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| 我國(guó)石墨深加工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向 |
| 來(lái)源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-08-25 13:52:13 瀏覽次數(shù)： |
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1. 石墨深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
（中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）我國(guó)是石墨資源大國(guó)，但是長(zhǎng)期以來(lái)石墨產(chǎn)業(yè)內(nèi)部低技術(shù)層次的產(chǎn)量、價(jià)格的惡性競(jìng)爭(zhēng)，資金和技術(shù)投入嚴(yán)重不足，以生產(chǎn)原礦和選礦的低端產(chǎn)品為主，使得產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期低迷。這種狀況導(dǎo)致我國(guó)石墨深加工技術(shù)和產(chǎn)品落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，資源大國(guó)卻是深加工弱國(guó)。這與我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展很不適應(yīng)。當(dāng)前和今后一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期，保護(hù)和科學(xué)利用石墨這種寶貴的戰(zhàn)略資源，發(fā)展石墨深加工技術(shù)和產(chǎn)品是大有可為的一項(xiàng)事業(yè)。
我國(guó)鱗片石墨的深加工技術(shù)發(fā)展已經(jīng)有一定基礎(chǔ)，科技部“八五”至“十一五”國(guó)家科技攻關(guān)、支撐計(jì)劃在非金屬礦、西部開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中分別列入課題，在深加工技術(shù)進(jìn)步上取得明顯成果?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有一批效益良好的(鱗片)石墨深加工企業(yè)，規(guī)模最大的柔性石墨企業(yè)主要分布在江浙地區(qū)，負(fù)極材料等電池材料企業(yè)主要分布在深圳等珠三角、長(zhǎng)三角地區(qū)。
這些企業(yè)原來(lái)與礦產(chǎn)資源企業(yè)只是原料的供需關(guān)系，現(xiàn)在也與資源企業(yè)開(kāi)展了合作，如寧波的柔性石墨專業(yè)廠商信遠(yuǎn)公司、深圳的負(fù)極材料專業(yè)廠商貝特瑞公司都與黑龍江企業(yè)合作參加了“十二五”科技支撐項(xiàng)目。
鱗片石墨的深加工企業(yè)在山東有很多家，在內(nèi)蒙古、湖北、河南、福建等也有一些企業(yè)。
近來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，由于微晶石墨的晶體微小(≤1μm)，每個(gè)石墨顆粒中有很多微晶無(wú)序堆積，使得顆粒表現(xiàn)出各向同性。這使得它成為鋰離子電池(特別是動(dòng)力電池)負(fù)極材料和各向同性石墨的極好原料，在新能源、核能、軍工等高新技術(shù)領(lǐng)域有重要應(yīng)用價(jià)值。清華大學(xué)在這方面進(jìn)行了原創(chuàng)性的科技研究與開(kāi)發(fā)，正在與相關(guān)企業(yè)合作建設(shè)微晶石墨提純、深加工產(chǎn)品的生產(chǎn)線。
2 發(fā)展方向
根據(jù)經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展對(duì)石墨新材料的需求及中、央、地方及企業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，近期內(nèi)建議產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，以深加工為主，實(shí)現(xiàn)一些重要工程項(xiàng)目，建設(shè)完整產(chǎn)業(yè)鏈，引導(dǎo)石墨產(chǎn)業(yè)健康科學(xué)地發(fā)展。工程項(xiàng)目的目標(biāo)，一是陳舊技術(shù)設(shè)備的改造；二是目前炭石墨材料發(fā)展的熱點(diǎn)技術(shù)產(chǎn)品，如鋰離子電池負(fù)極材料、各向同性石墨、高導(dǎo)熱石墨等的產(chǎn)業(yè)化、集約化。
(1) 石墨采選礦技術(shù)設(shè)備的更新?lián)Q代。
我國(guó)的石墨采選礦技術(shù)設(shè)備從20世紀(jì)60年代以來(lái)基本沒(méi)有進(jìn)步，在能耗和礦物回收率方面大大落后于其他礦種。石墨采選礦技術(shù)設(shè)備相對(duì)其他礦種要簡(jiǎn)單，但由于產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期效益低，資金缺乏，沒(méi)有更新?lián)Q代。建議有實(shí)力的礦產(chǎn)設(shè)計(jì)研究院與采選企業(yè)結(jié)合，引進(jìn)其他礦種的先進(jìn)采選礦技術(shù)設(shè)備，設(shè)計(jì)建設(shè)先進(jìn)的石墨采選礦生產(chǎn)線，在能耗、回收率、大鱗片保護(hù)、水資源節(jié)約利用、尾礦處理等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上有顯著改善。運(yùn)行成功后在產(chǎn)業(yè)內(nèi)推廣，并將先進(jìn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作為行業(yè)準(zhǔn)入和淘汰落后技術(shù)裝備的指標(biāo)。
(2) 建設(shè)先進(jìn)的規(guī)?；峒兩a(chǎn)線。
國(guó)內(nèi)已經(jīng)具有環(huán)保節(jié)能的先進(jìn)酸堿法提純和節(jié)能型高溫提純技術(shù)，建議政府引導(dǎo)，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，針對(duì)資源特點(diǎn)，建設(shè)不同類型的規(guī)?；峒兩a(chǎn)線。嚴(yán)格限制化學(xué)提純中嚴(yán)重污染環(huán)境的氫氟酸的使用。
(3)鋰電天然石墨負(fù)極材料的產(chǎn)業(yè)規(guī)?；皠?dòng)力、儲(chǔ)能型電池負(fù)極材料的研發(fā)。
國(guó)內(nèi)已經(jīng)有了鱗片石墨球形化后制備負(fù)極材料的企業(yè)，如貝特瑞等；清華大學(xué)等院校具有了以微晶石墨制備負(fù)極材料的技術(shù)，但產(chǎn)業(yè)規(guī)模及產(chǎn)品質(zhì)量還不能滿足鋰離子電池迅速發(fā)展的需求。國(guó)內(nèi)大批生產(chǎn)的球形石墨主要出口日本及韓國(guó)，供國(guó)外企業(yè)生產(chǎn)高質(zhì)量負(fù)極材料。
建議依托資源，把天然石墨鋰離子電池負(fù)極材料的產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?，并針對(duì)不同檔次電池需求，研發(fā)不同品質(zhì)負(fù)極材料，使產(chǎn)品系列化；研發(fā)安全、長(zhǎng)壽命的天然石墨動(dòng)力型、儲(chǔ)能型電池負(fù)極材料。隨著鋰離子電池需求的迅猛增長(zhǎng)，負(fù)極材料的市場(chǎng)前景十分廣闊。
(4) 天然石墨基各向同性石墨的產(chǎn)業(yè)化。
各向同性石墨廣泛應(yīng)用于核能、硅晶制備、電火花加工、連續(xù)鑄鋼、航空航天等領(lǐng)域，是炭材料的高端產(chǎn)品、戰(zhàn)略物資。我國(guó)目前所需的各向同性石墨2/3依靠進(jìn)口。傳統(tǒng)技術(shù)制備各向同性石墨技術(shù)復(fù)雜、成本高。微晶石墨礦物顆粒本身具有各向同性性，是制備各向同性石墨的很好原料，而且能簡(jiǎn)化工藝、降低成本，已經(jīng)制備出工業(yè)尺寸的樣品，各向同性參數(shù)達(dá)到1.04(要求最高的核石墨1.05)；鱗片石墨球形化后，也具有制備各向同性石墨的潛在可能。
(5) 天然石墨基高導(dǎo)熱材料。
電子設(shè)備的小型化，要求電子器件的集成度越來(lái)越高，使得散熱成為IT產(chǎn)業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)輕質(zhì)高導(dǎo)熱材料需求越來(lái)越大。柔性石墨作為均熱導(dǎo)熱材料已廣泛用于LED顯示器及許多電子產(chǎn)品；利用天然石墨的優(yōu)良導(dǎo)熱性，制備導(dǎo)熱性與銅相當(dāng)或更高，而密度只有銅1/4的高端導(dǎo)熱材料，武漢科技大學(xué)、山西煤化所、清華大學(xué)等已有相關(guān)技術(shù)，建議產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
(6) 柔性石墨產(chǎn)品的系列化研究。
我國(guó)柔性石墨的生產(chǎn)已經(jīng)具有一定規(guī)模，并且與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)有多項(xiàng)合作。但我國(guó)的產(chǎn)品多為中低端產(chǎn)品，品種規(guī)格不到國(guó)外的1/5。建議產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合，針對(duì)使用要求研發(fā)高端產(chǎn)品，完善品種規(guī)格，使之系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。
(7) 膨脹石墨環(huán)保材料的產(chǎn)業(yè)化。
膨脹石墨對(duì)水體污染的吸附治理作用，已有大量的研究成果，在治理水體的油品、有機(jī)物污染上，膨脹石墨遠(yuǎn)比現(xiàn)在使用的普通活性炭有效、經(jīng)濟(jì)。但膨脹石墨不便運(yùn)輸，需要在應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)制備。膨脹石墨環(huán)保材料的制備、使用、回收、再生有一定的技術(shù)難度，加之過(guò)去對(duì)環(huán)保不夠重視，膨脹石墨環(huán)保材料一直沒(méi)能產(chǎn)業(yè)化。
現(xiàn)在膨脹石墨環(huán)保材料的產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)基礎(chǔ)已經(jīng)具備，可以從兩個(gè)技術(shù)層面進(jìn)行這項(xiàng)工程。在水污染企業(yè)，如鋼鐵、化工、印染、食品等企業(yè)集中的地區(qū)，建設(shè)膨脹石墨環(huán)保材料制備、使用、回收、再生的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。膨脹石墨環(huán)保材料與其他治理方法的配合使用，將使水污染的治理程度和效益大大提升。
對(duì)日益頻發(fā)的油品和有機(jī)物水體污染突發(fā)事件，建造綜合性水域環(huán)保專用船舶，把傳統(tǒng)的圍欄、抽吸等治理手段與膨脹石墨高效吸油性能結(jié)合起來(lái)，提高治污能力。
3. 石墨深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景
隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的完善，資金、資源的引導(dǎo)將會(huì)使我國(guó)相關(guān)炭石墨材料的不同產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步整合，發(fā)展成為綜合性的炭材料大產(chǎn)業(yè)。將出現(xiàn)一批涵蓋炭材料科技多個(gè)領(lǐng)域，有強(qiáng)大產(chǎn)品和技術(shù)創(chuàng)新能力的綜合性大型企業(yè)，這種大型企業(yè)很可能是技術(shù)領(lǐng)先的人工炭石墨材料企業(yè)與技術(shù)領(lǐng)先的天然石墨材料企業(yè)相融合的結(jié)果。
從技術(shù)角度看，近期的(天然石墨基)各向同性石墨、高導(dǎo)熱材料是天然石墨產(chǎn)業(yè)與人工炭材料產(chǎn)業(yè)的融合；未來(lái)5～10年或再長(zhǎng)一些時(shí)間，隨著石墨烯應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和成熟，石墨烯的制備和應(yīng)用將可能成為一個(gè)快速成長(zhǎng)的大市場(chǎng)，前景廣闊。
從目前的研發(fā)成果看，天然石墨是很好的制備石墨烯的原料。石墨烯材料的產(chǎn)業(yè)化，將會(huì)是新型炭材料的又一個(gè)大進(jìn)展。
本文根據(jù)清華大學(xué)材料學(xué)院先進(jìn)材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室沈萬(wàn)慈教授報(bào)告整理。
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