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不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)κ系牟町惢枨?nbsp;

3 我國石墨資源生產(chǎn)與應(yīng)用狀況

3.1 我國石墨礦資源生產(chǎn)狀況

依據(jù)成礦時代可以將我國的石墨成礦期劃分為三個集中期: 其一是晚太古代時期，其二是早元古代時期，其三是侏羅紀(jì) － 早白堊世時期( 燕山期) 。前兩者主要形成區(qū)域變質(zhì)成因的晶質(zhì)石墨礦; 后者則主要形成接觸變質(zhì)成因、巖漿熱液成因的石墨礦床。我國有三個大型集中礦帶，即南部偏隱晶質(zhì)石墨礦帶，中部晶質(zhì)、隱晶質(zhì)交生石墨礦帶及北部偏晶質(zhì)石墨礦帶，是我國石墨資源主要產(chǎn)區(qū)，其石墨資源生產(chǎn)情況如下:

3.1.1東北地區(qū)

東北是我國石墨資源最為集中的地區(qū)，主要特點(diǎn)是: 規(guī)模大，儲量多，質(zhì)量好，礦床空間分布相對集中，露天開采，綜合利用價值大，同時也是石墨資源的開發(fā)、利用較好的生產(chǎn)基地。該地區(qū)的晶質(zhì)石墨資源主要分布在黑龍江省，儲量占全國 52.03% ; 吉林省的石墨資源以隱晶質(zhì)石墨為主，是東北地區(qū)隱晶質(zhì)石墨主要產(chǎn)地。

黑龍江省是中國晶質(zhì)石墨礦最主要的蘊(yùn)藏區(qū)域，同時也是目前為止中國最主要的鱗片石墨產(chǎn)區(qū)( 平均品位 8.56% ) 。除黑龍江省北部地區(qū)的呼瑪縣存在部分石墨礦石資源外，其余石墨礦物基本集中分布于東部地區(qū)的雞西至蘿北一帶，包括林口、穆棱、密山、勃利和雙鴨山等地，資源量占全省 94% 。雞西市柳毛石墨礦儲量規(guī)模特大，開采利用較早，是中國生產(chǎn)鱗片石墨著名礦山之一，礦石具有明顯片理化構(gòu)造，礦物可見明顯定向壓扁拉長現(xiàn)象，亦可見一些自形細(xì)粒變晶礦物，如石榴子石; 石墨具有強(qiáng)烈的金屬光澤，面徑平直，具有很好的柔韌性。室內(nèi)鏡下鑒定顯示柳毛石墨礦床的礦石自然類型主要有灰黑色中細(xì)粒方解石斜長石石墨石榴輝石石英片巖及黑褐色中細(xì)粒斜長石石墨石榴石黑云石英片巖兩種，包含高嶺土、綠簾石、白云母、方解石、斜長石、黑云母、石榴子石、輝石、石英等脈石礦物。礦石中石墨鱗片基本均平行嵌布于壓扁脈石礦物間隙內(nèi)，偶見少量石墨鱗片有撓曲現(xiàn)象，石墨粒徑都主要集中在 1 000 ～ 180 μm 和 150 ～ 18 μm 兩個區(qū)間內(nèi)，石墨化程度好; 規(guī)模特大、全國第一的蘿北云山石墨礦具有明顯片理化構(gòu)造。室內(nèi)進(jìn)行鏡下鑒定發(fā)現(xiàn)礦石自然類型主要有中細(xì)粒綠簾石化石墨二云母石英片巖、細(xì)粒黝簾石化石墨白云母方解石二長石英片巖及細(xì)粒含輝石石墨白云母斜長石石英片巖三種，包含綠簾石、黝簾石、高嶺土、斜長石、白云母、黑云母、石英等脈石礦物。礦石中石墨鱗片基本均平行嵌布于壓扁脈石礦物間隙內(nèi)，偶見少量石墨鱗片有撓曲現(xiàn)象，石墨粒徑都主要集中在 150 ～ 10 μm 和 500 ～ 18 μm 之間，石墨化程度較好; 穆棱縣光義與雞西市石場及雞西市永臺安山都已經(jīng)得到開發(fā)和利用轉(zhuǎn)型升級; 還有勃利縣佛嶺、穆棱縣寨山、雙鴨山市羊鼻山及密山市馬來山，以及雞西市土頂山東山、雞東縣長山、勃利縣雙河、林口碾子溝和八道溝、曲溝均可以供選擇利用，豐富的礦產(chǎn)資源形成了以柳毛為重點(diǎn)的中國鱗片生產(chǎn)基地之一。

除此之外，在遼寧省的岫巖豐富礦區(qū)以及桓仁縣大恩堡，也是東北地區(qū)晶質(zhì)石墨礦物的重要產(chǎn)地; 同時，吉林省通化縣三半江和集安市雙興也有石墨資源產(chǎn)出。

3.1.2 華北地區(qū)

華北地區(qū)的晶質(zhì)石墨資源主要分布于內(nèi)蒙古自治區(qū)及山西與河北省的北部; 隱晶質(zhì)石墨主要分布在北京市郊和內(nèi)蒙烏拉特中旗烏不浪口地區(qū)。

內(nèi)蒙古自治區(qū)是中國晶質(zhì)石墨礦主要的蘊(yùn)藏區(qū)，其晶質(zhì)石墨資源儲量僅次于黑龍江省，礦石固定碳平均品位在 3% ～ 6% 之間，鱗片片徑大于 0.15 mm 的占比達(dá)到 50% 以上。從內(nèi)蒙古自治區(qū)西面的阿拉善左旗往東經(jīng)包頭、呼和浩特至集寧、興和等區(qū)域，目前已發(fā)現(xiàn)的石墨礦藏已達(dá)十處之多，其礦產(chǎn)特點(diǎn)是石墨大鱗片、雜質(zhì)含量低，屬于優(yōu)質(zhì)石墨礦產(chǎn)，是重要的大鱗片石墨生區(qū); 興和縣，豐鎮(zhèn)縣、武川縣、土模特左旗等石墨資源礦，形成了以興和為重點(diǎn)的中國鱗片石墨生產(chǎn)季度之一。其中，興和石墨礦含鉀長片麻巖，呈灰色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，局部由于混合巖化作用，長英質(zhì)一脈沿片麻理貫入，形成條帶狀構(gòu)造，礦物成分主要為鉀長石、石英、斜長石、晶質(zhì)石墨，局部含黑云母較多，有少量黃鐵礦，副礦石主要為金紅石等，石墨分布于脈石礦物間，定向排列與片理大體一致，有些受力彎曲，鱗片大小不一，一般為 1 mm ～ 15 mm，最大者達(dá)2 mm，屬粗鱗片狀石墨; 此外，固陽縣、阿拉善右旗和包頭市等地的石墨資源也在逐步開發(fā)和利用。

內(nèi)蒙古興和石墨礦以南、山西省北部地區(qū)與內(nèi)蒙古興和以東、河北省西北地區(qū)也有晶質(zhì)石墨資源可以利用。隱晶質(zhì)石墨礦在華北地區(qū)少見，分布于北京市海淀區(qū)和房山縣等地，礦石品位較低。

3.1.3 華東地區(qū)

華東地區(qū)石墨資源，雖然目前可供開采的天然石墨資源已經(jīng)所剩不多，但是在石墨進(jìn)出口及石墨加工技術(shù)尚屬于我國石墨加工重要地區(qū)。山東省是華東地區(qū)石墨資源的主要集中地，是中國晶質(zhì)石墨礦的主要蘊(yùn)藏區(qū)，同時也是當(dāng)前鱗片石墨的主要產(chǎn)區(qū)之一，固定碳平均品位 3% ～ 5% ，鱗片片徑大于 0.15 mm 的占比約 50% 。石墨礦集中于膠東地區(qū)的平度、萊西、萊陽以及文登、牟平一帶。萊西縣南墅石墨礦是中國著名的鱗片石墨生產(chǎn)礦山之一，主要分為劉家莊石墨礦區(qū)和岳石石墨礦區(qū)。劉家莊石墨礦成礦模式為以區(qū)域變質(zhì)成礦為主加熱液交代成礦，蛇紋石化強(qiáng)烈，礦床主要是區(qū)域變質(zhì)作用后貫入的脈巖，以大理巖為主，片麻巖及透輝石巖較少。岳石石墨礦床是由沉積變質(zhì)作用而成的晶質(zhì)鱗片狀石墨礦床，長英質(zhì)混合巖化作用較強(qiáng)烈，礦床以經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用后，侵入的玲瓏花崗巖體為主，礦床巖石主要為片麻巖，由老至新可分為: 石榴斜長片麻巖、石墨片麻巖、石榴斜長片麻巖 － 石墨片麻巖、透輝石 － 大理巖、斜長角閃片麻巖、花崗片麻巖、斜長角閃片麻巖等，鱗片大小一般( 1. 0 ～ 2.0) × ( 1. 0 ～1.5) mm，片厚 0.02 ～ 0.05 mm，粗粒者片度 ( 0.5 ～1. 0) × ( 0.2 ～ 0. 5) mm，含量一般 10% ～ 25% ; 萊西縣北墅大型石墨礦，也以優(yōu)質(zhì)的大鱗片石墨產(chǎn)出著稱; 在平度、萊陽及文登地區(qū)也有大量石墨資源可以利用，形成了以南墅為中心的中國鱗片石墨生產(chǎn)基地之一。此外江西省金溪縣、福建省建陽縣以及安徽省懷寧縣也都有晶質(zhì)石墨礦。

3.1.4 中南地區(qū)

中南地區(qū)晶質(zhì)石墨資源主要分布在河南省，在湖北、海南、廣東省也有產(chǎn)出; 隱晶質(zhì)石墨主要分布在湖南省，在廣東省有少量產(chǎn)出。

河南省石墨礦集中分布于西部的靈寶、盧氏、西峽、淅川鎮(zhèn)平以及平頂山一帶，已勘查的 3 處大型礦共計保有晶質(zhì)石墨礦物儲量 746 萬 t［9］，其中西峽縣橫嶺礦已利用。此外，湖北省晶質(zhì)石墨礦主要分布在宜昌市以及興山縣等區(qū)域; 海南省瓊海市以及廣東省吳川市均有石墨資源。

湖南省是中國隱晶質(zhì)石墨礦最主要蘊(yùn)藏區(qū)和微晶石墨最主要產(chǎn)區(qū)，占全國隱晶質(zhì)石墨儲量的 26． 86% 。中國生產(chǎn)微晶石墨最主要的礦山就位于湖南郴州市的魯塘石墨礦，其礦物組成主要有石墨、綠泥石、石英、方解石和白云母等，固定碳含量為 77． 40% ～ 86． 39% ，土狀光澤，塊狀樣品為半金屬光澤，顆粒多為細(xì)小的鱗片狀石墨集合體，雜質(zhì)礦物以游離形式存在為主，少量與石墨呈浸染狀緊密結(jié)合，晶體結(jié)構(gòu)以 2H 型為主，石墨化度較低，在 0． 5937 ～ 0． 8000 之間，其深部遠(yuǎn)景資源可觀，預(yù)測可達(dá)二三千萬噸。同時，湖南省西北部的桂陽荷葉分布有中國目前唯一的大型隱晶質(zhì)石墨礦。位于湖南省中部地區(qū)的隱晶質(zhì)石墨礦均已開始利用，形成了以魯塘為中心的中國微晶石墨生產(chǎn)基地。此外，廣東省也有隱晶質(zhì)石墨資源，其中佛岡縣、連平縣均有隱晶質(zhì)石墨可供進(jìn)一步開發(fā)。

3.1.5 西南地區(qū)

西南地區(qū)的石墨資源主要分布在四川省，在云南省和西藏也有產(chǎn)出。四川省是中國晶質(zhì)石墨的主要蘊(yùn)藏區(qū)之一，固定碳平均品位約為 6% ，以細(xì)小鱗片為主，位于四川省北部地區(qū)的南江縣坪河晶質(zhì)石墨礦及其附近的向陽坡晶質(zhì)石墨礦也已經(jīng)利用。四川省西南地區(qū)的攀枝花市中壩有著良好的成礦條件，蘊(yùn)藏著可觀的石墨資源，已發(fā)現(xiàn)的石墨礦屬于特大型規(guī)模，石墨礦類型為石墨礦化片巖型，巖性為石墨云母石英片巖( 石墨黑云母石英片巖、石墨白云母石英片巖) ，礦石呈鉛灰色，易污手，細(xì) ～ 中鱗片變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造，礦物主要成分為石英、白云母( 黑云母) 、石墨，次含長石、鐵質(zhì)、綠簾石、石榴子石、紅柱石，石墨呈鱗片狀在巖石中定向排列，固定碳平均品位 6.21% ，片徑普遍小于 0.15 mm，可供晶質(zhì)石墨材料需求產(chǎn)業(yè)選擇利用。

此外，位于云南省南部地區(qū)的元陽縣棕皮寨石墨礦、昆明市西部的牟定縣的石墨資源也已經(jīng)開始開發(fā)，可供選擇利用。西藏自治區(qū)東部靠近四川的左貢縣石墨礦，礦區(qū)遠(yuǎn)景資源量大，但因為交通不便、開采條件差，近期難以利用。

3.1.6 西北地區(qū)

西北地區(qū)石墨資源主要分布于陜西省，在甘肅、青海和新疆也有產(chǎn)出; 隱晶質(zhì)石墨礦主要分布于陜西省，近期在新疆、青海等地也相繼發(fā)現(xiàn)。

陜西省是西北地區(qū)石墨礦分布相對較多的蘊(yùn)藏區(qū)，其晶質(zhì)石墨儲量占全國的 3.08% ，隱晶質(zhì)石墨儲量占比為 5.37% 。西安市崇陽溝和洋縣鐵河大安溝以及丹鳳縣庚家河和大西溝碾子砰，可供選擇利用，其中庚家河石墨礦石墨含量一般為 3% ～ 10% ，最高可達(dá) 28． 47% ，呈晶質(zhì)、鱗片狀，鋼灰色、黑色，自形 － 半字形及它形鱗片狀，脈石礦物主要有石英、長石，次要有黑云母，石墨較均勻的分布于石英或石英、長石粒間，多定向或在石英顆粒間雜亂分布，有時石墨鱗片和黑云母緊密共生而平行排列，部分石墨形成集合體呈透鏡體狀聚斑，片徑一般 0.3 ～ 1 mm，少數(shù) 0.1 ～ 0.3 mm，集合體厚度一般 0.1 mm 左右; 長安縣大峪五里廟和扯袍峪、潼關(guān)縣善車峪和東桐峪等可供進(jìn)一步工作或邊采邊探。隱晶質(zhì)石墨礦中，眉縣桐峪隱晶質(zhì)石墨礦物主要位于武威市東北的民勤縣，安西縣的石墨資源還要進(jìn)一步工作; 新疆自治區(qū)晶質(zhì)石墨礦資源分布于奇臺縣、清河縣等地，可供選擇利用。

3.2 石墨應(yīng)用領(lǐng)域

全球石墨利用領(lǐng)域，石墨材料的消耗比率［10］相對固定: 耐火材料占 26% ，機(jī)械制動襯片占 13% ，潤滑劑添加劑占 14% ，鉛筆制造占 7% ，金屬鑄造占 15% ，其他石墨產(chǎn)物占 25% 。隨著冶金、化工等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級，石墨原材料及石墨制品產(chǎn)業(yè)將迎來重大機(jī)遇。從地理分布上看，世界石墨產(chǎn)業(yè)主要集中在中國、日本、美國等國。

我國是世界石墨第一生產(chǎn)、消費(fèi)、貿(mào)易大國，占世界總消費(fèi)量的 50% 左右［11］。對全球供應(yīng)具有調(diào)控能力。目前，以鋼鐵行業(yè)為代表的傳統(tǒng)石墨應(yīng)用領(lǐng)域需求呈下行趨勢，而以新能源汽車為代表的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)需求正在形成時期，石墨需求端處于一個新、舊交替的過渡時期，石墨需求增長有限，然而由于最近中國加大了環(huán)境保護(hù)力度，石墨市場供應(yīng)短期內(nèi)可能會適度縮減，預(yù)計價格將持續(xù)顯現(xiàn)反彈趨勢，這對現(xiàn)有的石墨開采企業(yè)來說是屬于利好消息。

中國石墨的消費(fèi)領(lǐng)域第一是耐火材料( 消費(fèi)占比為 52% ，耐火材料 80% 用于鋼鐵產(chǎn)業(yè)) ，第二是鑄造業(yè)( 消費(fèi)占比 14% ) ，第三是電池產(chǎn)業(yè)( 消費(fèi)占比 8% ) ，原子能、航空航天等約占 7%［12 － 14］，電池產(chǎn)業(yè)是未來增長最快的領(lǐng)域，是拉動全球石墨消費(fèi)增長的主要動力源。電池產(chǎn)業(yè)主要由三大部分組成: 新能源汽車用動力電池、電子產(chǎn)品用電池和新能源產(chǎn)業(yè)儲能電池。目前判斷，未來增長最快的是新能源汽車用動力電池產(chǎn)業(yè)，并且以鋰離子電池為主。目前，在石墨功能材料領(lǐng)域，中國與發(fā)達(dá)國家仍存在著較大差距。

4 不同領(lǐng)域?qū)κ系牟町惢枨?br>
與其他無機(jī)非金屬資源產(chǎn)業(yè)不同的是，石墨的下游產(chǎn)業(yè)鏈極其豐富，幾百種產(chǎn)品應(yīng)用對石墨原料的性質(zhì)要求差異萬千，導(dǎo)熱性、阻燃性、導(dǎo)電性、半導(dǎo)性、潤滑性、核惰性、敏感性等。即便是石墨烯，不同領(lǐng)域?qū)ζ湓弦笠泊鬄椴煌? 如作為鋰電池負(fù)極材料所需石墨烯要求石墨烯片層柔韌，在無外力作用下表面卷曲皺褶，這種特性使其能形成穩(wěn)定的空間網(wǎng)絡(luò)，可以有效緩沖金屬類電極材料在充放電過程中體積的膨脹收縮，提高材料的循環(huán)壽命性能; 在太陽能電池中使用石墨烯作為中間電極的要求是透明且與半導(dǎo)體層的相容性較高; 在超級電容器中要求石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、柔韌性、力學(xué)性能和很大的比表面積; 在生物納米載藥體系中的石墨烯則因為要接載不同的生物藥劑，需要在規(guī)定區(qū)域吸附不同的含氧活性基團(tuán)，如羰基、羧基、羥基與環(huán)氧基等，所以要求碳原子的六元環(huán)結(jié)構(gòu)完整而無缺陷，對石墨烯片層的大小則不要求。由此可以看到，各異的石墨產(chǎn)業(yè)對石墨原料( 精粉) 的要求也是各異的。后續(xù)對幾類主流石墨產(chǎn)品對于石墨原料的品質(zhì)要求進(jìn)行簡要分析。

4.1 鋰離子電池負(fù)極材料

石墨在鋰離子電池負(fù)極材料中的應(yīng)用是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。由于在電池充電過程中，溶劑分子會與鋰離子共嵌入石墨片層，使石墨片層剝離，因此不能將石墨直接添加到鋰離子電池負(fù)極材料中。對鋰離子電池負(fù)極材料用石墨的改性處理研究很多，有物理包覆、氣相沉積、氧化處理和化學(xué)修飾等方法。

表 3 反映了物理包覆法改性生產(chǎn)天然石墨鋰離子電池負(fù)極材料的國家標(biāo)準(zhǔn)。



4.2 人造金剛石

作為金剛石制備的原料，石墨材料的性能對金剛石的質(zhì)量有著直接的影響。研究發(fā)現(xiàn)，石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸倪^程中，石墨原料的不同對合成的金剛石有很大影響，因此必須對制備金剛石用石墨原材料制定規(guī)范，如表 4 所示。

表 4 GB/T 14898 － 2004 人造金剛石用石墨技術(shù)指標(biāo)［16］



4.3 柔性石墨

工業(yè)上柔性石墨一般用天然大鱗片石墨或石墨化程度很高的人工石墨制備。制備柔性石墨所用的膨脹石墨對膨脹倍率有一定要求，膨脹石墨的膨脹倍數(shù)與原料純度、粒度、氧化劑用量、酸化程度有關(guān)。一般規(guī)格如表 5 所示。適合于東北東華北地區(qū)的石墨資源。

表 5 柔性石墨用膨脹石墨一般質(zhì)量要求［17］



4.4 球形石墨

球形石墨采用高碳天然鱗片石墨為原料，通過對石墨表面改性處理，生產(chǎn)出不同粒徑的橢球形的石墨制品。衡量球形石墨品質(zhì)的主要指標(biāo): 一是物理性能指標(biāo)，二是電化學(xué)性能指標(biāo)，國家標(biāo)準(zhǔn)中球形石墨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如表 6 所示。適合東北、西北和華北地區(qū)的石墨資源。

表 6 JC/T 2315 － 2016 球化用天然石墨技術(shù)指標(biāo)［18］



4.5 石墨坩堝

石墨坩堝的主要原料有石墨、碳化硅、硅石、耐火黏土、瀝青和焦油等，石墨在配料中占 45% ～ 55% ，以結(jié)晶形的鱗片狀和針( 塊) 狀石墨為佳。我國生產(chǎn)石墨坩堝普遍采用鱗片狀中碳石墨，含碳量一般為 85%～ 93% 。天然石墨質(zhì)石墨坩堝的國標(biāo)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如表 7所示。適合東北和西南地區(qū)的石墨資源。

表 7 GB/T 26279—2010 石墨坩堝技術(shù)指標(biāo)［19］



4.6 核石墨

核石墨材料在核反應(yīng)堆中，作為中子減速材料和反射材料被廣泛應(yīng)用。對核石墨的技術(shù)要求［20］，歸納為“六高四低”。六高: 高純度、高密度、高強(qiáng)度、高導(dǎo)熱、高輻照穩(wěn)定、高熱氧化性; 四低: 低各向異性度、低熱膨脹系數(shù)、低強(qiáng)性模量、低制造成本。適合東北和華北地區(qū)石墨資源。

由上述可以發(fā)現(xiàn)專業(yè)級石墨產(chǎn)品延伸深精加工產(chǎn)業(yè)鏈對于石墨原料的要求相對復(fù)雜。主要以產(chǎn)品分類、應(yīng)用領(lǐng)域?qū)κ骋惶匦詾橹骶€進(jìn)行石墨原料分析。隨著科技創(chuàng)新的發(fā)展，滿足下游領(lǐng)域?qū)Ω咝阅堋I(yè)化石墨原材料制成品需求將成為石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)，由石墨原材料級產(chǎn)品向石墨專業(yè)級產(chǎn)品精深加工產(chǎn)業(yè)的適應(yīng)性將成為石墨產(chǎn)業(yè)中高效發(fā)展的原動力。主要可分為以下幾方面: 一是新能源材料類石墨產(chǎn)業(yè)鏈。要求高石墨化程度石墨是鋰離子電池、燃料電池、動力電池等重要原材料類，可形成鋰離子電池負(fù)極材料及其配套材料產(chǎn)業(yè)鏈。二是對石墨鱗片要求的高檔石墨密封類材料產(chǎn)業(yè)鏈。根據(jù)相關(guān)產(chǎn)品具有優(yōu)良的隔絕密封性能，大力發(fā)展?jié)M足石油、化工、機(jī)械工業(yè)、汽車及輪船高性能密封材料，可形成可膨脹石墨、膨脹石墨、柔性石墨、以及相關(guān)的系列化制品。三是對石墨純度要求的冶金、耐火類石墨產(chǎn)業(yè)鏈。根據(jù)石墨產(chǎn)品的耐火性，以及冶金、耐火材料及制品領(lǐng)域用量大，需求穩(wěn)定，可形成鎂碳磚、增碳劑、冶金涂料、粉末冶金、滲硅石墨等。除利用高品質(zhì)石墨原料外，還可以大量利用低品位石墨原料。四是電碳石墨材料產(chǎn)業(yè)鏈。開發(fā)系列化電力、電氣、冶煉等行業(yè)需求的石墨類配套產(chǎn)品?？尚纬墒姌O、碳素制品、電刷等。發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)為高功率和超高功率電極。五是新興材料產(chǎn)業(yè)鏈。利用石墨獨(dú)有的特性，開發(fā)高科技含量的石墨材料與產(chǎn)品，作為產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新突破發(fā)展的方向。發(fā)展重點(diǎn)為石墨紅外電熱材料、石墨高分子材料添加劑、氟化石墨、各向同性石墨、石墨航天航空材料、航天航空材料、核電用石墨材料等。

表 8 總結(jié)了各種類型石墨面向石墨產(chǎn)業(yè)鏈的適應(yīng)性。



圖 1 則是石墨原料適用于專業(yè)級石墨新材料綜合產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D



5 建議

國內(nèi)石墨資源種類繁多，特征豐富，但是目前國內(nèi)石墨礦資源的礦石評價較為簡單，主要查明礦石自然類型、礦石品位、主要礦物和脈石成分、可選性等。對礦石精粉質(zhì)量評價更是簡約，僅側(cè)重于晶體的結(jié)晶形態(tài)和碳、硫含量的多少以及鱗片大小。各個石墨產(chǎn)地盡管石墨礦石和精粉特點(diǎn)和品質(zhì)存在巨大差異，但是僅僅從精粉標(biāo)識上卻根本無法辨別，分級體系簡單帶來了各地石墨上游原料表面同質(zhì)化程度高，掩蓋了其實際應(yīng)用價值。

這種現(xiàn)狀帶來了非常突出的問題: 一方面，石墨下游產(chǎn)業(yè)在選擇適合自身產(chǎn)品需求的石墨原料( 精粉)非常困難和盲目，企業(yè)需要花費(fèi)大量的時間去甄別和試生產(chǎn)標(biāo)號相同、性質(zhì)卻千差萬別的來自全國各大石墨產(chǎn)區(qū)的石墨原料，浪費(fèi)了大量的時間和精力，即便費(fèi)時費(fèi)力確定了原料，但是每一批次原料在一些核心參數(shù)的波動，也導(dǎo)致企業(yè)不斷修訂原料來源和配方。另一方面，石墨上游企業(yè)對所生產(chǎn)的石墨精粉缺乏下游企業(yè)對原料的需求性了解，導(dǎo)致產(chǎn)品分級分類單一，同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重，比如內(nèi)蒙阿拉善盟和黑龍江雞西均為大鱗片石墨，都適合制備可膨脹石墨，但是由于脈石礦物的賦存狀態(tài)以及鱗片規(guī)整度的不同，其膨脹倍率差別巨大，且所適用的石墨產(chǎn)品也不同; 陜西鳳縣和黑龍江西北楞石墨都屬于小粒徑石墨，以目前的原料標(biāo)識體系區(qū)分，二者沒有區(qū)別，但是西北楞石墨微晶度和六元環(huán)的規(guī)整度非常高，是生物醫(yī)學(xué)靶向藥物不可多得的優(yōu)秀石墨烯載體原料，由于缺乏這方面的質(zhì)量評價體系，西北楞石墨目前只能作為鉛筆芯和潤滑劑原料，而且相比于其他小粒徑石墨，其品位偏低，因此仍屬于附加值極低的鉛筆芯原料。由此說明現(xiàn)存的石墨質(zhì)量評價體系導(dǎo)致中國各有特色的石墨原料價值和價格被嚴(yán)重低估。

建議國家能夠組織技術(shù)力量，對全國主要石墨產(chǎn)品對石墨原料的差異化需求進(jìn)行收集歸納，在此研究基礎(chǔ)上出臺面向石墨下游產(chǎn)業(yè)的中國石墨原料分級體系，可以按如下步驟進(jìn)行:( 1) 收集國內(nèi)各個石墨下游行業(yè)的核心產(chǎn)品對石墨原料的要求。隨著石墨在現(xiàn)代高科技產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，種類繁多的石墨下游產(chǎn)品對于石墨礦石的質(zhì)量要求越來越復(fù)雜，建議收集諸如石墨密封件、導(dǎo)熱石墨、電池陰極、陽極石墨、高純石墨、核電石墨等高附加值石墨精深產(chǎn)品對于石墨礦石品質(zhì)巨大差異的要求。( 2) 針對下游差異化的石墨產(chǎn)業(yè)需求建立石墨原料質(zhì)量分級新體系。不同地區(qū)的石墨資源特性不同，石墨礦石類型不同，共伴生礦物不同，導(dǎo)致其石墨礦石質(zhì)量也不同，應(yīng)用領(lǐng)域不同，價值亦不同。面對石墨單礦種多用途的特征，進(jìn)行石墨礦石質(zhì)量分類，建立不同石墨礦石類型與不同深加工產(chǎn)品的對應(yīng)關(guān)系，指導(dǎo)石墨資源的高值化利用。由于石墨高附加值產(chǎn)品通常要進(jìn)行高純和膨脹處理，建議重點(diǎn)考慮石墨精粉的可高純性以及可膨脹性。將石墨礦石根據(jù)其雜質(zhì)種類的不同，分為黏土型、石英型以及石英黏土型; 根據(jù)其粒徑大小的不同，分為大鱗片石墨和中小鱗片石墨; 根據(jù)石墨中雜質(zhì)的賦存狀態(tài)不同又可以分為孔道型、表面型及夾雜型; 根據(jù)石墨鱗片的結(jié)晶程度可以分為良好的石墨化度和差的石墨化度; 根據(jù)石墨礦石中所含元素的種類可以分為高鐵硫型與低鐵硫型等。( 3) 對各個石墨產(chǎn)區(qū)的石墨資源進(jìn)行面向石墨下游產(chǎn)業(yè)鏈適應(yīng)性評估。針對性地建立石墨原料質(zhì)量分級體系的各個指標(biāo)及參數(shù)，對全國各大石墨產(chǎn)區(qū)的石墨礦石資源重新進(jìn)行面向石墨下游產(chǎn)業(yè)鏈的針對性評價，使下游產(chǎn)業(yè)在選擇石墨原料時具有更好的目標(biāo)性，同時發(fā)掘各個石墨產(chǎn)區(qū)的石墨原料特色，不僅物盡其用而且增加石墨資源本身的價值與價格。

來源丨龍江石墨，《礦產(chǎn)保護(hù)與利用》雜志 2020年4月第2期