石墨行业现状.docx
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石墨行业现状
石墨行业现状
石墨是碳元素的结晶矿物之一,具有耐高、抗腐蚀、抗热震、强度大、韧性好、自润滑强度高、导热、导电、可塑性、涂敷性性能等特有的物理化学性能,广泛应用于冶金、机械、电子、化工、轻工、军工、国防、航天及耐火材料等行业,是当今高新技术发展必不可少的非金属材料。
石墨分为人造石墨和天然石墨,其中天然石墨根据结晶形态不同的石墨矿物,具有不同的工业价值和用途,将天然石墨分为三类:
致密结晶状石墨、晶质(鳞片)石墨和隐晶质(土状)石墨。
一、石墨的特性及用途
1、石墨特殊性质
1)耐高温性:
石墨熔点为3850±50℃,沸点为4250℃,即使经超高温电弧灼烧,重量损失很小,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:
石墨导电性比一般非金属矿高一百倍。
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。
石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。
3)润滑性:
石墨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。
7)高传导透明性:
碳原子构成的单层片状结构二维晶体--石墨烯,导电导热透明,无与伦比。
2、石墨的主要用途
1)、耐火材料:
石墨及其制品具有耐高温、高强度的性质,冶金工业上主要用来制造石墨坩埚,炼钢上常用石墨作钢锭之保护剂,冶金炉的内衬。
2)、导电材料:
在电气工业上用作制造电极、电刷、碳棒、碳管、水银正流器的正极,石墨垫圈、电话零件,电视机显像管的涂层等。
3)、耐磨润滑材料:
润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用,而石墨耐磨材料可在200-2000℃温度及很高滑动速度下,代替润滑油工作。
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)、良好的化学稳定性:
经特殊加工的石墨,具有耐腐蚀、导热性好,渗透率低等特点,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。
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)、铸造、翻砂、压模及高温冶金材料:
因石墨的热膨胀系数小,且能耐急冷急热的变化,可作为玻璃器的铸模,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瓷舟。
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)、原子能工业和国防工业:
石墨具良好的中子减速剂用于原子反应堆中,铀一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。
特别是其中硼含量应少于0.5PPM。
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)、防锅炉结垢:
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。
8)、铅笔芯、颜料、抛光剂:
石墨经过特殊加工以后,可制作各种特殊材料用于有关工业部门。
9)、电极:
石墨电极较之铜最极优点多多,
10)、最薄最坚硬的纳米材料-石墨烯:
有望在新材料与现代电子科技领域引发一轮革命。
二、石墨的产业链
石墨深加工产品主要有:
高纯石墨、超细(超薄石墨)、锂离子电池负极石墨、石墨层间化合物及其衍生材料、石墨烯、天然石墨复合材料。
天然石墨精细加工制备新材料如下:
三、石墨资源中国分布
中国拥有丰富的石墨矿床,石墨矿储量占世界总储量的75%。
据国土资源部资料,我国天然石墨储量5500万吨,仅次于巴西(5800万吨),晶质石墨储量3085万吨,基础储量5280万吨;隐晶质石墨储量1358万吨,基础储量2371万吨。
中国石墨资源分布比较广,晶质石墨分布在19个省(自治区),其中黑龙江省拥有可开发石墨储量2200万吨多、山东省有可开发石墨储量1200万吨,内蒙古有可开发石墨储量400万吨;隐晶质石墨分布在湖南省和吉林省。
中国著名的石墨矿床有黑龙江萝北县白云山石墨矿床,山东南墅石墨矿床,内蒙古兴和石墨矿,湖南鲁塘隐晶质石墨矿。
1、晶质石墨
晶质石墨矿主要分布在黑龙江、山东、内蒙、山西、河北五省,石墨保有储量占全国90%,
2.土状石墨
隐晶质石墨又称非晶质石墨或土状石墨,这种石墨的晶体直径一般小于1微米,比表面积范围集中在1-5m2/g,是微晶石墨的集合体,只有在电子显微镜下才能见到晶形。
此类石墨的特点是表面呈土状,缺乏光泽,润滑性也差。
品位较高。
一般的60~80%。
少数高达90%以上。
矿石可选性较差。
隐品质石墨矿主要分布在湖南省,石墨保有储量占全国的58%。
中国隐晶质石墨矿主要分布区域结构图如下:
3.鳞片石墨
在片麻岩和片岩类石墨矿石中富含铅硅酸盐矿物长石和云母,在风化作用下常水解为高岭石和水云母,颜色呈褐黄色,选矿厂称之为“黄矿石”。
黄矿石结构松散,石墨易单体分离,易磨易选。
中国粉片石墨矿石分类表如下:
四、石墨资源世界分布
据USGS(美国地质勘探局)数据,2013年探明的全球天然石墨储量约1.3亿吨,储量前三位的国家为巴西、中国和印度,产量占世界总产量的90%。
巴西石墨储量5800万吨,中国5500万吨,
五、国内石墨供求现状
中国是世界上最大天然石墨生产国,2009年石墨生产达到175.56万吨,同比增长29.32%,中国的生产约占世界总产量的55%。
2005-2010年1-7月中国石墨产品产量和需求情况如下表:
我国石墨出口大于进口,出口主要是初级加工产品,进口则为高端产品。
我国近几年的石墨进出口情况如下表:
中国进口石墨产品国为朝鲜,主要是初级加工产品,2009年、2010年上半年的平均单价分别为798美元/吨、773.43美元/吨。
从日本进口的石墨产品主要柔性石墨,目前只有日本拥有生产技术,2009年、2010年上半年的平均单价分别为11.67万美元/吨、12.94万美元/吨。
从德国、美国、瑞士进口的石墨为高端产品。
德国2009年、2010年上半年的平均单价分别为2.54万美元/吨、2.79万美元/吨;美国2009年、2010年上半年的平均单价分别为2.23万美元/吨、2.17万美元/吨;瑞士2009年的平均单价分别为4.21万美元/吨。
中国出口的基本为石墨的初级产品,2009年、2010年上半年的平均单价分别为2922美元/吨、2444.55美元/吨2009年4月9日,巴西官方公报颁布了巴外贸委员会2009年月8日通过的第19号会议,决定对从中国进口的石墨电极征收2259.46美元/t的最终反倾销税。
涉及产品为在炼钢和铸铁时电炉中使用的石墨电极,直径不超过450mm(18英寸),任何长度。
在此案调查过程中,巴西使用了墨西哥同类产品的市场价格来计算中国产品的倾销幅度。
该反倾销措施自公告发布之日起生效,有效期为5年。
六、石墨世界供求现状
据美国地质调查局最新统计,巴西、中国及印度三个国生产的石墨所占世界总产量的90%,显然这三个国家是石墨的最大的主产国,但欧洲、加拿大及斯里兰卡等国在生产上的重要性也不容小觑。
世界石墨产量的绝大部分消费都集中在日本、美国、德国和英国等工业发达国家,这些国家每年的石墨消费量约占世界总消费量的30%左右。
在过去的几年中,世界石墨的消费量一直保持相对稳定。
其主要消费领域为:
耐火材料占总消费量的26%,铸造15%,润滑剂14%,制动衬片13%,铅笔7%,其他(碳刷、电池、膨胀石墨等)25%。
世界石墨消费结构比例图
七、石墨价格走势
根据万德软件提供的石墨在国内的美元报价,近年来价格走势如下图:
天然石墨价格走势图
鳞片石墨价格走势图
八、国内石墨类企业
伴随着中国经济体制改革,中国石墨企业构成发生了变化,大型国有石墨矿企业基本消失,取而代之的是石墨集团公司和石墨股份有限公司及300多个小矿山。
当前中国石墨矿产开发龙头企业是黑龙江奥宇石墨集团、山东青岛石墨股份有限公司和内蒙兴和县信义石墨有限责任公司。
中国黑龙江奥宇石墨集团已经建成现代化石墨生产线7条,石墨产品的生产能力达8万吨/年,可以生产高、中、低碳石墨系列产品。
山东青岛石墨股份有限公司为集科工贸一体的综合性大型矿山企业,可生产鳞片石墨、微粉石墨、显像石墨乳、石墨制品和石墨远红外保健理疗产品等五大系列、三十多个品种石墨产品。
内蒙兴和县信义石墨有限责任公司,鳞片石墨生产能力达0.55万吨/年。