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| 慎防石墨成為下一個(gè)稀土產(chǎn)業(yè) |
| 來(lái)源：科技日報 更新時(shí)間：2014-03-17 09:19:53 瀏覽次數： |
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天然石墨是戰略性礦產(chǎn)資源
1.石墨及制品已成為高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的基礎性材料
天然石墨與稀土一樣，有“工業(yè)味精”的稱(chēng)號，石墨新材料已成為新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)性極強，膨脹石墨、各向同性石墨、氟化石墨、鋰離子電池石墨負極材料、金屬—石墨復合材料等已廣泛應用于節能環(huán)保、新能源、新一代信息技術(shù)、新能源汽車(chē)、高端裝備制造、新材料產(chǎn)業(yè)等新興產(chǎn)業(yè)。2010年，歐盟委員會(huì )將石墨列為14種“對歐盟生死攸關(guān)的原料”之一。2013年，石墨烯和人腦工程入選歐盟“未來(lái)新興旗艦技術(shù)項目”，各獲得10億歐元的專(zhuān)項研發(fā)計劃資助。
2.天然石墨是我國寡占型礦產(chǎn)資源
石墨原料分為天然鱗片狀石墨（晶質(zhì)石墨）、天然土狀石墨（隱晶質(zhì)石墨）、人造石墨（原料主要為石油焦和瀝青焦）3種。根據美國地質(zhì)勘探局資料，世界天然石墨儲量為7100萬(wàn)噸，中國儲量為5500萬(wàn)噸，占世界的77%，其中晶質(zhì)石墨資源儲量占全世界的2/3，隱晶質(zhì)石墨資源占全世界的1/10。
雖然在很多領(lǐng)域，人造石墨和天然石墨差別不大。但天然石墨由于其優(yōu)良的特性，有一定的不可替代性。例如，隱晶質(zhì)石墨由于其本身的物理性質(zhì)，是做各向同性石墨的最佳原料；在膨脹石墨方面，人造石墨無(wú)法取代晶質(zhì)石墨；在阻燃方面，天然石墨制品不但物理性能穩定，還不會(huì )像磷系、氯系、溴系等其他阻燃劑產(chǎn)生有害物質(zhì)。
3.天然石墨的戰略?xún)r(jià)值隨技術(shù)進(jìn)步不斷提升
例如金屬—石墨復合材料不僅具有金屬基體的性能，還能充分發(fā)揮石墨，特別是高純石墨自潤滑性好、化學(xué)穩定性高、減震性好、導熱導電、線(xiàn)膨脹系數小等特點(diǎn)，在航空航天、冶金、機械等領(lǐng)域有廣泛用途。最新開(kāi)發(fā)的石墨烯未來(lái)應用空間更為巨大，石墨烯可替代硅材料應用在芯片領(lǐng)域，將芯片速度提高到THZ級別。據有關(guān)機構測算，全球每年半導體晶硅的需求量在2500噸左右，石墨烯如果替代1/10的晶硅制成高端集成電路，市場(chǎng)容量至少在5000億元以上。石墨烯制成的超級電容器，充電時(shí)間只需1毫秒。2010年全球超級電容市場(chǎng)規模在50億美元，并保持20%的增長(cháng)率。
我國石墨產(chǎn)業(yè)正在重蹈稀土的覆轍
1.通過(guò)低價(jià)值應用和出口獲取短期利益
總體來(lái)看，我國基于高純石墨深加工及高端材料制備技術(shù)仍較為落后，石墨產(chǎn)品多數是中、低檔原料產(chǎn)品。我國石墨或石墨制品現在的主要消費領(lǐng)域為，耐火材料占總消費量的26%、鑄造15%、潤滑劑14%、制動(dòng)襯片13%、鉛筆7%、其他（碳刷、電池、膨脹石墨等）25%。
在后端應用難以打開(kāi)的情況下，石墨與稀土一樣，作為礦產(chǎn)資源低價(jià)出口供應全球。我國在1954年就開(kāi)始向歐洲出口鑄造用鱗片石墨，1980年后含碳耐火材料由于鋼鐵工業(yè)大量使用使石墨出口量迅速增加。20世紀90年代以來(lái)，中國成為全世界天然石墨最大供應國，由于石墨過(guò)量出口，1993—2004年國際市場(chǎng)石墨價(jià)格在谷底徘徊，這期間國際市場(chǎng)天然石墨90%來(lái)源于中國。2005年后石墨出口價(jià)出現回升，我國出口量穩步增加，近年穩定在40萬(wàn)噸以上。
2.發(fā)達國家利用天然石墨資源攫取高額利潤
世界上有60多個(gè)國家和地區進(jìn)口石墨，進(jìn)口量超過(guò)萬(wàn)噸的主要是日本、美國、韓國、荷蘭、德國、意大利、英國、新加坡和印度尼西亞等。目前，德國、法國、美國、瑞士、日本等發(fā)達國家都對自己國內的天然石墨資源進(jìn)行封閉，不予開(kāi)采，卻從石墨礦產(chǎn)輸出國低價(jià)購進(jìn)石墨初加工產(chǎn)品經(jīng)過(guò)深加工后高價(jià)返賣(mài)，賺取巨額利潤。例如，我國往往以5000元/噸以下的價(jià)格出口天然鱗片石墨，卻分別以25000元/噸、超過(guò)200萬(wàn)元/噸的價(jià)格從國外進(jìn)口由此石墨生產(chǎn)的球形石墨和氟化石墨。美國有90個(gè)石墨制品企業(yè)，天然石墨完全依靠進(jìn)口。
發(fā)達國家的企業(yè)在產(chǎn)業(yè)下游往往形成了寡頭壟斷的態(tài)勢。例如氟化石墨主要由美、日、俄生產(chǎn)；膨脹石墨，美、日、德、法等國的產(chǎn)業(yè)居領(lǐng)先地位，而且高純膨脹石墨只有日本生產(chǎn)。國外企業(yè)在很多領(lǐng)域已經(jīng)做了專(zhuān)利覆蓋，例如美國一家公司將柔性石墨作為導熱材料的相關(guān)專(zhuān)利進(jìn)行全覆蓋，很難突破。
制約我國石墨產(chǎn)業(yè)高端化發(fā)展的主要因素
1.技術(shù)創(chuàng )新能力不足
雖然我國在采選環(huán)節技術(shù)優(yōu)勢明顯，但多年來(lái)采礦、選礦工藝沒(méi)有大的突破和變化，傳統酸堿法、高溫提純法等方法還存在較嚴重的環(huán)保、能耗問(wèn)題。同時(shí)，產(chǎn)業(yè)鏈后端應用層面技術(shù)創(chuàng )新明顯不足。低硫可膨脹技術(shù)、柔性石墨系列化、球化包敷改性、金屬—石墨復合材料制備等眾多關(guān)鍵技術(shù)還仍需突破。裝備水平與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求不匹配。雖然在柔性石墨、燃料電池、人造金剛石、石墨復合材料等領(lǐng)域，取得了一定進(jìn)展，但受到了相關(guān)設備的嚴重制約。
2.創(chuàng )新組織存在結構性缺陷
目前石墨產(chǎn)業(yè)的企業(yè)集中在產(chǎn)業(yè)鏈前端，有少量分布在電池負極材料等領(lǐng)域。企業(yè)特別是產(chǎn)業(yè)鏈前端的企業(yè)，開(kāi)展的技術(shù)創(chuàng )新活動(dòng)還偏少，水平不高。前端企業(yè)同質(zhì)化較嚴重，往往陷入價(jià)格戰—利潤下降—無(wú)力投入研發(fā)—繼續模仿的惡性循環(huán)。
在石墨領(lǐng)域，目前大學(xué)和科研院所是技術(shù)創(chuàng )新的主要承擔者，但我國石墨材料學(xué)科建設和研究力量還比較薄弱，僅有極少數高校曾開(kāi)設碳素專(zhuān)業(yè)，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的天然石墨研究機構。同時(shí)石墨的基礎研究明顯不足，對不同類(lèi)型石墨礦物學(xué)特性研究還不夠，前瞻性強的石墨新材料以及新概念、新原理和新方法的研發(fā)重視也不足。
3.政府對產(chǎn)業(yè)規制尚不到位
目前中國石墨產(chǎn)業(yè)總體規模還偏小，礦產(chǎn)資源分布廣泛，涉及到的產(chǎn)業(yè)部門(mén)寬泛而分散。政府的產(chǎn)業(yè)管制還不到位，還沒(méi)有通過(guò)有效的政策手段來(lái)改善競爭秩序，激勵企業(yè)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng )新。石墨產(chǎn)業(yè)整體的競爭特別是上游企業(yè)之間的競爭還比較粗放。眾多中小企業(yè)將污水、煙塵、粉塵超標隨意排放。石墨浮選回收率僅有60%—80%，排放的尾礦中仍然含有較大量的石墨，導致嚴重的資源浪費。
相關(guān)政策建議
1.加強行業(yè)規制，進(jìn)行保護性開(kāi)發(fā)
制訂相關(guān)技術(shù)標準。加快制訂石墨采選、深加工等環(huán)節的技術(shù)標準，鼓勵發(fā)展綠色制造技術(shù)及工藝，盡快淘汰落后、污染的技術(shù)和工藝，逐步引導石墨礦產(chǎn)資源向高附加值、高技術(shù)的企業(yè)、產(chǎn)品配置。鼓勵行業(yè)和企業(yè)推廣應用石墨新的技術(shù)工藝，通過(guò)評估應用前后節能減排的指標量，給予相應的稅收優(yōu)惠，繼續優(yōu)化調整享受出口退稅石墨產(chǎn)品種類(lèi)，引導國內企業(yè)發(fā)展膨脹石墨等技術(shù)含量較高的產(chǎn)品。
2.打造創(chuàng )新型龍頭企業(yè)，推動(dòng)石墨產(chǎn)業(yè)集約和集群發(fā)展
通過(guò)重大技術(shù)項目或示范工程帶動(dòng)企業(yè)的研發(fā)體系建設和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，加快形成一批具有較強創(chuàng )新能力和核心競爭力的石墨龍頭企業(yè)。完善產(chǎn)業(yè)鏈的重點(diǎn)環(huán)節，依托資源優(yōu)勢，加快形成以高集約度為特征的初級產(chǎn)品加工環(huán)節，以多批次、小批量、定制生產(chǎn)為特征的深加工環(huán)節，以高端應用為特征的應用環(huán)節，以?xún)?yōu)勢資源為基礎的產(chǎn)業(yè)集群，在此基礎上構成多層次的產(chǎn)業(yè)鏈。依托高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區、特色產(chǎn)業(yè)基地等區域，在礦山所在地或具有研發(fā)生產(chǎn)優(yōu)勢的地區，形成若干特色突出、國內外知名、具有國際競爭力的產(chǎn)業(yè)集群。
3.創(chuàng )新研發(fā)組織管理機制，促進(jìn)新技術(shù)商業(yè)化
支持石墨產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng )新戰略聯(lián)盟的發(fā)展，增強行業(yè)協(xié)會(huì )在收集技術(shù)需求、編制技術(shù)路線(xiàn)圖等方面的功能。依托國家科技計劃，跨領(lǐng)域、跨計劃組織實(shí)施一批石墨重大創(chuàng )新產(chǎn)品（工程）的應用示范，帶動(dòng)石墨產(chǎn)品向高端化發(fā)展。制定石墨產(chǎn)業(yè)專(zhuān)利戰略。持續支持開(kāi)展石墨產(chǎn)業(yè)專(zhuān)利地圖研究，在負極材料等重點(diǎn)領(lǐng)域，明確石墨產(chǎn)業(yè)專(zhuān)利布局方向，構建專(zhuān)利池。
（作者單位：中國科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰略研究院）
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