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名称 我国石墨资源、市场与技术现状及发展趋势
发布机构 科技外事处 索引号 2189234/2021-00124
主题分类 科技发展 文号
发布日期 2021-02-03 主题词

我国石墨资源、市场与技术现状及发展趋势

发布日期:2021-02-03 15:36 信息来源:科技外事处 访问量:? 字体 :[ 大 ][ 中 ][ 小 ]

我国石墨资源、市场与技术现状及发展趋势

石墨作为一种非金属,具有非常特殊的性质。首先,具有非金属的一些特性:如耐腐蚀性、耐高温、轻量化、润滑性、可塑性等;同时,具有金属的一些特性:如导电性、导热性、可加工性等。故其广泛应用于机械、电子、化工、轻工、军工、国防、航天等行业,特别是国防军工、航天与战略性新兴产业中不可或缺的重量战略资源。同时,随着技术的进步,石墨已成为新能源汽车、石墨烯等新能源、新材料领域的关键原材料,受到了各个行业、国家的重视,已成为当前及未来新兴产业领域的重要材料来源,成为多个国家的战略性矿产资源。

l石墨资源的分布概括

石墨矿分布广泛,但主要集中在土耳其、中国、巴西、莫桑比克和坦桑尼亚等国家,其中土耳其储量居世界之首,但以隐晶质石墨为主,中国石墨储量位居世界前三,晶质石墨与非晶质石墨都有分布。

据中国非金属矿工业协会数据显示,截止2018年底,我国已探明资源储量的晶质石墨矿床(点)173处,查明资源储量为43740.58t,比上年净增6990.58t,增长19.02010,主要分布在黑龙江、内蒙古、四川、山西等地,其中黑龙江省晶质石墨查明资源储量位居全国之首;我国探明资源储量的隐晶质石墨矿床(点)38处,查明资源储量为10041.51t,比上年净增1373.75t,增长15.85010,主要分布在内蒙古、湖南、吉林等地。

我国主要有六大石墨产业基地,分别为黑龙江鸡西市石墨材料产业园区、黑龙江萝北云山石墨产业园区、内蒙古兴和石墨应用产业园区、山东平度石墨产业园区、湖南鲁塘石墨产业园(隐晶质、微晶质石墨)、吉林磐石(隐晶质石墨)石墨产业带。

2当前石墨供需情况

石墨产品的应用领域较广泛,从全球的应用情况看,按占总消费量的比例计,用作耐火材料占26%,铸造15%,润滑剂14%,制动衬片13%,铅笔7%,其他(碳刷、电池、膨胀石墨等)25%。我国天然石墨产品主要用途为耐火材料、炼钢、密封材料、碳刷、润滑剂、铸造、铅笔、军工等,且随着市场的发展,用于锂电池等新能源材料的占比在逐渐增大,传统耐火材料等产业占比在逐渐减小,用于军工、航空航天、核工业等领域的应用日趋成熟。

当前我国石墨产能在180200t/a,消耗量为100t/a。从产能与消费端来看,国内石墨资源处于产能过剩状态,且随着近年从莫桑比克、马达加斯加等非洲国家石墨资源进口量的增加,产能严重过剩。随着国家绿色矿山建设的需要,内蒙古地区生态保护区的结构调整,山东地区石墨矿的停工停产,黑龙江地区的开工率低等因素的影响,国内石墨精矿供需市场开始趋于平稳。

3石墨选矿技术的现状

鳞片石墨矿的矿物组成主要有石墨、斜长石、透闪石、透辉石、石英、云母、绿泥石、黄铁矿、方解石等,原矿品位在2.5%~34%,平均7.4%,主要选矿方法有重选法、电选法和浮选法。因石墨属于非极性非金属类矿物,具有较好的天然疏水性,可浮性很好,故在实际生产中大都采用浮选法,该方法可去除矿石中的黏土、石英、云母、长石等硅酸盐矿物,获得石墨精矿。

对于隐晶质石墨矿石来说,原矿品位一般为60%—80%,其品位较高,个别矿层品位接近或超过90%,再加上石墨微晶常和高岭土、伊利石、绿泥石等脉石杂质致密结合,其可选性极差,目前在我国的大多数企业还处于直接利用原矿的状态,即经过简单的手选后直接粉碎成产品出售。

在石墨的选矿技术方面,大鳞片的保护、石墨产品纯度与鳞片粒度间的平衡以及中矿的处理属于比较关键的技术。

3.1大鳞片的保护

大鳞片石墨通常是指+50目、+80目、+100目的鳞片石墨。

石墨的鳞片结构越大,其价值越高。因此,在矿物加工过程中应尽可能保护石墨鳞片的结构,减少对大鳞片石墨的破坏。所以,与常规金属和非金属矿采用一两次磨矿实现矿物的单体解离不同,石墨磨矿采用的是多阶段磨选工艺,每段磨矿均属弱强度磨矿,及时将已解离的石墨鳞片分选出来,避免磨矿介质及脉石对石墨鳞片的破坏。

对大鳞片的保护措施主要有:

(1)在磨矿介质方面,用钢棒替代钢球。因钢棒比钢球的比表面积更大,更能减少冲击,起到研磨的效果,当然也有采用钢球+钢棒为磨矿介质的情况。

(2)改变搅拌磨机的结构形式,采用更适合石墨擦洗的擦洗机代替传统的搅拌磨机。

(3)采用饥饿浮选方法,在石墨最开始的阶段,不加药或者少加药,利用石墨的天然可浮性,将可浮性非常好的一部分大鳞片石墨选出来。

(4)采用适合粗颗粒大鳞片石墨浮选的浮选机。

3.2石墨产品纯度与鳞片粒度间的平衡

石墨产品对品位的要求高,品位越高,利用价值也越大,所以要求石墨矿的解离度要高,需要将石墨矿磨到一定程度才能够保证解离度。正常情况下,精矿品位90%以上,选矿回收率可达80%,部分选矿厂回收率甚至可达90%以上。所以,在生产过程中,重点是把握好石墨产品纯度与石墨鳞片粒度的平衡。

为了充分实现石墨产品纯度与石墨鳞片粒度的平衡,通常采用多段弱磨矿、多段精选工艺。5-10次阶段磨选最普遍,如鸡西柳毛石墨矿,黑龙江溢祥石墨矿精选次数更多,达到12次,获得品位95%的精矿。在实际生产中,可能为了保护石墨鳞片的结构适当降低石墨精矿品位的情况。

3.3中矿的处理方法

常规金属矿浮选的中矿一般都顺序返回到上一阶段选别作业,但在石墨矿选矿中,此方式很少应用,因为这种返回方式对固定碳含量提高不大。浮选晶质石墨多采用中矿集中或分段集中返回的闭路流程,此种返回方式,对提高最终精矿的固定碳含量很有效。

对于矿物组成比较复杂的石墨矿,可采用中矿单独处理或联合处理的方式,来解决石墨矿的贫、细、杂等问题,优化浮选指标。

4石墨开发利用过程中存在的问题

4.1石墨资源的开发状态粗放

目前我国石墨资源还处于粗放型的开发状石墨矿的开采时间较早,以中小型私营企业开采为主,生产规模小且分散,开采过程中普遍存在选富弃贫、选易弃难的现象,对石墨回收率、大鳞片率要求较低,导致大量的石墨资源过渡消耗和流失。

4.2对石墨资源、石墨产业的认识不够

石墨的应用面很广,具有重要的战略意义。我国石墨资源储量很大,但石墨的选别和深加工等技术还很薄弱,大部分产品仍停留在“卖精矿粉”的阶段,产品同质化严重,在国际市场中处于低端产品阶段,实际所需的高端产品仍以进口为主。

4.3企业人才缺乏

由于我国石墨产业一直处于较低的生产水平状态,企业在技术革新、产品高端化、先进设备引进等方面投入不足,造成创新型人才匮乏,工艺技术和设备管理水平不高。

5石墨产业的发展趋势

5.1绿色可持续发展

随着石墨产品的应用越来越广,勘查成果不断涌现,资源保有量增加,国家及地方政府对该产业越来越重视,尤其对于黑龙江地区等资源枯竭型城市,急需寻找新的支柱产业,将石墨资源列为城市复兴的支柱产业。近年来,国内知名的大型矿山企业等大资本也注意到了石墨资源,且已入驻该行业,如中国五矿已入驻黑龙江萝北地区,中国黄金已进驻鸡西地区、中建材已入驻四川地区。国家自然资源部先后出台各种绿色矿山文件,相信随着大资本的入驻,必然带来产业的发展,资源的整合,使石墨产业朝着绿色可持续方向发展。

5.2合理的产业布局

石墨产业需进行产业结构性改革。各地区应根据本地区石墨的特点,制定出符合自身优势的产业,如黑龙江萝北地区石墨鳞片结构较细,原矿品位高,石墨结晶度高,片厚适中,长径比适中,硫含量低,易球化,为生产球形石墨的上佳原料,故此地应该多建球形石墨深加工公司,招商引资电池生产厂家。而鸡西石墨片大且薄,适合做膨胀石墨、柔性石墨等。

5.3工艺技术的革新

(1)随着绿色矿山的发展需要,石墨矿山行业肯定会朝着更加自动化、智能化方向发展,相对应石墨矿采、选设备也应实现自动化、智能化。

(2)随着国家对石墨产业重视程度的提高,大企业的入驻,对资源整合后,选厂的规模会越来越大,故相应配套的设备也会越来越大。

(3)从工艺矿物学研究人手,重点研究选矿药剂及大鳞片石墨的保护技术。如研究矿石中矿物、粒度、解离度的不同对石墨可浮性和浮游速度的影响,发挥快速浮选、饥饿加药法和分流分速浮选的特性,实现大鳞片石墨优先富集、然后再磨再选,减少大鳞片、高品质石墨鳞片的磨矿次数,提高鳞片正目率。

(4)加强石墨选矿技术及石墨选矿专用设备的研发。针对石墨矿阶段磨矿、阶段选别的特点,研制磨浮一体机,同时具备磨矿擦洗功能和浮选功能,使选别效率更高,对鳞片的破坏更小。

5.4把握市场需求

根据市场的不同需求,进行相应的调整,尝试跨界发展,开发石墨新产品,拓宽应用领域,差异化发展、专业化发展,增加产品的附加值。

摘自:《现代矿业》2020年第8

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我国石墨资源、市场与技术现状及发展趋势

科技外事处 2021-02-03

我国石墨资源、市场与技术现状及发展趋势

石墨作为一种非金属,具有非常特殊的性质。首先,具有非金属的一些特性:如耐腐蚀性、耐高温、轻量化、润滑性、可塑性等;同时,具有金属的一些特性:如导电性、导热性、可加工性等。故其广泛应用于机械、电子、化工、轻工、军工、国防、航天等行业,特别是国防军工、航天与战略性新兴产业中不可或缺的重量战略资源。同时,随着技术的进步,石墨已成为新能源汽车、石墨烯等新能源、新材料领域的关键原材料,受到了各个行业、国家的重视,已成为当前及未来新兴产业领域的重要材料来源,成为多个国家的战略性矿产资源。

l石墨资源的分布概括

石墨矿分布广泛,但主要集中在土耳其、中国、巴西、莫桑比克和坦桑尼亚等国家,其中土耳其储量居世界之首,但以隐晶质石墨为主,中国石墨储量位居世界前三,晶质石墨与非晶质石墨都有分布。

据中国非金属矿工业协会数据显示,截止2018年底,我国已探明资源储量的晶质石墨矿床(点)173处,查明资源储量为43740.58t,比上年净增6990.58t,增长19.02010,主要分布在黑龙江、内蒙古、四川、山西等地,其中黑龙江省晶质石墨查明资源储量位居全国之首;我国探明资源储量的隐晶质石墨矿床(点)38处,查明资源储量为10041.51t,比上年净增1373.75t,增长15.85010,主要分布在内蒙古、湖南、吉林等地。

我国主要有六大石墨产业基地,分别为黑龙江鸡西市石墨材料产业园区、黑龙江萝北云山石墨产业园区、内蒙古兴和石墨应用产业园区、山东平度石墨产业园区、湖南鲁塘石墨产业园(隐晶质、微晶质石墨)、吉林磐石(隐晶质石墨)石墨产业带。

2当前石墨供需情况

石墨产品的应用领域较广泛,从全球的应用情况看,按占总消费量的比例计,用作耐火材料占26%,铸造15%,润滑剂14%,制动衬片13%,铅笔7%,其他(碳刷、电池、膨胀石墨等)25%。我国天然石墨产品主要用途为耐火材料、炼钢、密封材料、碳刷、润滑剂、铸造、铅笔、军工等,且随着市场的发展,用于锂电池等新能源材料的占比在逐渐增大,传统耐火材料等产业占比在逐渐减小,用于军工、航空航天、核工业等领域的应用日趋成熟。

当前我国石墨产能在180200t/a,消耗量为100t/a。从产能与消费端来看,国内石墨资源处于产能过剩状态,且随着近年从莫桑比克、马达加斯加等非洲国家石墨资源进口量的增加,产能严重过剩。随着国家绿色矿山建设的需要,内蒙古地区生态保护区的结构调整,山东地区石墨矿的停工停产,黑龙江地区的开工率低等因素的影响,国内石墨精矿供需市场开始趋于平稳。

3石墨选矿技术的现状

鳞片石墨矿的矿物组成主要有石墨、斜长石、透闪石、透辉石、石英、云母、绿泥石、黄铁矿、方解石等,原矿品位在2.5%~34%,平均7.4%,主要选矿方法有重选法、电选法和浮选法。因石墨属于非极性非金属类矿物,具有较好的天然疏水性,可浮性很好,故在实际生产中大都采用浮选法,该方法可去除矿石中的黏土、石英、云母、长石等硅酸盐矿物,获得石墨精矿。

对于隐晶质石墨矿石来说,原矿品位一般为60%—80%,其品位较高,个别矿层品位接近或超过90%,再加上石墨微晶常和高岭土、伊利石、绿泥石等脉石杂质致密结合,其可选性极差,目前在我国的大多数企业还处于直接利用原矿的状态,即经过简单的手选后直接粉碎成产品出售。

在石墨的选矿技术方面,大鳞片的保护、石墨产品纯度与鳞片粒度间的平衡以及中矿的处理属于比较关键的技术。

3.1大鳞片的保护

大鳞片石墨通常是指+50目、+80目、+100目的鳞片石墨。

石墨的鳞片结构越大,其价值越高。因此,在矿物加工过程中应尽可能保护石墨鳞片的结构,减少对大鳞片石墨的破坏。所以,与常规金属和非金属矿采用一两次磨矿实现矿物的单体解离不同,石墨磨矿采用的是多阶段磨选工艺,每段磨矿均属弱强度磨矿,及时将已解离的石墨鳞片分选出来,避免磨矿介质及脉石对石墨鳞片的破坏。

对大鳞片的保护措施主要有:

(1)在磨矿介质方面,用钢棒替代钢球。因钢棒比钢球的比表面积更大,更能减少冲击,起到研磨的效果,当然也有采用钢球+钢棒为磨矿介质的情况。

(2)改变搅拌磨机的结构形式,采用更适合石墨擦洗的擦洗机代替传统的搅拌磨机。

(3)采用饥饿浮选方法,在石墨最开始的阶段,不加药或者少加药,利用石墨的天然可浮性,将可浮性非常好的一部分大鳞片石墨选出来。

(4)采用适合粗颗粒大鳞片石墨浮选的浮选机。

3.2石墨产品纯度与鳞片粒度间的平衡

石墨产品对品位的要求高,品位越高,利用价值也越大,所以要求石墨矿的解离度要高,需要将石墨矿磨到一定程度才能够保证解离度。正常情况下,精矿品位90%以上,选矿回收率可达80%,部分选矿厂回收率甚至可达90%以上。所以,在生产过程中,重点是把握好石墨产品纯度与石墨鳞片粒度的平衡。

为了充分实现石墨产品纯度与石墨鳞片粒度的平衡,通常采用多段弱磨矿、多段精选工艺。5-10次阶段磨选最普遍,如鸡西柳毛石墨矿,黑龙江溢祥石墨矿精选次数更多,达到12次,获得品位95%的精矿。在实际生产中,可能为了保护石墨鳞片的结构适当降低石墨精矿品位的情况。

3.3中矿的处理方法

常规金属矿浮选的中矿一般都顺序返回到上一阶段选别作业,但在石墨矿选矿中,此方式很少应用,因为这种返回方式对固定碳含量提高不大。浮选晶质石墨多采用中矿集中或分段集中返回的闭路流程,此种返回方式,对提高最终精矿的固定碳含量很有效。

对于矿物组成比较复杂的石墨矿,可采用中矿单独处理或联合处理的方式,来解决石墨矿的贫、细、杂等问题,优化浮选指标。

4石墨开发利用过程中存在的问题

4.1石墨资源的开发状态粗放

目前我国石墨资源还处于粗放型的开发状石墨矿的开采时间较早,以中小型私营企业开采为主,生产规模小且分散,开采过程中普遍存在选富弃贫、选易弃难的现象,对石墨回收率、大鳞片率要求较低,导致大量的石墨资源过渡消耗和流失。

4.2对石墨资源、石墨产业的认识不够

石墨的应用面很广,具有重要的战略意义。我国石墨资源储量很大,但石墨的选别和深加工等技术还很薄弱,大部分产品仍停留在“卖精矿粉”的阶段,产品同质化严重,在国际市场中处于低端产品阶段,实际所需的高端产品仍以进口为主。

4.3企业人才缺乏

由于我国石墨产业一直处于较低的生产水平状态,企业在技术革新、产品高端化、先进设备引进等方面投入不足,造成创新型人才匮乏,工艺技术和设备管理水平不高。

5石墨产业的发展趋势

5.1绿色可持续发展

随着石墨产品的应用越来越广,勘查成果不断涌现,资源保有量增加,国家及地方政府对该产业越来越重视,尤其对于黑龙江地区等资源枯竭型城市,急需寻找新的支柱产业,将石墨资源列为城市复兴的支柱产业。近年来,国内知名的大型矿山企业等大资本也注意到了石墨资源,且已入驻该行业,如中国五矿已入驻黑龙江萝北地区,中国黄金已进驻鸡西地区、中建材已入驻四川地区。国家自然资源部先后出台各种绿色矿山文件,相信随着大资本的入驻,必然带来产业的发展,资源的整合,使石墨产业朝着绿色可持续方向发展。

5.2合理的产业布局

石墨产业需进行产业结构性改革。各地区应根据本地区石墨的特点,制定出符合自身优势的产业,如黑龙江萝北地区石墨鳞片结构较细,原矿品位高,石墨结晶度高,片厚适中,长径比适中,硫含量低,易球化,为生产球形石墨的上佳原料,故此地应该多建球形石墨深加工公司,招商引资电池生产厂家。而鸡西石墨片大且薄,适合做膨胀石墨、柔性石墨等。

5.3工艺技术的革新

(1)随着绿色矿山的发展需要,石墨矿山行业肯定会朝着更加自动化、智能化方向发展,相对应石墨矿采、选设备也应实现自动化、智能化。

(2)随着国家对石墨产业重视程度的提高,大企业的入驻,对资源整合后,选厂的规模会越来越大,故相应配套的设备也会越来越大。

(3)从工艺矿物学研究人手,重点研究选矿药剂及大鳞片石墨的保护技术。如研究矿石中矿物、粒度、解离度的不同对石墨可浮性和浮游速度的影响,发挥快速浮选、饥饿加药法和分流分速浮选的特性,实现大鳞片石墨优先富集、然后再磨再选,减少大鳞片、高品质石墨鳞片的磨矿次数,提高鳞片正目率。

(4)加强石墨选矿技术及石墨选矿专用设备的研发。针对石墨矿阶段磨矿、阶段选别的特点,研制磨浮一体机,同时具备磨矿擦洗功能和浮选功能,使选别效率更高,对鳞片的破坏更小。

5.4把握市场需求

根据市场的不同需求,进行相应的调整,尝试跨界发展,开发石墨新产品,拓宽应用领域,差异化发展、专业化发展,增加产品的附加值。

摘自:《现代矿业》2020年第8