慎防石墨成為下一個稀土產業

天然石墨是戰略性礦產資源

1.石墨及製品已成為高技術產業的基礎性材料

天然石墨與稀土一樣，有“工業味精”的稱號，石墨新材料已成為新興產業的重要組成部分，產業關聯性極強，膨脹石墨、各向同性石墨、氟化石墨、鋰離子電池石墨負極材料、金屬—石墨複合材料等已廣泛應用於節能環保、新能源、新一代資訊技術、新能源汽車、高端裝備製造、新材料產業等新興產業。2010年，歐盟委員會將石墨列為14種“對歐盟生死攸關的原料”之一。2013年，石墨烯和人腦工程入選歐盟“未來新興旗艦技術專案”，各獲得10億歐元的專項研發計畫資助。

2.天然石墨是我國寡占型礦產資源

石墨原料分為天然鱗片狀石墨（晶質石墨）、天然土狀石墨（隱晶質石墨）、人造石墨（原料主要為石油焦和瀝青焦）3種。根據美國地質勘探局資料，世界天然石墨儲量為7100萬噸，中國儲量為5500萬噸，占世界的77%，其中晶質石墨資源儲量占全世界的2/3，隱晶質石墨資源占全世界的1/10。

雖然在很多領域，人造石墨和天然石墨差別不大。但天然石墨由於其優良的特性，有一定的不可替代性。例如，隱晶質石墨由於其本身的物理性質，是做各向同性石墨的最佳原料；在膨脹石墨方面，人造石墨無法取代晶質石墨；在阻燃方面，天然石墨製品不但物理性能穩定，還不會像磷系、氯系、溴系等其他阻燃劑產生有害物質。

3.天然石墨的戰略價值隨技術進步不斷提升

例如金屬—石墨複合材料不僅具有金屬基體的性能，還能充分發揮石墨，特別是高純石墨自潤滑性好、化學穩定性高、減震性好、導熱導電、線膨脹係數小等特點，在航空航太、冶金、機械等領域有廣泛用途。最新開發的石墨烯未來應用空間更為巨大，石墨烯可替代矽材料應用在晶片領域，將晶片速度提高到THZ級別。據有關機構測算，全球每年半導體晶矽的需求量在2500噸左右，石墨烯如果替代1/10的晶矽製成高端積體電路，市場容量至少在5000億元以上。石墨烯製成的超級電容器，充電時間只需1毫秒。2010年全球超級電容市場規模在50億美元，並保持20%的增長率。

我國石墨產業正在重蹈稀土的覆轍

1.通過低價值應用和出口獲取短期利益

總體來看，我國基於高純石墨深加工及高端材料製備技術仍較為落後，石墨產品多數是中、低檔原料產品。我國石墨或石墨製品現在的主要消費領域為，耐火材料占總消費量的26%、鑄造15%、潤滑劑14%、制動襯片13%、鉛筆7%、其他（碳刷、電池、膨脹石墨等）25%。

在後端應用難以打開的情況下，石墨與稀土一樣，作為礦產資源低價出口供應全球。我國在1954年就開始向歐洲出口鑄造用鱗片石墨，1980年後含碳耐火材料由於鋼鐵工業大量使用使石墨出口量迅速增加。20世紀90年代以來，中國成為全世界天然石墨最大供應國，由於石墨過量出口，1993—2004年國際市場石墨價格在穀底徘徊，這期間國際市場天然石墨90%來源於中國。2005年後石墨出口價出現回升，我國出口量穩步增加，近年穩定在40萬噸以上。

2.發達國家利用天然石墨資源攫取高額利潤

世界上有60多個國家和地區進口石墨，進口量超過萬噸的主要是日本、美國、韓國、荷蘭、德國、義大利、英國、新加坡和印尼等。目前，德國、法國、美國、瑞士、日本等發達國家都對自己國內的天然石墨資源進行封閉，不予開採，卻從石墨礦產輸出國低價購進石墨初加工產品經過深加工後高價返賣，賺取巨額利潤。例如，我國往往以5000元/噸以下的價格出口天然鱗片石墨，卻分別以25000元/噸、超過200萬元/噸的價格從國外進口由此石墨生產的球形石墨和氟化石墨。美國有90個石墨製品企業，天然石墨完全依靠進口。

發達國家的企業在產業下游往往形成了寡頭壟斷的態勢。例如氟化石墨主要由美、日、俄生產；膨脹石墨，美、日、德、法等國的產業居領先地位，而且高純膨脹石墨只有日本生產。國外企業在很多領域已經做了專利覆蓋，例如美國一家公司將柔性石墨作為導熱材料的相關專利進行全覆蓋，很難突破。

制約我國石墨產業高端化發展的主要因素

1.技術創新能力不足

雖然我國在采選環節技術優勢明顯，但多年來採礦、選礦工藝沒有大的突破和變化，傳統酸堿法、高溫提純法等方法還存在較嚴重的環保、能耗問題。同時，產業鏈後端應用層面技術創新明顯不足。低硫可膨脹技術、柔性石墨系列化、球化包敷改性、金屬—石墨複合材料製備等眾多關鍵技術還仍需突破。裝備水準與產業的發展需求不匹配。雖然在柔性石墨、燃料電池、人造金剛石、石墨複合材料等領域，取得了一定進展，但受到了相關設備的嚴重制約。

2.創新組織存在結構性缺陷

目前石墨產業的企業集中在產業鏈前端，有少量分佈在電池負極材料等領域。企業特別是產業鏈前端的企業，開展的技術創新活動還偏少，水準不高。前端企業同質化較嚴重，往往陷入價格戰—利潤下降—無力投入研發—繼續模仿的惡性循環。

在石墨領域，目前大學和科研院所是技術創新的主要承擔者，但我國石墨材料學科建設和研究力量還比較薄弱，僅有極少數高校曾開設碳素專業，沒有專門的天然石墨研究機構。同時石墨的基礎研究明顯不足，對不同類型石墨礦物學特性研究還不夠，前瞻性強的石墨新材料以及新概念、新原理和新方法的研發重視也不足。

3.政府對產業規制尚不到位

目前中國石墨產業總體規模還偏小，礦產資源分佈廣泛，涉及到的產業部門寬泛而分散。政府的產業管制還不到位，還沒有通過有效的政策手段來改善競爭秩序，激勵企業進行技術創新。石墨產業整體的競爭特別是上游企業之間的競爭還比較粗放。眾多中小企業將污水、煙塵、粉塵超標隨意排放。石墨浮選回收率僅有60%—80%，排放的尾礦中仍然含有較大量的石墨，導致嚴重的資源浪費。

相關政策建議

1.加強行業規制，進行保護性開發

制訂相關技術標準。加快制訂石墨采選、深加工等環節的技術標準，鼓勵發展綠色製造技術及工藝，儘快淘汰落後、污染的技術和工藝，逐步引導石墨礦產資源向高附加值、高技術的企業、產品配置。鼓勵行業和企業推廣應用石墨新的技術工藝，通過評估應用前後節能減排的指標量，給予相應的稅收優惠，繼續優化調整享受出口退稅石墨產品種類，引導國內企業發展膨脹石墨等技術含量較高的產品。

2.打造創新型龍頭企業，推動石墨產業集約和集群發展

通過重大技術專案或示範工程帶動企業的研發體系建設和新產品開發，加快形成一批具有較強創新能力和核心競爭力的石墨龍頭企業。完善產業鏈的重點環節，依託資源優勢，加快形成以高集約度為特徵的初級產品加工環節，以多批次、小批量、定制生產為特徵的深加工環節，以高端應用為特徵的應用環節，以優勢資源為基礎的產業集群，在此基礎上構成多層次的產業鏈。依託高新技術產業開發區、特色產業基地等區域，在礦山所在地或具有研發生產優勢的地區，形成若干特色突出、國內外知名、具有國際競爭力的產業集群。

3.創新研發組織管理機制，促進新技術商業化

支持石墨產業技術創新戰略聯盟的發展，增強行業協會在收集技術需求、編制技術路線圖等方面的功能。依託國家科技計畫，跨領域、跨計畫組織實施一批石墨重大創新產品（工程）的應用示範，帶動石墨產品向高端化發展。制定石墨產業專利戰略。持續支持開展石墨產業專利地圖研究，在負極材料等重點領域，明確石墨產業專利佈局方向，構建專利池。作者單位：中國科學技術發展戰略研究院


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