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打印中國鐵合金網(wǎng)訊：11月22日訊 在前不久召開的第十四屆非金屬礦加工利用技術交流會上，武漢理工大學的高惠民教授做了題為《石墨選礦及深加工技術現(xiàn)狀與趨勢》的專題報告，高惠民教授在報告中指出，深加工、高附加值將是石墨等非金屬礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新方向。
《建筑材料工業(yè)“十二五”發(fā)展指導意見》指出，我國將大力發(fā)展以石墨、高嶺土、膨潤土、滑石、硅灰石、石英、螢石、珍珠巖等為重點的非金屬礦物材料深加工產(chǎn)品。由于我國的非金屬礦產(chǎn)資源極為豐富，很多礦種的質(zhì)量和儲量均居世界前列。因此，持續(xù)、穩(wěn)定地發(fā)展非金屬礦超細深加工技術將會前景無限。
非金屬礦物的超細粉碎、精細分級、晶體保護和表面改性等是提升非金屬礦深加工的技術關鍵。多年來，一直是國內(nèi)外研究的熱點。非金屬礦物大多為低附加值礦物，經(jīng)深加工后都有較大的增值，一般可提高４～３０倍左右，不僅經(jīng)濟效益十分可觀，而且大大提高了礦物的應用價值和應用范圍。
石墨，作為我國傳統(tǒng)的非金屬礦物已有多年的采、選、應用歷史。隨著世界工業(yè)正在突飛猛進的向前發(fā)展，如今的石墨已被國內(nèi)外視為重要的工業(yè)礦物原料之一，特別是最近幾年，石墨制品已在各行各業(yè)發(fā)揮著重要作用，人們對石墨也開發(fā)了許多新用途，國際市場需求量逐年增長。
對石墨產(chǎn)業(yè)，國家也加大了在深加工方面的關注和投入，去年，科技部十二五科技支撐項目“高純石墨材料技術開發(fā)及其典型應用”以黑龍江的企業(yè)、科研院校為主，已經(jīng)開始實施；工信部發(fā)布了產(chǎn)業(yè)準入條件，其他部委的項目和措施也在進展中。
1、石墨深加工現(xiàn)狀
由于我國冶金鋼鐵業(yè)的持續(xù)增長，世界鋰離子電池的迅猛發(fā)展，拉動對石墨原料的需求；同時產(chǎn)業(yè)界、政府對石墨戰(zhàn)略資源作用的日益重視，使石墨礦產(chǎn)品的價格迅速攀升，扭轉(zhuǎn)了20多年來其他礦產(chǎn)品都在漲價、石墨卻不斷降價的不正常局面，不僅使石墨行業(yè)效益不斷提高、同時也使得一些社會資金不斷涌入石墨行業(yè)。
我國是石墨資源大國，但是長期以來石墨產(chǎn)業(yè)內(nèi)部低技術層次的產(chǎn)量、價格的惡性競爭，資金和技術投入嚴重不足，以生產(chǎn)原礦和選礦的低端產(chǎn)品為主，使得產(chǎn)業(yè)長期低迷。這種狀況導致我國石墨深加工技術和產(chǎn)品落后于發(fā)達國家，資源大國卻是深加工弱國。這與我國經(jīng)濟和科技的快速發(fā)展很不適應。當前和今后一個相當長的時期，保護和科學利用石墨這種寶貴的戰(zhàn)略資源，發(fā)展石墨深加工技術和產(chǎn)品是大有可為的一項事業(yè)。
現(xiàn)在，國內(nèi)已經(jīng)有一批效益良好的(鱗片)石墨深加工企業(yè)，規(guī)模最大的柔性石墨企業(yè)主要分布在江浙地區(qū)，負極材料等電池材料企業(yè)主要分布在深圳等珠三角、長三角地區(qū)。鱗片石墨的深加工企業(yè)在山東有很多家，在內(nèi)蒙古、湖北、河南、福建等也有一些企業(yè)。
這些企業(yè)原來與礦產(chǎn)資源企業(yè)只是原料的供需關系，現(xiàn)在也與資源企業(yè)開展了合作，如寧波的柔性石墨專業(yè)廠商信遠公司、深圳的負極材料專業(yè)廠商貝特瑞公司都與黑龍江企業(yè)合作參加了“十二五”科技支撐項目。
我國原來微晶石墨的深加工技術基本空白。近來研究發(fā)現(xiàn)，由于微晶石墨的晶體微小，每個石墨顆粒中有很多微晶無序堆積，使得顆粒表現(xiàn)出各向同性。這使得它成為鋰離子電池負極材料和各向同性石墨的極好原料，在新能源、核能、軍工等高新技術領域有重要應用價值。清華大學在這方面進行了原創(chuàng)性的科技研究與開發(fā)，正在與相關企業(yè)合作建設微晶石墨提純、深加工產(chǎn)品的生產(chǎn)線。
2、石墨深加工發(fā)展方向
根據(jù)經(jīng)濟和科技發(fā)展對石墨新材料的需求及中央、地方及企業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，近期內(nèi)建議產(chǎn)學研結合，以深加工為主，實現(xiàn)一些重要工程項目，建設完整產(chǎn)業(yè)鏈，引導石墨產(chǎn)業(yè)健康科學地發(fā)展。工程項目的目標，一是陳舊技術設備的改造；二是目前炭石墨材料發(fā)展的熱點技術產(chǎn)品，如鋰離子電池負極材料、各向同性石墨、高導熱石墨等的產(chǎn)業(yè)化、集約化。
(1)石墨化學提純高效環(huán)；
傳統(tǒng)石墨化學提純方法主要有三種：堿熔酸浸法（即氫氧化鈉提純法）、氯化焙燒法、氫氟酸法。這三種方法普遍存在藥劑用量大，環(huán)境污染較高的缺點。目前，國內(nèi)已經(jīng)具有環(huán)保節(jié)能的先進酸堿法提純和節(jié)能型高溫提純技術，可針對資源特點，建設不同類型的規(guī)；峒兩a(chǎn)線。嚴格限制化學提純中嚴重污染環(huán)境的氫氟酸的使用。
(2)鋰電天然石墨負極材料研發(fā)
鋰離子電池的廣泛應用促進了球形石墨的飛速發(fā)展，可依托資源，把天然石墨鋰離子電池負極材料的產(chǎn)業(yè)規(guī)模化，并針對不同檔次電池需求，研發(fā)不同品質(zhì)負極材料，使產(chǎn)品系列化；研發(fā)安全、長壽命的天然石墨動力型、儲能型電池負極材料。隨著鋰離子電池需求的迅猛增長，負極材料的市場前景十分廣闊。
國內(nèi)已經(jīng)有了鱗片石墨球形化后制備負極材料的企業(yè)，如貝特瑞等；清華大學等院校具有了以微晶石墨制備負極材料的技術，但產(chǎn)業(yè)規(guī)模及產(chǎn)品質(zhì)量還不能滿足鋰離子電池迅速發(fā)展的需求。國內(nèi)大批生產(chǎn)的球形石墨主要出口日本及韓國，供國外企業(yè)生產(chǎn)高質(zhì)量負極材料。
(3)天然石墨基各向同性石墨
各向同性石墨廣泛應用于核能、硅晶制備、電火花加工、連續(xù)鑄鋼、航空航天等領域，是炭材料的高端產(chǎn)品、戰(zhàn)略物資。我國目前所需的各向同性石墨2/3依靠進口。傳統(tǒng)技術制備各向同性石墨技術復雜、成本高。
微晶石墨礦物顆粒本身具有各向同性性，是制備各向同性石墨的很好原料，而且能簡化工藝、降低成本，已經(jīng)制備出工業(yè)尺寸的樣品，各向同性參數(shù)達到1.04(要求最高的核石墨1.05)；鱗片石墨球形化后，也具有制備各向同性石墨的潛在可能。
(4)天然石墨基高導熱材料
電子設備的小型化，要求電子器件的集成度越來越高，使得散熱成為IT產(chǎn)業(yè)的一個關鍵技術，對輕質(zhì)高導熱材料需求越來越大。柔性石墨作為均熱導熱材料已廣泛用于LED顯示器及許多電子產(chǎn)品；利用天然石墨的優(yōu)良導熱性，制備導熱性與銅相當或更高，而密度只有銅1/4的高端導熱材料，武漢科技大學、山西煤化所、清華大學等已有相關技術。
(5)柔性石墨產(chǎn)品系列
我國柔性石墨的生產(chǎn)已經(jīng)具有一定規(guī)模，并且與國外先進企業(yè)有多項合作。但我國的產(chǎn)品多為中低端產(chǎn)品，品種規(guī)格不到國外的1/5。產(chǎn)學研用結合，針對使用要求研發(fā)高端產(chǎn)品，完善品種規(guī)格，使之系列化、標準化是現(xiàn)今發(fā)展趨勢。
(6)膨脹石墨環(huán)保材料
膨脹石墨對水體污染的吸附治理作用，已有大量的研究成果，在治理水體的油品、有機物污染上，膨脹石墨遠比現(xiàn)在使用的普通活性炭有效、經(jīng)濟。但膨脹石墨不便運輸，需要在應用現(xiàn)場制備。膨脹石墨環(huán)保材料的制備、使用、回收、再生有一定的技術難度，加之過去對環(huán)保不夠重視，膨脹石墨環(huán)保材料一直沒能產(chǎn)業(yè)化，F(xiàn)在膨脹石墨環(huán)保材料的產(chǎn)業(yè)化的技術基礎已經(jīng)具備，可以從兩個技術層面進行這項工程。
對日益頻發(fā)的油品和有機物水體污染突發(fā)事件，建造綜合性水域環(huán)保專用船舶，把傳統(tǒng)的圍欄、抽吸等治理手段與膨脹石墨高效吸油性能結合起來，提高治污能力。這是涉及跨部門、跨學科的系統(tǒng)性工程，涉及的管理部門有船舶、海洋(海事)、環(huán)保等，涉及到學科技術有機械、材料、化工、熱工、環(huán)保等。這是一項難度很大的工程，但是建成以后在環(huán)保效益、技術水平上將是世界領先的。
。7）石墨烯
石墨烯是一種有著獨特性質(zhì)的全新材料：它的導電性能像銅一樣優(yōu)秀，它的導熱性能比已知的任何材料都要出色。它很透明，垂直入射的可見光只有很小一部分（2.3%）會被石墨烯吸收，而絕大部分的光都會透過去。它又很致密，連氦原子（最小的氣體分子）也不能穿過去。
石墨烯特殊的結構形態(tài)，使其具備目前世界上最硬、最薄的特征，同時也具有很強的韌性、導電性和導熱性！“十二五”期間中國石墨烯行業(yè)深度市場調(diào)研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》稱石墨烯集合世界上最優(yōu)質(zhì)的各種材料品質(zhì)于一身，故有業(yè)內(nèi)人士如此評價：如果說20世紀是硅的世紀，石墨烯則開創(chuàng)了21世紀的新材料紀元，將給世界帶來實質(zhì)性變化。
石墨烯從實驗室走向量產(chǎn)在技術上還有很長的路要走，但其在市場應用方面的前景是可觀的。優(yōu)良的石墨烯產(chǎn)品可代替硅生產(chǎn)超級計算機、制作光子傳感器、用于基因電子測序、在納電子器件方面有突出優(yōu)勢。國內(nèi)外在這方面的研究正蓬勃發(fā)展，未來幾年發(fā)展空間巨大。
長期發(fā)展看，我國炭材料產(chǎn)業(yè)結構目前狀況很不合理。過去計劃經(jīng)濟條塊分割，把炭材料割裂成炭素、電炭、石墨、炭黑、活性炭、碳纖維等分屬不同部門的小行業(yè)，使得資源、技術力量、資金不能合理利用。隨著我國市場經(jīng)濟的完善，資金、資源的引導將會使我國相關炭石墨材料的不同產(chǎn)業(yè)進一步整合，發(fā)展成為綜合性的炭材料大產(chǎn)業(yè)。將出現(xiàn)一批涵蓋炭材料科技多個領域，有強大產(chǎn)品和技術創(chuàng)新能力的綜合性大型企業(yè)。
從技術角度看，近期的(天然石墨基)各向同性石墨、高導熱材料是天然石墨產(chǎn)業(yè)與人工炭材料產(chǎn)業(yè)的融合；未來5～10年或再長一些時間，隨著石墨烯應用技術的發(fā)展和成熟，石墨烯的制備和應用將可能成為一個快速成長的大市場，前景廣闊。從目前的研發(fā)成果看，天然石墨是很好的制備石墨烯的原料。石墨烯材料的產(chǎn)業(yè)化，將會是新型炭材料的又一個大進展。
我國作為世界上石墨儲量最大的幾個國家之一，在發(fā)展石墨產(chǎn)業(yè)方面有著得天獨厚的優(yōu)勢。由于石墨優(yōu)異的性能及廣泛的用途，必將成為非金屬礦行業(yè)的領跑者。希望石墨行業(yè)能進一步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構、提高產(chǎn)品附加值，真正將我國的石墨產(chǎn)業(yè)做大做強。
（來源：中國行業(yè)研究網(wǎng)）
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