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石墨產(chǎn)業(yè)：從硅的世紀(jì)進(jìn)入“碳的世紀(jì)” 

我國(guó)石墨資源儲(chǔ)量豐富，又是石墨生產(chǎn)大國(guó)。但多年來(lái)低價(jià)出口初級(jí)產(chǎn)品的同時(shí)，又高價(jià)進(jìn)口高附加值產(chǎn)品，成為石墨行業(yè)的突出問(wèn)題，也讓石墨產(chǎn)業(yè)一直備受詬病。隨著我國(guó)大力發(fā)展新材料等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，石墨烯等高附加值新型石墨材料迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。我國(guó)也采取一系列政策措施加快石墨產(chǎn)業(yè)布局——

過(guò)去多年，我國(guó)一直是石墨資源儲(chǔ)量最大的國(guó)家，但是隨著其他國(guó)家找礦工作的深入開(kāi)展，越來(lái)越多的石墨礦床被發(fā)現(xiàn)。2013年，巴西已經(jīng)超越中國(guó)成為世界第一大石墨資源國(guó)，我國(guó)正在喪失第一大石墨資源國(guó)的地位。

據(jù)美國(guó)地質(zhì)勘探局公布的數(shù)據(jù)顯示，2013年全球探明的天然石墨儲(chǔ)量約1.3億噸，儲(chǔ)量前三位的國(guó)家分別為巴西、中國(guó)和印度，其中中國(guó)石墨儲(chǔ)量約為5500萬(wàn)噸，占全球儲(chǔ)量的42%，位列巴西之后。而中國(guó)又是全球最大的石墨消費(fèi)國(guó)，占全球石墨消費(fèi)總量的一半。全球石墨礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀與國(guó)際貿(mào)易格局分析

我國(guó)石墨資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀

天然石墨根據(jù)結(jié)晶形態(tài)不同分為晶質(zhì)石墨、隱晶質(zhì)石墨。晶質(zhì)石墨的晶體直徑大于1微米，按其結(jié)晶形態(tài)，又分為致密塊狀石墨和鱗片石墨。隱晶質(zhì)石墨晶體直徑小于1微米，分為分散性土狀石墨和致密塊體土狀石墨，前者礦石品位低，后者雖然品位高，但可選性差，一般經(jīng)挑選后粉碎即為成品，使用價(jià)值均不如鱗片石墨。隱晶質(zhì)石墨價(jià)格較為低廉，主要用于生產(chǎn)低端石墨產(chǎn)品。相比于隱晶質(zhì)石墨，晶質(zhì)石墨中的致密塊狀石墨礦床很少，鱗片石墨則是國(guó)內(nèi)外工業(yè)利用的主要石墨類(lèi)型，而鱗片石墨又以大鱗片占比高為優(yōu)。

總量上看，我國(guó)石墨資源豐富，目前已在25個(gè)?。ㄊ?、自治區(qū)）發(fā)現(xiàn)有石墨礦點(diǎn)，共91個(gè)礦區(qū)。從全國(guó)范圍來(lái)看，石墨資源分布呈現(xiàn)“分布廣泛、東多西少、個(gè)別富集”的特征。晶質(zhì)石墨主要分布于黑龍江、內(nèi)蒙古、山西、四川、山東五省，保有儲(chǔ)量占全國(guó)80%以上，黑龍江和內(nèi)蒙古晶質(zhì)石墨儲(chǔ)量最多；隱晶質(zhì)石墨主要分布于內(nèi)蒙古、湖南兩省，保有儲(chǔ)量占全國(guó)67%以上。

2015年以來(lái)，我國(guó)大型、超大型石墨礦床勘探成果豐碩，如黑龍江林口西北楞石墨礦已探明石墨礦物量達(dá)3500萬(wàn)噸以上，達(dá)超大型規(guī)模；內(nèi)蒙古烏拉特中旗大烏淀石墨礦探明晶質(zhì)石墨礦物量1776萬(wàn)噸，達(dá)超大型規(guī)模；內(nèi)蒙古阿拉善右旗查汗木胡魯石墨礦探明晶質(zhì)石墨礦物量700余萬(wàn)噸，達(dá)超大型規(guī)模。

目前，我國(guó)已形成六大石墨生產(chǎn)加工基地，產(chǎn)量占全國(guó)的80%以上，其中晶質(zhì)石墨主要產(chǎn)地有黑龍江雞西、黑龍江蘿北、山東青島、內(nèi)蒙古興和等；隱晶質(zhì)石墨主要產(chǎn)地有湖南郴州、吉林磐石等。



圖為中國(guó)石墨礦產(chǎn)分布及生產(chǎn)加工基地示意圖

黑龍江雞西 。打造“中國(guó)石墨之都”這是 雞西的“金字招牌”。龍江“石”代，非我“墨”屬。石墨產(chǎn)業(yè)已成為龍江新寵，是雞西著力打造的百億級(jí)產(chǎn)業(yè)，也是未來(lái)支撐雞西轉(zhuǎn)型發(fā)展的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。

雞西探明石墨資源儲(chǔ)量6.62億噸，工業(yè)利用價(jià)值高。全市有石墨企業(yè)50多戶(hù)，石墨產(chǎn)品涵蓋了高純石墨、可膨脹石墨、人造金剛石、鋰電負(fù)極材料、石墨烯、石墨電極等17個(gè)系列200余種，是世界上最重要的石墨生產(chǎn)基地。

雞西市瞄準(zhǔn)新能源、高端裝備制造、新材料、節(jié)能環(huán)保等發(fā)展方向，把發(fā)展石墨產(chǎn)業(yè)作為轉(zhuǎn)型發(fā)展的主攻方向和重中之重，被稱(chēng)為“中國(guó)石墨之都”。

雞西這個(gè)“中國(guó)石墨之都”不是虛名，雞西不僅有資源，更重要的是產(chǎn)業(yè)正在這里集聚，全市現(xiàn)在已有石墨企業(yè)51戶(hù)，深加工企業(yè)34戶(hù)，形成密封材料、傳導(dǎo)材料、超硬材料、蓄能材料、石墨烯材料等六個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，有負(fù)極材料、石墨紙等17個(gè)深加工產(chǎn)品。園區(qū)、實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家級(jí)監(jiān)督檢驗(yàn)中心、國(guó)標(biāo)委鱗片石墨分技術(shù)委員會(huì)等生產(chǎn)要素非常齊全。

黑龍江蘿北 。鶴崗石墨資源豐富，已探明石墨礦石儲(chǔ)量達(dá)17.31億噸，是目前所知的世界最大天然石墨礦。國(guó)家將鶴崗列為全國(guó)103個(gè)能源資源基地之一和267個(gè)國(guó)家規(guī)劃礦區(qū)之一，明確在鶴崗建設(shè)石墨及深加工產(chǎn)業(yè)集群。鶴崗確定了新能源、石墨烯、密封散熱、超硬和冶金耐火材料等五大產(chǎn)業(yè)鏈。

山東省是我國(guó)晶質(zhì)石墨礦的重要蘊(yùn)藏地，也是我國(guó)鱗片石墨的主產(chǎn)區(qū)。山東省的石墨礦產(chǎn)資源主要集中在青島地區(qū)的平度市和萊西市，萊陽(yáng)、文登和牟平一帶也分布多個(gè)礦床。

平度市是世界著名優(yōu)質(zhì)石墨重點(diǎn)產(chǎn)區(qū)，石墨儲(chǔ)量位居全國(guó)第二。目前己探明礦石資源量為4億噸，礦物儲(chǔ)量為1381.5萬(wàn)噸，保有礦物儲(chǔ)量701萬(wàn)噸。平度市的石墨資源主要分布在張舍、劉戈莊、明村、矯戈莊、劉家寨、劉河甲、前臥牛、馬戈莊、閆村、景村等處，以及黑鯉公司、黑龍西利礦、騰飛石墨礦和運(yùn)盛礦業(yè)公司等。石墨礦石品位一般在2.5-5%，個(gè)別礦山達(dá)到6%以上。

平度市的張舍鎮(zhèn)被譽(yù)為中國(guó)石墨第一鎮(zhèn)，全鎮(zhèn)已探明石墨礦石總儲(chǔ)量約1.2億噸，礦石品位3-7%。埋藏淺易開(kāi)采，鱗片大質(zhì)量好。

劉戈莊石墨礦區(qū)為賦存于元古代荊山群陡崖組徐村段含石墨變質(zhì)巖系地層的沉積變質(zhì)礦床，礦床受地層層位控制，礦區(qū)有4個(gè)含礦帶，11個(gè)含礦層，賦存29個(gè)石墨礦體，以透閃透輝巖型石墨礦石為主要礦石類(lèi)型，石墨礦石品位為2.5-6.5%，最高為7.93%。

萊西南墅石墨礦床是包括院后礦體、劉家莊礦體和岳石礦體在內(nèi)的一個(gè)礦層帶，已開(kāi)采利用60余年，屬于區(qū)域變質(zhì)疊加熱液交代雙重成因的優(yōu)質(zhì)鱗片石墨礦床，石墨礦石類(lèi)型有片麻巖型、透輝石巖型、混合巖型三種，礦區(qū)平均品位在4.5-5.5%之間。

北墅石墨礦也有近40年的開(kāi)采歷史，該礦含有11個(gè)主要礦體，入選品位3%，精礦品位91.64%，目前處于停采狀態(tài)。萊陽(yáng)市還有大梁子口和山前介石墨礦，石墨礦石儲(chǔ)量共計(jì)327.39萬(wàn)噸，礦石類(lèi)型以黑云斜長(zhǎng)片麻巖為主，品位在2.7-3.28%之間，鱗片大小多在0.8-1.25毫米間。

內(nèi)蒙古興和縣石墨資源豐富，尤其是鱗片石墨，已探明礦石儲(chǔ)量為6500萬(wàn)噸，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量2億噸，是中國(guó)三大石墨產(chǎn)地之一。由于鱗片石墨性質(zhì)優(yōu)良、耐高溫、耐酸堿、耐腐蝕、抗磨、抗壓、并且具有導(dǎo)電性，所以廣泛應(yīng)用于鋼鐵、機(jī)械、冶金、耐火材料、化工、新型電子工業(yè)等行業(yè)。



目前，我國(guó)每年石墨消費(fèi)量約為130萬(wàn)噸，晶質(zhì)石墨主要用于鋼鐵冶金和耐火材料工業(yè)，占總量的40%，其次用于鑄造業(yè)，占總量的20%，其他應(yīng)用還有鍛造石墨乳、拉絲石墨乳、節(jié)能添加劑等。

石墨消費(fèi)量與市場(chǎng)密切相關(guān)。近年來(lái)，我國(guó)石墨市場(chǎng)總量變化不大，但石墨產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化。80目以上大鱗片石墨制作的可膨脹石墨，因?yàn)榕蛎浵禂?shù)大，市場(chǎng)一直很穩(wěn)定，甚至供不應(yīng)求，但低端石墨產(chǎn)品價(jià)格下滑明顯，庫(kù)存量居高。石墨價(jià)格在2010年達(dá)到最高值，有的鱗片石墨每噸價(jià)格可達(dá)萬(wàn)元，而低端石墨因?yàn)榇蠖鄶?shù)企業(yè)都能生產(chǎn)，競(jìng)爭(zhēng)更為激烈，每噸價(jià)格只有300多元。較之低端石墨，高純石墨價(jià)格相對(duì)較高。高純石墨是其他高附加值深加工產(chǎn)品的基礎(chǔ)原料，經(jīng)過(guò)浮選、提純、深加工之后的高純石墨純度能達(dá)到99.9%，接近黃金的純度，高純石墨的需求量呈現(xiàn)出旺盛增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。未來(lái)要想避開(kāi)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，應(yīng)往深加工方向發(fā)展，生產(chǎn)獨(dú)到的、高附加值的、技術(shù)含量高的石墨產(chǎn)品，這樣的石墨產(chǎn)品市場(chǎng)需求量也大，例如石墨烯。

據(jù)了解，目前石墨加工裝備正朝自動(dòng)化、大型化方向發(fā)展，工藝目標(biāo)是短流程、低能耗。在這方面，我國(guó)與日本、德國(guó)尚存在一定差距。例如，高純石墨生產(chǎn)主要有高溫法、氫氟酸混合酸法、堿酸法三種加工技術(shù)，后兩種加工技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用多年并已成熟，目前國(guó)內(nèi)大部分石墨企業(yè)采用的是氫氟酸混合酸法，還有個(gè)別企業(yè)沒(méi)做到氫氟酸的環(huán)保處理。與這兩種技術(shù)相比，高溫法技術(shù)最為先進(jìn)環(huán)保，但我國(guó)尚沒(méi)有完全掌握該項(xiàng)技術(shù)，國(guó)產(chǎn)高溫法加工設(shè)備雖然也實(shí)現(xiàn)了無(wú)污染環(huán)保生產(chǎn)，生產(chǎn)的高純石墨品質(zhì)也較好，但還不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，導(dǎo)致用電量大，生產(chǎn)成本高。而日本、德國(guó)的高溫法設(shè)備已實(shí)現(xiàn)了高純石墨的連續(xù)生產(chǎn)。由于石墨產(chǎn)品應(yīng)用于軍工領(lǐng)域，所以日本對(duì)我國(guó)實(shí)行石墨加工技術(shù)的封鎖。我國(guó)石墨企業(yè)和裝備企業(yè)正聯(lián)手加緊攻關(guān)“高溫法連續(xù)生產(chǎn)”的難題。

重點(diǎn)解決石墨行業(yè)突出問(wèn)題

多年來(lái)，我國(guó)天然石墨儲(chǔ)量大、產(chǎn)量大，但石墨產(chǎn)品絕大部分是初級(jí)產(chǎn)品，而且我國(guó)也是石墨初級(jí)產(chǎn)品出口量最多的國(guó)家。這些初級(jí)石墨產(chǎn)品因?yàn)楫a(chǎn)能過(guò)剩，無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)，進(jìn)而又壓制了價(jià)格，價(jià)格低廉，出口的石墨初級(jí)產(chǎn)品每噸價(jià)格不到3000元，與此截然不同的是進(jìn)口的高附加值石墨產(chǎn)品每噸價(jià)格高達(dá)50多萬(wàn)元，價(jià)格相差100多倍。

我國(guó)石墨主要出口國(guó)家分別是美國(guó)、日本、韓國(guó)、德國(guó)等，每年出口量占世界各國(guó)總出口量的80%以上。日本是全球最大的石墨進(jìn)口國(guó)，其中98%從我國(guó)進(jìn)口，美國(guó)天然鱗片石墨完全依靠進(jìn)口，其中48%來(lái)自我國(guó)。我國(guó)石墨初級(jí)產(chǎn)品的出口國(guó)又恰恰是我國(guó)高附加值石墨產(chǎn)品的進(jìn)口國(guó)。在我國(guó)大量出口石墨初級(jí)產(chǎn)品的同時(shí)，美、日、韓等發(fā)達(dá)國(guó)家卻早早把石墨列為戰(zhàn)略資源，嚴(yán)格控制開(kāi)采，以采代購(gòu)。

我國(guó)石墨初級(jí)產(chǎn)品低價(jià)出口，高端產(chǎn)品高價(jià)進(jìn)口，進(jìn)出口價(jià)格懸殊，意味著我國(guó)石墨資源低價(jià)流失，石墨產(chǎn)業(yè)蒙受巨大損失，這也讓石墨行業(yè)一直備受詬病。

我國(guó)石墨行業(yè)的問(wèn)題主要表現(xiàn)為“對(duì)資源重視不足；天然石墨開(kāi)采過(guò)度；資源浪費(fèi)嚴(yán)重，低價(jià)流入海外；高端產(chǎn)品依賴(lài)進(jìn)口；礦業(yè)權(quán)設(shè)置較為分散，整合壓力大；采選工藝落后，環(huán)境污染嚴(yán)重；高端技術(shù)緊缺，人才缺失，低端產(chǎn)能過(guò)?！?。應(yīng)在全國(guó)范圍內(nèi)調(diào)控石墨產(chǎn)能，利用市場(chǎng)手段配置資源；優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，淘汰落后產(chǎn)能，提高產(chǎn)品附加值；設(shè)置合理的開(kāi)采規(guī)模；加大石墨開(kāi)發(fā)技術(shù)資金的支持力度；調(diào)整對(duì)外貿(mào)易結(jié)構(gòu)；投資開(kāi)采國(guó)外資源；建立石墨行業(yè)管理體系；鼓勵(lì)自主創(chuàng)新和產(chǎn)品研發(fā)。同時(shí)，張凌燕強(qiáng)調(diào)，石墨行業(yè)應(yīng)降低低附加值產(chǎn)品的比例，重點(diǎn)做好高附加值深加工石墨產(chǎn)品的技術(shù)開(kāi)發(fā)研究，石墨深加工產(chǎn)品具有非常廣闊的市場(chǎng)空間。

石墨資源應(yīng)用前景十分廣闊

雖然現(xiàn)在已經(jīng)能制備人造石墨，但因?yàn)槿嗽焓慕Y(jié)晶成熟度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到天然石墨的水平，目前只能替代小鱗片石墨應(yīng)用，尚不能替代大鱗片石墨，因此天然石墨在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用仍然占主導(dǎo)地位。

天然石墨除了被應(yīng)用于鋼材、冶金、耐火等傳統(tǒng)行業(yè)外，近幾年作為一種戰(zhàn)略性資源也被廣泛應(yīng)用于軍工、航天、電子、核電等多個(gè)領(lǐng)域。目前，石墨烯是世界上最薄、最強(qiáng)韌的材料，只有一個(gè)原子的厚度，卻比最好的鋼材堅(jiān)韌百倍，而且導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性也遠(yuǎn)超其他材料，幾乎完全透明，又有很好的彈性，其無(wú)可比擬的材料性能堪稱(chēng)完美，因此被稱(chēng)為“新材料之王”。大鱗片石墨是生產(chǎn)高端精密器件的基礎(chǔ)性原料，也是生產(chǎn)石墨烯的重要原材料。

石墨應(yīng)用前景十分廣闊，已是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化升級(jí)將拉動(dòng)石墨消費(fèi)，同時(shí)我國(guó)大力發(fā)展節(jié)能環(huán)保、生物、高端裝備制造、新材料、新能源汽車(chē)等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，也將帶動(dòng)石墨產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，石墨產(chǎn)業(yè)將以發(fā)展鋰離子電池負(fù)極材料、石墨乳、氟化石墨、電磁屏蔽材料、高導(dǎo)熱材料、各向同性石墨、石墨烯等高附加值新型石墨材料為主，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、集約化。未來(lái)，新興領(lǐng)域?qū)⒊蔀槭袌?chǎng)新的增長(zhǎng)點(diǎn)，特別是伴隨著新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，天然大鱗片石墨的市場(chǎng)需求量將會(huì)大幅提升。屆時(shí)，石墨將成為支撐高新技術(shù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源。如果說(shuō)二十世紀(jì)是硅的世紀(jì)，那么石墨完美的特性將把二十一世紀(jì)帶入“碳的世紀(jì)”。