中國粉體網(wǎng)訊 石墨是一種碳質非金屬礦物,，屬高性能晶體碳材料，具有優(yōu)良的導熱,、導電,、耐高低溫、抗輻射、抗腐蝕,、自潤滑等性能,，被廣泛應用于冶金、機械,、汽車,、原子能、醫(yī)藥,、軍工,、電池和航空航天等領域，已成為21世紀高,、新,、尖科技領域材料必不可少的原料之一。許多發(fā)達國家近些年將石墨列為本國的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)給予保護,，為提高資源供應能力和開發(fā)利用水平,，我國也在2016年12月將鱗片石墨（又稱晶質石墨）等礦產(chǎn)列入戰(zhàn)略性礦產(chǎn)目錄。
石墨的分類
石墨的工藝特性主要取決于它的結晶形態(tài),，根據(jù)結晶形態(tài)的不同,，工業(yè)上可將天然石墨分為致密結晶狀石墨（塊狀石墨）、隱晶質石墨（土狀石墨）和鱗片石墨三類,。
塊狀石墨在自然界中比較罕見,，是價值最高的石墨礦，其結晶狀態(tài)最好,，顆粒直徑大于0.1mm,，結晶肉眼可見，比表面積范圍集中在0.1～1m2/g,，呈致密的塊狀構造,，固定碳含量為60%～65%，有時高達80%～90%,，但其可塑性和滑膩性沒有鱗片石墨好,。
土狀石墨的結晶狀態(tài)最差，晶體直徑小于1μm,，比表面積主要分布于1～5 m2/g,，是微晶石墨的集合體，只有在電子顯微鏡下才能見到完整的晶型,，表面呈土狀,，缺乏光澤和潤滑性，可浮性差,，但品位較高,，固定碳含量一般為60%～80%,，少數(shù)可達90%以上。
鱗片石墨是自然界中可浮性最好的礦石之一,，經(jīng)過多次磨礦,、多次選別可得到高品位的石墨精礦，該類礦石的可浮性,、潤滑性,、可塑性等均優(yōu)于其他類型石墨，因此其工業(yè)應用價值最大,。
晶質石墨（圖源：礦業(yè)網(wǎng)）
鱗片石墨的概況
鱗片石墨經(jīng)高壓變質而成,，一般呈青灰色，風化呈黃褐色或灰白色,，多產(chǎn)于麻巖,、片巖、結晶石灰?guī)r以及矽卡巖中,，共生礦物較復雜,，主要成分為片狀結晶碳，伴有長石,、石英,、黑云母、黃鐵礦,、磁黃鐵礦,、金紅石等雜質礦物。
礦石中石墨為晶質鱗片狀或葉片狀,，呈黑色或鋼灰色,，主要賦存在長石、石英或透輝石,、透閃石顆粒之間,，具有明顯的定向排列，與層方向一致,。鱗片石墨大多為天然顯晶質石墨，呈層狀結構,，其形似魚鱗狀,，屬六方晶系，結晶狀態(tài)較好,，粒度直徑為0.05～1.5μm,，片厚0.02～0.05mm，最大鱗片可達4～5mm,，石墨碳含量一般在2%～5%或10%～25%左右,。
鱗片石墨的分類與應用
根據(jù)總石墨碳含量（Total Graphitic Carbon,，TGC），鱗片石墨分為高純石墨（TGC≥99.9%）,、高碳石墨（TGC94.0%～99.9%）,、中碳石墨（TGC 80.0%～94.0%）及低碳石墨（TGC≤50.0%～80.0%）四類。根據(jù)鱗片大小,，鱗片石墨分為大鱗片石墨（＞147µm）,、小鱗片石墨（＜147µm）。
鱗片石墨應用領域
鱗片石墨資源儲量及產(chǎn)量
天然鱗片石墨礦床是世界上主要的石墨礦床類型,，主要蘊藏在亞洲的中國和斯里蘭卡,，歐洲的烏克蘭，非洲的莫桑比克,、馬達加斯加,、坦桑尼亞以及南美洲的巴西等國，莫桑比克,、坦桑尼亞,、馬達加斯加等國盛產(chǎn)（超）大鱗片石墨，具有較高的工業(yè)價值,。
2020年全球天然鱗片石墨儲量分布
（來源：U S Geological Survey.MINERAL COMMODITY SUMMARIES2021）
美國地質調查局（USGS）發(fā)布的《MINERAL COMMODITY SUMMARIES 2021》顯示,，截至2020年底，世界上已探明的天然鱗片石墨儲為量2.3億t,，其中中國,、巴西、馬達加斯加,、莫桑比克占比84%以上,。
目前，天然鱗片石墨的主要生產(chǎn)國為中國,、巴西和印度,。2011—2016年，全球天然鱗片石墨的生產(chǎn)量保持穩(wěn)定,，維持在110～120萬t/a,。受一系列因素影響，2017年驟降至89.7萬t,；2018年慢慢回升至93萬t,；2019年由于莫桑比克天然鱗片石墨供應量提高，恢復到110萬t,。2020年,，中國鱗片石墨產(chǎn)量為65萬t，約占世界總產(chǎn)量的59%,，是全球第一大生產(chǎn)國,；莫桑比克鱗片石墨產(chǎn)量為12萬t,，占世界總產(chǎn)量的11%，成為第二大生產(chǎn)國,。
2011−2020年全球天然鱗片石墨產(chǎn)量及變化情況
（來源：U S Geological Survey.MINERAL COMMODITY SUMMARIES2021）
鱗片石墨的選礦提純
石墨的純度決定其用途,，隨著石墨的應用范圍不斷拓寬，對其純度的要求也越來越高,。試驗研究與工業(yè)實踐表明,，不同的提純方法具有不同的優(yōu)勢和市場。
浮選法：鱗片石墨具有良好的天然可浮性,，經(jīng)浮選富集提純后可得到固定碳含量大于90%的精礦產(chǎn)品,。其浮選工藝具有特殊性，既要提高精礦的固定碳含量,，又要提高大鱗片的產(chǎn)率,，而原礦固定碳含量一般不高，約在3%～10%,，工藝選礦比大,，富集程度高，需經(jīng)多段磨礦實現(xiàn)與脈石礦物的逐步解離,，通常采用階段磨礦階段浮選工藝流程,。探索鱗片石墨浮選中如何保護大鱗片，合理優(yōu)化磨礦工藝及浮選工藝,，提高大鱗片產(chǎn)率及精礦質量,，是鱗片石墨選礦的主流發(fā)展趨勢。
堿酸法：是目前應用較廣泛,、提純效果相對理想的鱗片石墨的提純方法,，但該工藝能耗高、流程復雜,、耗水量大,。
氫氟酸法：提純石墨效果顯著，但氫氟酸有劇毒,、嚴重污染環(huán)境,，其使用受到限制。
氯化焙燒法：純化石墨效果有限,，且氯氣有毒不利于健康和環(huán)保,，對設備要求較高。
高溫法：是實現(xiàn)超純石墨生產(chǎn)的有效手段,，但該法對原料和設備要求極高,。
全球鱗片石墨貿(mào)易格局
目前,，世界上天然鱗片石墨以中國,、巴西,、莫桑比克、馬達加斯加等國家為主要出口國,，以中國,、美國、印度,、日本,、德國、加拿大等國家為主要進口國,。中國既是天然鱗片石墨的主要出口國,，也是主要進口國，是全球最大的石墨生產(chǎn)國和消費國之一,，在全球石墨貿(mào)易市場地位舉足輕重,。
中國主要出口鱗片石墨原礦、低品位鱗片石墨等粗加工,、低附加值的石墨產(chǎn)品,，而美國、日本,、德國等發(fā)達國家則主要出口氟化石墨,、膨脹石墨、高純石墨等深加工,、高附加值的石墨產(chǎn)品,。
2014−2020年世界主要天然石墨生產(chǎn)國產(chǎn)能/萬t
（來源：U S Geological Survey.MINERAL COMMODITY SUMMARIES2021）
鱗片石墨的市場需求
目前，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為天然鱗片石墨需求增長的主要領域,，其中鋰離子電池負極材料是天然鱗片石墨應用最廣泛的行業(yè),，而在傳統(tǒng)的工業(yè)領域中，耐火材料行業(yè)仍會是鱗片石墨最主要的消費領域,，而且在一段時間內需求量會相對穩(wěn)定,。
全球石墨消費分布領域
（來源：王政，全球鱗片石墨資源與消費預測）
中國擁有全球最大的石墨消費市場,，目前每年平均消費石墨約100萬t,，行業(yè)年產(chǎn)值超過100億元，其中,，消費的鱗片石墨超過了1/2,，約為50萬～75萬t，主要集中在鋼鐵和鑄造業(yè),、耐火材料等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領域,，在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領域占比還比較少。
目前,，耐火材料行業(yè)依舊是石墨消費的重要領域,。隨著中國逐漸調整經(jīng)濟結構,，天然鱗片石墨的應用領域明顯轉向新材料、新能源領域,，包括航天軍工及氟化石墨,、超硬材料、核工業(yè),、鋰離子電池,、堿性電池等，大幅提升了石墨新應用領域的消費量,，預計到2025年將超過40%,。尤其是隨著動力鋰電池的廣泛應用，加大了對鱗片石墨的需求,。
參考來源：
王政：全球鱗片石墨資源與消費預測,，采礦技術2021
張謙，等：鱗片石墨的提純工藝研究現(xiàn)狀與展望,，昆明理工大學省部共建復雜有色金屬資源清潔利用國家重點實驗室
牛敏,，等：鱗片石墨選礦工藝進展，中國地質科學院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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