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石墨產(chǎn)業(yè)：從硅的世紀進入“碳的世紀” 

我國石墨資源儲量豐富，又是石墨生產(chǎn)大國。但多年來低價出口初級產(chǎn)品的同時，又高價進口高附加值產(chǎn)品，成為石墨行業(yè)的突出問題，也讓石墨產(chǎn)業(yè)一直備受詬病。隨著我國大力發(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了新的發(fā)展機遇。我國也采取一系列政策措施加快石墨產(chǎn)業(yè)布局——

過去多年，我國一直是石墨資源儲量最大的國家，但是隨著其他國家找礦工作的深入開展，越來越多的石墨礦床被發(fā)現(xiàn)。2013年，巴西已經(jīng)超越中國成為世界第一大石墨資源國，我國正在喪失第一大石墨資源國的地位。

據(jù)美國地質(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量約1.3億噸，儲量前三位的國家分別為巴西、中國和印度，其中中國石墨儲量約為5500萬噸，占全球儲量的42%，位列巴西之后。而中國又是全球最大的石墨消費國，占全球石墨消費總量的一半。全球石墨礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀與國際貿(mào)易格局分析

我國石墨資源開發(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，使用價值均不如鱗片石墨。隱晶質(zhì)石墨價格較為低廉，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，鱗片石墨則是國內(nèi)外工業(yè)利用的主要石墨類型，而鱗片石墨又以大鱗片占比高為優(yōu)。

總量上看，我國石墨資源豐富，目前已在25個省（市、自治區(qū)）發(fā)現(xiàn)有石墨礦點，共91個礦區(qū)。從全國范圍來看，石墨資源分布呈現(xiàn)“分布廣泛、東多西少、個別富集”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，保有儲量占全國80%以上，黑龍江和內(nèi)蒙古晶質(zhì)石墨儲量最多；隱晶質(zhì)石墨主要分布于內(nèi)蒙古、湖南兩省，保有儲量占全國67%以上。

2015年以來，我國大型、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3500萬噸以上，達超大型規(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1776萬噸，達超大型規(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余萬噸，達超大型規(guī)模。

目前，我國已形成六大石墨生產(chǎn)加工基地，產(chǎn)量占全國的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產(chǎn)業(yè)，也是未來支撐雞西轉(zhuǎn)型發(fā)展的主導產(chǎn)業(yè)。

雞西探明石墨資源儲量6.62億噸，工業(yè)利用價值高。全市有石墨企業(yè)50多戶，石墨產(chǎn)品涵蓋了高純石墨、可膨脹石墨、人造金剛石、鋰電負極材料、石墨烯、石墨電極等17個系列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，被稱為“中國石墨之都”。

雞西這個“中國石墨之都”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，深加工企業(yè)34戶，形成密封材料、傳導材料、超硬材料、蓄能材料、石墨烯材料等六個產(chǎn)業(yè)鏈，有負極材料、石墨紙等17個深加工產(chǎn)品。園區(qū)、實驗室、國家級監(jiān)督檢驗中心、國標委鱗片石墨分技術(shù)委員會等生產(chǎn)要素非常齊全。

黑龍江蘿北 。鶴崗石墨資源豐富，已探明石墨礦石儲量達17.31億噸，是目前所知的世界最大天然石墨礦。國家將鶴崗列為全國103個能源資源基地之一和267個國家規(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。

山東省是我國晶質(zhì)石墨礦的重要蘊藏地，也是我國鱗片石墨的主產(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、文登和牟平一帶也分布多個礦床。

平度市是世界著名優(yōu)質(zhì)石墨重點產(chǎn)區(qū)，石墨儲量位居全國第二。目前己探明礦石資源量為4億噸，礦物儲量為1381.5萬噸，保有礦物儲量701萬噸。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、騰飛石墨礦和運盛礦業(yè)公司等。石墨礦石品位一般在2.5-5%，個別礦山達到6%以上。

平度市的張舍鎮(zhèn)被譽為中國石墨第一鎮(zhèn)，全鎮(zhèn)已探明石墨礦石總儲量約1.2億噸，礦石品位3-7%。埋藏淺易開采，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個含礦帶，11個含礦層，賦存29個石墨礦體，以透閃透輝巖型石墨礦石為主要礦石類型，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)的一個礦層帶，已開采利用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年的開采歷史，該礦含有11個主要礦體，入選品位3%，精礦品位91.64%，目前處于停采狀態(tài)。萊陽市還有大梁子口和山前介石墨礦，石墨礦石儲量共計327.39萬噸，礦石類型以黑云斜長片麻巖為主，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，已探明礦石儲量為6500萬噸，遠景儲量2億噸，是中國三大石墨產(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、并且具有導電性，所以廣泛應用于鋼鐵、機械、冶金、耐火材料、化工、新型電子工業(yè)等行業(yè)。



目前，我國每年石墨消費量約為130萬噸，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%，其他應用還有鍛造石墨乳、拉絲石墨乳、節(jié)能添加劑等。

石墨消費量與市場密切相關(guān)。近年來，我國石墨市場總量變化不大，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，因為膨脹系數(shù)大，市場一直很穩(wěn)定，甚至供不應求，但低端石墨產(chǎn)品價格下滑明顯，庫存量居高。石墨價格在2010年達到最高值，有的鱗片石墨每噸價格可達萬元，而低端石墨因為大多數(shù)企業(yè)都能生產(chǎn)，競爭更為激烈，每噸價格只有300多元。較之低端石墨，高純石墨價格相對較高。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)過浮選、提純、深加工之后的高純石墨純度能達到99.9%，接近黃金的純度，高純石墨的需求量呈現(xiàn)出旺盛增長的態(tài)勢。未來要想避開激烈的市場競爭，應往深加工方向發(fā)展，生產(chǎn)獨到的、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化、大型化方向發(fā)展，工藝目標是短流程、低能耗。在這方面，我國與日本、德國尚存在一定差距。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)在我國應用多年并已成熟，目前國內(nèi)大部分石墨企業(yè)采用的是氫氟酸混合酸法，還有個別企業(yè)沒做到氫氟酸的環(huán)保處理。與這兩種技術(shù)相比，高溫法技術(shù)最為先進環(huán)保，但我國尚沒有完全掌握該項技術(shù)，國產(chǎn)高溫法加工設(shè)備雖然也實現(xiàn)了無污染環(huán)保生產(chǎn)，生產(chǎn)的高純石墨品質(zhì)也較好，但還不能實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，導致用電量大，生產(chǎn)成本高。而日本、德國的高溫法設(shè)備已實現(xiàn)了高純石墨的連續(xù)生產(chǎn)。由于石墨產(chǎn)品應用于軍工領(lǐng)域，所以日本對我國實行石墨加工技術(shù)的封鎖。我國石墨企業(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。

重點解決石墨行業(yè)突出問題

多年來，我國天然石墨儲量大、產(chǎn)量大，但石墨產(chǎn)品絕大部分是初級產(chǎn)品，而且我國也是石墨初級產(chǎn)品出口量最多的國家。這些初級石墨產(chǎn)品因為產(chǎn)能過剩，無序競爭，進而又壓制了價格，價格低廉，出口的石墨初級產(chǎn)品每噸價格不到3000元，與此截然不同的是進口的高附加值石墨產(chǎn)品每噸價格高達50多萬元，價格相差100多倍。

我國石墨主要出口國家分別是美國、日本、韓國、德國等，每年出口量占世界各國總出口量的80%以上。日本是全球最大的石墨進口國，其中98%從我國進口，美國天然鱗片石墨完全依靠進口，其中48%來自我國。我國石墨初級產(chǎn)品的出口國又恰恰是我國高附加值石墨產(chǎn)品的進口國。在我國大量出口石墨初級產(chǎn)品的同時，美、日、韓等發(fā)達國家卻早早把石墨列為戰(zhàn)略資源，嚴格控制開采，以采代購。

我國石墨初級產(chǎn)品低價出口，高端產(chǎn)品高價進口，進出口價格懸殊，意味著我國石墨資源低價流失，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。

我國石墨行業(yè)的問題主要表現(xiàn)為“對資源重視不足；天然石墨開采過度；資源浪費嚴重，低價流入海外；高端產(chǎn)品依賴進口；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)境污染嚴重；高端技術(shù)緊缺，人才缺失，低端產(chǎn)能過?！薄谌珖秶鷥?nèi)調(diào)控石墨產(chǎn)能，利用市場手段配置資源；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)置合理的開采規(guī)模；加大石墨開發(fā)技術(shù)資金的支持力度；調(diào)整對外貿(mào)易結(jié)構(gòu)；投資開采國外資源；建立石墨行業(yè)管理體系；鼓勵自主創(chuàng)新和產(chǎn)品研發(fā)。同時，張凌燕強調(diào)，石墨行業(yè)應降低低附加值產(chǎn)品的比例，重點做好高附加值深加工石墨產(chǎn)品的技術(shù)開發(fā)研究，石墨深加工產(chǎn)品具有非常廣闊的市場空間。

石墨資源應用前景十分廣闊

雖然現(xiàn)在已經(jīng)能制備人造石墨，但因為人造石墨的結(jié)晶成熟度遠遠達不到天然石墨的水平，目前只能替代小鱗片石墨應用，尚不能替代大鱗片石墨，因此天然石墨在工業(yè)領(lǐng)域中的應用仍然占主導地位。

天然石墨除了被應用于鋼材、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用于軍工、航天、電子、核電等多個領(lǐng)域。目前，石墨烯是世界上最薄、最強韌的材料，只有一個原子的厚度，卻比最好的鋼材堅韌百倍，而且導電性、導熱性也遠超其他材料，幾乎完全透明，又有很好的彈性，其無可比擬的材料性能堪稱完美，因此被稱為“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。

石墨應用前景十分廣闊，已是一個不爭的事實。傳統(tǒng)應用領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化升級將拉動石墨消費，同時我國大力發(fā)展節(jié)能環(huán)保、生物、高端裝備制造、新材料、新能源汽車等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，也將帶動石墨產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，石墨產(chǎn)業(yè)將以發(fā)展鋰離子電池負極材料、石墨乳、氟化石墨、電磁屏蔽材料、高導熱材料、各向同性石墨、石墨烯等高附加值新型石墨材料為主，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、集約化。未來，新興領(lǐng)域?qū)⒊蔀槭袌鲂碌脑鲩L點，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需求量將會大幅提升。屆時，石墨將成為支撐高新技術(shù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源。如果說二十世紀是硅的世紀，那么石墨完美的特性將把二十一世紀帶入“碳的世紀”。