全球鱗片石墨資源與消費預測

王政

(河北寰球工程有限公司，河北 涿州市 072754)

1 戰略性資源

1.1 石墨應用領域

石墨具有一系列優異的物理、化學特性，不僅廣泛應用于潤滑、密封、鑄造、電極電刷、耐火材料、鉛筆等傳統領域，也是新能源產業（太陽能電池等）、新能源汽車產業（超級電容、鋰離子電池負極材料等）、新一代信息技術產業（計算機芯片、通信工具、電子元器件等）、新材料產業等戰略性新興產業的戰略性礦產。

作為戰略性新興產業中最基礎的一部分，美國、日本、歐盟等國家或地區高度重視戰略性礦產的供應安全。中國的《戰略性新興產業分類（2018）》、《全國礦產資源規劃（2016—2020 年）》，歐盟的《The list of Critical Raw Materials（2017）》、《Report on Raw Materials for Battery Applications（2018）》，美國能源部發布的《Critical Materials Strategy（2011）》以及美國內政部發布的《Final List of Critical Minerals （2018）》都對石墨的戰略地位進行了肯定[1]。

1.2 鱗片石墨

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

鱗片石墨是在高強壓力下變質形成的晶體，呈現鱗片狀，具有比其他類型石墨更優異的可塑性、潤滑性、可浮性，具有很大的工業價值。根據總石墨碳含量（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）。鱗片石墨的應用領域見表1。

表1 鱗片石墨應用領域

2 全球鱗片石墨儲量與生產

2.1 資源儲量

天然鱗片石墨礦床是世界上主要的石墨礦床類型，主要蘊藏在亞洲的中國和斯里蘭卡，歐洲的烏克蘭，非洲的莫桑比克、馬達加斯加、坦桑尼亞以及南美洲的巴西等國，2020年全球天然鱗片石墨儲量分布如圖1所示，其中莫桑比克、坦桑尼亞、馬達加斯加等國盛產（超）大鱗片石墨，具有較高的工業價值[3]。美國地質調查局（USGS）發布的《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為量2.3億t，其中中國、巴西、馬達加斯加、莫桑比克占比84%以上。

圖1 2020年全球天然鱗片石墨儲量分布[4]

2.2 天然鱗片石墨的生產

目前，天然鱗片石墨的主要生產國為中國、巴西和印度。2011—2016年，全球天然鱗片石墨的生產量保持穩定，維持在110～120萬t/a。受一系列因素影響，2017年驟降至89.7萬t；2018年慢慢回升至93萬t；2019年由于莫桑比克天然鱗片石墨供應量提高，恢復到110萬t。2020年，中國鱗片石墨產量為65萬t，約占世界總產量的59%，是全球第一大生產國；莫桑比克鱗片石墨產量為12萬t，占世界總產量的11%，成為第二大生產國。2017年，在莫桑比克北部的 Balama石墨礦投入生產運營，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量及變化情況見圖2。

圖2 2011-2020年全球天然鱗片石墨產量及變化情況[4]

主要天然鱗片石墨生產國產能見表2。

表2 2014-2020年世界主要天然石墨生產國產能/萬t [4]

2.3 全球貿易格局

目前，世界上天然鱗片石墨以中國、巴西、莫桑比克、馬達加斯加等國家為主要出口國，以中國、美國、印度、日本、德國、加拿大等國家為主要進口國。中國既是天然鱗片石墨的主要出口國，也是主要進口國，是全球最大的石墨生產國和消費國之一，在全球石墨貿易市場地位舉足輕重。

中國主要出口鱗片石墨原礦、低品位鱗片石墨等粗加工、低附加值的石墨產品，而美國、日本、德國等發達國家則主要出口氟化石墨、膨脹石墨、高純石墨等深加工、高附加值的石墨產品[5]。

中國擁有豐富的石墨資源，伴隨國內天然石墨供應缺口不斷增大，及初級產品生產成本的增加，以及許多石墨礦床開采成本越來越高，加之國內環保壓力和其他生產成本上升，石墨加工企業正在尋求國外石墨供應來源，特別是非洲。中國的大尺寸鱗片石墨資源相對有限，非洲的馬達加斯加、莫桑比克及坦桑尼亞等國家生產優質大鱗片石墨，＞174 μm粒級含量遠高于國內相同類型石墨礦[6]。隨著非洲石墨企業的不斷投產，很多企業以中國為目標市場。同時，中國對原產非洲的鱗片石墨免征進口關稅，預計未來將有更多的非洲天然鱗片石墨進入國內。

3 國內外市場需求

3.1 國際市場石墨需求

相當長一段時間以來，天然鱗片石墨市場集中在鑄造、耐火材料和坩堝領域，但是伴隨著全球鋼鐵產業進入緩慢發展期，與鋼鐵產業相關的鱗片石墨消費量增速逐漸放緩，甚至開始下降。高端石墨材料產品在新能源產業、新能源汽車產業、新一代信息技術產業、新材料產業等戰略性新興產業領域的消費量增長快速，天然鱗片石墨的消費正在由傳統產業領域轉向戰略性新興產業領域。目前，鋰離子電池負極材料是天然鱗片石墨應用最廣泛的行業。2020年以來，中國的《新能源汽車產業發展規劃（2021—2035年）》將新能源汽車提升為國家戰略措施，歐洲重視綠色經濟，將碳排放目標收緊和對新能源汽車行業投入補貼，以及美國新政府重拾清潔能源發展，都將促使新能源汽車產業快速發展，從而促起新一輪石墨消費向鋰離子電池負極材料領域的轉型，使電池行業成為石墨消費市場快速增長的領域。全球石墨消費分布領域情況見圖3。

圖3 全球石墨消費分布領域

目前，戰略性新興產業已經成為天然鱗片石墨需求增長的主要領域，而在傳統的工業領域中，耐火材料行業仍會是鱗片石墨最主要的消費領域，而且在一段時間內需求量會相對穩定。未來 10年全球天然鱗片石墨的需求預測見圖4。

圖4 2020—2030年全球天然鱗片石墨需求預測

3.2 中國市場消費預測

中國擁有全球最大的石墨消費市場，目前每年平均消費石墨約100萬t，行業年產值超過100億元，其中，消費的鱗片石墨超過了1/2，約為50萬～75萬t，主要集中在鋼鐵和鑄造業、耐火材料等傳統產業領域，在戰略性新興產業領域占比還比較少[4]。近年由于受到國家一系列產業政策和替代品的影響，傳統應用領域的需求量在逐漸減少，石墨消費量增速不大，由于戰略性新興產業領域需求強勁，2020年中國天然石墨消費量超過 80萬 t。2011-2020年中國石墨消費量統計情況見圖5。

圖5 2011-2020年中國石墨消費量統計

近幾年，中國天然鱗片石墨進口量明顯增加，2019年達到19.19萬t；而出口量逐年減少，2019年降至11.43萬t。中國石墨需求巨大，國內產能縮減疊加非洲新建項目大量投產，2019年中國已成為天然鱗片石墨凈進口國。2020年，受新型冠狀病毒肺炎疫情影響，大部分國外新增石墨礦未能投入運營，而且莫桑比克的 Balama石墨礦停工，國內天然鱗片石墨僅進口1.76萬t，下滑嚴重。

目前，耐火材料行業依舊是石墨消費的重要領域[7]。隨著中國逐漸調整經濟結構，天然鱗片石墨的應用領域明顯轉向新材料、新能源領域[8]，包括航天軍工及氟化石墨、超硬材料、核工業、鋰離子電池、堿性電池等，大幅提升了石墨新應用領域的消費量，預計到2025年將超過40%。尤其是隨著動力鋰電池的廣泛應用，加大了對鱗片石墨的需求。2020年中國新能源汽車產銷量136萬輛，預計2021年產銷量可達到180萬輛。根據國務院辦公廳發布的《新能源汽車產業發展規劃（2021—2035年）》預測，到2025年，新能源汽車產銷量將達到500萬～600萬輛，若2/3的汽車采用動力鋰電池，石墨的需求量會劇增，需要鱗片石墨45萬～60萬t。

4 結論和建議

（1）借力“一帶一路”，深度挖掘海外優質鱗片石墨資源。非洲地區蘊藏著豐富的品質優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，具有非常大的開發潛力和經濟價值[6]。當前非洲東南部的馬達加斯加、莫桑比克、坦桑尼亞三國的部分石墨礦已經深度開發。國內石墨勘探、開發、生產企業應該借助“一帶一路”，制定非洲石墨資源勘查開發戰略，深度挖掘海外優質鱗片石墨資源，為國家資源供應安全保駕護航。

（2）以科技創新為抓手，加快研發石墨深加工技術，突破關鍵技術。當前，我國天然鱗片石墨仍以粗放型的資源開發為主，石墨提純、深加工技術與美國、日本、德國等國家的差距較大，未能將資源優勢轉化為技術優勢和經濟優勢。隨著戰略性新興產業的發展，對石墨資源的供給保障、科學規劃、開發利用等提出了更高的要求[9]。國家、地方政府、行業協會應當鼓勵、支持、引導相關企業進行石墨開發、提純、加工利用等高新技術的研究開發，增加石墨產品的附加值，提高我國在石墨深加工領域的國際話語權；圍繞戰略性新興產業的需求，搶占石墨烯技術制高點，以領先的石墨烯制備技術打破歐美國家在石墨提純、深加工領域的技術壟斷，引領我國天然鱗片石墨產業的發展，將我國由石墨資源大國發展為石墨制造強國[10]。