深入分析：中国石墨工业发展的机遇、问题和建议！
深入分析：中国石墨工业发展的机遇、问题和建议！
石墨是一种非金属矿产资源。石墨具有耐高温、导电、导热、润滑、化学稳定性、塑性、抗热震性等多种特殊性能，作为耐火材料、润滑剂和摩擦材料，石墨主要应用于冶金、铸造、机械等传统工业领域。很长一段时间，注意力不集中。
随着新一轮全球工业革命的到来，石墨深加工技术不断突破。石墨的理化性能得到了深入的发展。它已成为新能源汽车、储能、核能、环保、新材料等战略性新兴产业不可或缺的关键材料，资源战略价值迅速提升，石墨烯的成功制备和工业应用又一次促进了石墨、铬的发展。结晶石墨已成为国家矿产资源规划（2016-2020）确定的24种战略矿产之一。
石墨产业链包括上游资源开采和矿产加工、上游材料级产品加工和下游终端应用。沿着产业链，已经形成了一个非常复杂的多级石墨产品体系，沿着石墨产业链，石墨产品分为三个层次：原材料层次、材料层次和特殊层次。本文对分类体系进行了扩展，根据产品的纵向价值，将物料级产品分为前沿产品、高端产品、中端产品和低端产品（图1）。
从图1可以看出，石墨产品丰富，可用于制备新能源汽车、储能、环保等战略性新兴产业的尖端石墨烯材料和高纯石墨、球形石墨、膨胀石墨等高端材料。同时，石墨的低端产品也可用于钢铁、铸造等基础传统产业，石墨是工业体系中许多工业部门的基础原料，在工业发展中发挥着重要作用。
随着中国经济结构的调整和发展方式的转变，战略性新兴产业已成为中国经济发展的新引擎，为了促进高端制造业的发展，2015年5月，国务院发布了《中国制造2025》（国发2015 28），预计开辟了新一代信息技术、节能新能源汽车、电力设备、新材料等十大关键领域，石墨烯是一种高端、前沿的石墨材料，广泛应用于中国制造2025的许多关键领域（表1），在许多高科技产品的生产过程中发挥着关键作用。UCTS。
石墨烯被认为对未来的工业发展具有颠覆性的影响。石墨是制备石墨烯的重要原料之一。
根据原料的不同，石墨烯的制备方法可分为两类：一类是以天然石墨为原料，氧化还原法、液相汽提法和微观机械汽提法；另一类是以甲烷、乙烯、乙炔等碳氢化合物为原料。采用气相沉积法（CVD法）、SiC外延生长法（图2）制备S原料。
目前，用天然石墨制备石墨烯是最商业化的方法。石墨烯工业的发展直接引发了石墨资源开发的热潮。
根据美国地质调查局（USGS），2017年全球石墨储量为2.7亿吨。土耳其、巴西和中国是最丰富的资源，分别占全球资源总量的33%、26%和21%，占全球资源总量的80%（图3）。
在美国地质勘探局的统计中，中国是世界第三大石墨资源国，但中国的石墨资源应该在世界上更加突出。尽管土耳其拥有世界上最大的石墨储量，但其资源主要是隐晶质石墨，主要用于低端产品。它的战略地位很低。巴西和中国主要是结晶石墨，其战略地位高于土耳其。
在新能源汽车、石墨烯等产业发展的带动下，我国石墨资源勘查的热没有下降。从2012年底到2017年底的五年时间里，我国结晶石墨的勘探成果不断增加。资源储量从1.9亿吨增加到3.67亿吨左右，增长93%（图4），是24种战略矿产中增长最快的矿产资源储量。
根据美国地质勘探局的统计，同期中国的石墨储量保持在5500万吨。虽然计算方法和标准不同，但美国地质调查局对中国石墨储量的统计明显落后于中国的实际情况。数据中没有反映中国近年来新增的石墨储量，这意味着中国的全球石墨资源状况可能高于美国地质勘探局的统计数据。
丰富的石墨资源使中国成为世界上最大的生产和出口国，控制着全球石墨资源的供应，2017年中国石墨产量达到78万吨（图5），占世界总量的65%。除了满足国内消费外，中国大量的石墨资源还被用于出口。根据联合国商品贸易统计数据库，2016年全球天然石墨出口总量为404400吨，其中中国出口240100吨，占59.91%，居第一位；朝鲜出口47.3万吨，占11.08%，居第二位；巴西第三大出口量仅为24吨。.90万吨，占总量的6.21%，受地缘政治因素影响，全球第二大出口国朝鲜石墨基本上出口到中国。据估计，中国可以控制全球石墨出口市场的72%。
石墨消费长期集中在耐火材料和铸造领域，但随着世界钢铁工业的发展进入了一个缓慢的时期，特别是我国钢铁消费的高峰期，与钢铁工业相关的石墨消费增长率，包括这两个领域，W。我会减速，甚至开始下降。新能源汽车、储能、核能、电子信息等战争中的石墨高端材料产品，新兴产业消费快速增长，石墨消费正从传统产业向战略性新兴产业转变。
石墨是锂离子电池最广泛使用的正极材料。新一轮石墨消费转型的主要原因是新能源汽车工业的快速发展和锂离子电池需求的不断增长。电池行业已成为石墨消费增长最快的行业。
由于石墨消耗数据的可得性较差，根据2014年的统计，耐火材料和铸造厂占全球石墨总消耗量的52%和14%，在这两个地区的消耗比例最高。电池消耗量约占8%（图6），但电池行业石墨消耗增长最快，达13.95%，耐火材料和铸造材料仅占1.74%和3.93%，石墨消耗量占重量，心脏转移明显（图7）。
2014年以来，全球锂离子电池出货量从2017年的72GWh增加到了1435GWh，年均复合增长率为26%，锂离子电池消费量增长迅速。
中国目前是世界新能源汽车工业发展最快的国家。2017年，中国新能源汽车产量达到79.4万辆，连续三年位居世界第一。锂离子电池出货量达到74.8GWh，占全球出货量的52.1%，居世界第一。
《中国汽车工业中长期发展规划》分别制定了2020年和2025年200万辆和700万辆新能源汽车的发展目标。未来，锂离子电池的出货量将迅速增加，对锂离子阳极材料的需求也将增加。这将为我国高端石墨材料的发展提供广阔的市场空间，使我国石墨消费的重心继续向石墨消费的方向转移，战略性新兴产业转移。
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欧洲、美国和日本在石墨深加工领域一直处于领先地位。以德国Sigli Carbon Group、中国Japangraphite加工技术为代表的国际大型企业起步较晚。高纯石墨、膨胀石墨等高端石墨产品加工技术落后，长期依赖进口。
经过30多年的发展，我国在高纯石墨、石墨阳极材料、工业发展等高端石墨材料的研究与开发方面取得了突破性进展，根据笔者在黑龙江省鸡西、鹤岗的研究与开发，我国的一些企业是石墨高纯技术。他们掌握了化学酸碱法和物理高温法生产高纯石墨。产品含碳量可达99.99%，甚至99.999%，达到国际先进水平。
此外，球形石墨工业已扩展到锂离子电池正极材料领域。经过十多年的发展，我国锂离子电池正极材料产量已从2012年的282200吨增加到2017年的146000吨，占世界总量的70%以上，成为世界最大的负极材料生产国。
我国涌现出一批石墨材料龙头企业，如Bertray、Sugiyama等，在石墨阳极材料领域处于世界领先地位。为三星、LG、松下、索尼等电池企业提供产品。许多企业正在积极探索石墨的综合高效开发利用模式。一些与高端石墨产品相关的上市公司集中在东部地区。
石墨烯是新一轮石墨深加工技术的亮点。目前尚处于研发和产业化的初始阶段。从发表论文和技术专利申请数量来看，我国处于世界领先地位，截至2017年2月10日，我国石墨烯研究论文47264篇，占34.2%，居世界第一，截至2016年底，我国申请石墨烯相关专利17603项，占全球专利总数的58%。艾尔道达尔，在世界排名第一。
截至2017年2月，我国石墨烯制备、销售、应用、投资、检测、技术服务企业2059家，其中研发企业884家，生产制备企业141家，应用企业218家。企业数量最多的三个省份是江苏、广东和山东，中国石墨烯的生产能力约为3000吨（部分企业见表2）。实现了船舶重工业防腐涂料和蓄电池导电剂的大规模应用。
华东依托区位优势，吸引了大批人才和资金，成为石墨烯的研发中心和产业发展中心，部分企业在探索石墨烯产业发展方面积累了一系列经验。标准体系逐步建立，产业政策体系不断完善，我国石墨烯研发、制备和应用初步形成了较为完整的产业链，意味着我国石墨烯产业有可能实现曲线超越，引领世界。
近年来，石墨勘探的成果不断，但目前，对石墨消耗增长的实际拉动作用是新能源汽车对锂离子电池的消耗。根据新能源汽车消耗40千克负材料的经验值和2025年700万辆规划目标，总消耗量小于28万吨。此外，替代技术的发展也将降低锂离子电的需求，对池中石墨的需求量，虽然我国的结晶石墨资源储量为3.67亿吨，但两者之间存在很大的差异。
石墨烯应用的巨大潜力给石墨烯需求的增长带来了巨大的潜力。目前，我国石墨烯粉体的生产能力约为3000吨。按照60%的产量，满负荷生产需要5000吨石墨烯。但是，由于下游石墨烯终端应用产品较少，对石墨烯的需求不足，我国石墨烯加工企业基本处于销售和生产能力利用固定生产状态，石墨的实际消耗量很小。
未来，石墨烯对石墨需求增长的促进程度取决于石墨烯制备技术的改进和应用领域的拓展，这是不确定的。
另外，目前还存在一些由非石墨制备石墨烯的方法，如通过气相沉积碳氢化合物制备石墨烯薄膜。虽然以天然石墨为原料制备的石墨烯粉末的商业化程度很高，但很难确定哪种方法将成为未来的主流。
一般来说，石墨烯对石墨资源需求的影响程度很难确定，因此，尽管石墨产业在战略性新兴产业发展势头良好，但需求增长仍存在许多不确定性。目前，我国石墨资源十分丰富。如果继续加大对上游石墨勘探的投入，资源开发产能过剩的局面将进一步加剧。
虽然我国的高端石墨材料取得了长足的进步，具有较强的新型石墨材料生产加工能力，但进一步加工成终端产品并获得较高附加值的能力还不够。在整个石墨产业链和价值链中低端，仍处于原材料供应商的地位。
例如，在膨胀石墨和等静压石墨领域，还存在着我国无法生产的低性能、单一品种、大规格、高性能产品等问题，目前我国企业很难生产出高质量、高附加值的导热油。手机用锂离子电池；虽然中国是一个负材料的大生产国，但汽车用锂离子动力电池的生产技术和生产能力不及日本，30%的负电极材料出口到国外，其中相当一部分被用作日本B的原材料。电池企业。
在新一轮技术变革下，石墨消费的重心发生了深刻的变化，但现有的石墨资源和生产标准体系落后于工业发展，产品标准和检测标准的缺乏使企业生产举步维艰，产品在市场上混为一谈。d、监管部门不能依赖，这不利于行业的长期发展。
首先，石墨资源评价标准不涉及规模大小、微量元素含量等指标，对锂离子电池正极材料、石墨烯等高端石墨材料的制备工艺有很大影响。由于缺乏相关标准，企业很难选择标准化的原材料。
其次，以石墨烯为代表的先进石墨材料缺乏材料标准的规定，如：严格来说，石墨烯应为单层石墨，但在10层以下使用时，称为石墨烯材料。石墨烯层数、尺度大小、杂质类型和含量等诸多因素影响着石墨烯材料的性能。由于我国尚未建立石墨烯材料的统一标准，尚未形成不同企业生产的标准产品系列和石墨烯产品，技术指标差异较大，质量参差不齐，阻碍了终端应用的发展。
同时，一些下游深加工产品由于缺乏新材料的国家标准，即使性能优越、成本低，也不能在市场上推广应用。例如，石墨烯在重防腐涂料领域的性价比明显高于传统涂料，但由于缺乏标准限制，其推广应用受到限制。
首先，石墨烯终端应用不到位，一方面，石墨烯的制备工艺不够完善，性能稳定的石墨烯的连续制备难度大、成本高，目前石墨烯的市场价格高，成本高，限制了其推广应用。另一方面，作为一种前沿材料，终端产品的应用技术尚未取得重大突破，下游应用领域仍处于探索阶段。
目前，石墨烯在重防腐、电池导电液等领域的小规模应用还不多，但仍缺乏可大规模用于促进工业发展的终端产品，石墨烯企业都是按销售额固定生产，生产能力闲置较多。石墨烯生产成本高，终端产品缺乏，导致工业发展停滞。
二是各地区高度重视石墨烯产业的发展，将其视为战略性新兴产业标志，甚至不顾当地资源、环境、区位、产业等基本条件，建立了石墨烯和石墨烯产业园区。
据不完全统计，我国石墨烯工业园区有13个，建设规划仍在继续。石墨烯工业正处于一个小而分散、混乱的状态，通过研究发现氧化还原法在目前石墨烯粉末制备中得到了广泛的应用。生产1吨石墨烯需要80-110吨硫酸和280-450吨水，生产150-220吨废酸。负面环境影响巨大，华东地区有79家石墨烯生产企业，占总量的56%，无疑会给东部地区环境承载力达到极限的地区带来沉重的环境压力。
为了遏制资源和产能进一步过剩的趋势，各级国土资源管理部门要统筹规划，协调和有序发展石墨产业上下游，避免重复稀土的错误。
建议对新建、扩建和投产石墨项目的行业标准进行大幅度、全面的升级。通过资源整合，淘汰中小矿山，提高石墨资源开发的规模和集约水平。将资源配置给产业规划链条长、综合开发能力强、产品多样化、污染物排放量零的企业，鼓励矿业开发、矿产品生产和高档石材生产，将油墨加工作为园区高效开发利用之一。在模式上，完善高端材料生产技术，抢占石墨产业价值链的顶端。
随着中国新能源汽车产业规划的实施，英国、法国、德国等国家宣布从2025年到2040年禁止汽车和柴油车的销售，我们可以预期全球电动汽车的时代即将到来，以全球电动汽车的发展为例。以产业为契机，建议国家通过补贴、税收优惠等激励手段，大力推动石墨阳极材料和动力电池技术的研发和产业发展，抢占石墨产业价值链的顶端。
根据新产业和新技术的发展需要，制定了《石墨地质勘探规范》、《石墨品位评价标准》、《石墨烯产品标准》、《石墨烯产品检测标准》、《石墨烯终端应用产品标准》等一系列标准和标准。n及时制定和修订。
技术创新是产业发展的根本动力。为促进石墨烯工业的发展，扩大终端应用市场，拟建立三级石墨烯技术创新体系。
一是建立国家财政资助的国家石墨烯研究所，引进国内外人才，重点开展企业和一般研究机构不能完成的重要基础研究，开发具有重大影响的关键技术和高端产品。对超导材料、半导体器件、超级电容器、储能设备、传感器、生物响应等行业的全面发展起到了一定的推动作用。
其次，通过政策鼓励、资金支持、税收征管、专利保护等方式，支持企业加大研发投入，建立产学研联合体，使企业成为石墨烯应用研发技术创新的主体，加快石墨烯应用研发产业化进程。研发成果。近年来重点研发项目可实现导电玻璃、超石墨烯纤维、锂离子电池导电剂、防腐涂料等产业化。
第三，建立研发基金和产业孵化器，政府和企业应合作吸收社会资本，建立以实用技术创新为导向的研发基金，提供石墨烯制备企业的试验样品和实验室共享，鼓励科技人员和研究生进入。参与终端产品研发活动，建立石墨烯创业孵化器，鼓励科技创新成果产业化，有效形成大众化、产业化、创新态势，实现终端应用技术和产品研发多领域突破。发展。与上述两个创新体系不同，第三级研发基金和工业孵化器专注于民用技术，将石墨烯产品融入人们生活的方方面面。