[科普中国]-天然石墨

特性

石墨的化学成分为碳(C)。天然产出的石墨很少是纯净的，常含有杂质，包括以及等。天然石墨矿物呈铁黑、钢灰色，条痕光亮黑色；金属光泽，隐晶集合体光泽暗淡，不透明；硬度具异向性，垂直解理面为3～5，平行解理面为1～2；质软，密度为2.09～2.23g/，有滑腻感，易污染手指。矿物薄片在透射光下一般不透明，极薄片能透光，呈淡绿灰色，折射率1.93～2.07，在反射光下呈浅棕灰色，反射多色性明显，Ro灰色带棕，Re深蓝灰色，反射率Ro23(红)，Re5.5(红)，反射色、双反射均显著，非均质性强，偏光色为稻草黄色。

石墨属复六方双锥晶类，呈六方板状晶体，常见单形有平行双面、六方双锥、六方柱，但完好晶形少见，一般呈鳞片状或板状，集合体呈致密块状、土状或球状。

类型石墨的工艺性能及用途主要决定于其结晶程度，天然石墨依其结晶形态可分成晶质石墨（鳞片石墨）和隐晶质石墨（土状石墨）两种工业类型。

晶质石墨晶质(鳞片)石墨矿石中，石墨晶体直径大于1μm，呈鳞片状；矿石品位较低，但可选性好；与石墨伴生的矿物常有云母、长石、石英、透闪石、透辉石、石榴子石和少量黄铁矿、方解石等，有的还伴生有金红石及钒等有用组分；矿石呈鳞片状、花岗鳞片或粒状变晶结构，片状、片麻状或块状构造。

晶质（鳞片）石墨根据固定碳含量分为高纯石墨、高碳石墨、中碳石墨及低碳石墨。

高纯石墨(固定碳含量大于或等于99.9%)主要用于柔性石墨密封材料，核石墨，代替白金坩埚用于化学试剂熔融及润滑剂基料等；

高碳石墨(固定碳含量94.0%～99.9%)主要用于耐火材料、润滑剂基料、电刷原料、电碳制品、电池原料、铅笔原料、填充料及涂料等；

中碳石墨(固定碳含量80%～94%)主要用于坩埚、耐火材料、铸造材料、铸造涂料、铅笔原料、电池原料及染料等；

低碳石墨(固定碳含量50.0%～80.0%)主要用于铸造涂料。

隐晶质石墨隐晶石墨也称土状石墨或无定形石墨，隐晶质石墨矿石中，石墨晶体直径小于1μm，呈微晶的集合体，在电子显微镜下才能见到晶形；矿石品位高，但可选性差；与石墨伴生的矿物常有石英、方解石等；矿石呈微细鳞片-隐晶质结构，块状或土状构造。

隐晶质石墨矿石则主要分布于接触变质型矿床中。实际上石墨矿石中的石墨片径是参差不齐的，所谓晶质石墨矿石中，也可能含隐晶质石墨，含量较多时通常称为混合型石墨矿石，隐晶质石墨矿石中也可能含少量片径略大于1μm的鳞片石墨。

隐晶质石墨主要用于铅笔、电池、焊条、石墨乳剂、石墨轴承的配料及电池碳棒的原料等；无铁要求的隐晶质石墨主要用于铸造材料、耐火材料、染料及电极糊等原料。

中国地位据不完全统计，世界天然石墨储量约为20亿吨，其中晶质石墨约8亿吨。中国的天然石墨储量居世界第一位，晶质石墨矿总保有储量矿物4.73亿吨。

中国现已形成采矿、选矿、加工、提纯和制品系列配套的综合性天然石墨产业。中国是世界上最大天然石墨生产国，2009年天然石墨生产达到175.56万吨，中国的生产约占世界总产量的55%，居世界首位。

2015年4月，国内天然石墨市场价格稳中趋降，局部下滑100元/吨左右，跌幅在5%左右。业内人士表示，天然石墨价格下跌使得锂电负极成本有望下降。1

发现和利用历史中国发现和利用石墨的历史悠久。古籍中曾有不少关于石墨的记载。如《水经注》载“洛水侧有石墨山。山石尽黑，可以书疏，故以石墨名山矣。”从考古挖掘出来的甲骨、玉片、陶片发现，早在3000多年前商代就有用石墨书写的文字，一直延续至东汉末年(公元220年)，石墨作为书墨才被松烟制墨所取代。清朝道光年间(公元1821～1850年)，湖南郴州农民开采石墨做燃料，称之为“油碳”。

20世纪初期，用石墨制造电池和铅笔的技术传入中国，当时称为“电煤”和“笔铅”的石墨，开始用于近代工业，推动了中国石墨采掘业的发展。

国外发展外石墨行业发展模式研究

从世界石墨行业的生产、消费、贸易以及供需情况可以看出，发展中国家和发达国家在石墨工业发展中采取的模式具有较大差异，发展中国家为了经济发展，不断扩大产能，加大开采力度，不顾过度开发对环境造成的不利影响，而发达国家更重视对战略资源进行保护，国内只是进行少量开采，工业应用主要通过进口他国石墨资源而实现。总结如下：

(1)限制开采， “以购代采”。

发达国家把本国石墨资源作为战略资源进行储备，限制开采，并实行“以购代采”的方式，从中国等石墨资源储量丰富的国家低价进口石墨初级产品，每吨价格仅在2 000～4 000元，然后将经过提纯加工的石墨产品返销中国和其他国家，每吨价格高达10万～20万元。高额的差价，暴露出我国石墨产业创新能力不足，高科技应用产品开发缓慢，产品科技含量不高，产业优势不强等问题。

(2)实施技术封锁和垄断。

当前，美、日、欧盟等少数发达国家掌握石墨深加工核心技术，垄断全球石墨深加工产品技术和市场。因受到技术限制，我国特种石墨和高档石墨乳产品主要依靠进口，国内相关产品产量极小，不成规模，无法满足市场需求。

(3)政策支持。

美、英、欧盟等发达国家出台系列政策支持发展石墨深加工制品同时，还投入大量的资金和人力进行支持。如：美国能源部发布的2011版《关键材料战略》中将石墨材料、石墨烯列入重点发展内容。欧洲2020战略的七大旗舰项目中，将石墨视为关键工业矿物列为关键材料之一。

(4)投资和开采国外资源。

世界上的主要石墨生产商都十分注重海外资源的投资和开采，通过收购、兼并、联营或直接投资购买当地资源的开采权的形式进行资源整合。在2013年6月，益瑞石集团收购全球石墨生产商Timcal公司，开采其在加拿大魁北克省的Lacdeslles石墨矿。自收购以来，益瑞石集团炭和石墨部门收入持续增长，目前该部门也发展成为集团第三大业务部门，对集团的经营收人贡献很大。

(5)在资源地设置加工厂，以占据资源和技术优势，降低生产成本2。