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| 我國石墨深加工產(chǎn)業(yè)現狀及發(fā)展方向 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-08-25 13:52:13 瀏覽次數： |
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1. 石墨深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現狀
（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）我國是石墨資源大國，但是長(cháng)期以來(lái)石墨產(chǎn)業(yè)內部低技術(shù)層次的產(chǎn)量、價(jià)格的惡性競爭，資金和技術(shù)投入嚴重不足，以生產(chǎn)原礦和選礦的低端產(chǎn)品為主，使得產(chǎn)業(yè)長(cháng)期低迷。這種狀況導致我國石墨深加工技術(shù)和產(chǎn)品落后于發(fā)達國家，資源大國卻是深加工弱國。這與我國經(jīng)濟和科技的快速發(fā)展很不適應。當前和今后一個(gè)相當長(cháng)的時(shí)期，保護和科學(xué)利用石墨這種寶貴的戰略資源，發(fā)展石墨深加工技術(shù)和產(chǎn)品是大有可為的一項事業(yè)。
我國鱗片石墨的深加工技術(shù)發(fā)展已經(jīng)有一定基礎，科技部“八五”至“十一五”國家科技攻關(guān)、支撐計劃在非金屬礦、西部開(kāi)發(fā)項目中分別列入課題，在深加工技術(shù)進(jìn)步上取得明顯成果?，F在，國內已經(jīng)有一批效益良好的(鱗片)石墨深加工企業(yè)，規模最大的柔性石墨企業(yè)主要分布在江浙地區，負極材料等電池材料企業(yè)主要分布在深圳等珠三角、長(cháng)三角地區。
這些企業(yè)原來(lái)與礦產(chǎn)資源企業(yè)只是原料的供需關(guān)系，現在也與資源企業(yè)開(kāi)展了合作，如寧波的柔性石墨專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)商信遠公司、深圳的負極材料專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)商貝特瑞公司都與黑龍江企業(yè)合作參加了“十二五”科技支撐項目。
鱗片石墨的深加工企業(yè)在山東有很多家，在內蒙古、湖北、河南、福建等也有一些企業(yè)。
近來(lái)研究發(fā)現，由于微晶石墨的晶體微小(≤1μm)，每個(gè)石墨顆粒中有很多微晶無(wú)序堆積，使得顆粒表現出各向同性。這使得它成為鋰離子電池(特別是動(dòng)力電池)負極材料和各向同性石墨的極好原料，在新能源、核能、軍工等高新技術(shù)領(lǐng)域有重要應用價(jià)值。清華大學(xué)在這方面進(jìn)行了原創(chuàng )性的科技研究與開(kāi)發(fā)，正在與相關(guān)企業(yè)合作建設微晶石墨提純、深加工產(chǎn)品的生產(chǎn)線(xiàn)。
2 發(fā)展方向
根據經(jīng)濟和科技發(fā)展對石墨新材料的需求及中、央、地方及企業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃，近期內建議產(chǎn)學(xué)研結合，以深加工為主，實(shí)現一些重要工程項目，建設完整產(chǎn)業(yè)鏈，引導石墨產(chǎn)業(yè)健康科學(xué)地發(fā)展。工程項目的目標，一是陳舊技術(shù)設備的改造；二是目前炭石墨材料發(fā)展的熱點(diǎn)技術(shù)產(chǎn)品，如鋰離子電池負極材料、各向同性石墨、高導熱石墨等的產(chǎn)業(yè)化、集約化。
(1) 石墨采選礦技術(shù)設備的更新?lián)Q代。
我國的石墨采選礦技術(shù)設備從20世紀60年代以來(lái)基本沒(méi)有進(jìn)步，在能耗和礦物回收率方面大大落后于其他礦種。石墨采選礦技術(shù)設備相對其他礦種要簡(jiǎn)單，但由于產(chǎn)業(yè)長(cháng)期效益低，資金缺乏，沒(méi)有更新?lián)Q代。建議有實(shí)力的礦產(chǎn)設計研究院與采選企業(yè)結合，引進(jìn)其他礦種的先進(jìn)采選礦技術(shù)設備，設計建設先進(jìn)的石墨采選礦生產(chǎn)線(xiàn)，在能耗、回收率、大鱗片保護、水資源節約利用、尾礦處理等技術(shù)經(jīng)濟指標上有顯著(zhù)改善。運行成功后在產(chǎn)業(yè)內推廣，并將先進(jìn)技術(shù)經(jīng)濟指標作為行業(yè)準入和淘汰落后技術(shù)裝備的指標。
(2) 建設先進(jìn)的規?；峒兩a(chǎn)線(xiàn)。
國內已經(jīng)具有環(huán)保節能的先進(jìn)酸堿法提純和節能型高溫提純技術(shù)，建議政府引導，產(chǎn)學(xué)研結合，針對資源特點(diǎn)，建設不同類(lèi)型的規?；峒兩a(chǎn)線(xiàn)。嚴格限制化學(xué)提純中嚴重污染環(huán)境的氫氟酸的使用。
(3)鋰電天然石墨負極材料的產(chǎn)業(yè)規?；皠?dòng)力、儲能型電池負極材料的研發(fā)。
國內已經(jīng)有了鱗片石墨球形化后制備負極材料的企業(yè)，如貝特瑞等；清華大學(xué)等院校具有了以微晶石墨制備負極材料的技術(shù)，但產(chǎn)業(yè)規模及產(chǎn)品質(zhì)量還不能滿(mǎn)足鋰離子電池迅速發(fā)展的需求。國內大批生產(chǎn)的球形石墨主要出口日本及韓國，供國外企業(yè)生產(chǎn)高質(zhì)量負極材料。
建議依托資源，把天然石墨鋰離子電池負極材料的產(chǎn)業(yè)規?；?，并針對不同檔次電池需求，研發(fā)不同品質(zhì)負極材料，使產(chǎn)品系列化；研發(fā)安全、長(cháng)壽命的天然石墨動(dòng)力型、儲能型電池負極材料。隨著(zhù)鋰離子電池需求的迅猛增長(cháng)，負極材料的市場(chǎng)前景十分廣闊。
(4) 天然石墨基各向同性石墨的產(chǎn)業(yè)化。
各向同性石墨廣泛應用于核能、硅晶制備、電火花加工、連續鑄鋼、航空航天等領(lǐng)域，是炭材料的高端產(chǎn)品、戰略物資。我國目前所需的各向同性石墨2/3依靠進(jìn)口。傳統技術(shù)制備各向同性石墨技術(shù)復雜、成本高。微晶石墨礦物顆粒本身具有各向同性性，是制備各向同性石墨的很好原料，而且能簡(jiǎn)化工藝、降低成本，已經(jīng)制備出工業(yè)尺寸的樣品，各向同性參數達到1.04(要求最高的核石墨1.05)；鱗片石墨球形化后，也具有制備各向同性石墨的潛在可能。
(5) 天然石墨基高導熱材料。
電子設備的小型化，要求電子器件的集成度越來(lái)越高，使得散熱成為IT產(chǎn)業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，對輕質(zhì)高導熱材料需求越來(lái)越大。柔性石墨作為均熱導熱材料已廣泛用于LED顯示器及許多電子產(chǎn)品；利用天然石墨的優(yōu)良導熱性，制備導熱性與銅相當或更高，而密度只有銅1/4的高端導熱材料，武漢科技大學(xué)、山西煤化所、清華大學(xué)等已有相關(guān)技術(shù)，建議產(chǎn)學(xué)研結合，以實(shí)現產(chǎn)業(yè)化。
(6) 柔性石墨產(chǎn)品的系列化研究。
我國柔性石墨的生產(chǎn)已經(jīng)具有一定規模，并且與國外先進(jìn)企業(yè)有多項合作。但我國的產(chǎn)品多為中低端產(chǎn)品，品種規格不到國外的1/5。建議產(chǎn)學(xué)研用結合，針對使用要求研發(fā)高端產(chǎn)品，完善品種規格，使之系列化、標準化。
(7) 膨脹石墨環(huán)保材料的產(chǎn)業(yè)化。
膨脹石墨對水體污染的吸附治理作用，已有大量的研究成果，在治理水體的油品、有機物污染上，膨脹石墨遠比現在使用的普通活性炭有效、經(jīng)濟。但膨脹石墨不便運輸，需要在應用現場(chǎng)制備。膨脹石墨環(huán)保材料的制備、使用、回收、再生有一定的技術(shù)難度，加之過(guò)去對環(huán)保不夠重視，膨脹石墨環(huán)保材料一直沒(méi)能產(chǎn)業(yè)化。
現在膨脹石墨環(huán)保材料的產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)基礎已經(jīng)具備，可以從兩個(gè)技術(shù)層面進(jìn)行這項工程。在水污染企業(yè)，如鋼鐵、化工、印染、食品等企業(yè)集中的地區，建設膨脹石墨環(huán)保材料制備、使用、回收、再生的服務(wù)網(wǎng)絡(luò )。膨脹石墨環(huán)保材料與其他治理方法的配合使用，將使水污染的治理程度和效益大大提升。
對日益頻發(fā)的油品和有機物水體污染突發(fā)事件，建造綜合性水域環(huán)保專(zhuān)用船舶，把傳統的圍欄、抽吸等治理手段與膨脹石墨高效吸油性能結合起來(lái)，提高治污能力。
3. 石墨深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景
隨著(zhù)我國市場(chǎng)經(jīng)濟的完善，資金、資源的引導將會(huì )使我國相關(guān)炭石墨材料的不同產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步整合，發(fā)展成為綜合性的炭材料大產(chǎn)業(yè)。將出現一批涵蓋炭材料科技多個(gè)領(lǐng)域，有強大產(chǎn)品和技術(shù)創(chuàng )新能力的綜合性大型企業(yè)，這種大型企業(yè)很可能是技術(shù)領(lǐng)先的人工炭石墨材料企業(yè)與技術(shù)領(lǐng)先的天然石墨材料企業(yè)相融合的結果。
從技術(shù)角度看，近期的(天然石墨基)各向同性石墨、高導熱材料是天然石墨產(chǎn)業(yè)與人工炭材料產(chǎn)業(yè)的融合；未來(lái)5～10年或再長(cháng)一些時(shí)間，隨著(zhù)石墨烯應用技術(shù)的發(fā)展和成熟，石墨烯的制備和應用將可能成為一個(gè)快速成長(cháng)的大市場(chǎng)，前景廣闊。
從目前的研發(fā)成果看，天然石墨是很好的制備石墨烯的原料。石墨烯材料的產(chǎn)業(yè)化，將會(huì )是新型炭材料的又一個(gè)大進(jìn)展。
本文根據清華大學(xué)材料學(xué)院先進(jìn)材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗室沈萬(wàn)慈教授報告整理。
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