石墨是一種非金屬礦產(chǎn)資源，具備耐高溫、導電、導熱、潤滑、化學穩(wěn)定、可塑、抗熱震等多種特殊性能。作為耐火、潤滑和摩擦材料，石墨長期以來主要應用于冶金、鑄造、機械等傳統(tǒng)工業(yè)領域，受重視程度較低。
隨著全球新一輪工業(yè)革命的到來，石墨深加工技術不斷突破，石墨的物理化學特性得到深度開發(fā)，成為新能源汽車、儲能、核能、環(huán)保、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領域不可或缺的關鍵材料，資源戰(zhàn)略價值迅速提升，而石墨烯的制備成功和產(chǎn)業(yè)化應用也再次推高石墨的戰(zhàn)略地位，晶質(zhì)石墨成為我國《全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃（2016—2020）》確立的24種戰(zhàn)略性礦產(chǎn)之一。
一、石墨資源在國民經(jīng)濟中的地位
1、石墨產(chǎn)品是多個產(chǎn)業(yè)的基礎性材料
石墨產(chǎn)業(yè)鏈包括上游的資源開采和選礦、中游材料級產(chǎn)品加工和下游終端應用，沿著產(chǎn)業(yè)鏈形成了多層次的石墨產(chǎn)品體系，十分復雜。沿著石墨產(chǎn)業(yè)鏈橫向上將石墨產(chǎn)品劃分為原料級、材料級和專用級三個層次，本文在其分類體系上進行擴展，在縱向上根據(jù)產(chǎn)品的價值，將材料級產(chǎn)品劃分為前沿產(chǎn)品、高端產(chǎn)品、中端產(chǎn)品和低端產(chǎn)品（圖 1）。
從圖 1 可以看出石墨的產(chǎn)品十分豐富，既可以制備前沿的石墨烯材料和高純石墨、球形石墨、膨脹石墨等高端材料，應用于新能源汽車、儲能、環(huán)保等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領域；同時，石墨的中低端產(chǎn)品又可應用于鋼鐵、鑄造等基礎傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。石墨是工業(yè)體系中多個產(chǎn)業(yè)部門的基礎性原料，對工業(yè)發(fā)展有重要作用。
2 、石墨與《中國制造 2025》的關系密切
隨著我國經(jīng)濟結(jié)構調(diào)整和發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)成為中國經(jīng)濟發(fā)展的新引擎。為了促進高端制造業(yè)的發(fā)展，2015 年 5 月國務院頒布了《中國制造2025》（國發(fā)[2015]28 號），確立了新一代信息技術、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、新材料等十個重點領域。石墨高端材料和前沿材料石墨烯廣泛應用于《中國制造 2025》重點發(fā)展的多個領域（表 1），在許多高科技產(chǎn)品生產(chǎn)過程中發(fā)揮著關鍵作用。
3、 石墨是制備石墨烯的重要原料之一
石墨烯被認為會對未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生“顛覆性”影響，石墨是制備石墨烯的重要原料之一。
石墨烯的制備方法根據(jù)原料的不同可以分為兩類：一類是以天然石墨作為原料，經(jīng)過氧化還原法、液相剝離法、微機械剝離等方法制備；另一個是以甲烷、乙烯、乙炔等碳氫化合物為原料采用氣相沉積法（CVD 法）、SiC 外延生長法等制備（圖 2）。
目前，利用天然石墨制備石墨烯是商業(yè)化程度最高的方式，石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展熱度直接引發(fā)了石墨資源的開發(fā)熱潮
二、新形勢下中國石墨產(chǎn)業(yè)面臨的機遇
1、中國石墨資源勘查不斷突破，掌控全球資源供應
根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）的統(tǒng)計，2017 年全球石墨儲量 2.7 億 t，土耳其、巴西和中國資源最為豐富，分別占全球總量的 33%、26%和 21%，合計占80%（圖 3）。
在 USGS 統(tǒng)計中，中國為世界第三大石墨資源國，但中國石墨資源在全球地位應該更加突出，土耳其盡管石墨儲量世界第一，但資源以隱晶質(zhì)石墨為主，主要應用于中低端產(chǎn)品，戰(zhàn)略地位較低，而巴西和中國都以晶質(zhì)石墨為主，資源戰(zhàn)略地位高于土耳其。
在新能源汽車、石墨烯等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的帶動下，我國石墨資源勘查熱度不減，2012 底到 2017 年底的 5 年間，我國晶質(zhì)石墨勘查成果不斷，查明資源儲量從 1.9億 t 增加到約 3.67 億 t，增加 93%（圖 4），是 24 種戰(zhàn)略性礦產(chǎn)中資源儲量增速最快的礦產(chǎn)。
而在 USGS 的統(tǒng)計中，同時期中國石墨儲量一直維持在5500萬t，雖然測算方法和標準不同，但 USGS 對中國石墨儲量統(tǒng)計明顯滯后于中國實際情況，并未將近年中國新增石墨儲量反映在數(shù)據(jù)中，這意味著中國在全球的石墨資源地位可能高于 USGS 統(tǒng)計下的判斷。
豐富的石墨資源，使中國成為全球第一大生產(chǎn)國和出口國，掌控全球石墨資源供應。2017年，中國石墨產(chǎn)量達到 78 萬 t（圖5），占全球 65%，除滿足本國消費外，中國大量石墨資源用于出口，根據(jù)聯(lián)合國商品貿(mào)易統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫（UN Comtrade）統(tǒng)計，2016 年全球天然石墨出口總量為 40.04 萬 t，其中中國出口24.01 萬 t，占 59.91%，高居第一位；朝鮮出口 4.73 萬 t，占 11.08%，居第二位。居第三位的巴西出口量僅 2.49 萬 t，占總量的 6.21%。由于地緣政治等因素的影響，出口量居全球第二位的朝鮮石墨基本全部出口到中國，經(jīng)測算，中國控制全球石墨出口市場份額最多可達 72%。
2、全球和中國石墨消費重心發(fā)生轉(zhuǎn)移，形成新的消費增長點
石墨的消費過去長期集中在耐火材料和鑄造領域，但隨著世界鋼鐵行業(yè)發(fā)展步入緩慢期，尤其是中國鋼鐵消費達到峰值，包括這兩個領域在內(nèi)的與鋼鐵產(chǎn)業(yè)相關的石墨消費量增速將放緩，甚至開始下降，石墨高端材料產(chǎn)品在新能源汽車、儲能、核能、電子信息等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領域消費快速增加，石墨消費正在由傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變。
石墨是目前應用最廣泛的鋰離子電池負極材料，新一輪石墨消費轉(zhuǎn)型主要由新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展對鋰離子電池的需求增加所致，電池行業(yè)成為目前石墨消費增長最快的部門。
由于石墨消費數(shù)據(jù)可得性較差，根據(jù) 2014 年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全球范圍內(nèi)耐火材料和鑄造分別占石墨總消費量的 52%和 14%，為消費占比最高的兩個領域，電池消費約占 8%（圖 6），但電池行業(yè)石墨消費增速最快，高達 13.95%，耐火材料和鑄造僅為 1.74%和 3.93%，石墨消費重心轉(zhuǎn)移明顯（圖 7）。
2014 年以來，全球鋰離子電池出貨量由 72 GWh 增加到 2017 年的 1435 GWh，年均復合增長率 26%，鋰離子電池領域消費增長迅速。
中國目前是全球新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的國家，2017 年中國新能源汽車產(chǎn)量 79.4 萬量，連續(xù)三年全球第一，鋰離子電池出貨量達到 74.8 Gwh，占據(jù)全球出貨量的 52.1%，居全球首位。
我國《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》制定了 2020年和 2025 年新能源汽車產(chǎn)量分別達到 200 萬輛和 700 萬輛的發(fā)展目標，未來鋰離子電池出貨量還將快速增加，拉動鋰離子負極材料需求增長，為我國高端石墨材料發(fā)展提供了廣闊的市場空間，將使我國石墨消費重心不斷向戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領域轉(zhuǎn)移。
3、我國石墨產(chǎn)業(yè)在多領域?qū)崿F(xiàn)突破
歐美和日本在石墨深加工領域長期領先，以德國西格里碳素集團、法國卡朋羅蘭碳素集團、日本東洋碳素集團、法國特密高石墨和碳化學公司為代表的國際大型企業(yè)長期控制全球高端石墨產(chǎn)品的供應。我國石墨加工技術起步較晚，以高純石墨、膨脹石墨等為代表的高端石墨產(chǎn)品加工技術和工藝落后，長期依賴進口。
經(jīng)過三十余年的發(fā)展，我國在高純石墨、石墨負極材料等高端石墨材料研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展諸多方面已經(jīng)取得突破。筆者在黑龍江雞西、鶴崗等地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國部分企業(yè)在石墨高純技術上日臻成熟，已掌握化學酸堿法和物理高溫法生產(chǎn)高純石墨，產(chǎn)品碳含量均可達到 99.99%，甚至 99.999%的水平，已達到國際先進的水平。
另外，球形石墨產(chǎn)業(yè)已延伸至鋰離子電池負極材料領域，經(jīng)過十余年的發(fā)展，我國鋰離子電池負極材料產(chǎn)量由 2012 年的 2.82 萬 t 增至 2017 年的 14.6萬 t，全球占比達到 70%以上，成為全球負極材料第一生產(chǎn)大國。
我國涌現(xiàn)出了一批石墨材料領先企業(yè)，貝特瑞、杉杉等在石墨負極材料領域全球領先，為三星、LG、日本松下、索尼等電池企業(yè)提供產(chǎn)品，許多企業(yè)在積極探索石墨綜合高效開發(fā)利用模式，東部地區(qū)集中分布了一批與高端石墨產(chǎn)品相關的上市企業(yè)。
4、石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展蓬勃興起
石墨烯是新一輪石墨深加工技術的制高點，目前還處于研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化初始階段，從發(fā)表論文和技術專利申請數(shù)量上看，中國都處于世界領先水平。截止到2017 年 2 月 10 日，我國在石墨烯研究方面的論文共計 47264 篇，占比34.2%，居世界第一。截止到 2016 年底，我國共申請石墨烯相關專利 17603 件，占全球總量的 58%，同樣高居世界榜首。
截止到 2017 年 2 月，全國已經(jīng)擁有從事石墨烯制備、銷售、應用、投資、檢測、技術服務相關的各類企業(yè) 2059 家，其中研發(fā)企業(yè) 884 家，生產(chǎn)制備企業(yè)141 家，應用企業(yè) 218 家，企業(yè)數(shù)量最多的三個省分別是江蘇、廣東和山東。我國已建成石墨烯生產(chǎn)能力約 3 000 t （部分企業(yè)產(chǎn)能見表 2），實現(xiàn)了海洋重工防腐涂料、電池導電劑等規(guī)?；瘧谩?/span>
東部地區(qū)依靠區(qū)位優(yōu)勢，吸引了大量人才和資金，成為石墨烯的研發(fā)中心和產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心。部分企業(yè)在探索石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展中積累了一系列經(jīng)驗，標準體系正在逐步建立，產(chǎn)業(yè)政策體系在不斷完善。我國已初步形成了石墨烯研發(fā)、制備和應用較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈，這意味著我國石墨烯產(chǎn)業(yè)有可能實現(xiàn)“彎道超車”、引領世界。
三、中國石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的問題
1、石墨未來需求增長存不確定性，資源開發(fā)呈現(xiàn)過剩態(tài)勢
近年來，石墨勘查成果不斷，但是，目前能對石墨消費增長產(chǎn)生實際拉動作用是新能源汽車對鋰離子電池的消費，但按照一輛新能源汽車消費 40 kg 負極材料的經(jīng)驗值，根據(jù) 2025 年 700 萬輛的規(guī)劃目標，消費總量不過 28 萬 t，而且，替代技術的發(fā)展也會降低鋰離子電池對石墨的需求，而我國晶質(zhì)石墨資源儲量達3.67 億 t，兩者相差懸殊。
石墨烯應用的巨大潛力給石墨需求增長帶來很大潛力，目前我國粉狀石墨烯的產(chǎn)能為 3000t 左右，按照 60%的產(chǎn)率，滿負荷生產(chǎn)需要消耗 5000 t 石墨，但是由于下游石墨烯終端應用產(chǎn)品較少，對石墨烯需求不足，全國石墨烯加工企業(yè)基本處于“以銷定產(chǎn)”的狀態(tài)，產(chǎn)能利用率很低，實際石墨消費量很少。
未來，石墨烯能在多大程度上促進石墨需求增加，有賴于石墨烯制備技術完善和應用領域的拓展，存在不確定性。
此外，還存在非石墨制備石墨烯的途徑，例如：碳氫化合物通過氣相沉積法制備石墨烯薄膜，盡管目前利用天然石墨制備的粉狀石墨烯商業(yè)化程度高，但未來何種方法未來成為主流尚難確定。
總體而言，石墨烯對石墨資源需求的影響程度尚難確定。 因此，盡管石墨產(chǎn)業(yè)在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領域發(fā)展勢頭良好，但需求增長還存在諸多不確定性，目前我國石墨已查明資源量已經(jīng)十分豐富，如果繼續(xù)對上游石墨勘查大量投入，資源開發(fā)產(chǎn)能過剩態(tài)勢將加劇。
2、我國石墨產(chǎn)業(yè)整體上還處于價值鏈中低端
盡管我國石墨高端材料已經(jīng)取得了長足進步，已具備較強的石墨新材料生產(chǎn)加工能力，但將其進一步加工成終端產(chǎn)品、獲取更高附加值的能力不足，在石墨全產(chǎn)業(yè)鏈上仍處于原材料供應國位置，在價值鏈上居于中低端。
例如，膨脹石墨、等靜壓石墨等領域依然存在產(chǎn)品性能較低、品種單一、大規(guī)格高性能產(chǎn)品尚不能自行生產(chǎn)的問題；目前，我們企業(yè)還難以生產(chǎn)出高質(zhì)量、高附加值的手機導熱膜；雖然我國是負極材料生產(chǎn)大國，但車用鋰離子動力電池生產(chǎn)技術和能力弱于日本，約 30%的負極材料出口國外，相當一部分成為日本電池企業(yè)的生產(chǎn)原料。
3、石墨標準體系建設滯后于石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展
在新一輪的技術變革之下，石墨的消費重心發(fā)生了深刻變化，但現(xiàn)有的石墨資源和生產(chǎn)標準體系滯后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展，產(chǎn)品標準和檢測標準的缺失，使企業(yè)生產(chǎn)無據(jù)可循，市場上產(chǎn)品魚龍混雜，監(jiān)管部門無法可依，不利于產(chǎn)業(yè)長遠發(fā)展。
首先，石墨資源的評價標準不涉及鱗片大小、微量元素含量等指標，而這些指標對鋰離子電池負極材料、石墨烯等高端石墨材料的制備工藝影響較大，由于相關標準的缺失，對企業(yè)選擇標準化的原料帶來困難；
其次，以石墨烯為代表的前沿石墨材料，缺乏對材料標準的規(guī)定。例如：嚴格意義上的石墨烯應該是單層石墨，但在應用中10層以下的均被稱之為石墨烯材料，石墨烯層數(shù)、鱗片大小、雜質(zhì)種類及含量等諸多因素影響其材料的特性，由于我國尚未建立統(tǒng)一的石墨烯材料標準，未能形成標準的產(chǎn)品系列，不同企業(yè)生產(chǎn)的石墨烯產(chǎn)品技術指標相差較大，品質(zhì)參差不齊，阻礙終端應用開發(fā) ；
同時，一些下游深加工產(chǎn)品由于屬于新型材料缺乏國家標準，即便性能優(yōu)越、成本低廉，也無法在市場中推廣和應用，比如石墨烯在重防腐涂料領域性價比明顯高于傳統(tǒng)涂料，但由于缺乏標準限值其推廣和應用。
4、石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨多重困境
首先，石墨烯終端應用不足。一方面，石墨烯的制備技術還不夠完善，連續(xù)制備性能穩(wěn)定的石墨烯還存在困難，成本也較高。目前石墨烯市場價格較高，高昂的成本限制了其推廣和應用；另一方面，石墨烯作為一種前沿材料，終端產(chǎn)品應用技術仍未實現(xiàn)重大突破，下游適用領域還處于探索階段。
目前，僅在重防腐、電池導電液等幾個領域有小規(guī)模應用，尚缺少能夠大規(guī)模應用、從而帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的終端產(chǎn)品。石墨烯企業(yè)全部以銷定產(chǎn)，產(chǎn)能大量閑置，難以實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟。石墨烯生產(chǎn)成本居高不下和終端產(chǎn)品缺乏導致產(chǎn)業(yè)發(fā)展處于僵持狀態(tài)。
其次，各地區(qū)高度重視石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將其視為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)標志，甚至出現(xiàn)不顧當?shù)刭Y源、環(huán)境、區(qū)位、產(chǎn)業(yè)等基本條件，一窩蜂建立石墨和石墨烯產(chǎn)業(yè)園區(qū)的情況。
據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國各地已有石墨烯產(chǎn)業(yè)園區(qū) 13 個，在建和規(guī)劃還在持續(xù)，石墨烯產(chǎn)業(yè)正在陷入小、散、亂的局面?；谡{(diào)研情況發(fā)現(xiàn)，目前粉體石墨烯制備普遍采用氧化－還原法，生產(chǎn) 1 t 石墨烯需要消耗 80~110 t硫酸，280~450 t 水，產(chǎn)生 150~220 t 廢酸，負面環(huán)境效應巨大。我國東部地區(qū)集中了 79 家石墨烯制備企業(yè)，占全國總數(shù)的 56%，這無疑會給環(huán)境承載力已近極限的東部地區(qū)帶來沉重的環(huán)境壓力。
四、中國石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議
1、提高行業(yè)標準，集約高效開發(fā)利用石墨資源，避免重蹈稀土覆轍
為遏制資源產(chǎn)能進一步過剩勢頭，各級國土資源管理部門應統(tǒng)籌規(guī)劃，使石墨產(chǎn)業(yè)上下游協(xié)調(diào)、有序發(fā)展，避免重蹈稀土覆轍。
建議大幅度全面提升新建、擴建和在產(chǎn)石墨項目行業(yè)標準，通過資源整合，淘汰中小型礦山，提升石墨資源開發(fā)規(guī)?；图s化水平；將資源優(yōu)先配置給產(chǎn)業(yè)規(guī)劃鏈條長、綜合開發(fā)能力強，產(chǎn)品多元化、污染物零排放的企業(yè)，鼓勵集礦山開發(fā)、礦產(chǎn)品生產(chǎn)和高端石墨加工于一體的園區(qū)化高效開發(fā)利用模式，提升高端材料生產(chǎn)技術，搶占石墨產(chǎn)業(yè)價值鏈頂端。
2、提升高端材料生產(chǎn)技術，搶占石墨產(chǎn)業(yè)價值鏈頂端
隨著我國新能源汽車相應產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的實施，以及英國、法國、德國等國宣布2025—2040 年開始陸續(xù)禁售汽、柴油車，可以預料全球電動汽車時代即將到來。以全球電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展為契機，建議國家通過補貼、稅收優(yōu)惠等激勵措施，大力推動石墨負極材料和動力電池技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，搶占石墨產(chǎn)業(yè)價值鏈的頂端。
3、加快石墨烯產(chǎn)品相關標準的制定
根據(jù)新興產(chǎn)業(yè)和新技術發(fā)展需求，及時制定和修訂包括石墨地質(zhì)勘查規(guī)范、石墨等級評價標準、石墨烯產(chǎn)品標準、石墨烯產(chǎn)品檢測標準、石墨烯終端應用產(chǎn)品標準在內(nèi)的一系列標準和規(guī)范。
一是使資源勘查適應產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，使寶貴資源物盡其用；
二是使企業(yè)有據(jù)可循，促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展；
三是使市場監(jiān)管部門有“法”可依，便于規(guī)范市場；
四是率先占位，使我國在未來全球石墨烯產(chǎn)業(yè)競爭中占據(jù)有利地位。
4、構建三個層次的石墨烯科技創(chuàng)新體系，打破終端應用瓶頸
科技創(chuàng)新是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本動力，為促進我們石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展，拓展終端應用市場，建議建立三個層次的石墨烯科技創(chuàng)新體系：
一是建立國家石墨烯研究院，由國家公共財政出資，大力引進國內(nèi)外優(yōu)秀人才，主攻企業(yè)和一般研究機構無法完成的重要基礎性研究，以及對產(chǎn)業(yè)發(fā)展全局具有重大影響的關鍵技術和高端產(chǎn)品研發(fā)，如超導材料、半導體器件、超級電容、儲能裝備、傳感器、生物應用等。
二是通過政策鼓勵，資本支持，加強稅收，加強專利保護等方式，支持企業(yè)加大研發(fā)投入，建立產(chǎn)－學－研發(fā)聯(lián)合體，使企業(yè)成為石墨烯應用研發(fā)的科技創(chuàng)新主體，加快研發(fā)成果產(chǎn)業(yè)化。近期重點研發(fā)可以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的項目，例如：導電玻璃、超級石墨烯光纖、鋰離子電池導電劑、防腐涂料等。
三是建立研發(fā)基金和產(chǎn)業(yè)孵化器。由政府和企業(yè)合作，充分吸納社會資本，建立以實用技術創(chuàng)新為導向的研發(fā)基金，由石墨烯制備企業(yè)提供試驗樣品、共享實驗室，鼓勵科技人員、高校研究生等投入終端產(chǎn)品研發(fā)的科技創(chuàng)新活動；建立石墨烯創(chuàng)業(yè)孵化器，鼓勵科技創(chuàng)新成果產(chǎn)業(yè)化，切實形成“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的局面，實現(xiàn)終端應用技術和產(chǎn)品研發(fā)的多領域突破。與以上兩類創(chuàng)新體系不同，第三層次的研發(fā)基金和產(chǎn)業(yè)孵化器重點關注與民用相關的技術，將石墨烯產(chǎn)品融入到老百姓生活的方方面面。
來源：石墨盟；中國石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機遇、問題與建議，作者： 馬哲，李建武，安彤
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