石墨资源产业行业的前世今生

时间:2017-09-11 10:48   点击:

导读: 我国石墨资源储量丰富,又是石墨生产大国。但多年来低价出口初级产品的同时,又高价进口高附加值产品,成为石墨行业的突出问题,也让石墨产业一直备受诟病。随着我国大力发展新材料等战略新兴产业,石墨烯等高附加值新型石墨材料迎来了新的发展机遇。

 

  我国石墨资源储量丰富,又是石墨生产大国。但多年来低价出口初级产品的同时,又高价进口高附加值产品,成为石墨行业的突出问题,也让石墨产业一直备受诟病。随着我国大力发展新材料等战略新兴产业,石墨烯等高附加值新型石墨材料迎来了新的发展机遇。我国也采取一系列政策措施加快石墨产业布局——

 

  “过去多年,我国一直是石墨资源储量最大的国家,但是随着其他国家找矿工作的深入开展,越来越多的石墨矿床被发现。2013年,巴西已经超越中国成为世界第一大石墨资源国,我国正在丧失第一大石墨资源国的地位。”一直致力于石墨应用研发的武汉理工大学资源与环境工程学院教授张凌燕日前表达了自己的担忧。

 

  张凌燕的担忧并非空穴来风。据美国地质勘探局公布的数据显示,2013年全球探明的天然石墨储量约1.3亿吨,储量前三位的国家分别为巴西、中国和印度,其中中国石墨储量约为5500万吨,占全球储量的42%,位列巴西之后。而中国又是全球最大的石墨消费国,占全球石墨消费总量的一半。在张凌燕看来,这将导致我国石墨资源在全球石墨资源中的比例减少,因此保护石墨资源刻不容缓。

 

  我国石墨资源开发利用现状

 

  天然石墨根据结晶形态不同分为晶质石墨、隐晶质石墨。晶质石墨的晶体直径大于1微米,按其结晶形态,又分为致密块状石墨和鳞片石墨。隐晶质石墨晶体直径小于1微米,分为分散性土状石墨和致密块体土状石墨,前者矿石品位低,后者虽然品位高,但可选性差,一般经挑选后粉碎即为成品,使用价值均不如鳞片石墨。隐晶质石墨价格较为低廉,主要用于生产低端石墨产品。相比于隐晶质石墨,晶质石墨中的致密块状石墨矿床很少,鳞片石墨则是国内外工业利用的主要石墨类型,而鳞片石墨又以大鳞片占比高为优,例如近日在内蒙古阿拉善盟发现的查汗木胡鲁石墨矿,目前已探明石墨资源总量1.3亿吨,大鳞片石墨矿物量多达703万吨,就属于这种大鳞片占比高的石墨矿。

 

  “从总量上看,我国石墨资源丰富,但探明的大鳞片石墨资源并不多。”国家非金属矿深加工工程技术研究中心王学群进一步解释说,我国石墨资源主要分布在内蒙古、黑龙江、湖南、山东、山西、吉林,其中内蒙古和黑龙江以晶质石墨为主,湖南则以隐晶质石墨为主。近几年,我国晶质石墨查明资源量增长明显,晶质石墨矿物量从2010年的1.85亿吨增长至2013年的2.2亿吨。

 

  “2013年,我国天然石墨产量为81万吨,占全球产量的68%,列各国之首,共有晶质石墨矿区127个,隐晶质石墨矿区30个。鳞片石墨最具工业价值。2014年,我国天然鳞片石墨产量为65万吨,截至今年11月底,综合各企业生产经营数据及海关统计数据,我国天然鳞片石墨产量已达61万吨,预计2015年将超过70万吨。”王学群近日在一次石墨高峰论坛上这样表述。

 

  据王学群介绍,目前,我国每年石墨消费量约为130万吨,晶质石墨主要用于钢铁冶金和耐火材料工业,占总量的40%,其次用于铸造业,占总量的20%,其他应用还有锻造石墨乳、拉丝石墨乳、节能添加剂等。

 

  石墨消费量与市场密切相关。王学群称,2008年~2013年,我国石墨市场总量变化不大,但石墨产品结构发生了明显变化。80目以上大鳞片石墨制作的可膨胀石墨,因为膨胀系数大,市场一直很稳定,甚至供不应求,但低端石墨产品价格下滑明显,库存量居高。石墨价格在2010年达到最高值,有的鳞片石墨每吨价格可达万元,而低端石墨因为大多数企业都能生产,竞争更为激烈,每吨价格只有300多元。较之低端石墨,高纯石墨价格相对较高。高纯石墨是其他高附加值深加工产品的基础原料,经过浮选、提纯、深加工之后的高纯石墨纯度能达到99.9%,接近黄金的纯度,高纯石墨的需求量呈现出旺盛增长的态势。王学群认为,未来对石墨产品的要求越来越高,要想避开激烈的市场竞争,应往深加工方向发展,生产独到的、高附加值的、技术含量高的石墨产品,这样的石墨产品市场需求量也大,例如石墨烯。

 

  据了解,目前石墨加工装备正朝自动化、大型化方向发展,工艺目标是短流程、低能耗。在这方面,我国与日本、德国尚存在一定差距。例如,高纯石墨生产主要有高温法、氢氟酸混合酸法、碱酸法三种加工技术,后两种加工技术在我国应用多年并已成熟,目前国内大部分石墨企业采用的是氢氟酸混合酸法,还有个别企业没做到氢氟酸的环保处理。与这两种技术相比,高温法技术最为先进环保,但我国尚没有完全掌握该项技术,国产高温法加工设备虽然也实现了无污染环保生产,生产的高纯石墨品质也较好,但还不能实现连续生产,导致用电量大,生产成本高。而日本、德国的高温法设备已实现了高纯石墨的连续生产。由于石墨产品应用于军工领域,所以日本对我国实行石墨加工技术的封锁。我国石墨企业和装备企业正联手加紧攻关“高温法连续生产”的难题。

 

  重点解决石墨行业突出问题

 

  多年来,我国天然石墨储量大、产量大,但石墨产品绝大部分是初级产品,而且我国也是石墨初级产品出口量最多的国家。这些初级石墨产品因为产能过剩,无序竞争,进而又压制了价格,价格低廉,出口的石墨初级产品每吨价格不到3000元,与此截然不同的是进口的高附加值石墨产品每吨价格高达50多万元,价格相差100多倍。

 

  我国石墨主要出口国家分别是美国、日本、韩国、德国等,每年出口量占世界各国总出口量的80%以上。日本是全球最大的石墨进口国,其中98%从我国进口,美国天然鳞片石墨完全依靠进口,其中48%来自我国。我国石墨初级产品的出口国又恰恰是我国高附加值石墨产品的进口国。在我国大量出口石墨初级产品的同时,美、日、韩等发达国家却早早把石墨列为战略资源,严格控制开采,以采代购。

 

  我国石墨初级产品低价出口,高端产品高价进口,进出口价格悬殊,意味着我国石墨资源低价流失,石墨产业蒙受巨大损失,这也让石墨行业一直备受诟病。

 

  张凌燕更是明确表示,我国石墨行业问题突出,表现为“对资源重视不足;天然石墨开采过度;资源浪费严重,低价流入海外;高端产品依赖进口;矿业权设置较为分散,整合压力大;采选工艺落后,环境污染严重;高端技术紧缺,人才缺失,低端产能过剩”。张凌燕建议,全国范围内调控石墨产能,利用市场手段配置资源;优化产业结构,淘汰落后产能,提高产品附加值;设置合理的开采规模;加大石墨开发技术资金的支持力度;调整对外贸易结构;投资开采国外资源;建立石墨行业管理体系;鼓励自主创新和产品研发。同时,张凌燕强调,石墨行业应降低低附加值产品的比例,重点做好高附加值深加工石墨产品的技术开发研究,石墨深加工产品具有非常广阔的市场空间。

 

  石墨资源应用前景十分广阔

 

  据业内人士介绍,虽然现在已经能制备人造石墨,但因为人造石墨的结晶成熟度远远达不到天然石墨的水平,目前只能替代小鳞片石墨应用,尚不能替代大鳞片石墨,因此天然石墨在工业领域中的应用仍然占主导地位。

 

  天然石墨除了被应用于钢材、冶金、耐火等传统行业外,近几年作为一种战略性资源也被广泛应用于军工、航天、电子、核电等多个领域。目前,石墨烯是世界上最薄、最强韧的材料,只有一个原子的厚度,却比最好的钢材坚韧百倍,而且导电性、导热性也远超其他材料,几乎完全透明,又有很好的弹性,其无可比拟的材料性能堪称完美,因此被称为“新材料之王”。大鳞片石墨是生产高端精密器件的基础性原料,也是生产石墨烯的重要原材料。

 

  石墨应用前景十分广阔,已是一个不争的事实。一些业内人士表示,传统应用领域产业结构不断优化升级将拉动石墨消费,同时我国大力发展节能环保、生物、高端装备制造、新材料、新能源汽车等战略新兴产业,也将带动石墨产业的快速发展,石墨产业将以发展锂离子电池负极材料、石墨乳、氟化石墨、电磁屏蔽材料、高导热材料、各向同性石墨、石墨烯等高附加值新型石墨材料为主,实现产业化、集约化。未来,新兴领域将成为石墨市场新的增长点,预计到2020年全球天然石墨的市场需求量将增加到260万吨,特别是伴随着新兴产业的快速发展,天然大鳞片石墨的市场需求量将会大幅提升。届时,石墨将成为支撑高新技术发展的重要战略资源。如果说二十世纪是硅的世纪,那么石墨完美的特性将把二十一世纪带入“碳的世纪”。

 

  一系列政策为规范发展保驾护航

 

  近几年,我国政府及相关部门相继出台了一系列政策措施,加紧布局石墨产业。2011年,《建筑材料工业“十二五”发展指导意见》出台,提出“以石墨等为重点的非金属矿物材料深加工产品被列为未来发展重点。”2012年,工信部明确提出石墨是战略性非金属矿产品。2014年,国家发改委、财政部和工信部联合印发《关键材料升级换代工程实施方案》,提出到2016年推动石墨烯、新型防腐涂料等20种左右重点新材料实现批量稳定生产和规模应用。

 

  2015年9月,国土资源部调控和监测司针对石墨产业,明确表示规范石墨产业发展,加强石墨资源战略性储备。

 

  在石墨资源管理与整合方面,加强对优质石墨资源勘查开发的有效监管,建立石墨战略储备制度。石墨作为国家提出的战略性储备矿种,其资源储备工作已被纳入第三轮全国矿产资源规划中统筹考虑,明确了各行政区2015年、2020年和2025年应储备的矿产地数量;在重点规划布局上,将财政出资的,查明储量大、质量较好的矿产地划定为资源储备区,或将成矿条件好、有重大资源潜力经储备勘查后,符合储备条件的矿产地划定为资源储备区。

 

  在提高资源利用率方面,近年来,国土资源部采取了一系列措施稳步推进石墨资源的节约与综合利用工作,一是调查了石墨的综合利用水平,摸清了开采回采率、选矿回收率和综合利用率等开发利用现状;二是研究、制定并发布了石墨合理开发利用“三率”最低指标要求。

 

  国土资源部根据目前我国石墨产业发展的实际情况,在今后工作中还将进一步研究落实,完善相关制度和政策措施。

 

  2015年以来,国家各部委都在加快“十三五”规划新材料领域相关的制定工作,石墨烯列入新材料产业“十三五”规划几乎已成定局。近日,工信部、发改委和科技部联合印发《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》,提出到2020年形成完善的石墨烯产业体系,实现石墨烯材料标准化、系列化和低成本化,在多领域实现规模化应用。我国石墨资源储备巨大,具有发展石墨烯产业的先天优势。

 

  在一系列政策措施支撑下,我国石墨产业发展将会更加规范、健康、有序。


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