 我國石墨資源儲量豐富，又是石墨生產(chǎn)大國。但多年來(lái)低價(jià)出口初級產(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(zhù)我國大力發(fā)展新材料等戰略新興產(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)展機遇。我國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，我國一直是石墨資源儲量最大的國家，但是隨著(zhù)其他國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。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。”一直致力于石墨應用研發(fā)的武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院教授張凌燕日前表達了自己的擔憂(yōu)。
張凌燕的擔憂(yōu)并非空穴來(lái)風(fēng)。據美國地質(zhì)勘探局公布的數據顯示，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(wàn)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。在張凌燕看來(lái)，這將導致我國石墨資源在全球石墨資源中的比例減少，因此保護石墨資源刻不容緩。
我國石墨資源開(kāi)發(fā)利用現狀
天然石墨根據結晶形態(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，鱗片石墨則是國內外工業(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)，例如近日在內蒙古阿拉善盟發(fā)現的查汗木胡魯石墨礦，目前已探明石墨資源總量1.3億噸，大鱗片石墨礦物量多達703萬(wàn)噸，就屬于這種大鱗片占比高的石墨礦。
“從總量上看，我國石墨資源豐富，但探明的大鱗片石墨資源并不多。”國家非金屬礦深加工工程技術(shù)研究中心王學(xué)群進(jìn)一步解釋說(shuō)，我國石墨資源主要分布在內蒙古、黑龍江、湖南、山東、山西、吉林，其中內蒙古和黑龍江以晶質(zhì)石墨為主，湖南則以隱晶質(zhì)石墨為主。近幾年，我國晶質(zhì)石墨查明資源量增長(cháng)明顯，晶質(zhì)石墨礦物量從2010年的1.85億噸增長(cháng)至2013年的2.2億噸。
“2013年，我國天然石墨產(chǎn)量為81萬(wàn)噸，占全球產(chǎn)量的68%，列各國之首，共有晶質(zhì)石墨礦區127個(gè)，隱晶質(zhì)石墨礦區30個(gè)。鱗片石墨最具工業(yè)價(jià)值。2014年，我國天然鱗片石墨產(chǎn)量為65萬(wàn)噸，截至今年11月底，綜合各企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數據及海關(guān)統計數據，我國天然鱗片石墨產(chǎn)量已達61萬(wàn)噸，預計2015年將超過(guò)70萬(wàn)噸。”王學(xué)群近日在一次石墨高峰論壇上這樣表述。
據王學(xué)群介紹，目前，我國每年石墨消費量約為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%，其他應用還有鍛造石墨乳、拉絲石墨乳、節能添加劑等。
石墨消費量與市場(chǎng)密切相關(guān)。王學(xué)群稱(chēng)，2008年~2013年，我國石墨市場(chǎng)總量變化不大，但石墨產(chǎn)品結構發(fā)生了明顯變化。80目以上大鱗片石墨制作的可膨脹石墨，因為膨脹系數大，市場(chǎng)一直很穩定，甚至供不應求，但低端石墨產(chǎn)品價(jià)格下滑明顯，庫存量居高。石墨價(jià)格在2010年達到最高值，有的鱗片石墨每噸價(jià)格可達萬(wàn)元，而低端石墨因為大多數企業(yè)都能生產(chǎn)，競爭更為激烈，每噸價(jià)格只有300多元。較之低端石墨，高純石墨價(jià)格相對較高。高純石墨是其他高附加值深加工產(chǎn)品的基礎原料，經(jīng)過(guò)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出旺盛增長(cháng)的態(tài)勢。王學(xué)群認為，未來(lái)對石墨產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，要想避開(kāi)激烈的市場(chǎng)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(chǎng)需求量也大，例如石墨烯。
據了解，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，但我國尚沒(méi)有完全掌握該項技術(shù)，國產(chǎn)高溫法加工設備雖然也實(shí)現了無(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)現連續生產(chǎn)，導致用電量大，生產(chǎn)成本高。而日本、德國的高溫法設備已實(shí)現了高純石墨的連續生產(chǎn)。由于石墨產(chǎn)品應用于軍工領(lǐng)域，所以日本對我國實(shí)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(guò)剩，無(wú)序競爭，進(jìn)而又壓制了價(jià)格，價(jià)格低廉，出口的石墨初級產(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50多萬(wàn)元，價(jià)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(jìn)口國，其中98%從我國進(jìn)口，美國天然鱗片石墨完全依靠進(jìn)口，其中48%來(lái)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(jìn)口國。在我國大量出口石墨初級產(chǎn)品的同時(shí)，美、日、韓等發(fā)達國家卻早早把石墨列為戰略資源，嚴格控制開(kāi)采，以采代購。
我國石墨初級產(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(zhù)我國石墨資源低價(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。
張凌燕更是明確表示，我國石墨行業(yè)問(wèn)題突出，表現為“對資源重視不足；天然石墨開(kāi)采過(guò)度；資源浪費嚴重，低價(jià)流入海外；高端產(chǎn)品依賴(lài)進(jìn)口；礦業(yè)權設置較為分散，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(guò)剩”。張凌燕建議，全國范圍內調控石墨產(chǎn)能，利用市場(chǎng)手段配置資源；優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構，淘汰落后產(chǎn)能，提高產(chǎn)品附加值；設置合理的開(kāi)采規模；加大石墨開(kāi)發(fā)技術(shù)資金的支持力度；調整對外貿易結構；投資開(kāi)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(shí)，張凌燕強調，石墨行業(yè)應降低低附加值產(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。
石墨資源應用前景十分廣闊
據業(yè)內人士介紹，雖然現在已經(jīng)能制備人造石墨，但因為人造石墨的結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、耐火等傳統行業(yè)外，近幾年作為一種戰略性資源也被廣泛應用于軍工、航天、電子、核電等多個(gè)領(lǐng)域。目前，石墨烯是世界上最薄、最強韌的材料，只有一個(gè)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(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(gè)不爭的事實(shí)。一些業(yè)內人士表示，傳統應用領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)結構不斷優(yōu)化升級將拉動(dòng)石墨消費，同時(shí)我國大力發(fā)展節能環(huán)保、生物、高端裝備制造、新材料、新能源汽車(chē)等戰略新興產(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(shí)現產(chǎn)業(yè)化、集約化。未來(lái)，新興領(lǐng)域將成為石墨市場(chǎng)新的增長(cháng)點(diǎn)，預計到2020年全球天然石墨的市場(chǎng)需求量將增加到260萬(wàn)噸，特別是伴隨著(zhù)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)展的重要戰略資源。如果說(shuō)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”。
一系列政策為規范發(fā)展保駕護航
近幾年，我國政府及相關(guān)部門(mén)相繼出臺了一系列政策措施，加緊布局石墨產(chǎn)業(yè)。2011年，《建筑材料工業(yè)“十二五”發(fā)展指導意見(jiàn)》出臺，提出“以石墨等為重點(diǎn)的非金屬礦物材料深加工產(chǎn)品被列為未來(lái)發(fā)展重點(diǎn)。”2012年，工信部明確提出石墨是戰略性非金屬礦產(chǎn)品。2014年，國家發(fā)改委、財政部和工信部聯(lián)合印發(fā)《關(guān)鍵材料升級換代工程實(shí)施方案》，提出到2016年推動(dòng)石墨烯、新型防腐涂料等20種左右重點(diǎn)新材料實(shí)現批量穩定生產(chǎn)和規模應用。
2015年9月，國土資源部調控和監測司針對石墨產(chǎn)業(yè)，明確表示規范石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加強石墨資源戰略性?xún)洹?br />
在石墨資源管理與整合方面，加強對優(yōu)質(zhì)石墨資源勘查開(kāi)發(fā)的有效監管，建立石墨戰略?xún)渲贫?。石墨作為國家提出的戰略性?xún)涞V種，其資源儲備工作已被納入第三輪全國礦產(chǎn)資源規劃中統籌考慮，明確了各行政區2015年、2020年和2025年應儲備的礦產(chǎn)地數量；在重點(diǎn)規劃布局上，將財政出資的，查明儲量大、質(zhì)量較好的礦產(chǎn)地劃定為資源儲備區，或將成礦條件好、有重大資源潛力經(jīng)儲備勘查后，符合儲備條件的礦產(chǎn)地劃定為資源儲備區。
在提高資源利用率方面，近年來(lái)，國土資源部采取了一系列措施穩步推進(jìn)石墨資源的節約與綜合利用工作，一是調查了石墨的綜合利用水平，摸清了開(kāi)采回采率、選礦回收率和綜合利用率等開(kāi)發(fā)利用現狀；二是研究、制定并發(fā)布了石墨合理開(kāi)發(fā)利用“三率”最低指標要求。
國土資源部根據目前我國石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況，在今后工作中還將進(jìn)一步研究落實(shí)，完善相關(guān)制度和政策措施。
今年以來(lái)，國家各部委都在加快“十三五”規劃新材料領(lǐng)域相關(guān)的制定工作，石墨烯列入新材料產(chǎn)業(yè)“十三五”規劃幾乎已成定局。近日，工信部、發(fā)改委和科技部聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新發(fā)展的若干意見(jiàn)》，提出到2020年形成完善的石墨烯產(chǎn)業(yè)體系，實(shí)現石墨烯材料標準化、系列化和低成本化，在多領(lǐng)域實(shí)現規?；瘧?。我國石墨資源儲備巨大，具有發(fā)展石墨烯產(chǎn)業(yè)的先天優(yōu)勢。
在一系列政策措施支撐下，我國石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展將會(huì )更加規范、健康、有序。
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