我国石墨资源开发利用现状及供需分析

石墨是我国重要的战略性矿产资源,由于其优异的性能在钢铁、冶金、航空航天、信息技术等行业广泛应用。对我国石墨资源、消费现状、进出口贸易等进行了分析,结果表明:我国鳞片石墨资源量稳中有升,隐晶质石墨资源量相比2012年稳中有升,石墨资源勘查工作和资源开发需求趋于合理。全球和我国石墨产量近10年相对平稳,现有资源满足需求。我国石墨传统应用下降,新兴产业领域应用增长较快。进出口方面无论初级加工品(如鳞片石墨)还是高级加工品(如球形石墨)加工技术提高很快,价格跟外国发达国家同类产品差距近几年大幅缩小,一些高端产品如阴极电池世界市场占有率已达到第一。石墨价格过高过低都不利于石墨相关产业的发展,对石墨进行有序开发,保障石墨价格处于合理区间十分重要。

前言

石墨是一种极为重要的非金属矿产,其加工制品不仅广泛应用于钢铁等传统产业,也广泛应用于新能源、新材料等新兴产业,被认为是支撑未来高新技术发展的重要战略资源。各国政府都非常重视石墨资源的保护、开发和利用,2011年12月,美国能源部发布了2011版《关键材料战略》,石墨材料作为锂离子电池的阳极材料列入重点发展内容[1]。欧盟的《欧盟关键矿产原材料》报告(2010)[2]和欧盟2020战略的七大旗舰项目中,关键材料都包括石墨[3]。2016年11月国务院批复通过的《全国矿产资源规划(2016—2020年)》也首次将石墨等24种矿产列入战略性矿产目录[4]。近年来,我国对新能源汽车、石墨烯新材料等新兴产业的发展非常重视,2016年5月19日,中共中央、国务院印发了《国家创新驱动发展战略纲要》,提出要开发氢能、燃料电池等新一代能源技术,发挥纳米、石墨烯等技术对新材料产业发展的引领作用[5]。石墨资源由于被认为是新能源汽车、石墨烯新材料等新兴产业的关键原材料,受到了各方面越来越多的关注。但是新兴产业的消费对石墨资源的关联以及具体影响前人还未做充分研究。本文通过拟通过对石墨资源现状、消费现状的梳理,分析我国石墨资源开发现状及前景。

1 石墨资源和供应现状

1. 1 世界石墨资源和供应现状

根据美国地质调查局2015年资料[6](表1),世界石墨资源储量约为2.0亿t,其中土耳其储量9000万t,排在第一位。排在第二位的分别是巴西和中国(根据储量通报数据修正[7])。此外,莫桑比克这几年也有发现大量石墨资源的报道。石墨资源类型方面,晶质石墨主要分布在巴西、中国、加拿大和马达加斯加,隐晶质石墨主要分布在中国、朝鲜、墨西哥和越南。块状石墨为斯里兰卡独有。

根据美国地质调查局资料(表1)[6],世界石墨资源产量生产较为平稳,波动不大,2011年到2015年均稳定在115万到119万t。我国是世界最大的石墨生产国,2011年到2015年均稳定在75万t到80万t。土耳其近两年产量增长明显,2015年产量增长为3.2万t,居世界第四位。

根据世界年产量数据和世界资源储量的对比,我们推测出,世界石墨资源非常丰富,可以完全保障世界需求,保障年限在100a以上。

1.2 我国石墨资源和供应现状

我国石墨资源丰富,晶质石墨和隐晶质石墨在全国均有分布,现在已经形成了黑龙江萝北、鸡西、山东平度、内蒙古兴和等四个晶质石墨开发基地和吉林磐石、湖南鲁塘等两个隐晶质石墨基地。此外,近几年,我国在内蒙古阿拉善、巴音淖尔、四川攀枝花、湖北宜昌等地发现了晶质石墨矿,在福建永安发现了隐晶质石墨矿,其中,四川攀枝花石墨矿紧邻攀西产高技术产业园,引进了中国建材集团进行开发,有望在未来成为新的石墨生产加工基地。

2005年到2015年,我国晶质石墨可用资源保持稳定,储量从2005年的2181万t微降为2014年的1808万t,基础储量从2005年的3882万t微升至2014年的4129万t。查明资源储量从2005年的16452万t上升至2014年的22327万t。储量、基础储量变化不大,查明资源储量稳中有升(图1)[7]。这反映出近十年来我国晶质石墨资源勘查工作满足我国晶质石墨资源开发需求。

2005年到2012年,我国隐晶质石墨可采资源下降明显(图2)[8]。查明资源储量、基础储量、储量分别从2005年的4507万t、2209万t和1272万t下降为2012年的3495万t、807万t、528万t,2012年以后,我国隐晶质石墨可采资源趋于稳定。2014年查明资源储量、基础储量、储量分别为3554万t、810万t、532万t,相比2012年稳中有升。这反映出我国隐晶质石墨经历了前几年的无序开采,资源消耗很大,但2012年以后无序开采得到遏制,隐晶质石墨资源勘查工作和资源开发需求趋于合理。

根据矿产资源潜力评价(表2),我国石墨资源总体丰富,黑龙江、内蒙古、陕西、山东四省推测的500m以浅晶质石墨资源就超过17亿t,湖南、吉林两省推测的500m以浅潜在隐晶质石墨资源合计约为7957万t。

通过我国石墨资源现状分析,我们可以发现,即使我国潜在的石墨资源量最终只有20%转换为储量,结合我国现有的石墨查明资源储量和我国近十年的石墨产量,我国石墨资源完全可以满足我国的需求,储采比远超100a。

2 石墨国内消费需求现状

2. 1 当前我国石墨国内需求现状

根据非金属矿业协会资料[9],我国每年石墨消费量平均100万t左右(含人造石墨),行业年产值约100~200亿元。其中,晶质石墨消耗量约50~75万t,主要应用于钢铁和铸造业、耐火材料等领域(图3)。由石墨的消费结构我们可以看出,我国石墨消费主要集中在传统产业领域,在新兴产业领域占比较少。

(1)传统领域方面:占石墨消耗比例最大的钢铁行业未来可能会受到去产能的影响,这可能会减少石墨在这一行业中的消耗。但石墨耐火材料在民用住宅有较为广阔的前景。石墨可以作为一种有效的耐火材料,加入布料和建筑材料中,可以有效防止房屋、窗帘等物品燃烧,但由于价格等原因,在我国,石墨耐火材料在我国应用较少,为了随着技术进步和我国居民生活观念的变化,石墨消费有望在耐火材料领域大幅增长。

(2)新兴产业领域:石墨负极电池材料市场快速增长,石墨烯市场方面石墨用量太少,对石墨整体消费影响很小。

石墨负极电池材料市场方面:现在三代负极电池产品共存,第一代电池材料主要是石墨,第二代和第三代电池材料主要通过将二氧化硅(第二代)或氧化碳(第三代)嵌入石墨制成。世界负极材料石墨需求约为每年8到10万t,这其中,石墨材料既可以是晶质石墨,也可以是人造石墨,二者各有优势,土状石墨由于电容太低,无法作为石墨负极电池材料。晶质石墨价格低,电容高,但是应用门槛高,对企业的加工环境和加工技术要求较高,在我国主要应用在手机和照相机电池领域,我国应用晶质石墨加工的电池生产企业主要有深圳贝特瑞公司。人造石墨价格较高,但应用门槛低,对企业的加工环境和加工技术要求不高,近几年性能也在逐步提高。现在我国汽车电池主要通过人造石墨制造,手机、照相机电池中既有晶质石墨,也有人造石墨,二者所占比例相似。我国应用人造石墨加工的电池生产企业主要有深圳贝特瑞公司、福建杉杉公司、江西紫宸公司。石墨负极电池材料市场增长非常快,手机和照相机电池领域市场年增长率约为30%,汽车领域由于国家大力推行新能源汽车市场更是每年成倍增长。相关的企业发展也十分迅速,如深圳贝特瑞公司等。

石墨烯市场方面:石墨的用量相比石墨整体消费可以忽略不计。石墨烯制成原料主要跟石墨烯产品的种类相关。如石墨烯粉体主要通过机械粉碎法或氧化还原法制成,原料是经过提纯的晶质石墨。石墨烯薄膜则通过含碳气体制备,与石墨没有任何关系。由于石墨烯是石墨的高端产品,即使是原料为石墨的石墨烯粉体对石墨的需求也不大,只有几百t,且由于石墨烯是高附加值的产品,如凯纳石墨烯产品成本仅为一公斤几毛钱,但售价高达8000元/kg,因此对石墨的价格也不敏感。石墨烯作为“工业味精”,主要用途是添加剂,而不是替代品。石墨烯现在最大的应用在锂电池领域,由于新能源汽车的快速增长,石墨烯锂电池市场占整个石墨烯市场的一半左右,这个应用对石墨烯产品质量要求较高。此外,塑胶也是石墨烯主要应用之一,这方面的石墨烯产品相对电池较为低端,但是需求量巨大,未来的市场增长速度有望超过电池。

2. 2 石墨未来需求展望与替代前景分析

传统应用领域:一方面,一些应用可能会受到政策和替代品的影响,应用量增长放缓甚至下降。如石墨在钢铁应用未来可能会受到我国淘汰落后过剩产能政策和人造石墨、加工废料、石油焦炭等替代品的影响。石墨在铸造中的应用可能会受到焦炭和橄榄石等替代品的影响。石墨在润滑剂中的应用可能会受到硫化钼等替代品的影响。另一方,一些应用未来存在着广阔的前景。如耐火材料方面,西方一些国家如俄罗斯已经大范围将石墨耐火材料应用到房屋建设中,而我国在这方面的应用还很少,未来可能有巨大的应用空间。

战略性新兴产业领域:阴极电池市场现在第一代到第三代产品共存,第一代电池材料主要是石墨,第二代和第三代电池材料是二氧化硅、碳化硅和石墨。石墨既可以是天然晶质石墨,也可以是人造石墨,二者各有优势。晶质石墨价格较低,但是对生产厂家的技术设备和厂房条件要求高;人造石墨价格较高,人造石墨在制作过程中的能耗也较大。但是人造石墨具有应用门槛低的优势,且现在随着人造石墨研发的近步,人造石墨在负极电池应用中的性能已经与天然石墨相差不大。国内石墨负极电池的发展速度非常快。以深圳贝特瑞公司为例,2006年被宝安集团控股,开始开发石墨负极电池,2010年负极电池占有率就达到世界第一,2016年全球市场占有率为26%。由于我国负极电池公司快速增长,虽然单个负极电池对石墨的需求会由于人造石墨等替代品和二氧化碳等添加剂而降低,但总体需求在仍呈在快速上升中。

基于石墨烯对石墨需求量过小,且由于高附加值对石墨价格也不敏感,因此总体需求对未来石墨市场不会有很大的影响。

3 我国石墨进出口现状

3.1 鳞片石墨贸易情况

(1)贸易规模

石墨初级加工产品方面,根据海关统计数据[10],出口方面:我国鳞片石墨出口量2008年增加为193547t,2009年急跌为97641t后,2010年又增为188691t,此后总体下降,2015年我国鳞片石墨出口量为106821t(图4)。进口量方面:2006年我国鳞片石墨进口量为375t,2013年进口量又上升到3272万t后急剧下降,2015年进口量为180万t(图5)。

(2)贸易价格

2006年,我国鳞片石墨进口价格为308.56美元/t,出口价格为7578.67美元/t,进口价格原高于出口价格,此后出口价格总体上升,进口价格总体下降,2011—2013年,出口价格一度超过进口价格,2015年,出口价格为804.63美元/t,进口价格为1855.56美元/t,进口价格仍高于出口价格,但差距较2006年已经大大缩小(图6)。

(3)趋势分析

通过我国鳞片石墨进出口趋势图和价格对比图,我们可以看到,进出口量方面,我国鳞片石墨近10年总体都呈下降趋势,但进口量在2011到2013年达到高峰以后快速下降,出口量下降幅度不大。价格方面,进出口价格差距大幅缩小。为了进一步分析,我们分国别选取了部分我国进出口数据进行分析(表3、表4)。

进口国方面,美国、日本、瑞士、德国是我国鳞片石墨进口量较大的4个发过国家,朝鲜是我国最主要的鳞片石墨进口国。出口国方面,日本、美国、德国、韩国是我国主要的鳞片石墨出口发达国家,印度是我国主要的鳞片石墨出口发展中国家。2014年到2016年,我国对发达国家鳞片石墨进口价格不断下降,同期我国鳞片石墨出口价格都较为平稳,结合前面的进出口趋势图和价格对比图,我们认为这主要因为我国鳞片石墨加工技术水平的不断提高,使得我国鳞片石墨产品的竞争力不断上升,出口平稳,同时减少了对国外发达国家高附加值鳞片石墨的需求。此外,我们可以看到2015年我国从朝鲜进口的廉价鳞片石墨资源量相比2014年和2016年前11个月都明显偏低,这是进出口价格对比图中2015年进口石墨价格的明显抬升的主要原因。

3.2 隐晶质石墨贸易情况

(1)贸易规模

根据海关统计数据[10],2006年,我国隐晶质石墨出口量2007年增加为447773t,此后总体下降,2012年下降为90495t,此后波动不大,2015年出口量为92924万t。2006年,我国隐晶质石墨进口量为328t,2009开始,由于我国从朝鲜大量进口隐晶质石墨,进口量快速增长,到2013年进口量为59942t,逼近当年的出口量,此后由于地域政治等原因,我国从朝鲜进口石墨快速下降导致我国整体进口量的快速下降,2015年,我国隐晶质石墨进口量为5304t(图7)。

(2)贸易价格

价格方面,除去2008年到2014年大量进口朝鲜石墨造成的进口价格在低位徘徊因素,我国隐晶质石墨进口价格原高于进口价格,但出口价格大幅上升,进口价格略有下降,2015年我国隐晶质石墨出口价格为271.82美元/t,进口价格为1329.56美元/t(图8)。质石墨进口价格原高于进口价格,但出口价格大幅上升,进口价格略有下降,2015年我国隐晶质石墨出口价格为271.82美元/t,进口价格为1329.56美元/t(图8)。

(3)趋势分析

出口量方面,我国这几年隐晶质石墨出口量快速下降,2012年降到每年10万t以后趋于平稳,进口量方面,这几年隐晶质石墨进口量总体上升,尤其是2010年以后上升速度很快,2015年进口量有很大幅度的下降。价格方面,进出口价格差距相比2006年大幅缩小。通过进出口趋势图、价格对比图和分国别分析,我们认为隐晶质石墨出口量的大幅下降是由于2010年以后,我国政府加强对隐晶质石墨资源的保护,一方面一些主要的石墨生产地政府对石墨资源进行了整合,同时税务总局取消了石墨初级产品的出口退税,另一方面加大了对廉价朝鲜石墨资源的进口。而促成我国加强隐晶质石墨资源保护是因为2010年以前隐晶质石墨无序生产,廉价大量出口,隐晶质石墨储量也大幅下降(图2、图7)。2015年石墨进口价格快速上升一方面是我国由于多种原因减少了对朝鲜廉价石墨资源的进口(近几年进口份额占90%以上),一方面是海关统计时将斯里兰卡特有的块状石墨也计入隐晶质石墨统计,由于块状石墨价值很高,甚至远远高于我国从发达国家进口的高附加值的隐晶质石墨,很大程度上拉高了隐晶质石墨的平均价格。

3.3 球形石墨贸易情况

(1)贸易规模变化

石墨深加工产品方面,以球形石墨为例[10],2009年我国球形石墨出口量为6842t,此后总体增加,2015年出口量为28483t。2009年进口量为20.5t,此后逐年上升,2012进口量为1095t,此后总体下降,2015年进口量为522t(图9、图10)。

(2)贸易价格

2009年出口均价为2639.191美元,此后逐年上涨,2012年达到5916.94美元后开始逐年下降,2015年出口均价为4398.31美元。2009年进口均价为19211.36美元,此后逐年下降,2015年为9952.11美元(图11)。

(3)趋势分析

球形石墨属于石墨产品中的高附加值深加工产品,2009年以来,进出口量方面,我国球形石墨出口稳步上升,进口先升后降,出口量远大于进口量。价格方面,进出口价格的差距大幅缩小。出口量和价格趋势反映了我国球形石墨加工技术提高很快,已经大幅缩小与国外先进产品的差距,进而减少了对国外发达国家同类产品的需求,同时增强了我国同类产品的国际竞争力。

通过进出口现状我们可以发现,初级加工品方面,跟2006年的价格相比,我国鳞片石墨出口价格大幅上升,进口价格大幅下降,隐晶质石墨出口价格上涨,进口价格有所下降(剔除考虑朝鲜价格影响),这说明我国初级加工产品的技术近十年大幅提高,虽然跟国外先进技术有所差距,但差距已经逐渐缩小。我国的进口量和出口量总体都在下降,这一方面是因为政府不再鼓励初级加工产品的出口,如取消鳞片石墨产品的出口退税,使得我国的石墨初级产品出口量减少,另一方面由于我国初级加工产品技术提升,国内产品已经逐渐可以满足国内下游产业的需求,使得我国减少了对石墨初级产品的进口。我国近几年的出口量价齐跌是多方面原因造成的:一是由于人造石墨和部分石墨相关产品的更新换代,降低了国外对我国天然石墨资源的需求;二是几年来国内外大量石墨资源的发现报道,在一定程度上造成了石墨价格的下降;三是价格的下跌和我国石墨出口退税的变化,大大减少了石墨企业出口的利润,一些企业停止或减少了出口。

高级加工品方面,研究了球形石墨的进出口情况,跟2009年的价格相比,我国球形石墨的出口价格总体上升,进口价格持续下降。进出口量方面,出口量总体上升,2014年以后有所下降但幅度不大,进口量在2012年达到顶点以后快速下降。这说明我国在球形石墨制造领域已经大大缩小了与发达国家产品的差距,除了满足国内的需求,在国际市场上的竞争力也大大加强,出口量价齐增。结合我国在阴极电池领域国际市场上的主导地位情况,可以看到我国在高级加工品方面有很大进步,大大缩小了与国外发达国家产品的差距,部分甚至已经达到国际领先水平。

4 结论

(1)我国石墨现在的资源形势总体较好。石墨资源和供应方面,这几年晶质石墨资源储量稳步上升,隐晶质石墨资源储量趋于平稳,供应方面近十年较为平稳。进出口方面,进口价格总体下降,出口价格持续上升,近十年无论是石墨初级加工品还是高级加工品都有了一定的进步。

(2)我国既是石墨资源大国,也是石墨资源消费大国,石墨加工技术在快速提高。过高的石墨价格不利于下游企业的发展,且石墨本身具有替代品,下游企业在石墨价格过高时转向使用替代品。过低的石墨价格不利于我国石墨资源的开发和对下游企业的稳定供应,因此,对石墨进行有序开发,保障石墨价格处于合理区间十分重要。

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责任编辑:马嘉悦
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