當前我國石墨產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)利用及發(fā)展問(wèn)題分析

石墨是由碳質(zhì)元素組成的自然元素礦物，具有金屬和非金屬雙重工藝技術(shù)特性，具有耐高溫、抗腐蝕、抗熱震、強度大、韌性好、自潤滑強度高、導熱、導電等物理化學(xué)性能，用途廣泛，是國防軍工、現代工業(yè)及高新技術(shù)發(fā)展中不可或缺的重要戰略資源，被譽(yù)為“工業(yè)味精”。我國是世界石墨資源重要的賦存地區，研究分析我國石墨資源開(kāi)發(fā)利用的問(wèn)題，可以促進(jìn)石墨資源合理利用，促進(jìn)資源優(yōu)勢轉化為經(jīng)濟優(yōu)勢。

資源賦存特點(diǎn)

(一)儲量?jì)?yōu)勢

全球石墨礦產(chǎn)資源儲量豐富、分布集中。2016年，全球石墨儲量2.5億t，主要分布在土耳其、中國和巴西三國，總儲量占世界儲量的86.8%。其中，土耳其9000萬(wàn)t，占比36%;中國5500萬(wàn)t，占比22%;巴西7200萬(wàn)t，占比28.8%。

另外，莫桑比克、印度、坦桑尼亞、墨西哥、馬達加斯加、韓國、加拿大等國也有一定的石墨資源。由于土耳其石墨資源以隱晶質(zhì)石墨為主，在現有技術(shù)條件下，開(kāi)發(fā)和利用價(jià)值較低，巴西和中國以晶質(zhì)石墨為主，石墨資源地位高于土耳其。2016年全球石墨儲量占比見(jiàn)圖1。

(二)資源類(lèi)型全

石墨資源根據結晶程度分為晶質(zhì)石墨和隱晶質(zhì)石墨兩種類(lèi)型，據國土資源部相關(guān)資料，截止2015年底，我國有晶質(zhì)石墨礦區140個(gè)，隱晶質(zhì)石墨礦區30個(gè)，查明資源儲量均很豐富，晶質(zhì)石墨在世界上占有重要位置。

(三)分布集中

我國晶質(zhì)石墨資源主要賦存在黑龍江、內蒙古、四川、山西、山東等省，5個(gè)省份晶質(zhì)石墨查明資源儲量占全國的87.6%，其中黑龍江省晶質(zhì)石墨查明資源儲量占全國46.9%;隱晶質(zhì)石墨資源主要分布在內蒙古、湖南、廣東、吉林等省，4省查明資源儲量占全國85.8%。

開(kāi)發(fā)利用特點(diǎn)

(一)采選技術(shù)簡(jiǎn)單

晶質(zhì)石墨礦開(kāi)采一般是露天開(kāi)采，技術(shù)設備簡(jiǎn)單;隱晶質(zhì)石墨開(kāi)采一般是井下開(kāi)采，開(kāi)采容易，與煤炭開(kāi)采成本相當或更低。天然晶質(zhì)石墨的可浮性較好，選礦優(yōu)先采用浮選方法，當前技術(shù)條件下，選礦后最高能將石墨純度(固定碳含量)提高到95%左右。隱晶質(zhì)石墨品位通常較高，通常固定碳含量大于60%，優(yōu)質(zhì)礦物在80%~85%，少數高于90%，可以不通過(guò)選礦即可應用于低端用途。

(二)深加工對環(huán)境污染高

天然石墨為粉體，傳統用于冶金、電力、化工等原輔料，要制備高技術(shù)新材料，必須進(jìn)行精細加工，石墨提純是進(jìn)行精細加工的必經(jīng)之路，亦是提高天然石墨資源價(jià)值的主要途徑。石墨提純方法包括高溫法、化學(xué)法及高溫化學(xué)法等，高溫法由于能耗及設備大型化、連續化的要求，推廣應用受到限制;化學(xué)法提純石墨成本低、工藝簡(jiǎn)單，但生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量酸性廢水(提純1噸石墨平均需要用水10噸左右)尤其是含氟廢水對環(huán)境產(chǎn)生了較大負擔。

(三)應用前景廣闊

國際專(zhuān)家預言“20世紀是硅的世紀，而21世紀是碳的世紀。”隨著(zhù)科技發(fā)展，石墨應用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，不但用于重化工業(yè)，在電子工業(yè)和清潔能源等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的應用也逐漸增加，從新能源到航天航空材料，石墨產(chǎn)品都發(fā)揮著(zhù)必不可少的作用。

新能源、新材料、航天航空、生物信息等高新技術(shù)、戰略新興領(lǐng)域將為石墨資源創(chuàng )造更廣闊的發(fā)展空間。2004年石墨烯發(fā)現后尤其在2010年獲諾貝爾物理學(xué)獎后，掀起全球范圍內石墨烯研究熱潮，作為第一個(gè)僅有一個(gè)原子層厚度的二維完美晶體，理論上可顛覆所有現行材料屬性，是實(shí)現新科技革命的承載材料，應用領(lǐng)域主要集中在電子、新能源、生物醫療、高精度制造業(yè)、水處理等高精尖技術(shù)領(lǐng)域。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展現狀

(一)開(kāi)發(fā)總量居世界首位

全球共有十幾個(gè)國家開(kāi)發(fā)石墨礦產(chǎn)，中國、印度和巴西是世界主要石墨生產(chǎn)國，我國一直是世界最大的石墨生產(chǎn)國，石墨產(chǎn)量多年居世界首位，產(chǎn)量占世界比重在70%左右，2009年后，我國石墨產(chǎn)量占世界比重有所下降，2015年產(chǎn)量占世界比重為56%。

(二)形成完整工業(yè)體系

自20世紀30年代起我國石墨資源產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了起始階段(30年代~解放前)、起步階段(解放后~80年代初)、快速發(fā)展階段(80年代初~90年代初)、產(chǎn)業(yè)下滑階段(90年代初~新世紀初期)、恢復性發(fā)展時(shí)期(2005年~至今)等5個(gè)階段。至2013年，已經(jīng)有上千家石墨企業(yè)，主要生產(chǎn)低中高碳石墨、高純石墨、微粉石墨等石墨產(chǎn)品以及膨脹石墨、碳素材料等石墨制品。山東、黑龍江、內蒙古及湖南是我國石墨產(chǎn)品的主要產(chǎn)區，其產(chǎn)量占全國75%以上。

(三)進(jìn)出口貿易穩步發(fā)展

我國是世界石墨貿易的主要國家之一，石墨是我國傳統出口商品，出口量占世界70%以上。據海關(guān)統計資料，我國天然石墨出口量呈現先增后減的波動(dòng)態(tài)勢，2007年出口量為67萬(wàn)噸，達到近15年來(lái)的最高值，隨后波動(dòng)下降，2015年出口量降至25萬(wàn)噸。

存在問(wèn)題

(一)采選技術(shù)設備落后

我國石墨的采選礦技術(shù)設備從上世紀五六十年代以來(lái)基本沒(méi)有進(jìn)步，一直沿用傳統的工藝技術(shù)，缺少創(chuàng )新，工藝不完善，很多選礦企業(yè)的設備仍然采用上世紀80年代的技術(shù)設備，選礦回收率低，尾礦中尚含有相當部分可利用的石墨，造成了資源浪費。隱晶質(zhì)石墨資源的利用未受到重視，有些地區將隱晶質(zhì)石墨資源作為增碳劑，或直接當作煤炭燒掉，造成了極大的浪費。

(二)歷史遺留礦山環(huán)境問(wèn)題突出

我國石墨資源開(kāi)發(fā)利用最早可追溯到上個(gè)世紀30年代，大規模的開(kāi)發(fā)利用開(kāi)始于上世紀80、90年代，多年露天開(kāi)采石墨資源產(chǎn)生了大量廢石，占用破壞了大量土地和植被資源;晶質(zhì)石墨選礦過(guò)程中產(chǎn)生大量的尾礦，黑龍江省平均生產(chǎn)1噸石墨精粉產(chǎn)生9噸以上尾礦，大量尾礦存放于尾礦庫中，占用大量土地，存在著(zhù)潰壩的風(fēng)險;山東省平度市已有的礦權分布在村莊周邊，破壞了大量土地，生產(chǎn)的尾礦隨意堆積，對環(huán)境影響嚴重，隱患巨大。石墨尾礦隨意堆放，尾礦水中含有的浮選藥劑向下滲漏污染地下水質(zhì)，對周邊居民生活造成影響。

(三)深加工技術(shù)落后

產(chǎn)品附加值低。我國石墨工業(yè)總體水平在國際上仍處于中等水平，由于技術(shù)開(kāi)發(fā)投入不夠，目前仍以原料生產(chǎn)及初加工鱗片石墨為主。我國在高科技高附加值產(chǎn)品方面，如柔性石墨、膠體石墨、高純超細石墨以及氟化石墨等產(chǎn)品，處于落后狀態(tài)。部分高檔次的產(chǎn)品仍需要從國外進(jìn)口。一些國家和地區購買(mǎi)我國廉價(jià)石墨原料，經(jīng)過(guò)加工或分裝，高價(jià)返銷(xiāo)中國，賺取高額利潤，如中國含碳99%的微晶石墨電極出口后，經(jīng)國外廠(chǎng)家再提純，返銷(xiāo)中國，價(jià)格提高近10倍。

(四)產(chǎn)業(yè)發(fā)展不合理

我國石墨行業(yè)是個(gè)小行業(yè)，石墨產(chǎn)業(yè)鏈包括上游礦石原料、中游深加工原料、下游應用材料等環(huán)節，從產(chǎn)業(yè)鏈看，我國石墨企業(yè)大部分以石墨原料粗加工為主，缺乏精深加工和新材料開(kāi)發(fā)能力。從企業(yè)結構看，石墨企業(yè)數量多，企業(yè)規模小，產(chǎn)業(yè)集中度低。從生產(chǎn)產(chǎn)品看，以初加工產(chǎn)品為主，主要為選礦石墨精粉，深加工產(chǎn)品較少。據不完全統計，石墨行業(yè)加工制品比例不足10%。

(五)隱晶質(zhì)石墨開(kāi)發(fā)利用重視不足

隱晶質(zhì)石墨(即微晶石墨)由于是煤炭變質(zhì)成礦，礦物本身品位很高，石墨化程度高，在石墨低端用途中可以直接使用礦產(chǎn)品。國內對隱晶質(zhì)石墨資源利用認識不足，行業(yè)小，專(zhuān)業(yè)人才極度缺乏，幾乎沒(méi)有專(zhuān)業(yè)從事隱晶質(zhì)石墨應用技術(shù)研究的單位和個(gè)人。

開(kāi)發(fā)利用管理建議

《全國礦產(chǎn)資源規劃(2016-2020年)》于2016年11月發(fā)布實(shí)施，石墨被劃為戰略性礦產(chǎn)，是礦產(chǎn)資源宏觀(guān)調控和監督管理的重點(diǎn)對象。規劃中劃定了6個(gè)石墨能源資源基地和6個(gè)石墨國家規劃礦區，作為指導石墨資源安全供應的戰略核心區域和開(kāi)發(fā)重點(diǎn)監管區域，以促進(jìn)石墨資源合理開(kāi)發(fā)利用。

(一)防范新興材料應用造成資源過(guò)度開(kāi)發(fā)

石墨烯在全球范圍內研究熱潮正盛，生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)實(shí)現，但其下游應用是制約的最大瓶頸，沒(méi)有一個(gè)領(lǐng)域可以實(shí)現石墨烯的規模應用。根據有關(guān)研究機構預測，到2020年石墨烯需求量小于1000噸，約占我國晶質(zhì)石墨現產(chǎn)量的0.15%。石墨烯的應用是將原有石墨產(chǎn)品性能進(jìn)行升級，應用領(lǐng)域新能源、生物醫療、環(huán)保等與現有石墨應用領(lǐng)域重疊，未來(lái)石墨烯產(chǎn)品規?；瘧每赡懿粫?huì )引起石墨資源需求量大幅提升。當前石墨資源開(kāi)發(fā)與市場(chǎng)需求基本協(xié)調，遏制企業(yè)借技術(shù)圈占資源，防范資源過(guò)度開(kāi)發(fā)，造成不必要的浪費。

(二)調控石墨資源開(kāi)發(fā)規模

我國對石墨資源實(shí)現限制性開(kāi)采，但仍需進(jìn)一步嚴格石墨資源開(kāi)發(fā)管理，以石墨資源消費結構為基礎，分行業(yè)科學(xué)預測石墨產(chǎn)品的需求量，科學(xué)確定石墨資源開(kāi)采總量。嚴格控制石墨資源采礦權數量，整治礦山企業(yè)超設計生產(chǎn)規模開(kāi)采和非法采礦行為，保障資源開(kāi)發(fā)合理有序。

(三)保護大鱗片石墨資源

大鱗片石墨的保護主要在選礦階段，在選別方法上采用多段磨礦、多次選別的工藝提高大鱗片石墨產(chǎn)出率。盡快更新我國已有礦山企業(yè)選礦技術(shù)設備，鼓勵企業(yè)根據資源賦存情況，設計建設先進(jìn)的石墨采選礦生產(chǎn)線(xiàn)，提高能耗、回收率、大鱗片石墨產(chǎn)出、水資源利用、尾礦處理等多項指標。

(四)重視隱晶質(zhì)石墨保護和利用

根據隱晶質(zhì)石墨的成礦特點(diǎn)，加強煤炭賦存豐富地區的隱晶質(zhì)石墨資源勘查，查明隱晶質(zhì)石墨的分布情況，總結成礦規律;應用技術(shù)實(shí)現突破前，限制隱晶質(zhì)石墨資源采礦權投放，并限制微晶石墨原礦出口;加強隱晶質(zhì)石墨應用基礎研究，鼓勵研究院所與企業(yè)合作進(jìn)行隱晶質(zhì)石墨應用技術(shù)研究，提高隱晶質(zhì)石墨應用技術(shù)和水平。

(五)專(zhuān)項治理石墨礦山地質(zhì)環(huán)境

開(kāi)展石墨行業(yè)環(huán)境專(zhuān)項整治，對石墨礦山、選礦企業(yè)、深加工企業(yè)開(kāi)展環(huán)境核查工作，查處石墨企業(yè)污染環(huán)境的行為，促使石墨企業(yè)進(jìn)行環(huán)保整治和技術(shù)升級，提升整個(gè)行業(yè)的環(huán)保水平。對于歷史形成的生態(tài)環(huán)境破壞、尾礦和廢水污染等問(wèn)題，進(jìn)行專(zhuān)項整治，制定優(yōu)惠政策鼓勵成熟的尾礦資源洗砂、制磚等技術(shù)，減少尾礦堆放量，逐步減輕石墨資源開(kāi)發(fā)的環(huán)境影響。

(六)嚴格資源開(kāi)發(fā)利用環(huán)境要求

按照十八屆三中全會(huì )建設生態(tài)文明的要求，加強石墨行業(yè)的環(huán)境管理，促進(jìn)石墨資源利用與生態(tài)環(huán)境協(xié)調發(fā)展。從石墨資源開(kāi)采、選礦以及深加工等不同環(huán)節，嚴格行業(yè)環(huán)境準入要求，尤其嚴格石墨資源深加工環(huán)節的環(huán)境要求，杜絕在提高資源開(kāi)發(fā)經(jīng)濟效益同時(shí)破壞生態(tài)環(huán)境。