王政

(河北寰球工程有限公司，河北 涿州市 072754)

1 戰(zhàn)略性資源

1.1 石墨應(yīng)用領(lǐng)域

石墨具有一系列優(yōu)異的物理、化學(xué)特性，不僅廣泛應(yīng)用于潤(rùn)滑、密封、鑄造、電極電刷、耐火材料、鉛筆等傳統(tǒng)領(lǐng)域，也是新能源產(chǎn)業(yè)（太陽(yáng)能電池等）、新能源汽車產(chǎn)業(yè)（超級(jí)電容、鋰離子電池負(fù)極材料等）、新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)（計(jì)算機(jī)芯片、通信工具、電子元器件等）、新材料產(chǎn)業(yè)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)。

作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中最基礎(chǔ)的一部分，美國(guó)、日本、歐盟等國(guó)家或地區(qū)高度重視戰(zhàn)略性礦產(chǎn)的供應(yīng)安全。中國(guó)的《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類（2018）》、《全國(guó)礦產(chǎn)資源規(guī)劃（2016—2020 年）》，歐盟的《The list of Critical Raw Materials（2017）》、《Report on Raw Materials for Battery Applications（2018）》，美國(guó)能源部發(fā)布的《Critical Materials Strategy（2011）》以及美國(guó)內(nèi)政部發(fā)布的《Final List of Critical Minerals （2018）》都對(duì)石墨的戰(zhàn)略地位進(jìn)行了肯定[1]。

1.2 鱗片石墨

天然石墨分為鱗片石墨（晶質(zhì)石墨）、塊狀石墨（致密結(jié)晶狀石墨）和隱晶質(zhì)石墨（土狀石墨、微晶石墨）[2]。

鱗片石墨是在高強(qiáng)壓力下變質(zhì)形成的晶體，呈現(xiàn)鱗片狀，具有比其他類型石墨更優(yōu)異的可塑性、潤(rùn)滑性、可浮性，具有很大的工業(yè)價(jià)值。根據(jù)總石墨碳含量（Total Graphitic Carbon，TGC），鱗片石墨分為高純石墨（TGC≥99.9%）、高碳石墨（TGC 94.0%～99.9%）、中碳石墨（TGC 80.0%～94.0%）及低碳石墨（TGC≤50.0%～80.0%）四類。根據(jù)鱗片大小，鱗片石墨分為大鱗片石墨（＞147 μm）、小鱗片石墨（＜147 μm）。鱗片石墨的應(yīng)用領(lǐng)域見(jiàn)表1。

表1 鱗片石墨應(yīng)用領(lǐng)域

2 全球鱗片石墨儲(chǔ)量與生產(chǎn)

2.1 資源儲(chǔ)量

天然鱗片石墨礦床是世界上主要的石墨礦床類型，主要蘊(yùn)藏在亞洲的中國(guó)和斯里蘭卡，歐洲的烏克蘭，非洲的莫桑比克、馬達(dá)加斯加、坦桑尼亞以及南美洲的巴西等國(guó)，2020年全球天然鱗片石墨儲(chǔ)量分布如圖1所示，其中莫桑比克、坦桑尼亞、馬達(dá)加斯加等國(guó)盛產(chǎn)（超）大鱗片石墨，具有較高的工業(yè)價(jià)值[3]。美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）發(fā)布的《MINERAL COMMODITY SUMMARIES 2021》顯示，截至 2020年底，世界上已探明的天然鱗片石墨儲(chǔ)為量2.3億t，其中中國(guó)、巴西、馬達(dá)加斯加、莫桑比克占比84%以上。

圖1 2020年全球天然鱗片石墨儲(chǔ)量分布[4]

2.2 天然鱗片石墨的生產(chǎn)

目前，天然鱗片石墨的主要生產(chǎn)國(guó)為中國(guó)、巴西和印度。2011—2016年，全球天然鱗片石墨的生產(chǎn)量保持穩(wěn)定，維持在110～120萬(wàn)t/a。受一系列因素影響，2017年驟降至89.7萬(wàn)t；2018年慢慢回升至93萬(wàn)t；2019年由于莫桑比克天然鱗片石墨供應(yīng)量提高，恢復(fù)到110萬(wàn)t。2020年，中國(guó)鱗片石墨產(chǎn)量為65萬(wàn)t，約占世界總產(chǎn)量的59%，是全球第一大生產(chǎn)國(guó)；莫桑比克鱗片石墨產(chǎn)量為12萬(wàn)t，占世界總產(chǎn)量的11%，成為第二大生產(chǎn)國(guó)。2017年，在莫桑比克北部的 Balama石墨礦投入生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，為目前全球最大的單一鱗片石墨礦。

2011—2020年，全球天然鱗片石墨產(chǎn)量及變化情況見(jiàn)圖2。

圖2 2011-2020年全球天然鱗片石墨產(chǎn)量及變化情況[4]

主要天然鱗片石墨生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)能見(jiàn)表2。

表2 2014-2020年世界主要天然石墨生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)能/萬(wàn)t [4]

2.3 全球貿(mào)易格局

目前，世界上天然鱗片石墨以中國(guó)、巴西、莫桑比克、馬達(dá)加斯加等國(guó)家為主要出口國(guó)，以中國(guó)、美國(guó)、印度、日本、德國(guó)、加拿大等國(guó)家為主要進(jìn)口國(guó)。中國(guó)既是天然鱗片石墨的主要出口國(guó)，也是主要進(jìn)口國(guó)，是全球最大的石墨生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)之一，在全球石墨貿(mào)易市場(chǎng)地位舉足輕重。

中國(guó)主要出口鱗片石墨原礦、低品位鱗片石墨等粗加工、低附加值的石墨產(chǎn)品，而美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家則主要出口氟化石墨、膨脹石墨、高純石墨等深加工、高附加值的石墨產(chǎn)品[5]。

中國(guó)擁有豐富的石墨資源，伴隨國(guó)內(nèi)天然石墨供應(yīng)缺口不斷增大，及初級(jí)產(chǎn)品生產(chǎn)成本的增加，以及許多石墨礦床開(kāi)采成本越來(lái)越高，加之國(guó)內(nèi)環(huán)保壓力和其他生產(chǎn)成本上升，石墨加工企業(yè)正在尋求國(guó)外石墨供應(yīng)來(lái)源，特別是非洲。中國(guó)的大尺寸鱗片石墨資源相對(duì)有限，非洲的馬達(dá)加斯加、莫桑比克及坦桑尼亞等國(guó)家生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大鱗片石墨，＞174 μm粒級(jí)含量遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)相同類型石墨礦[6]。隨著非洲石墨企業(yè)的不斷投產(chǎn)，很多企業(yè)以中國(guó)為目標(biāo)市場(chǎng)。同時(shí)，中國(guó)對(duì)原產(chǎn)非洲的鱗片石墨免征進(jìn)口關(guān)稅，預(yù)計(jì)未來(lái)將有更多的非洲天然鱗片石墨進(jìn)入國(guó)內(nèi)。

3 國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求

3.1 國(guó)際市場(chǎng)石墨需求

相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，天然鱗片石墨市場(chǎng)集中在鑄造、耐火材料和坩堝領(lǐng)域，但是伴隨著全球鋼鐵產(chǎn)業(yè)進(jìn)入緩慢發(fā)展期，與鋼鐵產(chǎn)業(yè)相關(guān)的鱗片石墨消費(fèi)量增速逐漸放緩，甚至開(kāi)始下降。高端石墨材料產(chǎn)品在新能源產(chǎn)業(yè)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)、新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、新材料產(chǎn)業(yè)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的消費(fèi)量增長(zhǎng)快速，天然鱗片石墨的消費(fèi)正在由傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域轉(zhuǎn)向戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。目前，鋰離子電池負(fù)極材料是天然鱗片石墨應(yīng)用最廣泛的行業(yè)。2020年以來(lái)，中國(guó)的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》將新能源汽車提升為國(guó)家戰(zhàn)略措施，歐洲重視綠色經(jīng)濟(jì)，將碳排放目標(biāo)收緊和對(duì)新能源汽車行業(yè)投入補(bǔ)貼，以及美國(guó)新政府重拾清潔能源發(fā)展，都將促使新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，從而促起新一輪石墨消費(fèi)向鋰離子電池負(fù)極材料領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型，使電池行業(yè)成為石墨消費(fèi)市場(chǎng)快速增長(zhǎng)的領(lǐng)域。全球石墨消費(fèi)分布領(lǐng)域情況見(jiàn)圖3。

圖3 全球石墨消費(fèi)分布領(lǐng)域

目前，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為天然鱗片石墨需求增長(zhǎng)的主要領(lǐng)域，而在傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域中，耐火材料行業(yè)仍會(huì)是鱗片石墨最主要的消費(fèi)領(lǐng)域，而且在一段時(shí)間內(nèi)需求量會(huì)相對(duì)穩(wěn)定。未來(lái) 10年全球天然鱗片石墨的需求預(yù)測(cè)見(jiàn)圖4。

圖4 2020—2030年全球天然鱗片石墨需求預(yù)測(cè)

3.2 中國(guó)市場(chǎng)消費(fèi)預(yù)測(cè)

中國(guó)擁有全球最大的石墨消費(fèi)市場(chǎng)，目前每年平均消費(fèi)石墨約100萬(wàn)t，行業(yè)年產(chǎn)值超過(guò)100億元，其中，消費(fèi)的鱗片石墨超過(guò)了1/2，約為50萬(wàn)～75萬(wàn)t，主要集中在鋼鐵和鑄造業(yè)、耐火材料等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域占比還比較少[4]。近年由于受到國(guó)家一系列產(chǎn)業(yè)政策和替代品的影響，傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的需求量在逐漸減少，石墨消費(fèi)量增速不大，由于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域需求強(qiáng)勁，2020年中國(guó)天然石墨消費(fèi)量超過(guò) 80萬(wàn) t。2011-2020年中國(guó)石墨消費(fèi)量統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)圖5。

圖5 2011-2020年中國(guó)石墨消費(fèi)量統(tǒng)計(jì)

近幾年，中國(guó)天然鱗片石墨進(jìn)口量明顯增加，2019年達(dá)到19.19萬(wàn)t；而出口量逐年減少，2019年降至11.43萬(wàn)t。中國(guó)石墨需求巨大，國(guó)內(nèi)產(chǎn)能縮減疊加非洲新建項(xiàng)目大量投產(chǎn)，2019年中國(guó)已成為天然鱗片石墨凈進(jìn)口國(guó)。2020年，受新型冠狀病毒肺炎疫情影響，大部分國(guó)外新增石墨礦未能投入運(yùn)營(yíng)，而且莫桑比克的 Balama石墨礦停工，國(guó)內(nèi)天然鱗片石墨僅進(jìn)口1.76萬(wàn)t，下滑嚴(yán)重。

目前，耐火材料行業(yè)依舊是石墨消費(fèi)的重要領(lǐng)域[7]。隨著中國(guó)逐漸調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，天然鱗片石墨的應(yīng)用領(lǐng)域明顯轉(zhuǎn)向新材料、新能源領(lǐng)域[8]，包括航天軍工及氟化石墨、超硬材料、核工業(yè)、鋰離子電池、堿性電池等，大幅提升了石墨新應(yīng)用領(lǐng)域的消費(fèi)量，預(yù)計(jì)到2025年將超過(guò)40%。尤其是隨著動(dòng)力鋰電池的廣泛應(yīng)用，加大了對(duì)鱗片石墨的需求。2020年中國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷量136萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)2021年產(chǎn)銷量可達(dá)到180萬(wàn)輛。根據(jù)國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》預(yù)測(cè)，到2025年，新能源汽車產(chǎn)銷量將達(dá)到500萬(wàn)～600萬(wàn)輛，若2/3的汽車采用動(dòng)力鋰電池，石墨的需求量會(huì)劇增，需要鱗片石墨45萬(wàn)～60萬(wàn)t。

4 結(jié)論和建議

（1）借力“一帶一路”，深度挖掘海外優(yōu)質(zhì)鱗片石墨資源。非洲地區(qū)蘊(yùn)藏著豐富的品質(zhì)優(yōu)良的天然鱗片石墨資源，其石墨鱗片大、原礦總石墨碳含量高，而且容易磨礦和浮選，具有非常大的開(kāi)發(fā)潛力和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[6]。當(dāng)前非洲東南部的馬達(dá)加斯加、莫桑比克、坦桑尼亞三國(guó)的部分石墨礦已經(jīng)深度開(kāi)發(fā)。國(guó)內(nèi)石墨勘探、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該借助“一帶一路”，制定非洲石墨資源勘查開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略，深度挖掘海外優(yōu)質(zhì)鱗片石墨資源，為國(guó)家資源供應(yīng)安全保駕護(hù)航。

（2）以科技創(chuàng)新為抓手，加快研發(fā)石墨深加工技術(shù)，突破關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)前，我國(guó)天然鱗片石墨仍以粗放型的資源開(kāi)發(fā)為主，石墨提純、深加工技術(shù)與美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家的差距較大，未能將資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為技術(shù)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。隨著戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)石墨資源的供給保障、科學(xué)規(guī)劃、開(kāi)發(fā)利用等提出了更高的要求[9]。國(guó)家、地方政府、行業(yè)協(xié)會(huì)應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)、支持、引導(dǎo)相關(guān)企業(yè)進(jìn)行石墨開(kāi)發(fā)、提純、加工利用等高新技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，增加石墨產(chǎn)品的附加值，提高我國(guó)在石墨深加工領(lǐng)域的國(guó)際話語(yǔ)權(quán)；圍繞戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的需求，搶占石墨烯技術(shù)制高點(diǎn)，以領(lǐng)先的石墨烯制備技術(shù)打破歐美國(guó)家在石墨提純、深加工領(lǐng)域的技術(shù)壟斷，引領(lǐng)我國(guó)天然鱗片石墨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將我國(guó)由石墨資源大國(guó)發(fā)展為石墨制造強(qiáng)國(guó)[10]。