1发展历程
源于希腊文“graphein”,意为“用来写”。由
德国化学家和
矿物学家A.G.Werner于1789命名。
早在二十世纪三十年代,我国黑龙江鸡西柳毛、山东南墅石墨矿就开始了石墨的生产加工。当时选矿工艺流程简单,工人劳动条件差,生产率极低,年产量仅有几千吨。经过几十年的发展,我国石墨及碳素制品产量快速上升,2004-2011年,石墨及碳素制品产量年复合增长率达22.12%。2011年,我国石墨及碳素制品产量为2556.17万吨,同比增长21.98%。
[1] 石墨及碳素制品具备优良的性能,应用日益广泛,产能及效益呈快速增长趋势。2011年,我国石墨及碳素制品行业发展迅速,行业内企业对成本费用的管理控制能力较高,盈利能力较强。国家统计局数据显示,2011年,我国石墨及碳素制品行业实现工业总产值1675.64亿元;实现销售收入1677.65亿元,同比增长40.58%;实现利润总额109.59亿元,同比增长50.87%。随着应用的不断推广,我国石墨及碳素制品行业的竞争也日趋激烈。
中国规模以上石墨及碳素制品企业较多,集中度低。截至2011年末,中国规模以上石墨及碳素制品企业达871家,销售收入排名前十的企业销售收入总额仅占全行业的13.46%。从世界石墨及碳素制品市场的发展趋势和竞争格局来看,未来我国石墨及碳素制品行业将逐步向大集团集中,石墨及碳素制品行业的集中度将会进一步提高。
随着我国冶金、化工、机械、
医疗器械、核能、汽车、航空航天等行业的快速发展,这些行业对石墨及碳素制品的需求将会不断增长,我国石墨及碳素制品行业将保持快速增长。根据《中国石墨及碳素制品行业发展前景与投资战略规划分析报告前瞻》统计数据,2006-2011年,我国石墨及碳素制品行业销售收入年复合增长率为36.56%。根据当前国内外经济形势,结合2006-2011年中国石墨及碳素制品行业销售收入数据及中国经济增长数据,粗略估计2012-2015年我国石墨及碳素制品行业销售收入年复合增长率为21%,2015年,我国石墨及碳素制品行业销售收入将达到3400亿元。
2碳元素
碳是一种很常见的
元素,它以多种形式广泛存在于大气和
地壳之中。
碳单质很早就被人认识和利用,碳的一系列
化合物——
有机物更是生命的根本。碳是
生铁、熟铁和钢的成分之一。碳能在化学上自我结合而形成大量化合物,在生物上和商业上是重要的分子。生物体内大多数分子都含有碳元素
3碳化合物
碳
化合物一般从
化石燃料中获得,然后再分离并进一步合成出各种生产生活所需的产品,如
乙烯、塑料等
4存在形式
5性质特征
常温下单质碳的化学性质比较稳定,不溶于水、稀酸、稀碱和
有机溶剂;不同高温下与氧反应
燃烧,生成
二氧化碳或
一氧化碳;在
卤素中只有氟能与单质碳直接反应;在加热下,单质碳较易被酸氧化;在高温下,碳还能与许多金属反应,生成金属
碳化物。碳具有
还原性,在
高温下可以冶炼金属。
石墨是碳质元素结晶矿物,它的结晶格架为六边形
层状结构。每一网层间的距离为340pm,同一网层中
碳原子的间距为142pm;。属六方晶系,具完整的层状
解理。
解理面以
分子键为主,对分子吸引力较弱,故其天然可浮性很好。
6混合晶体
在石墨晶体中,同层的碳原子以sp2杂化形成
共价键,每一个碳原子以三个共价键与另外三个原子相连。六个碳原子在同一个平面上形成了正六连连形的环,伸展成片层结构,这里C-C键的
键长皆为142pm,这正好属于
原子晶体的键长范围,因此对于同一层来说,它是原子晶体。在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道,它们相互
重叠。
电子比较自由,相当于金属中的自由电子,所以石墨能导热和导电,这正是
金属晶体特征。因此也归类于
金属晶体。
石墨晶体中层与层之间相隔340pm,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。但是,由于同一平面层上的碳原子间结合很强,极难破坏,所以石墨的熔点也很高,化学性质也稳定。
鉴于它的特殊的成键方式,不能单一的认为是单晶体或者是多晶体,按现代的表述方式,认为石墨是一种
混合晶体。
7产地分布
世界:著名产地:
纽约Ticonderoga,
马达加斯加和Ceylon,我国以黑龙江
鸡西市柳毛为最大的产地。
产区现状
石墨矿无序开采难根治多因素制约产业升级
每经记者师烨东发自黑龙江萝北、鸡西
在石墨初级产品价格不断下跌的同时,2013年鸡西石墨产量却大幅上升。当地有官员得知《每日经济新闻》记者想要了解鸡西石墨产业发展情况时,婉拒了记者采访后诉苦道,“饭都吃不上了,哪里还顾得上洗脸?”
面对石墨的长期无序开采且难以根治的状况,黑龙江当地政府对石墨开采采取了“一刀切”的政策。尽管这一政策保护了石墨资源,但一些石墨深加工企业却面临“无米下锅”的尴尬境地。如何更加合理地配置资源,成为了行业发展的难题。
“石墨枯竭说”过于夸张
“20年后中国将无天然石墨可采”的说法,在《每日经济新闻》记者采访的多位业内人士看来,显得“过于夸张”。
黑龙江省石墨产业协会秘书长陈育群就明确表示,天然石墨在20年内被采完的可能性几乎不存在。
“20年的时间并没有什么科学依据”,哈尔滨工业大学教授袁国辉为记者讲解道,“国内天然石墨的很多数据都不准确。石墨资源将要枯竭那篇文章里提到,国内天然石墨已探明矿物储量约5500万吨,目前国内每年的选矿后得到的矿物量约为70万吨,简单相除得到的结果也有将近80年。”
他进一步表示,“石墨与
稀土不同的是,即便天然石墨资源枯竭了,石墨仍然可以通过人工制造出来。”
陈育群认为,“目前天然石墨矿的储量数据,探明的只是石墨矿藏的部分储量。而且由于今年黑龙江省对天然石墨开采加以限制,石墨开采量也大幅减少。因此不需要担忧国内的石墨资源短期内会枯竭。”
鸡西市国土资源局局长李昱杰告诉记者,作为国内天然石墨最主要的矿区之一,鸡西市近些年一直没有进行完整的地质勘探,储量数据已经很久没有更新了。据记者了解,当地使用的储量数据仍然是30年前勘测获得的数据。
陈育群认为,如果对天然石墨矿进行比较完整的勘测,得到的储量数据比掌握的数据“肯定会多”。
国泰君安一份关于石墨资源的研究报告显示,全球石墨矿储量丰富,无供应瓶颈。根据USGS(美国地质勘探局)的数据,全球石墨储量13000万吨,年开采矿物量119万吨,储采比达100年以上。丰富的储量保证了石墨下游应用时不会受到原料不足的制约。
陈育群认为,天然石墨虽然重要,但并不稀缺,“引起社会关注也是好的。很多天然石墨矿区在经历多年的无序开采之后,当前的确应该加大保护力度,更加合理地引导石墨行业的发展。”
石墨价跌开采量反剧增
石墨资源之所以引起高度关注,主因是多年的无序开采。在黑龙江鸡西市,开采与供应的矛盾尤为突出。尽管石墨价格一直在下滑,但2013年鸡西市的石墨开采量仍然逆势同比增加34.3%,而2012年的增幅只有0.4%。
早在2007年,鸡西政府便想整合石墨矿产资源。在2009~2010年,企业原有石墨采矿权到期后,鸡西市停止了办理新的采矿权,试图将原有企业捆绑在一起,入驻到规划的石墨园区里发展深加工产品,同时改变采矿权分散的状况。
记者在麻山区鸡西石墨产业园看到,这个2011年即开始规划建设、总投资6亿元、一期规划面积2.3公里的产业园区,只有两家工厂完成了修建。园区内仍有大片的土地还未动工。
在麻山生活多年的“摩的”师傅指着一处正在修建的厂房告诉记者,“去年冬天这里厂房的框架就立了起来,但是之后就停了,直到现在才又开始动工。”
“一些企业因为自身利益受损,并不愿意将矿权整理合并。因此矿权的问题就一直搁置了下来,产业园区也没能顺利推进。”鸡西市石墨产业协会会长韩玉凤告诉记者。
矿权办理滞后并未能阻止石墨企业继续开采。记者了解到,麻山区部分企业没有石墨采矿权,但这些年却一直在进行石墨矿的开采与生产。
“这些企业一直都在‘打游击’”,在麻山区生活多年的李先生告诉记者,“原来这边也经常来人检查,每次来了企业就停工,等检查的人一走马上又开工。2013年以来查得严了,但是有些还是偷偷干。”
记者查阅近几年鸡西市国民经济和社会发展统计公报获悉,第二产业一直是鸡西市的支柱产业,2013年之前,鸡西市的经济发展一直处于稳步上升态势。但2013年
煤炭市场突然急剧下滑,导致鸡西市2013年规模以上工业企业增加值同比下降6.4%,地方财政收入下降18.3%。
无矿权生产的情况并不只存在于鸡西。黑龙江省石墨行业协会提供给《每日经济新闻》的一份报告显示,国内石墨产品经过2010年、2011年的开采热潮之后,晋冀鲁豫等产区的产能也是快速、无序增长,低端产品以低价格抢占市场份额,使得石墨产品被廉价出售。
8形态特性编辑
石墨质软,黑灰色;有油腻感,可污染纸张。
硬度为1~2,沿垂直方向随
杂质的增加其硬度可增至3~5。
比重为1.9~2.3。
比表面积范围集中在1-20m
2/g,在隔绝
氧气条件下,其
熔点在3000℃以上,是最耐温的矿物之一。它能导电、导热。
自然界中没有纯净的石墨,其中往往含有SiO
2、Al
2O
3、FeO、CaO、P
2O
5、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、CO
2、H
2、CH
4、N
2等气体部分。因此对
石墨的分析,除测定固定碳含量外,还必须同时测定
挥发分和
灰分的含量。