黑龙江省石墨产业专利战略分析报告.docx

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黑龙江省石墨产业专利战略分析报告

北京恒和顿创新科技有限公司

2012年

目录

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第一章研究目的、背景与方法 1

1-1研究目的 1

1-2研究背景 1

1-2-1石墨矿物分类 1

1-2-2石墨的性质 2

1-2-3石墨的应用 2

1-2-4石墨的研究热点 4

1-3研究方法 5

第二章石墨加工技术专利检索 7

2-1专利数据来源 7

2-2技术范围 7

2-3中英文关键词和检索式 8

第三章石墨矿产资源分布概述 12

3-1世界范围内石墨矿产的分布与开发情况 12

3-1-1世界范围内石墨矿产资源的分布 12

3-1-2世界范围内石墨矿产开采状况 13

3-2我国石墨矿产的分布和开发 17

3-2-1中国石墨矿产资源的分布 17

3-2-2中国石墨矿产资源的开发状况 19

3-2-3中国石墨矿共、伴生矿产状况 24

3-3黑龙江省石墨矿产的分布及矿产优势 25

3-3-1黑龙江石墨矿产资源的分布 25

3-3-2黑龙江石墨矿产资源的开发状况 25

第四章石墨矿石加工总体发展概述 28

4-1石墨加工技术整体概述 28

4-2石墨加工涉及的技术 28

4-3国内外石墨加工技术和发展现状 31

4-3-1中国石墨产品的加工技术 31

4-3-2国外石墨加工技术和发展现状 32

4-4黑龙江省石墨加工发展优势及问题 33

第五章石墨矿石加工技术分析 37

5-1世界石墨加工主要技术分析 37

5-1-1石墨加工技术发展趋势 37

5-1-2石墨加工技术专利布局 39

5-1-3石墨加工主要技术分布 41

5-1-4石墨加工重点企业的专利发展和布局状况 42

5-2中国石墨加工主要技术分析 44

5-2-1石墨加工技术发展趋势 44

5-2-2石墨加工重点省份技术力量对比 48

5-2-3石墨加工主要企业技术发展趋势 48

5-3黑龙江省石墨加工主要技术分析 52

5-3-1石墨加工技术发展趋势 52

5-3-2石墨加工主要技术分布 52

5-3-3重点企业主要技术状况分析 53

5-4石墨加工主要技术分析小结 59

第六章石墨产业重点专利技术分析 61

6-1石墨提纯技术专利分析 61

6-1-1石墨提纯技术全球专利统计分析 61

6-1-2石墨提纯技术中国专利统计分析 66

6-1-3石墨提纯技术发展路线 70

6-2石墨尾矿利用技术专利分析 71

6-2-1石墨尾矿利用技术全球专利统计分析 71

6-2-2石墨尾矿利用技术中国专利统计分析 75

6-2-3石墨尾矿利用技术发展路线 77

6-3石墨低温成型制品技术专利分析 78

6-4石墨烯及石墨烯复合材料的制备方法专利分析 80

6-4-1石墨烯及石墨烯复合材料的制备方法专利统计分析 81

6-4-2石墨烯及石墨烯复合材料的制备方法中国专利统计分析 86

6-4-3石墨烯及石墨烯复合材料的制备方法技术发展路线 91

6-5纳米石墨材料制品技术专利统计分析 94

6-5-1纳米石墨材料制品技术全球专利统计分析 94

6-5-2纳米石墨材料制品技术中国专利统计分析 99

6-5-3纳米石墨材料制品技术发展路线 101

6-4石墨产业重点专利技术分析小结 103

第七章政策和市场信息分析 105

7-1相关政策分析 105

7-1-1国家将会加大对石墨开采保护力度 105

7-1-2石墨系列出口退税影响 105

7-1-3欧洲反倾销申诉影响分析 106

7-2国内外市场信息 107

7-2-1市场消费生产信息分析 107

7-2-2世界石墨市场现状 109

7-2-3世界石墨市场前景分析 110

第八章总结与建议 112

8-1石墨加工技术的总体发展方向和现状 112

8-2黑龙江省石墨加工技术的发展方向 115

8-3黑龙江省石墨行业未来发展建议 117

第一章研究目的、背景与方法

1-1研究目的

通过专利信息结合相关商业信息分析，掌握石墨矿藏资源、石墨初加工、石墨深加工、终端产品市场状况，分析黑龙江省石墨资源分布、初加工、深加工以及终端产品的技术发展情况，在产业链中的资源地位以及技术地位，为黑龙江省石墨行业的发展提供建议。

1-2研究背景

1-2-1石墨矿物分类

自然界中纯净的石墨是没有的，其中往往含有二氧化硅（SiO2）、氧化铝

（Al2O3）、氧化亚铁（FeO）、氧化钙（CaO）、五氧化二磷（P2O5）、氧化铜（CuO）等杂质。

这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。

此外，还有水、沥青、二氧化碳（CO2）、氢气（H2）、甲烷（CH4）、氮气

（N2）等气体部分。

石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。

结晶形态不同的石墨矿物，具有不同的工业价值和用途。

工业上将石墨矿石分为晶质（鳞片状）石墨矿石和隐晶质（土状、微晶）石墨矿石两大类。

鳞片状石墨矿石结晶较好，晶体粒径大于1μm，一般为0.05~1.5mm，大的可达5~10mm，多呈集合体。

矿石品位较低，一般为3~13.5%。

伴生的矿物有云母、长石、石英、透闪石、透辉石、石榴石和少量硫铁矿、方解石等，有时还伴有金红石、钒云母等有用组分。

鳞片石墨矿石按其所赋存岩石的岩性不同，分片麻岩型、片岩型、透辉岩型、变粒岩型、混合岩型、大理岩型及花岗岩型等七种，前六种矿石类型产于区域变质成因矿床中，后一种矿石类型则产于岩浆热液成因矿床中。

隐晶质石墨矿石一般呈微晶集合体，晶体粒径小于1μm，只有在电子显微镜下才能观察到其晶形。

矿石呈灰黑色、钢灰色，一般光泽暗淡，具有致密块状、土状及层状、页片状构造。

隐晶石墨的工艺性能不如鳞片状石墨，工业应用范围也较小，矿石品位一般都较高，但矿石可选性差。

矿物成分以石墨为主，伴生有红柱石、水云母、绢云母及少量黄铁矿、电气石、褐铁矿、方解石等。

品位一般为60~80%、灰分为15~22%、挥发分为1~2%、水分为2~7%。

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1-2-2石墨的性质

石墨是碳的结晶矿物之一，非金属，色泽银灰，质软，有油腻感，具有金属光泽。

在石墨晶体中，同层的碳原子以sp2杂化形成共价键，六个碳原子在同一个平面上形成了正六边形的环，伸展成片层结构，对于同一层来说，它是原子晶体。

同时由于自由电子的存在，石墨能导热和导电，这正是金属晶体特征，因此也归类于金属晶体。

另外，石墨晶体中层与层之间相隔距离较大，是以范德华力结合起来的，即层与层之间属于分子晶体。

基于石墨特殊的结构，而具有如下性质：

1）耐高温性：

石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小。

石墨强度随温度提高而加强，在2000℃时，石墨强度提高一倍。

2）导电、导热性：

石墨的导电性比一般非金属高一百倍。

导热性超过钢、铁、铅等金属材料。

导热系数随温度升高而降低，甚至在极高的温度下，石墨成绝热体。

3）润滑性：

石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小，鳞片越大，摩擦系数越小，润滑性能越好。

4）化学稳定性：

石墨在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。

5）可塑性：

石墨的韧性好，可碾成很薄的透气透光薄片。

6）抗热震性：

石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。

1-2-3石墨的应用

由于石墨拥有金属与非金属的优良性能，在近代工业中用途广泛。

1、作耐火材料：

石墨及其制品具有耐高温、高强度的性质，耐火材料包括耐火砖、坩埚、连续铸造粉、铸模芯、铸模洗涤剂和耐高材料。

2、作导电材料：

在电气工业上用作制造电极、电刷、碳棒、碳管、水银整流器的正极、石墨垫圈、电话零件、电视机显像管的涂层等。

其中，以石墨电极应用最广。

3、作耐磨润滑材料：

石墨在机械工业中常作为润滑剂。

润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用，而石墨耐磨材料可以在200~2000℃温度中并在很高的滑动速度下（100m/s），不用润滑油工作。

许多输送腐蚀介质的设备，广泛采用石墨材料制成活塞杯、密封圈和轴承，它们运转时勿需加入润滑油。

石墨乳也是许多金属加工（拔丝、拉管）时的良好的润滑剂。

4、作耐腐蚀材料：

经过特殊加工的石墨，具有耐腐蚀、导热性好、渗透率低等特点，被大量用于制作热交换器、反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵设备。

这些设备广泛应用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门，可节省大量的金属材料。

5、作铸造、翻砂、压模及高温冶金材料：

由于石墨的热膨胀系数小，而且能耐急冷急热的变化，可作为玻璃器皿的铸模，使用石墨后，黑色金属得到铸件尺寸精确，表面光洁，成品率高，不经加工或稍作加工就可使用，因而节省了大量金属。

生产硬质合金等粉末冶金工艺，通常用石墨材料制成压模和烧结用的舟皿。

单晶硅的晶体生长坩埚、区域精炼容器、支架、夹具、感应加热器等都是用高纯石墨加工而成的。

此外石墨还可作真空冶炼的石墨隔热板和底座，高温电阻炉炉管、棒、板、格棚等元件。

6、用于原子能工业和国防工业：

石墨是良好的中子减速剂，常用于原子反应堆中，铀-石墨反应堆是目前应用较多的一种原子反应堆。

作为动力用的原子能反应堆中的减速材料应当具有高熔点，稳定，耐腐蚀的性能，石墨完全可以满足上述要求。

作为原子反应堆用的石墨纯度要求很高，杂质含量不应超过几十个PPm（PPm为百万分之一）。

特别是其中硼含量应少于0.5PPm。

在国防工业中还用石墨制造固体燃料火箭的喷嘴，导弹的鼻锥，宇宙航行设备的零件，隔热材料和防射线材料。

7、轻工业应用：

可作铅笔芯、颜料，是人造金刚石、钻石不可缺少的原料，还是玻璃和造纸的磨光剂和防锈剂。

石墨经过特殊加工以后，可以制作各种特

殊材料用于有关工业部门，如不透性石墨，定向高密度石墨，石墨纤维布等。

8、石墨的其他用途：

防垢防锈，在水中加入一定量的石墨粉（每吨水大约用4~5克）能防止锅炉表面结垢，此外石墨涂在金属烟囱、屋顶、桥梁、管道

上可以防腐防锈；炼钢工业时可作为增碳剂，在世界范围内炼钢增碳剂用石墨仍是土状石墨的主要用途之一。

9、石墨新用途：

石墨通过精细加工成为新材料，应用前景广泛。

例如，柔性石墨制品，又称膨胀石墨，是70年代开发的一种新的石墨制品，用于做密封材料，解决了原子能阀门泄漏问题；制作半金属摩擦材料；石墨/高分子复合材料；石墨层间化合物材料等。

随着材料技术的发展，采用高新技术处理石墨，不但可以扩张石墨固有的性质，还可赋予石墨新的优异性能，石墨的应用领域还在不断拓宽。

石墨产品不但被广泛应用于冶金、化工、机械设备等传统重化工业，在电子工业和清洁能源等高新技术产业的应用也正逐渐增加，例如新能源汽车、核电、电子信息、航空航天和国防等行业。

1-2-4石墨的研究热点

当今，石墨已成为工业和高科技领域中新型复合材料所必需的的重要原料，国际市场需求量逐年增长，是一种战略资源，在国民经济发展和现代化建设中具有重要地位，直接影响世界经济，与世界主要经济体、国家的GDP增长相关

（如美国、日本、欧洲、中国等）。

钢铁工业是石墨产品消费量最大的工业部门，世界钢铁工业发展变化趋势基本上可以预示石墨总需求量的变化方向。

石墨的精深加工产品，是高新技术领域的宠儿，应用前景广阔。

其中，石墨烯作为一种用途广泛的新材料，开始超越碳纳米管成为了备受瞩目的国际前沿和热点。

中国工程院院士屠海令说：

“无疑在金融危机冲击下，有可能预演新的科技革命