科普|五分钟带你了解晶质石墨的战略意义及广泛应用

石墨一直是现代工业与军工发展不可或缺的重要战略资源,不仅应用于耐火材料、电极电刷、铅笔、铸造、密封、润滑等传统工业领域,更是高端装备制造、新能源、新材料等战略性新兴产业及核电领域的关键资源,随着技术发展和应用领域的不断拓展,石墨资源的战略地位越来越受到重视。而石墨又细分为天然石墨和人造石墨,天然石墨可分为晶质石墨和隐晶质石墨。晶质石墨特别是大鳞片晶质石墨是高端石墨产品的重要原料,工业价值最大。

(煜和科技馆内陈列的石墨矿石)

那么,石墨到底是一种什么样的资源,为什么会在众多矿产资源中“脱颖而出”?在中国经济新常态,产业转型升级的关键时期中,晶质石墨资源开发及高科技利用,将会带来怎样的机遇与挑战呢?下面,小编就带大家具体了解一下石墨及晶质石墨的战略地位以及广泛应用:

1、石墨为什么重要?

石墨由于其特殊的结构,具有耐高温性、抗热震性、导电性、润滑性、化学稳定性以及可塑性等众多特性,成为现代工业发展不可或缺的重要战略资源,不仅应用于耐火材料、电极电刷、铅笔、铸造、密封、润滑等传统工业领域,更是高端装备制造、新能源、新材料等战略性新兴产业及核电领域的关键资源,被誉为“21世纪支撑高新技术发展的战略资源”。

据了解,2017年石墨在耐火材料、铸造等低端消费领域的消费量占比75%左右,在新能源汽车、电子信息和核工业等高科技行业的高端市场消费量占比25%左右。随着科技发展和新能源汽车市场需求激增,高端市场石墨消费量正逐步增加,目前仅新能源电池领域就已超50%,成为石墨第一大消费领域。石墨成为保障新能源汽车产业链稳定、提升核心竞争力的重要原材料之一。

(煜和科技馆内“新能源”展示区的双头消防车)

(煜和石墨烯科技智能工厂)

2、晶质石墨的战略地位

(1)晶质石墨是多种工业必需的关键性原料

晶质石墨是多种工业必需的关键性原料,航空航天、国防军工、化工、电子、新能源汽车工业、光伏产业等。另外石墨烯也是太阳能电池较好的备选材料。

(2)晶质石墨将带动新能源、新材料等领域的技术革命

从晶质石墨中剥离而来的石墨烯将带来诸多工业革命性的技术进步,是未来科技的竞争的核心。

计算机及互联网领域的技术革命:石墨烯芯片的主频可达1000GHz,是普通晶硅电脑芯片(2~4GHz)的数百倍。

通信领域的技术革命:石墨烯制成的天线以1000GHz的频率正常工作,远超目前常规的天线。

新能源工业技术进步:石墨烯制成的超级电容器,充电时间只需1毫秒。新能源汽车电池,有望充电10分钟,连续开行1000公里。

光、电子行业革命:石墨烯屏幕比现在用的屏幕更薄、透光性、韧性更好,甚至还能做成能够卷起的柔性屏幕。石墨烯制造的感光元件,性能比传统传感器强1000倍。

国防军工:石墨烯强度比钢强200倍,是现有测试材料中轻度最强的,这将带来武器工业的技术革命。

晶质石墨具有特有的优异理化性能,是其他矿物材料所无法取代的。

(图为晶质石墨主要应用领域)

3、晶质石墨的需求

未来,传统领域石墨需求保持稳定,新兴产业石墨需求将快速增长,需求增长集中在晶质石墨。据中国地质调查局预测,到2020年晶质石墨需求95万吨,新兴产业需求占比将超过45%,其中,新能源和新能源汽车领域需求约23万吨,核电领域需求约14万吨,高端制造和电子信息等领域需求10万吨以上。预测到2030年晶质石墨需求占比将进一步提高。

4、晶质石墨的发展机遇

我国石墨资源丰富,资源保障程度高。在矿石种类上,晶质石墨主要分布在中国、乌克兰、斯里兰卡、马达加斯加、巴西等国,其中马达加斯加盛产大鳞片石墨,斯里兰卡盛产高品位的致密块状石墨;隐晶质石墨矿床主要分布于土耳其、印度、韩国、墨西哥、奥地利、中国等地。多数国家只产出某一类型石墨,中国是少数几个石墨资源种类齐全的国家之一。中国石墨资源丰富,总保有量长期位居世界前列,其中晶质石墨资源量约2.6亿吨。晶质石墨矿的规模以大、中型矿居多,占矿产地总数的70%,全国晶质石墨保有矿物储量约88%集中分布于大型矿中。而煜和在国家六大重点石墨规划区中央,且矿区周边石墨市场成熟,在全球石墨市场中具备无可替代的地位。自20世纪80年代起,煜和所在的中部石墨矿区,以其资源优势哺育带动了周边市场,逐渐形成以石墨为原材料的我国最大的冶金辅料生产基地,从业人员数万人,本区域几乎囊括全国超过90%的保护材料产量。另外,煜和矿区所在地河南省是国际上最大的超硬材料产区,产量占全世界总产量80%,(晶质石墨是超硬金刚石的重要原材料)。煜和所在的石墨矿带还为全国电池负极材料提供了重要原材料。

煜和在中原地区拥有大储量、高品质石墨资源,受到很多业界著名学者的赞赏,煜和晶质石墨是石墨烯的优质原材料。

(2022年世界主要国家石墨产量统计图)

5、结言

我国是世界石墨资源大国,第一大石墨生产国、出口国和消费国。未来,随着我国石墨资源战略地位凸显,科学利用和保护天然石墨资源,开发深加工技术和发展高端产品将成为石墨产业发展的必然趋势。随着技术发展和应用领域的不断拓展,晶质石墨资源的战略地位越来越受到重视。

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