中国工业固废网讯 石墨是由碳质元素组成的自然元素矿物，具有金属和非金属双重工艺技术特性，具有耐高温、抗腐蚀、抗热震、强度大、韧性好、自润滑强度高、导热、导电等物理化学性能，用途广泛，是国防军工、现代工业及高新技术发展中不可或缺的重要战略资源，被誉为“工业味精”。我国是世界石墨资源重要的赋存地区，研究分析我国石墨资源开发利用的问题，可以促进石墨资源合理利用，促进资源优势转化为经济优势。
一、资源赋存特点
储量优势。全球石墨矿产资源储量丰富、分布集中。2016年，全球石墨储量2.5亿吨，主要分布在土耳其、巴西和中国三国，总储量占世界储量的86.8％，其中，土耳其9 000万吨，占比36％；巴西7 200万吨，占比28.8％；中国5 500万吨，占比22％。
另外，莫桑比克、印度、坦桑尼亚、墨西哥、马达加斯加、韩国、加拿大等国也有一定的石墨资源。由于土耳其石墨资源以隐晶质石墨为主，在现有技术条件下，开发和利用价值较低，巴西和中国以晶质石墨为主，石墨资源地位高于土耳其。2016年全球石墨储量占比见图１。
资源类型全。石墨资源根据结晶程度分为晶质石墨和隐晶质石墨两种类型，据国土资源部相关资料，截止2015年底，我国有晶质石墨矿区140个，隐晶质石墨矿区30个，查明资源储量均很丰富，晶质石墨在世界上占有重要位置。
分布集中。我国晶质石墨资源主要赋存在黑龙江、内蒙古、四川、山西、山东等省，这五个省份晶质石墨查明资源储量占全国的87.6%，其中黑龙江省晶质石墨查明资源储量占全国46.9%；隐晶质石墨资源主要分布在内蒙古、湖南、广东、吉林等省，这四省查明资源储量占全国85.8%。
二、开发利用特点
采选技术简单。晶质石墨矿开采一般是露天开采，技术设备简单；隐晶质石墨开采一般是井下开采，开采容易，与煤炭开采成本相当或更低。天然晶质石墨的可浮性较好，选矿优先采用浮选方法，当前技术条件下，选矿后最高能将石墨纯度即固定碳含量，提高到95%左右。隐晶质石墨品位通常较高，通常固定碳含量大于60%，优质矿物在80%~85%，少数高于90%，可以不通过选矿即可应用于低端用途。
深加工对环境污染高。天然石墨为粉体，传统用于冶金、电力、化工等原辅料，要制备高技术新材料，必须进行精细加工，石墨提纯是进行精细加工的必经之路，亦是提高天然石墨资源价值的主要途径。石墨提纯方法包括高温法、化学法及高温化学法等，高温法由于能耗及设备大型化、连续化的要求，推广应用受到限制；化学法提纯石墨成本低、工艺简单，但生产过程中产生大量酸性废水，尤其是含氟废水对环境产生了较大负担。而提纯1吨石墨平均需要用水10吨左右。
应用前景广阔。国际专家曾经预言“20世纪是硅的世纪，而21世纪是碳的世纪。”随着科技发展，石墨应用领域越来越广泛，不但用于重化工业，在电子工业和清洁能源等高新技术产业的应用也逐渐增加，从新能源到航天航空材料，石墨产品都发挥着必不可少的作用。
新能源、新材料、航天航空、生物信息等高新技术、战略新兴领域将为石墨资源创造更广阔的发展空间。2004年石墨烯发现后尤其在2010年获诺贝尔物理学奖后，掀起全球范围内石墨烯研究热潮，作为第一个仅有一个原子层厚度的二维完美晶体，理论上可颠覆所有现行材料属性，是实现新科技革命的承载材料，应用领域主要集中在电子、新能源、生物医疗、高精度制造业、水处理等高精尖技术领域。
三、产业发展现状
开发总量居世界首位。全球共有十几个国家开发石墨矿产，中国、印度和巴西是世界主要石墨生产国，我国一直是世界最大的石墨生产国，石墨产量多年居世界首位，产量占世界比重在70%左右，2009年后，我国石墨产量占世界比重有所下降，2015年产量占世界比重为56%。
形成完整工业体系。自20世纪30年代起到解放前，我国石墨资源产业经历了起始阶段；解放后到80年代初的起步阶段；80年代初到90年代初的快速发展阶段；90年代初到本世纪初期的产业下滑阶段和2005年至今的恢复性发展时期等五个阶段。至2013年，已经有上千家石墨企业，主要生产低中高碳石墨、高纯石墨、微粉石墨等石墨产品以及膨胀石墨、碳素材料等石墨制品。山东、黑龙江、内蒙古及湖南是我国石墨产品的主要产区，其产量占全国75%以上。
进出口贸易稳步发展。我国是世界石墨贸易的主要国家之一，石墨是我国传统出口商品，出口量占世界70%以上。据海关统计资料，我国天然石墨出口量呈现先增后减的波动态势，2007年出口量为67万吨，达到近15年来的最高值，随后波动下降，2015年出口量降至25万吨。
四、存在问题
采选技术设备落后。我国石墨的采选矿技术设备从上世纪五六十年代以来基本没有进步，一直沿用传统的工艺技术，缺少创新，工艺不完善，很多选矿企业的设备仍然采用上世纪80年代的技术设备，选矿回收率低，尾矿中尚含有相当部分可利用的石墨，造成了资源浪费。隐晶质石墨资源的利用未受到重视，有些地区将隐晶质石墨资源作为增碳剂，或直接用为煤炭烧掉，造成了极大的浪费。
历史遗留矿山环境问题突出。我国石墨资源开发利用最早可追溯到上个世纪30年代，大规模的开发利用开始于上世纪80、90年代，多年露天开采石墨资源产生了大量废石，占用破坏了大量土地和植被资源；晶质石墨选矿过程中产生大量的尾矿，黑龙江省平均生产1吨石墨精粉产生9吨以上尾矿，大量尾矿存放于尾矿库中，占用大量土地，存在着溃坝的风险；山东省平度市已有的矿权分布在村庄周边，破坏了大量土地，生产的尾矿随意堆积，对环境影响严重，隐患巨大。石墨尾矿随意堆放，尾矿水中含有的浮选药剂向下渗漏污染地下水质，对周边居民生活造成影响。
深加工技术落后。产品附加值低我国石墨工业总体水平在国际上仍处于中等水平，由于技术开发投入不够，目前仍以原料生产及初加工鳞片石墨为主。我国在高科技高附加值产品方面，如柔性石墨、胶体石墨、高纯超细石墨以及氟化石墨等产品，处于落后状态。部分高档次的产品仍需要从国外进口。一些国家和地区购买我国廉价石墨原料，经过加工或分装，高价返销中国，赚取高额利润，如中国含碳99%的微晶石墨电极出口后，经国外厂家再提纯，返销中国，价格提高近10倍。
产业发展不合理。我国石墨行业是个小行业，石墨产业链包括上游矿石原料、中游深加工原料、下游应用材料等环节，从产业链看，我国石墨企业大部分以石墨原料粗加工为主，缺乏精深加工和新材料开发能力。从企业结构看，石墨企业数量多，企业规模小，产业集中度低。从生产产品看，以初加工产品为主，主要为选矿石墨精粉，深加工产品较少，据不完全统计，石墨行业加工制品比例不足10%。
隐晶质石墨开发利用重视不足。隐晶质石墨（即微晶石墨）由于是煤炭变质成矿，矿物本身品位很高，石墨化程度高，在石墨低端用途中可以直接使用矿产品。国内对隐晶质石墨资源利用认识不足，行业小，专业人才极度缺乏，几乎没有专业从事隐晶质石墨应用技术研究的单位和个人。
五、开发利用管理建议
《全国矿产资源规划（2016-2020年）》于2016年11月发布实施，石墨被划为战略性矿产，是矿产资源宏观调控和监督管理的重点对象。规划中划定了六个石墨能源资源基地和六个石墨国家规划矿区，作为指导石墨资源安全供应的战略核心区域和开发重点监管区域，以促进石墨资源合理开发利用。
防范新兴材料应用造成资源过度开发。石墨烯在全球范围内研究热潮正盛，生产产业化已经实现，但其下游应用是制约的最大瓶颈，没有一个领域可以实现石墨烯的规模应用。根据有关研究机构预测到2020年石墨烯需求量小于1000吨，约占我国晶质石墨现产量的0.15%。石墨烯的应用是将原有石墨产品性能进行升级，应用领域新能源、生物医疗、环保等与现有石墨应用领域重叠，未来石墨烯产品规模化应用可能不会引起石墨资源需求量大幅提升。当前石墨资源开发与市场需求基本协调，遏制企业借技术圈占资源，防范资源过度开发，造成不必要的浪费。
调控石墨资源开发规模。我国对石墨资源实现限制性开采，但仍需进一步严格石墨资源开发管理，以石墨资源消费结构为基础，分行业科学预测石墨产品的需求量，科学确定石墨资源开采总量。严格控制石墨资源采矿权数量，整治矿山企业超设计生产规模开采和非法采矿行为，保障资源开发合理有序。
保护大鳞片石墨资源。大鳞片石墨的保护主要在选矿阶段，在选别方法上采用多段磨矿、多次选别的工艺提高大鳞片石墨产出率。尽快更新我国已有矿山企业选矿技术设备，鼓励企业根据资源赋存情况，设计建设先进的石墨采选矿生产线，提高能耗、回收率、大鳞片石墨产出、水资源利用、尾矿处理等多项指标。
重视隐晶质石墨保护和利用。根据隐晶质石墨的成矿特点，加强煤炭赋存丰富地区的隐晶质石墨资源勘查，查明隐晶质石墨的分布情况，总结成矿规律；应用技术实现突破前，限制隐晶质石墨资源采矿权投放，并限制微晶石墨原矿出口；加强隐晶质石墨应用基础研究，鼓励研究院所与企业合作进行隐晶质石墨应用技术研究，提高隐晶质石墨应用技术和水平。
专项治理石墨矿山地质环境。开展石墨行业环境专项整治，对石墨矿山、选矿企业、深加工企业开展环境核查工作，查处石墨企业污染环境的行为，促使石墨企业进行环保整治和技术升级，提升整个行业的环保水平。对于历史形成的生态环境破坏、尾矿和废水污染等问题，进行专项整治，制定优惠政策鼓励成熟的尾矿资源洗砂、制砖等技术，减少尾矿堆放量，逐步减轻石墨资源开发的环境影响。
严格资源开发利用环境要求。按照中央建设生态文明的要求，加强石墨行业的环境管理，促进石墨资源利用与生态环境协调发展。从石墨资源开采、选矿以及深加工等不同环节，严格行业环境准入要求，尤其严格石墨资源深加工环节的环境要求，杜绝在提高资源开发经济效益同时破坏生态环境。
（来源：石墨邦 作者：王丹）
编辑：王树谷
