硅产业链:原料明确,终端丰富
硅产业链具有上游生产清晰,下游应用多样的特点。上游原料包括硅石和碳质还原剂,使用石墨电极将以上原料加热到2000摄氏度以上,从而将硅石中的二氧化硅还原生成工业硅液体,经过浇铸、冷却、破碎等步骤生成硅块或硅粉。工业硅中硅元素的含量大于98%,主要用于生产有机硅、制取高纯度的晶体硅材料以及配置有特殊用途的硅铝合金,并广泛应用于汽车交通、建筑材料、光伏、半导体等领域中。
分类:取之不竭,物尽其用
自然界中的硅元素储量丰富,且主要以化合物形式存在。硅在地壳中的含量约为27.6%,是仅次于氧的第二大元素。地壳中的硅通常以化合态存在,这是由于每当地壳处于造山运动或火山爆发所造成的高温中,硅的化学性质变的很活泼,极易与氧气发生反应生成SiO2。因此硅石的主要成分为SiO2,实质为石英石。硅石的分类方式有两种,一是根据硅石内部的组织结构分,二是根据硅石的用途分。
按硅石内部的组织结构分,主要分为石英岩、石英砂岩、石英砂、脉石英和粉石英,且具有不同的SiO2纯度。SiO2纯度越高,越能适应精细程度高的产品要求,比如光伏硅片、半导体芯片。因此,虽然我国硅石资源丰富,但高质量硅石少,中低质量资源居多。
按硅石的用途分,主要分为冶金用硅石、玻璃用硅石和水泥配料用硅石。其中,冶金用硅石是指用于生产硅质合金、工业硅的原料,玻璃用硅石是指用于生产普通玻璃和光学玻璃的原料,水泥配料用硅石则是用来生产水泥的原料。我国工信部发布的《中华人民共和国黑色冶金行业标准》对不同用途硅石的理化指标做出了规定,冶金用硅石中,生产工业硅的硅石中SiO2的质量分数下限为99%,而生产硅质合金的硅石则为97%;水泥用硅石、玻璃用硅石中SiO2的质量分数下限分别为80%和96%。
储量:星罗棋布,疏密不均
我国硅石资源丰富,分布广泛又相对集中。我国自然资源部发布的数据显示,2020年我国冶金用硅石、玻璃用硅石和水泥用硅石总储量为23.62亿吨,主要分布在江西、安徽、海南等省份,仅江西和安徽两省储量之和占比就达25%以上。作为生产工业硅的重要原料,2020年冶金用硅石的国内总储量为24501.44万吨,集中分布在青海、贵州、陕西,占比分别为35.16%、16.62%和11.45%。
我国硅石资源分布不均不仅体现在地理上,还体现在种类上。据我国自然资源部统计,按组织形式分,2020年我国石英岩、石英砂岩、石英砂三者的保有储量之和占比达98.21%,而质量较高的脉石英和粉石英储量仅占1.79%;按用途分,2020年我国玻璃用硅石的保有储量占比最高,约为48.14%。
全球硅石产量分布不均衡,主要受自然储量、开采技术及成本的影响。据USGS统计,2021年全球硅石总产量为2.6亿吨,其中中国、美国、荷兰三国产量之和占比约为87.90%。硅石产量除了与自然储量相关外,还与开采加工技术、成本与下游需求息息相关。我国硅石自然储量丰富,且硅石开采加工技术门槛较低,国内下游需求稳定可观,因此硅石产量较高。
美国是全球硅石产量第二高的国家,用途以制造压裂砂为主。美国硅石的生产加工布局具有广泛而集中的特点,2020年美国共有34个州生产加工硅石,其中德克萨斯州、威斯康辛州及伊利诺伊州为产量最高的三个州,合计占比约为52%。美国生产的硅石规格用途较为多样,其用途主要包括生产用于水力压裂的压裂砂、玻璃及全颗粒二氧化硅。压裂砂可以作为石油合天然气开采的支撑剂,2017-2021年其用量占比均高于60%。近两年,美国压裂砂制造商的盈利能力有所减弱,以全美名列前茅的三家压裂砂厂商SLCA、SND.O、COVIA为例,2017~2019年其毛利率均维持在20%以上,之后开始下跌,2021年SND.O毛利率仅为-12.56%。#首个品种已定,工业硅来了!#