國外石墨礦產(chǎn)開發(fā)利用趨勢

來源：絲路印象 2024-07-19 17:33:59 瀏覽：2161 收藏

    引言

    石墨是一種性能優(yōu)異、用途廣泛的無機非金屬材料，是國家戰(zhàn)略新興礦產(chǎn)之一，對國民經(jīng)濟全局和長遠(yuǎn)發(fā)展具有重大引領(lǐng)作用。近年來，隨著新能源汽車和電子行業(yè)等一系列新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使得石墨的用途、市場供需、產(chǎn)品種類等發(fā)生了明顯的變化，越來越多的資金也逐漸投入到石墨產(chǎn)業(yè)中來，新上了一大批新開發(fā)項目，形成了新一輪石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭。我國是傳統(tǒng)的石墨生產(chǎn)大國，大量資金介入和新上項目勢必會對我國石墨產(chǎn)業(yè)造成一定影響，因此，通過對國外石墨礦產(chǎn)開發(fā)項目的資源特點、產(chǎn)能、產(chǎn)品和生產(chǎn)成本的研究，提出我國石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對策建議。

    1、石墨用途及市場發(fā)展趨勢

石墨具有特殊的原子晶體和分子晶體混合晶體結(jié)構(gòu)，這一晶體結(jié)構(gòu)特點決定了石墨具有耐高溫、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、潤滑和化學(xué)穩(wěn)定等優(yōu)異性能，石墨的優(yōu)異性能使其在冶金、電池、化工、國防和航空等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。近年來，鋰離子電池在計算機、通訊和消費類3C電子產(chǎn)品中的使用迅速增長。隨著全球市場混合動力汽車和純電動汽車的迅速增長，鋰離子動力電池也迎來了爆發(fā)式增長。一般而言，制造鋰離子電池所需的石墨質(zhì)量是鋰質(zhì)量的10至20倍，每輛混合動力電動汽車使用大約22kg石墨，而一輛全電動汽車大約使用50kg石墨(表1)。

表1 不同類型電動汽車使用的電池規(guī)格、陽極材料和天然石墨需求量

表1 不同類型電動汽車使用的電池規(guī)格、陽極材料和天然石墨需求量

這也使得鋰離子動力電池行業(yè)成為石墨需求增長最快的領(lǐng)域，決定著未來全球石墨市場需求的增長速度。此外儲能電池、燃料電池和核能等領(lǐng)域也對石墨需求有巨大的增長潛力，如圖1和圖2所示。

圖1 全球電動汽車增長預(yù)測

圖1 全球電動汽車增長預(yù)測

圖2 Benchmark mineral 公司對全球天然石墨需求增長預(yù)測

基于各國政府發(fā)布的節(jié)能減排計劃、新能源汽車發(fā)展規(guī)劃以及全球汽車廠商的電動汽車發(fā)展規(guī)劃(表2和表3)，眾多研究機構(gòu)對未來全球石墨市場需求做出了各種預(yù)測。盡管目前鋰離子電池負(fù)極材料更多地使用人造石墨，但是天然石墨具有價格優(yōu)勢，而且石墨提純和加工技術(shù)的進(jìn)步縮小了天然石墨和人造石墨負(fù)極材料的性能差異，天然石墨的需求將會隨著電動汽車的爆發(fā)式增長進(jìn)入高速增長期，未來鋰離子電池材料需要的合成石墨、天然石墨、針狀焦和其他現(xiàn)有碳原料的數(shù)量將不斷增加。預(yù)計2017—2027年，對應(yīng)于電池材料應(yīng)用的天然石墨需求將增長17%-23%。Roskill信息服務(wù)公司預(yù)計未來10年鋰離子電池負(fù)極材料需求的天然石墨將從2018年的16萬t增長到2028年的80-100萬t，見圖3。

圖3 Ｒoskill 公司對全球電池材料天然石墨增長需求預(yù)測

圖3 Ｒoskill 公司對全球電池材料天然石墨增長需求預(yù)測

表2 中國新能源汽車政策回顧

表3 世界能源署統(tǒng)計的全球15 國新能源汽車規(guī)劃

根據(jù)USGS，全球天然石墨礦產(chǎn)量從20世紀(jì)初的10萬t/a左右增長到2018年的93萬t/a，年均復(fù)合增長率約為2%，20世紀(jì)90年代開始，中國以豐富的石墨礦產(chǎn)資源優(yōu)勢及低廉的環(huán)境和人力成本優(yōu)勢取得了世界天然石墨市場的主導(dǎo)權(quán)，30多年來中國一直是天然石墨生產(chǎn)和出口第一大國，近年產(chǎn)量有所下降，2018年中國的石墨產(chǎn)量仍然占到全球石墨產(chǎn)量的68%(圖4)。中國是最大的石墨生產(chǎn)國，也是最大的石墨消費國，中國更是目前全球最大、增長最快的鋰離子電池市場，而且世界鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈的幾乎所有階段都集中在中國。

圖4 世界主要石墨生產(chǎn)國產(chǎn)量份額

圖4 世界主要石墨生產(chǎn)國產(chǎn)量份額

2、國外新增石墨項目概況

2011年開始，全球掀起石墨烯研究熱潮，以特斯拉和比亞迪等電動汽車為代表的新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，鋰動力電池對石墨材料的需求不斷增長，鱗片石墨價格穩(wěn)定上漲，這也激發(fā)了全球天然石墨礦產(chǎn)勘探開發(fā)熱情，一大批國外石墨礦項目正在加緊推進(jìn)，這些項目多數(shù)完成了可研、正在籌資、審批、或建廠階段，也有一些處在可研階段和勘察階段，少數(shù)項目投入試生產(chǎn)，如莫桑比克的Balama石墨礦項目已于2018年試產(chǎn)，鱗片石墨精礦產(chǎn)量達(dá)到10.4萬t，該礦設(shè)計石墨精礦產(chǎn)能達(dá)到35萬t/a，2019年計劃生產(chǎn)24.5萬t石墨精礦。若這些項目在2025年前都能順利投產(chǎn)，將為全球石墨市場帶來超過150萬t鱗片石墨精礦的產(chǎn)能，完全可以滿足全球電動汽車生產(chǎn)的需要，并將結(jié)束中國將近40年的全球石墨主要供應(yīng)商的統(tǒng)治地位。本文總結(jié)了國外24個新增石墨項目的資源、產(chǎn)能、產(chǎn)品、生產(chǎn)成本和項目進(jìn)展等，以期為國內(nèi)石墨項目提供對比與參考，見表4。

表4 國外新增石墨項目概況

表4 國外新增石墨項目概況

本次統(tǒng)計的國外石墨項目數(shù)量達(dá)到24個，多數(shù)為澳大利亞和加拿大公司控制，項目主要分布在非洲莫桑比克等國。多數(shù)新上項目資源儲量大、品質(zhì)好、開發(fā)成本低，礦石資源量超過億噸的有5個，礦石石墨碳品位超過9%的項目達(dá)到10個。

由國外新上項目及世界石墨市場變化分析可知，2018年是世界石墨市場一個重要的轉(zhuǎn)折年。最近幾年，中國政府執(zhí)行了更加嚴(yán)格的環(huán)境保護政策，關(guān)閉和停產(chǎn)了一批不符合環(huán)境和安全標(biāo)準(zhǔn)的石墨礦山，石墨礦產(chǎn)品產(chǎn)量有所下降，中國的人力成本也在上升，造成了中國石墨精礦的生產(chǎn)成本上升。作為世界最大的鋰離子電池生產(chǎn)基地，中國需要消耗更多的石墨資源，2017年中國進(jìn)口了5.5萬t鱗片石墨，2018年中國進(jìn)口了6.03萬t鱗片石墨。2019年中國將會進(jìn)口更多的磷片石墨精礦。事實上，在嚴(yán)格的環(huán)境執(zhí)法檢查下中國石墨礦山的關(guān)停和非洲地區(qū)大量新建石墨項目的投產(chǎn)，中國有可能在不遠(yuǎn)的將來首次成為石墨的凈進(jìn)口國。

表5 Balama 石墨項目概況

表5 Balama 石墨項目概況

3、典型國外石墨項目概況

為了使讀者更好地了解國外石墨新上項目的發(fā)展概況，本文選擇了5個典型國外石墨礦山項目，對其投資、石墨儲量和品位、主要采選工藝參數(shù)、生產(chǎn)成本和精礦產(chǎn)品規(guī)格等進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

3.1 澳大利亞Syrash Resource(SYR)公司莫桑比克Balama石墨項目

SYR公司是一家在澳大利亞股票交易所上市的工業(yè)礦物技術(shù)開發(fā)公司，公司總部位于澳大利亞墨爾本。

表6 Balama 石墨精礦(固定碳94% - 98%)規(guī)格

表6 Balama 石墨精礦(固定碳94% - 98%)規(guī)格

表7 Syrash Resource公司2018生產(chǎn)情況

SYR公司完全擁有莫桑比克Balama石墨礦的開采權(quán)，2018年公司完成了Balama石墨礦項目建設(shè)，正式開始調(diào)試生產(chǎn)，Balama石墨礦項目情況見表5。這一年公司共生產(chǎn)了C品位95%的石墨精礦10.4萬t，石墨精礦規(guī)格見表6，公司生產(chǎn)情況見表7。Balama石墨礦是全球儲量最大的高品位天然鱗片石墨礦，公司設(shè)計產(chǎn)能達(dá)到350kt/a，礦山壽命超過50年，Balama石墨礦將成為全球產(chǎn)量最大的天然鱗片石墨生產(chǎn)企業(yè)，并對全球石墨市場產(chǎn)生最大影響。Balama石墨礦中還含有釩礦資源，V2O5品位達(dá)到0.23%，釩可以在石墨選礦尾礦中回收，未來將進(jìn)一步提升公司效益。SYR公司目前正在美國路易斯安那州建設(shè)電池正極材料(BAM)生產(chǎn)廠，公司的目標(biāo)是快速取得BAM材料用戶品質(zhì)認(rèn)證，成為亞洲區(qū)外的電池正極材料的供應(yīng)中心。2018年年底，公司已開始為多個客戶提供了生產(chǎn)球形石墨產(chǎn)品的品質(zhì)認(rèn)證。

3.2 澳大利亞Battery Minerals(BAT)公司莫桑比克Montepuez和Balama Central石墨項目

BatteryMinerals是一家在澳大利亞交易所上市的澳大礦業(yè)勘探開發(fā)公司，總部設(shè)在西澳珀斯市，公司正致力于公司擁有的莫桑比克的Montepuez和Balama兩個石墨項目的開發(fā)工作，這兩個石墨礦儲量巨大，原礦品位也都在10%以上，公司資源優(yōu)勢明顯。

表8 第一階段Montepuez 石墨項目可研報告參數(shù)

表8 第一階段Montepuez 石墨項目可研報告參數(shù)

在完成莫桑比克Montepuez石墨項目的融資后，公司計劃每年生產(chǎn)5萬tTGC(總石墨碳)含量96%的石墨精礦，并在今后5年內(nèi)將產(chǎn)量提高到10萬t/a。公司在2018年完成了Balama Central石墨項目的概略研究工作，計劃2021年開始每年生產(chǎn)5.8萬t總石墨碳含量96%的石墨精礦，2024年擴產(chǎn)到11萬t/a，可研指數(shù)見表8、表9。使公司的總產(chǎn)能在2025年前達(dá)到21萬t。隨著世界轉(zhuǎn)向使用電動汽車(機動車輛、客運和重型運輸)、儲能設(shè)施等清潔能源技術(shù)，全球?qū)Νh(huán)保高效的儲能電池的需求推動著鱗片石墨市場的不斷增長。

表9 Balama Central 石墨項目可研報告參數(shù)

表9 Balama Central 石墨項目可研報告參數(shù)

Montepuez石墨具有高結(jié)晶度和獨特的片狀形貌，Battery Minerals公司和Urbix公司合作進(jìn)行了Montepuez石墨精礦純化和球形化技術(shù)研究，并建設(shè)了年產(chǎn)2.4萬t的高純球形石墨中間試驗廠，試驗結(jié)果表明，可以利用高溫純化技術(shù)將TGC品位95%的石墨精礦提純到99.95%(表10、表11)球形化石墨工藝的回收率也達(dá)到了75%。公司計劃進(jìn)一步在美國內(nèi)華達(dá)州生產(chǎn)高純石墨和球形包裹石墨電極材料。

表10 Montepuez 石墨精礦產(chǎn)品規(guī)格

表10 Montepuez 石墨精礦產(chǎn)品規(guī)格

3.3 加拿大Focus Graphite公司Lac Knife石墨項目

FocusGraphite公司是一家總部位于安大略省的礦業(yè)發(fā)展公司，公司擁有多個石墨和稀土勘探開發(fā)項目，公司多年來致力于公司的旗艦項目LacKnife石墨礦開發(fā)工作，Lac Knife石墨礦屬于大型高品位石墨礦，從2014年完成了項目可研(表12)，2017年更新了儲量并開始融資，2018年開始石墨正極材料的研究試驗工作和銷售意向的簽訂工作，目前正在等待建設(shè)審批。

表11 Balama Central 石墨礦精礦產(chǎn)品規(guī)格

表11 Balama Central 石墨礦精礦產(chǎn)品規(guī)格

表12 Lac Knife 石墨項目可研報告參數(shù)

表13 Lac Knife 石墨礦精礦產(chǎn)品規(guī)格

LacKnife石墨礦精礦中回收了部分高附加值的大鱗片石墨。FocusGraphite公司開展了大量的利用LacKnife石墨選礦精礦生產(chǎn)鋰離子電極材料的研究工作，研究結(jié)果表明，含碳96%的細(xì)粒石墨精礦經(jīng)剝片精選TGC含量可以提高到98.3%(表13)，再通過熱法連續(xù)凈化工藝可以得到純度為99.98%的石墨精礦，經(jīng)過球形化和包覆工藝處理后，可以得到鋰離子電池石墨電極材料，這種電極材料的性能超過了兩種人造石墨電池的性能，公司正在積極推進(jìn)高純球形石墨包覆電極材料工廠的可研工作，計劃利用該地區(qū)豐富廉價的電力資源生產(chǎn)電極材料，最快在2020年建設(shè)電池材料廠。

3.4 加拿大NextSource Materials公司馬達(dá)加斯加Molo石墨項目

NextSourceMaterials是一家多倫多交易所上市的加拿大礦業(yè)公司，公司總部位于加拿大安大略省，公司在馬達(dá)加斯加南部擁有Molo石墨項目100%的權(quán)益，Molo位于馬達(dá)加斯加行政首都圖利亞拉東南160km處，交通便利。

表14 Molo 石墨項目可行性報告主要參數(shù)

表14 Molo 石墨項目可行性報告主要參數(shù)

表15 Molo 石墨項目精礦規(guī)格

Molo石墨礦是世界儲量最大的大鱗片石墨礦之一，公司2017年修正了項目可行性報告(表14)，目前正在加緊采礦和選礦工程建設(shè)，2020年建成年產(chǎn)1.7萬t石墨精礦的模塊化選礦廠，2021年擴產(chǎn)到3.4萬t，最終擴產(chǎn)到5.1萬t。精礦產(chǎn)品大鱗片石墨含量占到53%，其中特大超大鱗片占到46%，附加值很高(表15)。

3.5 澳大利亞Kibaran Resources公司坦桑尼亞Epanko石墨項目

KibaranResources是在澳大利亞交易所上市的礦產(chǎn)勘探公司，總部位于澳大利亞珀斯，多年來公司一直專注于挖掘東非地區(qū)豐富的石墨資源的潛力。公司在坦桑尼亞發(fā)現(xiàn)并完全擁有Epanko石墨項目產(chǎn)權(quán)。

表16 Epanko 石墨項目可研報告主要工藝參數(shù)

表16 Epanko 石墨項目可研報告主要工藝參數(shù)

Epanko石墨礦是一個石墨礦物儲量達(dá)到100萬t，品位達(dá)到10%的大型鱗片石墨礦，公司已于2017年完成了項目可行性報告，可行性報告研究表明，Epan-ko項目產(chǎn)出的石墨精礦具有優(yōu)良的膨脹性能(表16)。公司已經(jīng)完成了項目融資，正在加緊推動Epan-ko項目的建設(shè)，2019年1月公司在德國完成了選礦中試，并將中試樣品分送到韓國、日本、中國、北美和德國的電池電極材料生產(chǎn)商，公司還和Blue－chip公司簽訂了精礦產(chǎn)品銷售意向合同。

公司計劃盡快實現(xiàn)年產(chǎn)6萬t石墨精礦的Epanko項目投產(chǎn)，公司正在推進(jìn)采用新提純工藝的年產(chǎn)2萬t球形石墨項目，該項目將使用Epanko石墨精礦在澳大利亞奎納納生產(chǎn)電池電極材料。

表17 Epanko 石墨項目精礦規(guī)格

表17 Epanko 石墨項目精礦規(guī)格

    Epanko石墨精礦中大鱗片石墨含量占到55.4%，中鱗片占到30.8%，是名副其實的大鱗片石墨礦，精礦產(chǎn)品的平均純度可以達(dá)到96.3%(表17)，有很強的市場競爭力。

    4、結(jié)論

    (1)國外新增石墨礦項目數(shù)量多，總產(chǎn)能大，足以滿足2025年全球電動汽車市場需求。

    本次統(tǒng)計的國外石墨礦項目數(shù)量達(dá)到24個，多數(shù)為澳大利亞和加拿大公司控制，項目主要分布在非洲莫桑比克等國。這些項目均為磷片石墨項目，部分項目進(jìn)展很快，有些在2018年已經(jīng)投產(chǎn)，多數(shù)項目計劃在2019年到2023年間陸續(xù)投產(chǎn)。項目完全投產(chǎn)后可以新增鱗片石墨精礦產(chǎn)能172.3萬t/a，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了2018年全球天然石墨產(chǎn)量93萬t，將會對中國和世界的石墨產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

    (2)多數(shù)項目資源儲量大、品質(zhì)好和開發(fā)成本低。

    統(tǒng)計的24個項目中，礦石資源量超過億t的有5個，礦石TGC品位超過9%的項目達(dá)到10個(我國石墨品質(zhì)最好的黑龍江地區(qū)石墨平均品位大約為9%)，石墨精礦成本低于500美元的項目有13個。其中莫桑比克Balama石墨礦，儲量以石墨礦物計高達(dá)1857萬t，原礦TGC品位達(dá)到16.36%，設(shè)計產(chǎn)能達(dá)到35萬t/a，成為世界產(chǎn)能最大的石墨礦生產(chǎn)巨無霸，足以影響全球石墨產(chǎn)業(yè)。

    (3)多數(shù)項目產(chǎn)品目標(biāo)明確，指向鋰電池材料等高附加值產(chǎn)品。

    24個項目中有17個項目將產(chǎn)品目標(biāo)設(shè)定為電池材料或膨脹石墨等深加工產(chǎn)品，或?qū)V進(jìn)行了電池材料性能測試，多數(shù)項目從勘探和可研階段開始，不僅進(jìn)行了選礦試驗研究，而且進(jìn)行了提純和球形化等方面的研究工作，有些甚至進(jìn)行了包覆和電池性能研究。莫桑比克Balama石墨項目、Montepuez石墨項目已在美國建成了電池材料生產(chǎn)廠和中試廠。瑞典Vit-tangi石墨項目在德國進(jìn)行了電化學(xué)剝片法生產(chǎn)石墨烯和鱗片石墨的中間試驗。這些石墨項目不僅會向市場提供鱗片石墨產(chǎn)品，而且會向市場提供很大的鋰離子電池材料新增產(chǎn)能。

    5、對策建議

    (1)提高我國石墨行業(yè)準(zhǔn)入門檻，制定相應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，提高對石墨行業(yè)統(tǒng)籌引導(dǎo)。立足于石墨市場需求，優(yōu)先支持引導(dǎo)競爭力強、附加值高、環(huán)境影響小的企業(yè)發(fā)展，限制和淘汰技術(shù)落后、企業(yè)規(guī)模小、產(chǎn)業(yè)鏈條短的企業(yè)。統(tǒng)籌兼顧規(guī)劃當(dāng)前和長遠(yuǎn)的關(guān)系，準(zhǔn)確把握國際和國內(nèi)石墨行業(yè)市場情況和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，合理規(guī)劃國內(nèi)石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模和方向，推動石墨資源合理、有序和高效開發(fā)。

    (2)加強對新上石墨項目的市場評估，增強我國石墨項目抗風(fēng)險能力。未來石墨礦市場競爭會更加激烈，國內(nèi)新上石墨項目應(yīng)當(dāng)加強國內(nèi)外市場狀況的研究，加強對國內(nèi)外石墨的產(chǎn)量、產(chǎn)品、品質(zhì)、生產(chǎn)成本和產(chǎn)品價格等方面研究，找準(zhǔn)市場定位，增強抵御市場風(fēng)險的能力。

    (3)延伸石墨產(chǎn)業(yè)鏈，研制更加環(huán)保和低成本的生產(chǎn)工藝。通過政策支持和引導(dǎo)，通過支持企業(yè)創(chuàng)立研發(fā)中心，支持國內(nèi)石墨高精尖科研創(chuàng)新團隊的建設(shè)等，支持企業(yè)發(fā)展石墨深加工制品，延伸石墨產(chǎn)業(yè)鏈，提高石墨產(chǎn)品附加值;大力研發(fā)更加環(huán)保、對環(huán)境影響更小的技術(shù)，增強企業(yè)競爭力。

    以上內(nèi)容摘自絲路印象海外事業(yè)部(www.miottimo.com)搜集整理，若轉(zhuǎn)載，請注明出處。