2008年，英国曼彻斯特大学两位学者因发明石墨烯材料获得诺贝尔奖，在全球引发“石墨热”；欧盟宣布石墨烯入选“未来新兴旗舰技术项目”，并设立专项研发计划；日本将石墨作为重要战略性资源进行储备；美国将石墨列为高新技术产业的关键矿物原料，实行立法保护；2015年10月，习近平总书记考察访问英国莫彻斯特大学石墨烯重点实验室；2015年10月，华为与曼彻斯特大学石墨烯研究所签订石墨烯合作战略协议；2016年《全国矿产资源规划》将晶质石墨列为我国战略性非金属矿产资源。
石墨到底是一种什么样的资源,为什么会在众多矿产资源中“脱颖而出”？在中国经济新常态，产业转型升级的关键时期中，晶质石墨资源开发及高科技利用，将会带来怎样的机遇与挑战？
1、晶质石墨是什么
石墨，别称“石涅、石黑、石螺、石黛、画眉石”，石墨是C元素的结晶矿物之一，素有“黑金子”的美称，呈钢灰色、黑灰色，具半金属光泽，有滑感，易污手。
石墨分为天然石墨和人造石墨，天然石墨可分为晶质石墨和隐晶质石墨。晶质石墨特别是大鳞片晶质石墨是高端石墨产品的重要原料，工业价值最大。
2、晶质石墨的战略地位
1）晶质石墨的性质
晶质石墨具有金属和非金属两种特性，同时是碳结晶矿物，具有优异的导电、导热、自润滑、耐高低温、高化学稳定性、密封、抗辐射及可塑性型强等特点，使其在光学、微电子、热力学等方面具有独特的优异性能。
2）晶质石墨的主要产品
（1）耐火材料
鳞片石墨大量的用于生产冶金工业中石墨坩埚和镁碳砖等。
（2）高纯石墨
高纯石墨材料要求石墨C≥99.9% ，用于核能、半导体等高新技术产业，则要求C≥99.99 %。
（3）铸造工业用石墨
用石墨作铸模涂料，增加铸件的光滑度，减少铸件的裂纹和孔隙。对石墨原料的要求一般粒度0.074mm,含碳70～80％。
（4）柔性石墨
由于具有高的化学稳定性、耐高低温、耐腐蚀、耐辐射、导电、导热、安全无毒，且具有良好的柔韧性、自粘性和润滑性，目前已广泛应用于石油、化工、冶金等领域。
（5）胶体石墨
拉丝用石墨乳：粒度小于10μm，含碳98～99％。模锻用石墨乳：鳞片状，含碳要求80～99％以上，粒度＋0.15μm。
（6）锂离子电池负极材料
锂离子电池的负极材料目前成熟应用的主要是碳石墨材料，是电子、新能源汽车等新兴产业的关键性材料。
（7）各向同性石墨材料
各向同性石墨材料是核能、半导体、电火花加工等高新技术产业发展所急需的高端石墨产品，大量用于单晶硅、多晶硅等半导体材料的制造设备，电火花加工模具及核能的高温气冷堆堆体。目前国内该产品主要靠进口。
（8）电气工业用石墨
利用石墨制作电极、电刷、碳棒、碳管、阳极板、石墨垫圈等。对石墨原料的要求为粒度43μm，含碳94～97％。
（9）石墨烯
是目前发现的最薄最轻、硬度最高、韧性最强、导热性和导电性最好的纳米材料，被誉为“21世纪的新材料之王”。
3）晶质石墨的主要应用领域
石墨的应用领域也越来越广，特别是石墨烯的发现，引起了广泛关注；目前石墨主要消费为耐火材料、冶金铸造、导电、润滑等领域。
4）晶质石墨的战略地位
（1）晶质石墨是多种工业必需的关键性原料
晶质石墨是多种工业必需的关键性原料，航空航天：用于制造远程导弹或者航天火箭推进器的材料、宇宙航行设备的零部件等；国防军工：新型潜艇的轴承，生产国防用高纯石墨、火药、石墨炸弹、隐形飞机和导弹的鼻锥等；化工：用于制作热交换器、反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、泵等设备，用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业；电子：用来作电极、电刷、碳棒、碳管、水银整流器的正极、石墨垫圈、电话零件、电视机显像管的涂层、电磁屏蔽的导电塑料等；新能源汽车工业：锂离子电池负极材料，可用作电子及新能源汽车工业；核能：高密度的高纯石墨和氟化石墨，用作核反应堆中子减速剂和防原子辐射的外壳；光伏产业：石墨烯是一种较好的储氢材料，石墨烯用于制作大比电容的超级电容，提高锂电池的充放电效率，石墨烯也是太阳能电池较好的备选材料。
（2）晶质石墨将带动新能源、新材料等领域的技术革命
石墨烯将带来诸多工业革命性的技术进步，是未来科技的竞争的核心。
计算机及互联网领域的技术革命：石墨烯芯片的主频可达1000GHz，是普通晶硅电脑芯片（2~4GHz）的数百倍。
通信领域的技术革命：石墨烯制成的天线以1000GHz的频率正常工作，远超目前常规的天线。
新能源工业技术进步：石墨烯制成的超级电容器，充电时间只需1 毫秒。新能源汽车电池，有望充电10分钟，连续开行1000公里。
光、电子行业革命：石墨烯屏幕比现在用的屏幕更薄、透光性、韧性更好，甚至还能做成能够卷起的柔性屏幕。石墨烯制造的感光元件，性能比传统传感器强1000倍。
国防军工：石墨烯强度比钢强200倍，是现有测试材料中轻度最强的，这将带来武器工业的技术革命。
晶质石墨具有特有的优异理化性能，是其他矿物材料所无法取代的；石墨是战略储备资源，将影响国家命运。
4）晶质石墨的需求
未来，传统领域石墨需求保持稳定，新兴产业石墨需求将快速增长，需求增长集中在晶质石墨。据中国地质调查局预测，到2020年晶质石墨需求95万吨，新兴产业需求占比将超过45%，其中，新能源和新能源汽车领域需求约23万吨，核电领域需求约14万吨，高端制造和电子信息等领域需求10万吨以上。预测到2030年晶质石墨需求将达到135万吨，新兴产业需求占比将进一步提高。
3、晶质石墨产业发展机遇与挑战
1）我国石墨资源丰富，资源保障程度高
据美国地质调查局（USGS）统计，2017年，全球石墨储量2.7亿吨，80%集中分布于土耳其、巴西和中国，其中土耳其以隐晶质石墨为主，开发利用价值有限。矿石种类上，晶质石墨主要分布在中国、乌克兰、斯里兰卡、马达加斯加、巴西等国，其中马达加斯加盛产大鳞片石墨，斯里兰卡盛产高品位的致密块状石墨；隐晶质石墨矿床主要分布于土耳其、印度、韩国、墨西哥、奥地利、中国等地。多数国家只产出某一类型石墨，中国是少数几个石墨资源种类齐全的国家之一。
中国石墨资源丰富，总保有量长期位居世界前列，其中晶质石墨资源量约2.6 亿吨。晶质石墨矿的规模以大、中型矿居多，占矿产地总数的70%，全国晶质石墨保有矿物储量约88%集中分布于大型矿中。目前，我国已形成六大石墨生产加工基地，产量占全国的80%以上，其中晶质石墨主要产地有黑龙江鸡西、黑龙江萝北、山东平度、内蒙古兴和等；隐晶质石墨主要产地有湖南郴州、吉林磐石等。
2）晶质石墨深加工技术相对落后，尚未成为资源强国
长期以来，我国晶质石墨深加工技术相对落后，大量出口低附加值产品，高端深加工产品主要依赖进口，开发利用粗放
（1）晶质石墨产品较低端，高端深加工产品主要依赖进口
石墨产品一般分为高纯石墨（固定碳含量>99.9%）、高碳石墨（94%~99%）、中碳石墨（80%~93%）和低碳石墨（50%~79%）四大类，国内企业主要生产低碳、中碳石墨产品，高碳和高纯石墨产品较少。球化石墨、柔性石墨和氟化石墨等深加工产品占比有限，深加工技术相对落后。
我国长期以来以生产坩埚、铅笔、耐火材料、铸造材料的中低碳石墨初级产品，目前还没有达到高附加值产品指标。出口的石墨产品80%为初加工产品，同类产品进出口价格相差悬殊，如球化石墨进口价格是出口价格的两倍以上。
（2）资源利用较粗放
石墨矿石中含有大量的杂质矿物，晶质石墨矿石的品位较低，一般为3%~15%，但鳞片石墨的可浮性很好。在选矿过程中，为保护石墨的鳞片，需采用多段磨矿多段选别，通过筛分（或水力旋流器分级）可及时地将已解离的大鳞片石墨分离出来，避免受到反复磨损。浮选常用煤油、柴油、重油、磺酸酯、硫酸脂、酚类、羟酸类等为捕收剂，二号油、四号油、醚醇、丁醚油等为起泡剂。一般工艺流程为：原矿石粗碎-细碎-粗磨-浮选-精矿再磨-脱水-干燥-分级-包装。
我国中小型采选企业数量多，生产规模小而散，技术设备落后，采富弃贫、采易弃难等现象突出。晶质石墨利用率仅为40%，资源浪费严重。
4、结语
1）晶质石墨不仅应用于耐火材料、电极电刷、铅笔、铸造、密封、润滑等传统工业领域，更是高端装备制造、新能源、新材料等战略性新兴产业及核电领域的关键资源，被誉为“21世纪支撑高新技术发展的战略资源”，素有“黑金”美誉。随着技术发展和应用领域的不断拓展，晶质石墨资源的战略地位越来越受到重视。
2）我国是世界石墨资源大国，第一大石墨生产国、出口国和消费国，但长期以来，我国石墨加工技术落后，大量出口低附加值产品，高端深加工产品主要依赖进口，开发利用粗放，资源优势未能转化为技术和经济优势。未来，随着我国石墨资源战略地位凸显，科学利用和保护天然石墨资源，开发深加工技术和发展高端产品将成为石墨产业发展的必然趋势。
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