我國石墨資源開發(fā)利用及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的探討

王丹+吳尚昆+董煜

摘 要：石墨資源是我國戰(zhàn)略性礦產(chǎn)，被譽為“工業(yè)味精”，是國防軍工、現(xiàn)代工業(yè)及高新技術(shù)發(fā)展中不可或缺的重要戰(zhàn)略資源。但是由于長期以來缺乏有效的宏觀管理和控制，資源開采和行業(yè)發(fā)展存在很多的問題。文章著重分析了當(dāng)前石墨資源開發(fā)和行業(yè)發(fā)展面臨的形勢，并提出了資源合理開發(fā)利用的管理建議。

關(guān)鍵詞：石墨 戰(zhàn)略礦產(chǎn) 發(fā)展前景 管理建議

中圖分類號：F062.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-4914（2017）09-057-03

一、引言

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(dǎo)熱、導(dǎo)電等物理化學(xué)性能，用途廣泛，是國防軍工、現(xiàn)代工業(yè)及高新技術(shù)發(fā)展中不可或缺的重要戰(zhàn)略資源，被譽為“工業(yè)味精”。我國是世界石墨資源重要的賦存地區(qū)，研究分析我國石墨資源開發(fā)利用的問題，可以促進(jìn)石墨資源合理利用，促進(jìn)資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

二、資源賦存特點

（一）儲量優(yōu)勢

我國石墨資源儲量豐富，據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局資料，2014年我國石墨儲量5500萬噸（礦物），占世界50%，居世界首位，巴西石墨儲量由修正為4000萬噸（礦物），占世界35%，居世界第二位。

（二）資源類型全

石墨資源根據(jù)結(jié)晶程度分為晶質(zhì)石墨和隱晶質(zhì)石墨兩種類型，據(jù)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(qū)140個，隱晶質(zhì)石墨礦區(qū)30個，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(nèi)蒙古、四川、山西、山東等省，5個省份晶質(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(nèi)蒙古、湖南、廣東、吉林等省，4省查明資源儲量占全國85.8%。

三、開發(fā)利用特點

（一）采選技術(shù)簡單

晶質(zhì)石墨礦開采一般是露天開采，技術(shù)設(shè)備簡單；隱晶質(zhì)石墨開采一般是井下開采，開采容易，與煤炭開采成本相當(dāng)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(dāng)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(shù)高于90%，可以不通過選礦即可應(yīng)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(tǒng)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(xì)加工，石墨提純是進(jìn)行精細(xì)加工的必經(jīng)之路，亦是提高天然石墨資源價值的主要途徑。石墨提純方法包括高溫法、化學(xué)法及高溫化學(xué)法3種，高溫法由于能耗及設(shè)備大型化、連續(xù)化的要求，推廣應(yīng)用受到限制；化學(xué)法提純石墨成本低、工藝簡單，但生產(chǎn)過程中產(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(fù)擔(dān)。

（三）應(yīng)用前景廣闊

國際專家預(yù)言“20世紀(jì)是硅的世紀(jì)，而21世紀(jì)是碳的世紀(jì)?！彪S著科技發(fā)展，石墨應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，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(yīng)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(zhàn)略新興領(lǐng)域?qū)槭Y源創(chuàng)造更廣闊的發(fā)展空間。2004年石墨烯發(fā)現(xiàn)后尤其在2010年獲諾貝爾物理學(xué)獎后，掀起全球范圍內(nèi)石墨烯研究熱潮，作為第一個僅有一個原子層厚度的二維完美晶體，理論上可顛覆所有現(xiàn)行材料屬性，是實現(xiàn)新科技革命的承載材料，應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在電子、新能源、生物醫(yī)療、高精度制造業(yè)、水處理等高精尖技術(shù)領(lǐng)域。

四、產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

（一）開發(fā)總量居世界首位

全球共有十幾個國家開發(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(jì)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(jì)初期）、恢復(fù)性發(fā)展時期（2005年～至今）等5個階段，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(nèi)蒙古及湖南是我國石墨產(chǎn)品的主要產(chǎn)區(qū)，其產(chǎn)量占全國75%以上。

（三）進(jìn)出口貿(mào)易穩(wěn)步發(fā)展

我國是世界石墨貿(mào)易的主要國家之一，石墨是我國傳統(tǒng)出口商品，出口量占世界70%以上。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計資料，我國天然石墨出口量呈現(xiàn)先增后減的波動態(tài)勢，2007年出口量為67萬噸，達(dá)到近15年來的最高值，隨后波動下降，2015年出口量降至25萬噸。

五、存在問題

（一）采選技術(shù)設(shè)備落后

我國石墨的采選礦技術(shù)設(shè)備從上世紀(jì)五六十年代以來基本沒有進(jìn)步，一直沿用傳統(tǒng)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(shè)備仍然采用上世紀(jì)80年代的技術(shù)設(shè)備，選礦回收率低，尾礦中尚含有相當(dāng)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(qū)將隱晶質(zhì)石墨資源作為增碳劑，或直接用為煤炭燒掉，造成了極大的浪費。

（二）歷史遺留礦山環(huán)境問題突出

我國石墨資源開發(fā)利用最早可追溯到上個世紀(jì)30年代，大規(guī)模的開發(fā)利用開始于上世紀(jì)80、90年代，多年露天開采石墨資源產(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，存在著潰壩的風(fēng)險；山東省平度市已有的礦權(quán)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(yán)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。endprint

（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(xì)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(qū)購買我國廉價石墨原料，經(jīng)過加工或分裝，高價返銷中國，賺取高額利潤，如中國含碳99%的微晶石墨電極出口后，經(jīng)國外廠家再提純，返銷中國，價格提高近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(yīng)用材料等環(huán)節(jié)，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發(fā)能力。從企業(yè)結(jié)構(gòu)看，石墨企業(yè)數(shù)量多，企業(yè)規(guī)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(jù)不完全統(tǒng)計，石墨行業(yè)加工制品比例不足10%。

（五）隱晶質(zhì)石墨開發(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(nèi)對隱晶質(zhì)石墨資源利用認(rèn)識不足，行業(yè)小，專業(yè)人才極度缺乏，幾乎沒有專業(yè)從事隱晶質(zhì)石墨應(yīng)用技術(shù)研究的單位和個人。

六、開發(fā)利用管理建議

《全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃（2016-2020年）》于2016年11月發(fā)布實施，石墨被劃為戰(zhàn)略性礦產(chǎn)，是礦產(chǎn)資源宏觀調(diào)控和監(jiān)督管理的重點對象。規(guī)劃中劃定了6個石墨能源資源基地和6個石墨國家規(guī)劃礦區(qū)，作為指導(dǎo)石墨資源安全供應(yīng)的戰(zhàn)略核心區(qū)域和開發(fā)重點監(jiān)管區(qū)域，以促進(jìn)石墨資源合理開發(fā)利用。

（一）防范新興材料應(yīng)用造成資源過度開發(fā)

石墨烯在全球范圍內(nèi)研究熱潮正盛，生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)實現(xiàn)，但其下游應(yīng)用是制約的最大瓶頸，沒有一個領(lǐng)域可以實現(xiàn)石墨烯的規(guī)模應(yīng)用。根據(jù)有關(guān)研究機(jī)構(gòu)預(yù)測到2020年石墨烯需求量小于1000噸，約占我國晶質(zhì)石墨現(xiàn)產(chǎn)量的0.15%。石墨烯的應(yīng)用是將原有石墨產(chǎn)品性能進(jìn)行升級，應(yīng)用領(lǐng)域新能源、生物醫(yī)療、環(huán)保等與現(xiàn)有石墨應(yīng)用領(lǐng)域重疊，未來石墨烯產(chǎn)品規(guī)?；瘧?yīng)用可能不會引起石墨資源需求量大幅提升。當(dāng)前石墨資源開發(fā)與市場需求基本協(xié)調(diào)，遏制企業(yè)借技術(shù)圈占資源，防范資源過度開發(fā)，造成不必要的浪費。

（二）調(diào)控石墨資源開發(fā)規(guī)模

我國對石墨資源實現(xiàn)限制性開采，但仍需進(jìn)一步嚴(yán)格石墨資源開發(fā)管理，以石墨資源消費結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，分行業(yè)科學(xué)預(yù)測石墨產(chǎn)品的需求量，科學(xué)確定石墨資源開采總量。（下轉(zhuǎn)第60頁）（上接第58頁）嚴(yán)格控制石墨資源采礦權(quán)數(shù)量，整治礦山企業(yè)超設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模開采和非法采礦行為，保障資源開發(fā)合理有序。

（三）保護(hù)大鱗片石墨資源

大鱗片石墨的保護(hù)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(shè)備，鼓勵企業(yè)根據(jù)資源賦存情況，設(shè)計建設(shè)先進(jìn)的石墨采選礦生產(chǎn)線，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(biāo)。

（四）重視隱晶質(zhì)石墨保護(hù)和利用

根據(jù)隱晶質(zhì)石墨的成礦特點，加強煤炭賦存豐富地區(qū)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(jié)成礦規(guī)律；應(yīng)用技術(shù)實現(xiàn)突破前，限制隱晶質(zhì)石墨資源采礦權(quán)投放，并限制微晶石墨原礦出口；加強隱晶質(zhì)石墨應(yīng)用基礎(chǔ)研究，鼓勵研究院所與企業(yè)合作進(jìn)行隱晶質(zhì)石墨應(yīng)用技術(shù)研究，提高隱晶質(zhì)石墨應(yīng)用技術(shù)和水平。

（五）專項治理石墨礦山地質(zhì)環(huán)境

開展石墨行業(yè)環(huán)境專項整治，對石墨礦山、選礦企業(yè)、深加工企業(yè)開展環(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題，進(jìn)行專項整治，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發(fā)的環(huán)境影響。

（六）嚴(yán)格資源開發(fā)利用環(huán)境要求

按照十八屆三中全會建設(shè)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(diào)發(fā)展。從石墨資源開采、選礦以及深加工等不同環(huán)節(jié)，嚴(yán)格行業(yè)環(huán)境準(zhǔn)入要求，尤其嚴(yán)格石墨資源深加工環(huán)節(jié)的環(huán)境要求，杜絕在提高資源開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益同時破壞生態(tài)環(huán)境。

[基金項目：全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃編制研究與實施評估。]

參考文獻(xiàn)：

[1] 段惠彬.對我國石墨資源開發(fā)與利用的探討.中國礦業(yè)，2001（6）

[2] 方瑩，魏發(fā)燦.國外各國的石墨資源概況[J].耐火與石灰，2009（1）

[3] 尹文麗.世界石墨資源開發(fā)利用現(xiàn)狀[J].國土資源情報，2011（6）

[4] 王廣駒.世界石墨生產(chǎn)、消費及國際貿(mào)易[J].中國非金屬礦工業(yè)刊，2006（1）

[5] 王家昌，張家英，朱艷.我國石墨成礦特征及找礦標(biāo)志[J].中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2013（3）

[6] 閆廣實.石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對策研究[J].學(xué)理論，2013（24）

[7] 石墨——成因和產(chǎn)地.中國國土資源經(jīng)濟(jì)，2013（10）

[8] 沈萬慈，康飛宇，黃正宏，杜鴻達(dá).石墨產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展.中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2013（2）

（作者單位：中國國土資源經(jīng)濟(jì)研究院 北京 101149）

[作者簡介：王丹，副研究員，主要從事礦產(chǎn)資源規(guī)劃編制實施、礦產(chǎn)資源技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價、礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)布局等方面研究。]

（責(zé)編：賈偉）endprint