全球鱗片石墨資源與消費預(yù)測

王政

(河北寰球工程有限公司，河北 涿州市 072754)

1 戰(zhàn)略性資源

1.1 石墨應(yīng)用領(lǐng)域

石墨具有一系列優(yōu)異的物理、化學(xué)特性，不僅廣泛應(yīng)用于潤滑、密封、鑄造、電極電刷、耐火材料、鉛筆等傳統(tǒng)領(lǐng)域，也是新能源產(chǎn)業(yè)（太陽能電池等）、新能源汽車產(chǎn)業(yè)（超級電容、鋰離子電池負(fù)極材料等）、新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)（計算機(jī)芯片、通信工具、電子元器件等）、新材料產(chǎn)業(yè)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)。

作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中最基礎(chǔ)的一部分，美國、日本、歐盟等國家或地區(qū)高度重視戰(zhàn)略性礦產(chǎn)的供應(yīng)安全。中國的《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類（2018）》、《全國礦產(chǎn)資源規(guī)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(fā)布的《Critical Materials Strategy（2011）》以及美國內(nèi)政部發(fā)布的《Final List of Critical Minerals （2018）》都對石墨的戰(zhàn)略地位進(jìn)行了肯定[1]。

1.2 鱗片石墨

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

鱗片石墨是在高強壓力下變質(zhì)形成的晶體，呈現(xiàn)鱗片狀，具有比其他類型石墨更優(yōu)異的可塑性、潤滑性、可浮性，具有很大的工業(yè)價值。根據(jù)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(jù)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(yīng)用領(lǐng)域見表1。

表1 鱗片石墨應(yīng)用領(lǐng)域

2 全球鱗片石墨儲量與生產(chǎn)

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(dá)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(dá)加斯加等國盛產(chǎn)（超）大鱗片石墨，具有較高的工業(yè)價值[3]。美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）發(fā)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(dá)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(chǎn)

目前，天然鱗片石墨的主要生產(chǎn)國為中國、巴西和印度。2011—2016年，全球天然鱗片石墨的生產(chǎn)量保持穩(wěn)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(yīng)量提高，恢復(fù)到110萬t。2020年，中國鱗片石墨產(chǎn)量為65萬t，約占世界總產(chǎn)量的59%，是全球第一大生產(chǎn)國；莫桑比克鱗片石墨產(chǎn)量為12萬t，占世界總產(chǎn)量的11%，成為第二大生產(chǎn)國。2017年，在莫桑比克北部的 Balama石墨礦投入生產(chǎn)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(chǎn)量及變化情況見圖2。

圖2 2011-2020年全球天然鱗片石墨產(chǎn)量及變化情況[4]

主要天然鱗片石墨生產(chǎn)國產(chǎn)能見表2。

表2 2014-2020年世界主要天然石墨生產(chǎn)國產(chǎn)能/萬t [4]

2.3 全球貿(mào)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(dá)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(jìn)口國。中國既是天然鱗片石墨的主要出口國，也是主要進(jìn)口國，是全球最大的石墨生產(chǎn)國和消費國之一，在全球石墨貿(mào)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(chǎn)品，而美國、日本、德國等發(fā)達(dá)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(chǎn)品[5]。

中國擁有豐富的石墨資源，伴隨國內(nèi)天然石墨供應(yīng)缺口不斷增大，及初級產(chǎn)品生產(chǎn)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(nèi)環(huán)保壓力和其他生產(chǎn)成本上升，石墨加工企業(yè)正在尋求國外石墨供應(yīng)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(dá)加斯加、莫桑比克及坦桑尼亞等國家生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大鱗片石墨，＞174 μm粒級含量遠(yuǎn)高于國內(nèi)相同類型石墨礦[6]。隨著非洲石墨企業(yè)的不斷投產(chǎn)，很多企業(yè)以中國為目標(biāo)市場。同時，中國對原產(chǎn)非洲的鱗片石墨免征進(jìn)口關(guān)稅，預(yù)計未來將有更多的非洲天然鱗片石墨進(jìn)入國內(nèi)。

3 國內(nèi)外市場需求

3.1 國際市場石墨需求

相當(dāng)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(lǐng)域，但是伴隨著全球鋼鐵產(chǎn)業(yè)進(jìn)入緩慢發(fā)展期，與鋼鐵產(chǎn)業(yè)相關(guān)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(chǎn)品在新能源產(chǎn)業(yè)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)、新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、新材料產(chǎn)業(yè)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的消費量增長快速，天然鱗片石墨的消費正在由傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域轉(zhuǎn)向戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。目前，鋰離子電池負(fù)極材料是天然鱗片石墨應(yīng)用最廣泛的行業(yè)。2020年以來，中國的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》將新能源汽車提升為國家戰(zhàn)略措施，歐洲重視綠色經(jīng)濟(jì)，將碳排放目標(biāo)收緊和對新能源汽車行業(yè)投入補貼，以及美國新政府重拾清潔能源發(fā)展，都將促使新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，從而促起新一輪石墨消費向鋰離子電池負(fù)極材料領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型，使電池行業(yè)成為石墨消費市場快速增長的領(lǐng)域。全球石墨消費分布領(lǐng)域情況見圖3。

圖3 全球石墨消費分布領(lǐng)域

目前，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為天然鱗片石墨需求增長的主要領(lǐng)域，而在傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域中，耐火材料行業(yè)仍會是鱗片石墨最主要的消費領(lǐng)域，而且在一段時間內(nèi)需求量會相對穩(wěn)定。未來 10年全球天然鱗片石墨的需求預(yù)測見圖4。

圖4 2020—2030年全球天然鱗片石墨需求預(yù)測

3.2 中國市場消費預(yù)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(yè)年產(chǎn)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(yè)、耐火材料等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域占比還比較少[4]。近年由于受到國家一系列產(chǎn)業(yè)政策和替代品的影響，傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的需求量在逐漸減少，石墨消費量增速不大，由于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)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(tǒng)計情況見圖5。

圖5 2011-2020年中國石墨消費量統(tǒng)計

近幾年，中國天然鱗片石墨進(jìn)口量明顯增加，2019年達(dá)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(nèi)產(chǎn)能縮減疊加非洲新建項目大量投產(chǎn)，2019年中國已成為天然鱗片石墨凈進(jìn)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(nèi)天然鱗片石墨僅進(jìn)口1.76萬t，下滑嚴(yán)重。

目前，耐火材料行業(yè)依舊是石墨消費的重要領(lǐng)域[7]。隨著中國逐漸調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，天然鱗片石墨的應(yīng)用領(lǐng)域明顯轉(zhuǎn)向新材料、新能源領(lǐng)域[8]，包括航天軍工及氟化石墨、超硬材料、核工業(yè)、鋰離子電池、堿性電池等，大幅提升了石墨新應(yīng)用領(lǐng)域的消費量，預(yù)計到2025年將超過40%。尤其是隨著動力鋰電池的廣泛應(yīng)用，加大了對鱗片石墨的需求。2020年中國新能源汽車產(chǎn)銷量136萬輛，預(yù)計2021年產(chǎn)銷量可達(dá)到180萬輛。根據(jù)國務(wù)院辦公廳發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》預(yù)測，到2025年，新能源汽車產(chǎn)銷量將達(dá)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(jié)論和建議

（1）借力“一帶一路”，深度挖掘海外優(yōu)質(zhì)鱗片石墨資源。非洲地區(qū)蘊藏著豐富的品質(zhì)優(yōu)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(fā)潛力和經(jīng)濟(jì)價值[6]。當(dāng)前非洲東南部的馬達(dá)加斯加、莫桑比克、坦桑尼亞三國的部分石墨礦已經(jīng)深度開發(fā)。國內(nèi)石墨勘探、開發(fā)、生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該借助“一帶一路”，制定非洲石墨資源勘查開發(fā)戰(zhàn)略，深度挖掘海外優(yōu)質(zhì)鱗片石墨資源，為國家資源供應(yīng)安全保駕護(hù)航。

（2）以科技創(chuàng)新為抓手，加快研發(fā)石墨深加工技術(shù)，突破關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)前，我國天然鱗片石墨仍以粗放型的資源開發(fā)為主，石墨提純、深加工技術(shù)與美國、日本、德國等國家的差距較大，未能將資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為技術(shù)優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。隨著戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對石墨資源的供給保障、科學(xué)規(guī)劃、開發(fā)利用等提出了更高的要求[9]。國家、地方政府、行業(yè)協(xié)會應(yīng)當(dāng)鼓勵、支持、引導(dǎo)相關(guān)企業(yè)進(jìn)行石墨開發(fā)、提純、加工利用等高新技術(shù)的研究開發(fā)，增加石墨產(chǎn)品的附加值，提高我國在石墨深加工領(lǐng)域的國際話語權(quán)；圍繞戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的需求，搶占石墨烯技術(shù)制高點，以領(lǐng)先的石墨烯制備技術(shù)打破歐美國家在石墨提純、深加工領(lǐng)域的技術(shù)壟斷，引領(lǐng)我國天然鱗片石墨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將我國由石墨資源大國發(fā)展為石墨制造強國[10]。