石墨产业转型精耕
2023-10-08 12:29:42   来源： ()　   评论：0 点击：

　　随着全球产业结构不断升级，新能源汽车、储能和电子信息等高科技行业迅速发展，天然石墨产业发展迎来重要机遇期。在近日举办的天然石墨产业发展研讨暨五矿石墨绿色低碳产业链创新成果发布会上，与会专家表示，我国是石墨资源大国，但距离石墨资源强国还有很长的路要走。只有坚定“科学利用和保护优质石墨资源、开发深加工技术和发展高端产品”的发展理念，鼓励支持发展高附加值产品，带动石墨产业链一体化发展，提升我国石墨产业国际竞争力，才能实现石墨资源强国目标。

　　迎来快速发展期

　　石墨是现代工业发展不可或缺的重要战略资源，不仅应用于耐火材料、电极电刷、铅笔、铸造、密封、润滑等传统工业领域，更是高端装备制造、新能源、新材料等战略性新兴产业及核电领域的关键资源，被誉为“21世纪支撑高新技术发展的战略资源”。

　　随着技术发展和应用领域不断拓展，石墨资源战略地位越来越受重视。2010年，欧盟将石墨列为14种紧缺矿产资源之一；2013年，美国将石墨列为难以获得的战略性矿产之一；2016年，我国将晶质石墨列入战略性矿产目录。

　　我国是少数几个石墨资源种类齐全的国家之一，总保有量长期位居世界前列，其中晶质石墨资源量约2.6亿吨。目前，我国已形成六大石墨生产加工基地，产量占全国80％以上，其中晶质石墨主要产地有黑龙江鸡西、萝北，山东平度，内蒙古兴和等。

　　据了解，2017年石墨在耐火材料、铸造等低端消费领域的消费量占比75％左右，在新能源汽车、电子信息和核工业等高科技行业的高端市场消费量占比25％左右。随着科技发展和新能源汽车市场需求激增，高端市场石墨消费量正逐步增加，目前仅新能源电池领域就已超50％，成为石墨第一大消费领域。石墨成为保障新能源汽车产业链稳定、提升核心竞争力的重要原材料之一。

　　中国工程院院士吴锋指出，锂离子电池是石墨最重要的应用领域之一，天然石墨在其中发挥了十分重要的作用。由于人造石墨源自化石能源，其生产过程中能耗、排放等问题日益凸显，天然石墨在“碳达峰碳中和”目标及“能耗双控”背景下，具有显著资源优势，且符合绿色、低碳、可持续发展理念，作为一种新型低成本的负极材料将迎来快速发展期。

　　国家重点研发计划石墨专项负责人、中国五矿集团（黑龙江）石墨产业有限公司董事长王炯辉表示，伴随制约我国天然石墨产业发展的关键共性技术被不断突破，未来天然石墨的市场需求将会持续增加。科学利用和保护天然石墨资源，开发深加工技术和发展高端产品将成为石墨产业发展的必然趋势，推动石墨产业高质量发展已是必由之路。

　　探索一体化产业链

　　一辆辆运载矿石的电动卡车在换电站有序快速完成电能补给，一块块光伏板随日光转动输出绿色电力，一台台测试中的无人驾驶卡车平稳行驶在矿区，智慧管控中心工作人员正用鼠标掌管大型设备生产运行……这是记者在五矿石墨鹤岗萝北产业基地看到的景象。

　　萝北县石墨资源极其丰富，辖区探明石墨远景资源量27.86亿吨矿石量。黑龙江省石墨产业协会原秘书长陈育群介绍，萝北石墨矿体赋存条件好，可直接露天开采，用物理方法能一次性直接产出含碳量98％以上的石墨精粉，国内很少见。特别是小鳞片石墨，非常适合锂离子电池负极材料生产。

　　跳出资源看资源，着眼于高新产业发展进行矿产资源勘查开发。早在2011年，王炯辉就提出“新技术矿产”概念，聚焦战略性新兴矿种，带领团队深入考察论证国内多个石墨产业集聚区，最终选定萝北云山石墨矿作为石墨产业发展资源地，探索产业高质量发展之路。

　　中国五矿进入鹤岗以来，高标准规划建设世界一流石墨产业链，通过将5G＋工业互联网、云计算、大数据、自动化等技术手段运用到大型矿山建设中，打造了国内首家“5G＋工业互联网”绿色低碳智能石墨矿山，被自然资源部评为国家绿色矿业发展示范区。通过不断延伸产业链，突破行业技术瓶颈，五矿石墨快速建成了全球单体最大的选矿项目和行业领先的球形项目，现已进入试车阶段，后端高纯石墨和负极材料项目也在快速建设中，世界一流的天然石墨产业基地正在加速形成。

　　王炯辉表示，我国石墨高端新材料制造和研发出现向资源地靠拢的趋势，五矿正在全力打造涵盖石墨资源勘查开采、石墨精粉、球形石墨及负极材料的“资源＋产能＋技术＋新材料”一体化产业链。

　　在龙头企业吸引带动下，一个个项目落地鹤岗，形成了多条石墨深加工链条。从几千元1吨的石墨精粉到几百元1克的石墨烯，从高纯石墨到汽车动力电池，目前鹤岗市共有石墨企业37家，形成年开采矿石600万吨、生产石墨精粉及深加工产品逾百万吨的产能。石墨产业成为鹤岗第二大产业。

　　黑龙江省工业和信息化厅一级巡视员王雁江表示，鹤岗通过持续加强石墨园区基础设施建设，快速聚集上下游配套企业，一批石墨产业项目相继开工建设，现已成为全球最大的晶质石墨生产基地。

　　开展关键技术攻关

　　在“双碳”目标下，人造石墨高能耗等问题凸显，我国负极材料市场将迎来新的发展周期。天然石墨由于具备无需石墨化、产业链供应链安全稳定等优点，在各种应用领域的渗透率有望逐步提升。

　　天然石墨负极材料是鳞片石墨经球化、提纯、包覆碳化等一系列改性处理后制备的，其膨胀、循环、倍率等性能略低于人造石墨负极材料。现阶段，我国天然石墨负极材料主要应用于3C及小动力电子产品，而日本、韩国等国家和地区的负极材料企业及电池制造商对天然石墨负极材料进行了大量研发，动力电池市场中天然石墨负极材料占比已达50％以上。

　　王炯辉坦言，当前我国天然石墨产业发展仍面临许多共性关键技术难题，产品难以满足我国战略性新兴产业发展需求，尤其是一些高端产品生产和核心技术仍被少数发达国家垄断。特别是在动力电池领域，由于苛刻的使用环境，对负极材料的比容量、一致性、倍率、低温性能等要求很高，天然石墨仍有很多技术难题需要攻克。

　　因此，如何针对性地开发比容量、倍率、寿命、成本等优势突出且其他性能并不弱的天然石墨负极材料，成为当前天然石墨产业亟需攻克的“卡脖子”关键点。

　　为破解制约天然石墨产业发展的瓶颈，五矿石墨联合行业院士专家团队、头部企业和科研院所，共同围绕石墨资源高质化利用开展“卡脖子”关键技术攻关。如今，成果已经初步显现。王炯辉介绍了几项自主创新的关键技术，包括天然石墨新型球化工艺、设备关键技术突破，石墨利废新材料开发，高纯石墨制备创新工艺研究以及天然石墨基负极材料技术研发等创新成果。其中，新型球化工艺技术装备显著提升了石墨球化效率，将大幅降低锂电池负极材料成本。

　　吴锋表示，他所在的北京理工大学科研团队正与五矿石墨科研团队围绕天然石墨基负极材料在储能电池体系中的应用，共同探索和研发性能突出的天然石墨基锂离子电池负极材料、新型钠离子电池负极材料等方面的前沿技术，将为推动我国未来储能电池体系应用和可再生能源发展奠定良好基础。