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行业分析 王丹 2017-09-21 14:10
中国电工网讯:
    石墨是由碳质元素组成的自然元素矿物,具有金属和非金属双重工艺技术特性,具有耐高温、抗腐蚀、抗热震、强度大、韧性好、自润滑强度高、导热、导电等物理化学性能,用途广泛,是国防军工、现代工业及高新技术发展中不可或缺的重要战略资源,被誉为“工业味精”。我国是世界石墨资源重要的赋存地区,研究分析我国石墨资源开发利用的问题,可以促进石墨资源合理利用,促进资源优势转化为经济优势。
 
    资源赋存特点
 
    (一)储量优势
 
    全球石墨矿产资源储量丰富、分布集中。2016年,全球石墨储量2.5亿t,主要分布在土耳其、中国和巴西三国,总储量占世界储量的86.8%,其中,土耳其9000万t,占比36%;中国5500万t,占比22%;巴西7200万t,占比28.8%。
 
    另外,莫桑比克、印度、坦桑尼亚、墨西哥、马达加斯加、韩国、加拿大等国也有一定的石墨资源。由于土耳其石墨资源以隐晶质石墨为主,在现有技术条件下,开发和利用价值较低,巴西和中国以晶质石墨为主,石墨资源地位高于土耳其。2016年全球石墨储量占比见图1。

 
    (二)资源类型全
 
    石墨资源根据结晶程度分为晶质石墨和隐晶质石墨两种类型,据国土资源部相关资料,截止2015年底,我国有晶质石墨矿区140个,隐晶质石墨矿区30个,查明资源储量均很丰富,晶质石墨在世界上占有重要位置。
 
    (三)分布集中
 
    我国晶质石墨资源主要赋存在黑龙江、内蒙古、四川、山西、山东等省,5个省份晶质石墨查明资源储量占全国的87.6%,其中黑龙江省晶质石墨查明资源储量占全国46.9%;隐晶质石墨资源主要分布在内蒙古、湖南、广东、吉林等省,4省查明资源储量占全国85.8%。

 
    开发利用特点
 
    (一)采选技术简单
 
    晶质石墨矿开采一般是露天开采,技术设备简单;隐晶质石墨开采一般是井下开采,开采容易,与煤炭开采成本相当或更低。天然晶质石墨的可浮性较好,选矿优先采用浮选方法,当前技术条件下,选矿后最高能将石墨纯度(固定碳含量)提高到95%左右。隐晶质石墨品位通常较高,通常固定碳含量大于60%,优质矿物在80%~85%,少数高于90%,可以不通过选矿即可应用于低端用途。
 
    (二)深加工对环境污染高
 
    天然石墨为粉体,传统用于冶金、电力、化工等原辅料,要制备高技术新材料,必须进行精细加工,石墨提纯是进行精细加工的必经之路,亦是提高天然石墨资源价值的主要途径。石墨提纯方法包括高温法、化学法及高温化学法等,高温法由于能耗及设备大型化、连续化的要求,推广应用受到限制;化学法提纯石墨成本低、工艺简单,但生产过程中产生大量酸性废水(提纯1吨石墨平均需要用水10吨左右)尤其是含氟废水对环境产生了较大负担。
 
    (三)应用前景广阔
 
    国际专家预言“20世纪是硅的世纪,而21世纪是碳的世纪。”随着科技发展,石墨应用领域越来越广泛,不但用于重化工业,在电子工业和清洁能源等高新技术产业的应用也逐渐增加,从新能源到航天航空材料,石墨产品都发挥着必不可少的作用。
 
    新能源、新材料、航天航空、生物信息等高新技术、战略新兴领域将为石墨资源创造更广阔的发展空间。2004年石墨烯发现后尤其在2010年获诺贝尔物理学奖后,掀起全球范围内石墨烯研究热潮,作为第一个仅有一个原子层厚度的二维完美晶体,理论上可颠覆所有现行材料属性,是实现新科技革命的承载材料,应用领域主要集中在电子、新能源、生物医疗、高精度制造业、水处理等高精尖技术领域。
 
    产业发展现状
 
    (一)开发总量居世界首位
 
    全球共有十几个国家开发石墨矿产,中国、印度和巴西是世界主要石墨生产国,我国一直是世界最大的石墨生产国,石墨产量多年居世界首位,产量占世界比重在70%左右,2009年后,我国石墨产量占世界比重有所下降,2015年产量占世界比重为56%。

 
    (二)形成完整工业体系
 
    自20世纪30年代起我国石墨资源产业经历了起始阶段(30年代~解放前)、起步阶段(解放后~80年代初)、快速发展阶段(80年初~90年代初)、产业下滑阶段(90年代初~新世纪初期)、恢复性发展时期(2005年~至今)等5个阶段,至2013年,已经有上千家石墨企业,主要生产低中高碳石墨、高纯石墨、微粉石墨等石墨产品以及膨胀石墨、碳素材料等石墨制品。山东、黑龙江、内蒙古及湖南是我国石墨产品的主要产区,其产量占全国75%以上。
 
    (三)进出口贸易稳步发展
 
    我国是世界石墨贸易的主要国家之一,石墨是我国传统出口商品,出口量占世界70%以上。据海关统计资料,我国天然石墨出口量呈现先增后减的波动态势,2007年出口量为67万吨,达到近15年来的最高值,随后波动下降,2015年出口量降至25万吨。

 
    存在问题
 
    (一)采选技术设备落后
 
    我国石墨的采选矿技术设备从上世纪五六十年代以来基本没有进步,一直沿用传统的工艺技术,缺少创新,工艺不完善,很多选矿企业的设备仍然采用上世纪80年代的技术设备,选矿回收率低,尾矿中尚含有相当部分可利用的石墨,造成了资源浪费。隐晶质石墨资源的利用未受到重视,有些地区将隐晶质石墨资源作为增碳剂,或直接用为煤炭烧掉,造成了极大的浪费。
 
    (二)历史遗留矿山环境问题突出
 
    我国石墨资源开发利用最早可追溯到上个世纪30年代,大规模的开发利用开始于上世纪80、90年代,多年露天开采石墨资源产生了大量废石,占用破坏了大量土地和植被资源;晶质石墨选矿过程中产生大量的尾矿,黑龙江省平均生产1吨石墨精粉产生9吨以上尾矿,大量尾矿存放于尾矿库中,占用大量土地,存在着溃坝的风险;山东省平度市已有的矿权分布在村庄周边,破坏了大量土地,生产的尾矿随意堆积,对环境影响严重,隐患巨大。石墨尾矿随意堆放,尾矿水中含有的浮选药剂向下渗漏污染地下水质,对周边居民生活造成影响。
 
    (三)深加工技术落后
 
    产品附加值低我国石墨工业总体水平在国际上仍处于中等水平,由于技术开发投入不够,目前仍以原料生产及初加工鳞片石墨为主。我国在高科技高附加值产品方面,如柔性石墨、胶体石墨、高纯超细石墨以及氟化石墨等产品,处于落后状态。部分高档次的产品仍需要从国外进口。一些国家和地区购买我国廉价石墨原料,经过加工或分装,高价返销中国,赚取高额利润,如中国含碳99%的微晶石墨电极出口后,经国外厂家再提纯,返销中国,价格提高近10倍。
 
    (四)产业发展不合理
 
    我国石墨行业是个小行业,石墨产业链包括上游矿石原料、中游深加工原料、下游应用材料等环节,从产业链看,我国石墨企业大部分以石墨原料粗加工为主,缺乏精深加工和新材料开发能力。从企业结构看,石墨企业数量多,企业规模小,产业集中度低。从生产产品看,以初加工产品为主,主要为选矿石墨精粉,深加工产品较少,据不完全统计,石墨行业加工制品比例不足10%。
 
    (五)隐晶质石墨开发利用重视不足
 
    隐晶质石墨(即微晶石墨)由于是煤炭变质成矿,矿物本身品位很高,石墨化程度高,在石墨低端用途中可以直接使用矿产品。国内对隐晶质石墨资源利用认识不足,行业小,专业人才极度缺乏,几乎没有专业从事隐晶质石墨应用技术研究的单位和个人。
 
    开发利用管理建议
 
    《全国矿产资源规划(2016-2020年)》于2016年11月发布实施,石墨被划为战略性矿产,是矿产资源宏观调控和监督管理的重点对象。规划中划定了6个石墨能源资源基地和6个石墨国家规划矿区,作为指导石墨资源安全供应的战略核心区域和开发重点监管区域,以促进石墨资源合理开发利用。
 
    (一)防范新兴材料应用造成资源过度开发
 
    石墨烯在全球范围内研究热潮正盛,生产产业化已经实现,但其下游应用是制约的最大瓶颈,没有一个领域可以实现石墨烯的规模应用。根据有关研究机构预测到2020年石墨烯需求量小于1000吨,约占我国晶质石墨现产量的0.15%。石墨烯的应用是将原有石墨产品性能进行升级,应用领域新能源、生物医疗、环保等与现有石墨应用领域重叠,未来石墨烯产品规模化应用可能不会引起石墨资源需求量大幅提升。当前石墨资源开发与市场需求基本协调,遏制企业借技术圈占资源,防范资源过度开发,造成不必要的浪费。
 
    (二)调控石墨资源开发规模
 
    我国对石墨资源实现限制性开采,但仍需进一步严格石墨资源开发管理,以石墨资源消费结构为基础,分行业科学预测石墨产品的需求量,科学确定石墨资源开采总量。严格控制石墨资源采矿权数量,整治矿山企业超设计生产规模开采和非法采矿行为,保障资源开发合理有序。
 
    (三)保护大鳞片石墨资源
 
    大鳞片石墨的保护主要在选矿阶段,在选别方法上采用多段磨矿、多次选别的工艺提高大鳞片石墨产出率。尽快更新我国已有矿山企业选矿技术设备,鼓励企业根据资源赋存情况,设计建设先进的石墨采选矿生产线,提高能耗、回收率、大鳞片石墨产出、水资源利用、尾矿处理等多项指标。
 
    (四)重视隐晶质石墨保护和利用
 
    根据隐晶质石墨的成矿特点,加强煤炭赋存丰富地区的隐晶质石墨资源勘查,查明隐晶质石墨的分布情况,总结成矿规律;应用技术实现突破前,限制隐晶质石墨资源采矿权投放,并限制微晶石墨原矿出口;加强隐晶质石墨应用基础研究,鼓励研究院所与企业合作进行隐晶质石墨应用技术研究,提高隐晶质石墨应用技术和水平。
 
    (五)专项治理石墨矿山地质环境
 
    开展石墨行业环境专项整治,对石墨矿山、选矿企业、深加工企业开展环境核查工作,查处石墨企业污染环境的行为,促使石墨企业进行环保整治和技术升级,提升整个行业的环保水平。对于历史形成的生态环境破坏、尾矿和废水污染等问题,进行专项整治,制定优惠政策鼓励成熟的尾矿资源洗砂、制砖等技术,减少尾矿堆放量,逐步减轻石墨资源开发的环境影响。
 
    (六)严格资源开发利用环境要求
 
    按照十八届三中全会建设生态文明的要求,加强石墨行业的环境管理,促进石墨资源利用与生态环境协调发展。从石墨资源开采、选矿以及深加工等不同环节,严格行业环境准入要求,尤其严格石墨资源深加工环节的环境要求,杜绝在提高资源开发经济效益同时破坏生态环境。
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