隨著全球產業結構不斷升級，新能源汽車、儲能和電子信息等高科技行業迅速發展，天然石墨產業發展迎來重要機遇期。在近日舉辦的天然石墨產業發展研討暨五礦石墨綠色低碳產業鏈創新成果發布會上，與會專家表示，我國是石墨資源大國，但距離石墨資源強國還有很長的路要走。只有堅定“科學利用和保護優質石墨資源、開發深加工技術和發展高端產品”的發展理念，鼓勵支持發展高附加值產品，帶動石墨產業鏈一體化發展，提升我國石墨產業國際競爭力，才能實現石墨資源強國目標。
迎來快速發展期
石墨是現代工業發展不可或缺的重要戰略資源，不僅應用于耐火材料、電極電刷、鉛筆、鑄造、密封、潤滑等傳統工業領域，更是高端裝備制造、新能源、新材料等戰略性新興產業及核電領域的關鍵資源，被譽為“21世紀支撐高新技術發展的戰略資源”。
隨著技術發展和應用領域不斷拓展，石墨資源戰略地位越來越受重視。2010年，歐盟將石墨列為14種緊缺礦產資源之一；2013年，美國將石墨列為難以獲得的戰略性礦產之一；2016年，我國將晶質石墨列入戰略性礦產目錄。
我國是少數幾個石墨資源種類齊全的國家之一，總保有量長期位居世界前列，其中晶質石墨資源量約2.6億噸。目前，我國已形成六大石墨生產加工基地，產量占全國80%以上，其中晶質石墨主要產地有黑龍江雞西、蘿北，山東平度，內蒙古興和等。
據了解，2017年石墨在耐火材料、鑄造等低端消費領域的消費量占比75%左右，在新能源汽車、電子信息和核工業等高科技行業的高端市場消費量占比25%左右。隨著科技發展和新能源汽車市場需求激增，高端市場石墨消費量正逐步增加，目前僅新能源電池領域就已超50%，成為石墨第一大消費領域。石墨成為保障新能源汽車產業鏈穩定、提升核心競爭力的重要原材料之一。
中國工程院院士吳鋒指出，鋰離子電池是石墨最重要的應用領域之一，天然石墨在其中發揮了十分重要的作用。由于人造石墨源自化石能源，其生產過程中能耗、排放等問題日益凸顯，天然石墨在“碳達峰碳中和”目標及“能耗雙控”背景下，具有顯著資源優勢，且符合綠色、低碳、可持續發展理念，作為一種新型低成本的負極材料將迎來快速發展期。
國家重點研發計劃石墨專項負責人、中國五礦集團（黑龍江）石墨產業有限公司董事長王炯輝表示，伴隨制約我國天然石墨產業發展的關鍵共性技術被不斷突破，未來天然石墨的市場需求將會持續增加。科學利用和保護天然石墨資源，開發深加工技術和發展高端產品將成為石墨產業發展的必然趨勢，推動石墨產業高質量發展已是必由之路。
探索一體化產業鏈
一輛輛運載礦石的電動卡車在換電站有序快速完成電能補給，一塊塊光伏板隨日光轉動輸出綠色電力，一臺臺測試中的無人駕駛卡車平穩行駛在礦區，智慧管控中心工作人員正用鼠標掌管大型設備生產運行……這是記者在五礦石墨鶴崗蘿北產業基地看到的景象。
蘿北縣石墨資源極其豐富，轄區探明石墨遠景資源量27.86億噸礦石量。黑龍江省石墨產業協會原秘書長陳育群介紹，蘿北石墨礦體賦存條件好，可直接露天開采，用物理方法能一次性直接產出含碳量98%以上的石墨精粉，國內很少見。特別是小鱗片石墨，非常適合鋰離子電池負極材料生產。
跳出資源看資源，著眼于高新產業發展進行礦產資源勘查開發。早在2011年，王炯輝就提出“新技術礦產”概念，聚焦戰略性新興礦種，帶領團隊深入考察論證國內多個石墨產業集聚區，最終選定蘿北云山石墨礦作為石墨產業發展資源地，探索產業高質量發展之路。
中國五礦進入鶴崗以來，高標準規劃建設世界一流石墨產業鏈，通過將5G+工業互聯網、云計算、大數據、自動化等技術手段運用到大型礦山建設中，打造了國內首家“5G+工業互聯網”綠色低碳智能石墨礦山，被自然資源部評為國家綠色礦業發展示范區。通過不斷延伸產業鏈，突破行業技術瓶頸，五礦石墨快速建成了全球單體最大的選礦項目和行業領先的球形項目，現已進入試車階段，后端高純石墨和負極材料項目也在快速建設中，世界一流的天然石墨產業基地正在加速形成。
王炯輝表示，我國石墨高端新材料制造和研發出現向資源地靠攏的趨勢，五礦正在全力打造涵蓋石墨資源勘查開采、石墨精粉、球形石墨及負極材料的“資源+產能+技術+新材料”一體化產業鏈。
在龍頭企業吸引帶動下，一個個項目落地鶴崗，形成了多條石墨深加工鏈條。從幾千元1噸的石墨精粉到幾百元1克的石墨烯，從高純石墨到汽車動力電池，目前鶴崗市共有石墨企業37家，形成年開采礦石600萬噸、生產石墨精粉及深加工產品逾百萬噸的產能。石墨產業成為鶴崗第二大產業。
黑龍江省工業和信息化廳一級巡視員王雁江表示，鶴崗通過持續加強石墨園區基礎設施建設，快速聚集上下游配套企業，一批石墨產業項目相繼開工建設，現已成為全球最大的晶質石墨生產基地。
開展關鍵技術攻關
在“雙碳”目標下，人造石墨高能耗等問題凸顯，我國負極材料市場將迎來新的發展周期。天然石墨由于具備無需石墨化、產業鏈供應鏈安全穩定等優點，在各種應用領域的滲透率有望逐步提升。
天然石墨負極材料是鱗片石墨經球化、提純、包覆碳化等一系列改性處理后制備的，其膨脹、循環、倍率等性能略低于人造石墨負極材料。現階段，我國天然石墨負極材料主要應用于3C及小動力電子產品，而日本、韓國等國家和地區的負極材料企業及電池制造商對天然石墨負極材料進行了大量研發，動力電池市場中天然石墨負極材料占比已達50%以上。
王炯輝坦言，當前我國天然石墨產業發展仍面臨許多共性關鍵技術難題，產品難以滿足我國戰略性新興產業發展需求，尤其是一些高端產品生產和核心技術仍被少數發達國家壟斷。特別是在動力電池領域，由于苛刻的使用環境，對負極材料的比容量、一致性、倍率、低溫性能等要求很高，天然石墨仍有很多技術難題需要攻克。
因此，如何針對性地開發比容量、倍率、壽命、成本等優勢突出且其他性能并不弱的天然石墨負極材料，成為當前天然石墨產業亟需攻克的“卡脖子”關鍵點。
為破解制約天然石墨產業發展的瓶頸，五礦石墨聯合行業院士專家團隊、頭部企業和科研院所，共同圍繞石墨資源高質化利用開展“卡脖子”關鍵技術攻關。如今，成果已經初步顯現。王炯輝介紹了幾項自主創新的關鍵技術，包括天然石墨新型球化工藝、設備關鍵技術突破，石墨利廢新材料開發，高純石墨制備創新工藝研究以及天然石墨基負極材料技術研發等創新成果。其中，新型球化工藝技術裝備顯著提升了石墨球化效率，將大幅降低鋰電池負極材料成本。
吳鋒表示，他所在的北京理工大學科研團隊正與五礦石墨科研團隊圍繞天然石墨基負極材料在儲能電池體系中的應用，共同探索和研發性能突出的天然石墨基鋰離子電池負極材料、新型鈉離子電池負極材料等方面的前沿技術，將為推動我國未來儲能電池體系應用和可再生能源發展奠定良好基礎。（經濟日報記者 王軼辰）
轉自：中國經濟網-經濟日報
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