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    世界石墨礦產資源開發現狀與應用前景展望

    時間:2019-04-08 16:11:18 

       石墨是碳的結晶礦物之一,具有自潤滑、導電和耐高溫等多種獨特的物理化學性質;鱗片石墨兼有非金屬和金屬雙重特性。采用高新技術處理石墨,不但可以擴張石墨固有的性質,還可賦予石墨新的優異性能,石墨產品不但被廣泛應用于重化工業,在電子工業和清潔能源等高新技術產業的應用也正逐漸增加。  

      世界科學技術進步促進了石墨產業發展,膨脹石墨等高新技術石墨產品不斷被研究開發應用,不但使石墨應用范圍擴展,也使得許多工業產品性能更優更好;雖然終端工業產品外表不見石墨,但是,從電池、到汽車及核電站,都有石墨產品在發揮輔助作用。  

    鋼鐵工業是石墨產品消費量♥大的工業部門,世界鋼鐵工業發展變化趨勢基本上可以預示石墨總需求量的變化方向。


        一、世界石墨礦產資源分布 

    石墨礦床產在火山巖、沉積巖和變質巖中。世界石墨礦床分布比較廣,但是有些石墨礦床由于開采條件不佳、礦石質量差,沒有商業開發價值。


    據美國地調局資料,世界石墨儲量為8600萬噸,儲量基礎為28686萬噸。已發現石墨資源相對集中分布在[CN]、捷克、墨西哥、巴西、朝鮮、印度和馬達加斯加。

     

       據國土資源部統計資料,[CN]晶質石墨儲量3085萬噸,基礎儲量5280萬噸;隱晶質石墨儲量1358萬噸,基礎儲量2371萬噸,[CN]石墨儲量占世界的70%以上。[CN]石墨資源分布比較廣,晶質石墨分布在19個?。ㄗ灾螀^),其中黑龍江省擁有可開發石墨儲量2200萬噸多、山東省有可開發石墨儲量1200萬噸,內蒙古有可開發石墨儲量400萬噸;隱晶質石墨分布在湖南省和吉林省。[CN]著名的石墨礦床有黑龍江蘿北縣白云山石墨礦床,山東南墅石墨礦床,內蒙古興和石墨礦,湖南魯塘隱晶質石墨礦。據美國地調局資料和英國工業礦物雜志,捷克石墨儲量1140萬噸;墨西哥石墨礦產隱晶質石墨,儲量310萬噸;馬達加斯加石墨儲量94萬噸;印度石墨礦床位于奧里薩州桑巴普爾地區,儲量80萬噸;巴西石墨儲量36萬噸,石墨礦床位于Minas Gerais州,礦床賦含有大鱗片石墨;加拿大石墨礦床位于安大略和魁北克,安大略Bissett Creek石墨礦賦有鱗片石墨,石墨資源量64萬噸。朝鮮、斯里蘭卡、加拿大等國家石墨儲量合計約為510萬噸。


        二、世界石墨資源開發現狀 

        目前世界上有10多個國家開采石墨礦產。據美國地調局統計資料,1900年世界石墨總產量只有8.4萬噸,1989年石墨生產達到頂峰,產量為101萬噸,之后,世界石墨產量逐年下降,到2004年世界石墨產量回升到98.2萬噸,02-04年世界各國石墨產量見表1。


       上世紀初期,美國曾經開發生產天然石墨,年產量只有數千噸,自1954年以后,美國就不再開發生產天然石墨,而是轉向生產合成石墨。2004年美國合成石墨企業有22家,合成石墨產量為25萬噸,價值達7.74億美元。


    在上世紀九十年代之前,[CN]石墨產量逐漸增加,至八十年代,[CN]石墨產量已穩居世界之首。據[CN]非金屬礦協會統計,2004年[CN]鱗片石墨產量為38萬噸,隱晶質石墨產量為110萬噸。而美國地調局估計,[CN]石墨產量為僅70萬噸,占世界石墨總產量的71%。


       [CN]晶質石墨礦產開發分布在內蒙古、黑龍江和山東等16個?。ㄗ灾螀^),重要石墨產地有黑龍江蘿北、黑龍江雞西柳毛、山東南墅和內蒙古興和。伴隨著[CN]經濟體制改革,[CN]石墨企業構成發生了變化,大型國有石墨礦企業基本消失,取而代之的是石墨集團公司和石墨股份有限公司及300多個小礦山。當前[CN]石墨礦產開發龍頭企業是黑龍江奧宇石墨集團、山東青島石墨股份有限公司和內蒙興和縣信義石墨有限責任公司。[CN]黑龍江奧宇石墨集團已經建成現代化石墨生產線7條,石墨產品的生產能力達8萬噸/年,可以生產高、中、低碳石墨系列產品。山東青島石墨股份有限公司為集科工貿一體的綜合性大型礦山企業,可生產鱗片石墨、微粉石墨、顯像石墨乳、石墨制品和石墨遠紅外保健理療產品等五大系列、三十多個品種石墨產品。內蒙興和縣信義石墨有限責任公司,鱗片石墨生產能力達0.55萬噸/年。


       在上世紀末期,加拿大開始研究開發生產石墨,石墨產量基本穩定在2.5萬噸。在加拿大有2個石墨公司,IMI工業礦產公司加拿大分公司開發安大略石墨礦,公司新建的石墨加工廠已經運營數月,并銷售2000噸高品位鱗片石墨,賣給了膨脹石墨消費大用戶。另一個公司是Timcal石墨和碳工業公司,它的石墨加工廠位于魁北克省蒙特利爾附近的泰勒博恩(Terrebonne,主要生產膨脹石墨,石墨原料來自加拿大產和從[CN]進口。

    In the late last century, Canada began to research and development and production of graphite, graphite production basically stable at 25 thousand tons. There are 2 graphite company in Canada, Canada, IMI industrial minerals development in Ontario graphite graphite processing factory, the new company has been operating for several months, and sales of 2000 tons of high grade graphite, expanded graphite was sold to consumer users. Another company, Timcal graphite and carbon industrial company, Taylor Bohn is located in Quebec province near Montreal graphite factory (Terrebonne), the main production of expanded graphite, graphite raw material production and imports from China from canada.  

       巴西石墨生產比較穩定,近三年石墨產量6萬噸多。國有石墨有限公司(Naciona de Grafite)是巴西♥重要的石墨生產商,它也是世界天然晶質石墨的♥大生產商之一,其石墨產量約占巴西石墨產量的2/3。Naciona de Grafite公司石墨生產能力6.96萬噸/年,在Minas Gerais有三個晶質石墨礦,Itapecerica石墨礦礦石碳含量為16%,產能為1.44萬噸/年,該礦石墨產品可應用于電池、電刷和潤滑劑;Salto de Divsa礦是新建的礦山,生產大鱗片石墨,產品可應用于耐火材料、坩堝、冶金鑄模和高碳鋼添加劑,到2005年生產能力擴建到1.44萬噸/年;Pedra Azul是巴西♥大的石墨礦,石墨生產能力達4.08萬噸/年,將擴建新增產能5000噸。

        

       上世紀九十年代至2003年,世界石墨市場蕭條,石墨產品生產過剩,一些國家的石墨礦山企業或停產或關閉,直到2004年還沒有恢復生產。如果2005年世界石墨供應短缺,停產的石墨企業有可能恢復生產,但是每個企業石墨生產能力都不超過2萬噸/年,合計生產能力在10萬噸左右。

        

        三、石墨的用途與應用前景  Application and Prospect of graphite

    石墨可用于生產耐火材料、導電材料、耐磨材料、潤滑劑、耐高溫密封材料、耐腐蝕材料、隔熱材料、吸附材料、摩擦材料和防輻射材料等,這些材料廣泛應用于冶金、石油化工、機械工業、電子產業、核工業、國防等。


       在鋼鐵工業,石墨耐火材料用于電弧高爐和氧氣轉爐的耐火爐襯、鋼水包耐火襯等;石墨耐火材料主要是整體澆鑄材料、鎂碳磚和鋁石墨耐火材料。石墨還用于粉末冶金和金屬鑄造成膜材料,石墨粉加入到鋼水中增加鋼的碳含量,使高碳鋼具有許多優異性能。由于石墨消費量♥大的市場是鋼鐵工業,鋼鐵工業發展變化基本上可以預示石墨需求量的變化方向。同時,隨著耐火材料生產技術進步,耐火材料壽命延長,單位鋼鐵生產耐火材料消耗將減少。作者認為,世界鋼鐵工業對石墨總需求量將趨于穩定。


       在鉛筆制造業,石墨粉可用于制造鉛筆芯。鉛筆制造業是[CN]石墨應用的一個傳統市場,制造鉛筆對石墨質量的要求不高,一般隱晶質石墨即可;近幾年來[CN]鉛筆制造業具有國際比較優勢,出口鉛筆到北美和歐洲國家,北美和歐洲國家進口石墨粉數量顯著減少;但是,[CN]鉛筆制造市場對石墨粉的需求量較大也比較穩定。打印機用噴墨和復印機用碳粉需要超細高純石墨,在世界墨粉市場,超細高純石墨粉的消費比較穩定。


       石墨用于生產各種潤滑劑是石墨的傳統用途。[CN]科學家研究開發出來用高純超細石墨生產節能潤滑油,這種石墨潤滑油節能效果非常好,重型卡車汽車使用該種潤滑油可節省燃油10%以上。[CN]正在建設節約型社會,鼓勵采用節能產品,石墨潤滑油市場會快速增大,高純超細石墨產品在該市場需求自然會增長。


       石墨深加工產品填加到塑料產品和橡膠產品中,可使塑料制品和橡膠制品不產生靜電,許多工業產品需要具有防靜電和屏蔽電磁輻射功能,石墨產品兼有這兩項功能,石墨在塑料制品、橡膠制品及其它相關工業產品中的應用也會增加。


       密封材料和摩擦材料是新開拓的石墨應用市場。利用石墨深加工技術生產的高純膨脹石墨可壓延成石墨紙,高純柔性石墨可紡成線,織成石墨布。石墨紙耐高溫密封性能好,可用于加工制作成各種形狀的耐高溫密封件;石墨線可替代石棉,制造重型機械制動閘襯材料等。預計石墨產品在密封材料和摩擦材料中的作用將更加鞏固。


       電子產業是高新技術石墨產品的主要市場。采用高新技術生產的改良石墨用于電子產品冷卻系統可使電子產品快速散熱,如液晶電腦;超純石墨用于鋰離子電池和堿性電池電極可提高導電率,超純膨脹石墨箔用于燃料電池電極板可提高導電率減輕重量等。專家估計,世界堿性電池總需求增長4%?5%,鋰離子電池總需求增長6%?8%,由此預計,超純石墨在電池產業的消費量將增長。燃料電池是超純石墨♥有遠景的消費領域,全球氣候變暖正威脅著人類社會可持續發展,多數國家正努力研究開發使用清潔能源,以減少二氧化碳排放,燃料電池正是一種高效清潔能源,一旦生產成本降低到市場可接受范圍,燃料電池的需求量將是巨大的,有理由相信能源市場對超純膨脹石墨的需求量比較大,國外咨詢公司Roskill估計,短期內,世界燃料電池用超純膨脹石墨的需求量為1.5萬噸。


       100多年來石墨產業在世界工業發展中發揮著輔助作用。♥近美國和法國的科學家利用石墨層制造出電子回路與集成電路的原理模型,有研究人員相信,石墨層碳納米管及石墨層電路有應用的可能。世界上有科學家正在繼續探索研究石墨礦物,預計新用途石墨產品會不斷被研究開發出來,石墨的應用前景不可限量。


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