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    全球石墨消費結構、貿易格局及應用趨勢

    點擊數:125542018-10-23 00:00:00 來源: 可膨脹石墨,鱗片石墨,球形石墨,微粉石墨,石墨乳,粉末冶金專用石墨粉,石墨紙

          石墨既是傳統工業中重要的礦物原料,又是對新興產業發展至關重要的新型材料。本文圍繞石墨的消費結構變遷及國際貿易展開研究,展望未來世界石墨資源的應用趨勢和貿易格局,并分析我國做為石墨資源大國在未來全球石墨開發及貿易活動中的地位變化。

      石墨是傳統工業中所必需的礦物原料, 一直以來在鋼鐵、冶金、鑄造、機械設備、化工等領域有著廣泛的應用, 尤其是作為耐火材料在鋼鐵行業中的應用量大。

      隨著科技進步, 石墨新材料在新能源、核工業、電子信息、航空航天和國防等高新產業中的應用潛力逐漸被挖掘, 石墨被認為是新興產業發展所必需的戰略資源而逐漸受到重視。

      世界天然石墨資源豐富, 據USGS(美國地質調 查局)統計, 2015年, 全球探明的天然石墨儲量約為2.3億噸, 其中98%集中分布在土耳其、巴西、中國、印度4個國家, 儲量分別為9000萬噸、7200萬噸、5500萬噸、800萬噸。

      我國是石墨資源大國, 石墨生產除滿足國內巨大的石墨需求外, 還大量出口日本及歐洲各國, 長期以來扮演著世界大的天然石墨資源供應國的角色。近年隨著石墨新材料在新興產業中的應用, 世界各國對石墨資源愈加重視。

      我國做為世界最大的石墨生產及消費國, 把握未來石墨資源的應用及國際貿易格局變化對促進石墨資源的合理開發有著重要意義。

      早在90年代初, 徐靜雅等人就對天然石墨的應用情況和市場做了分析和預測, 指出了當時石墨的產品的主要開發方向。

      崔源聲等綜述了國內外石墨資源、生產、消費以及國際貿易的現狀, 并對未來國際石墨市場和國內石墨工業進行了分析和展望。

      顏玲亞對世界石墨資源概況、需求、消費及國際貿易進行了系統分析, 提出石墨在傳統應用領域將保持穩定, 由于世界性的技術創新和突破, 石墨在高精尖領域將得到越來越廣泛的應用。

      傳秀云詳細分析了石墨產品在傳統行業和新型行業各領域中的發展前景, 認為隨著科學技術和工業的發展, 石墨將作為高科技領域中新型功能材料結構材料, 并建議需根據石墨產品的需求和用途分級, 根據用途決定生產產品的質量特點, 以節約成本和資源。

      Bai等研究了諸多因素對中國石墨貿易產生的影響和進出口量與價格間的互相影響。

      高天明等預測到2020年中國石墨需求量將達到100萬噸, 耐火材料行業需求量將減少, 而密封、制動材料, 潤滑、吸附劑及電池電極等行業需求將翻番。

      前人研究成果多集中于對未來石墨產業的發展及應用趨勢探討, 較少著眼于石墨應用及貿易的演變過程, 本文通過總結天然石墨消費結構和國際貿易格局的演變, 把握未來石墨應用發展方向, 展望未來天然石墨供銷格局, 確定我國在未來石墨貿易中的定位, 為我國石墨產業發展提供建議。

      1 石 墨 消 費 結 構 演 變

      1.1 全 球 天 然 石 墨 消 費 結 構 演 變

      1986年全球消費天然石墨消費結構中: 耐火材料及鋼鐵工業占33%, 鑄造占20%, 潤滑材料占10%, 摩擦材料占9%, 坩堝占5%, 鉛筆、電池等其他產品占23%, 其中60%與鋼鐵冶金、鑄造、坩堝等傳統工業密切相關。到2013年, 天然石墨的消費結構為: 耐火材料及煉鋼占26%, 鑄造15%, 潤滑材料14%, 摩擦材料13%, 鉛筆7%, 其他(碳制品、電池、膨脹石墨等)25%。耐火材料、鋼鐵冶金等傳統領域的天然石墨需求仍然占據著主要的地位, 但其比重 已經下降到45%。

      1.2 美 國 天 然 石 墨 消 費 結 構 演 變

      美國作為發達國家中的石墨消費大國, 其消費變化具有很強的代表性。隨著60年代碳鎂鋁磚及石墨增添劑在北美的大規模應用, 天然石墨被大規模投入到煉鋼及耐火材料生產中, 耐火材料、煉鋼、鑄造逐漸成為美國的天然石墨消費的主導產業, 消費占比約60%。

      自20世紀80年代中期開始, 人造石墨在鋼鐵增碳劑等方面逐漸替代了天然石墨, 耐火材料生產成為美國天然石墨主要的消費領域。2012年美國消費天然石墨5.09萬噸, 其中: 耐火材料領域消費占比55%, 制動襯片占5%, 鑄造占3%, 軸承、碳刷等碳制品占3%, 潤滑劑和粉末冶金各占1%, 其他消費領域主要包括電池電極、坩堝、鉛筆、工業鉆石、密封及阻燃材料等, 共占34%。

      1.3 中 國 天 然 石 墨 消 費 結 構

      我國是石墨資源消費大國, 2013年我國天然石墨消費量達到64.7萬噸, 其中: 耐火材料、煉鋼占42%, 電池、膨脹石墨、碳刷等占23%, 潤滑劑、膠體石墨、鑄造占12%, 制動襯片及摩擦材料占10%, 鉛筆、墨粉等占10%。

      1.4 石 墨 消 費 結 構 未 來 演 變 趨 勢

      科技的發展、應用技術的突破直接關系到石墨在新興產業中的應用, 是影響未來石墨需求的重要因素, 難以量化, 同時世界能源市場的變化也會對新能源產業產生影響, 從而影響對石墨的需求。

      天然石墨主要的消費領域是鋼鐵冶金行業, 對石墨的需求來源包括耐火材料的生產、鋼鐵增碳劑、煉鋼爐電極等。據國際鋼鐵協會統計, 2015年全球粗鋼產量16.23億噸, 預計至2030年全球鋼鐵產量將達到20億噸, 印度將成為鋼鐵產量主要增長來源。而我國鋼鐵產能已經過剩, 我國鋼鐵工業“十二五”發展規劃預計中國鋼鐵產量將在2015—2020年達到峰值, 因此對石墨的需求也會趨于穩定。

      綜合考慮到隨著耐火材料生產技術的進步, 耐火材料壽命延長, 低碳鎂碳磚的推廣, 單位鋼鐵生產消耗的耐火材料減少等因素, 未來鋼鐵冶金工業對天然石墨需求的增長空間十分有限。

      汽車工業是天然石墨的另一重要消費領域, 傳統汽車工業的石墨需求主要來自汽車蓄電池、制動襯片、汽缸墊等方面, 此外, 隨著新能源汽車性能及成本被市場接受, 新能源汽車銷量爆發式的增長, 鋰離子汽車電池對石墨負極產量的需求也將迅速增長。

      據各國汽車工業協會發布數據, 2015年全球新能源汽車銷量達到54.9萬噸, 其中中國銷量增速快, 2015年達到33萬輛, 相比2014年增長了300%以上, 據國內學者計算, 每100萬輛采用鋰離子電池做為動力的汽車, 需鱗片石墨15~18萬噸, 新能源汽車將成為未來石墨消費增長快的應用領域之一。

      除鋰離子電池外, 另一個石墨消費增長快的領域是膨脹石墨材料, 膨脹石墨材料是新型石墨阻燃、環保材料的原料, 由膨脹石墨加工而成的柔性石墨材料可用于生產石墨密封、散熱材料及燃料電池, 其生產需要以大鱗片石墨為原料。

      新型石墨材料, 尤其是石墨密封及阻燃材料相比傳統材料性能更佳, 近年來有逐漸替代傳統材料的趨勢, 包括石墨盤根可取代鐵絲, 石墨粉、盤可取代鋼筋、石墨紙取代鋁膜等。同時, 環保型石墨在吸附、過濾產品中應用以及石墨散熱材料在電子產品中的應用前景也非常廣闊。

      石墨潤滑材料的生產占石墨消費的14%, 隨著技術的發展, 石墨在潤滑材料領域中的應用已經由單一的石墨潤滑劑擴展至可用于潤滑材料、潤滑油添加劑的石墨復合材料及納米材料, 預計石墨在潤滑材料領域的需求將會快速增長。

      石墨烯是近年興起的一種新型納米材料, 具有諸多優異性能, 一經發現即受到各國重視, 被認為在鋰電、太陽能電池、超級電容器、傳感器、生物醫藥、柔性顯示器件、復合材料以及環保等諸多領域具有很強的應用潛力。石墨邦,國內首家碳石墨全產業鏈電商平臺----www.shimobang.cn欲交流請加微信號:shimobang 目前石墨烯的制備及應用仍不成熟, 對天然石墨資源需求的影響不確定性很強。

      目前已發現多種石墨烯制備方法, 其中具有大規模應用潛力的方法主要是氧化還原法以及化學氣相沉積法兩種, 前者以大鱗片石墨為原料, 通過剝離天然石墨獲取石墨烯粉體, 后者則主要通過氣體碳源制備石墨烯, 不依賴天然石墨資源。目前兩種方法均實現了初步的產業化, 未來石墨烯大規模低成本制備技術及可產業化應用技術將決定了石墨烯產業對天然石墨資源的需求。

      綜上所述, 未來石墨需求的增長主要在新能源 汽車以及新材料領域中, 而在傳統工業中, 雖然對石墨需求的增長空間有限, 但考慮到其巨大的消費量, 傳統工業尤其是耐火材料產業短期內仍將是主要的石墨消費領域。

      2 全 球 貿 易 格 局

      2015年全球天然石墨總產量達119萬噸, 主要生產國有中國、印度、巴西、土耳其、朝鮮、加拿大、墨西哥等。其中中國產量達到78萬噸, 占總產量的65.55%; 其次是印度, 產量為17萬噸, 占總產量的14.29%; 巴西產量為8萬噸, 占總產量的6.72%; 中國、印度、巴西的產量總和占全球產量的86.55%。

      2.1 貿 易 格 局

      世界天然石墨主要出口國有中國、朝鮮、巴西、墨西哥、德國等。

      中國是世界大天然石墨出口國和第二大進口國, 石墨商品大量出口至日本、歐洲、韓國、美國、印度等國, 2014年出口天然石墨28.26萬噸, 占全球總量的58%。進口方面除從朝鮮、坦桑尼亞進口石墨原礦外, 主要從日本、韓國、美國、德國、荷蘭等發達國家高價進口高級石墨產品(圖 1)。

      朝鮮是第二大天然石墨出口國, 2014年僅與中國有石墨貿易, 出口天然石墨6.07萬噸。

      巴西是世界第三大天然石墨出口國, 2014年出口總量2.22萬噸, 主要出口至德國、美國及其他歐洲國家、日本等, 進口量僅1423t, 主要來自德國、中國。

      墨西哥是世界第四大天然石墨出口國, 出口商品以隱晶質石墨為主, 2014年出口量為2.15萬噸, 97%均出口至美國, 進口量僅 3374t, 主要來自美國、中國、加拿大。

      除中國外, 天然石墨的主要進口國有美國、日本、德國、俄羅斯、印度、韓國等。2014年, 美國進口6.96萬噸, 占全球總進口量的14.9%; 中國進口6.35萬噸, 占比13.6%; 日本進口5.75萬噸, 占比12.31%; 德國進口5.34萬噸, 占比11.42%; 俄羅斯進口2.67萬噸, 占比5.71%; 其他國家進口量19.64萬噸, 占比42.04%(圖1)。

      美國是世界第一大天然石墨進口國, 2014年從墨西哥、中國、加拿大、巴西等多個國家進口天然石墨6.96萬噸, 占全球總進口量的14.9%, 同年出口量1.21萬噸, 主要出口到加拿大、墨西哥等北美周邊國家。

      日本是世界重要的石墨進口國和消費國, 2014年進口天然石墨5.75萬噸, 其中90%以上來自中國, 其進口天然石墨多用于本國消費及儲備, 出口則以深加工產品為主, 主要出口至韓國、美國、中國。

      歐洲發達國家20年來一直對其石墨資源進行保護, 天然石墨主要依靠進口, 每年從歐洲以外地區進口的天然石墨約10萬噸, 進口量大的是德國, 2014年進口天然石墨5.33萬噸, 其他主要石墨進口國還有荷蘭、英國、法國等。

      印度雖然是世界第二大天然石墨生產國, 但近年來國內石墨消費量迅速增長, 無法滿足自身需求, 需從中國、馬達加斯加進口。2014年印度共進口天然石墨2.52萬噸, 其中90%來自中國。

      2.2 中 國 在 石 墨 國 際 貿 易 中 的 地 位

      我國是世界重要的石墨資源供應國, 長期大量出口石墨原料及初級加工產品, 而精深加工產品依賴進口。

      我國石墨出口產品以石墨原料及各規格的石墨粉片、粉末等初級產品為主, 自2009年以來出口產品中增加了用于生產鋰離子電池負極材料的原料的球化石墨, 屬于附加值較高的深加工產品, 隨著我國的球化石墨出口量逐年增加, 由2009年的僅千余噸增加到2014年的2.9萬噸, 我國石墨產品的出口均價也有了明顯的提升, “低出高進”的現象有所改善(表 1)。

      2014年我國天然石墨進口結構中, 99%以上是進口自朝鮮、坦桑尼亞、斯里蘭卡等國的石墨原礦, 其中進口量多的朝鮮石墨原礦進口價格僅129美元/t。而來自日本、德國等發達國家進口的天然石墨產品則以精深加工產品為主, 2014年進口量僅2040t, 進口均價達到7802.5美元/t。我國海關并未詳細統計各類進口石墨精深加工產品, 國內部分石墨深加工產品市場價格見表2。

      可見雖然近年石墨加工技術有所提高, 出口產品價格有明顯提升, 但與日本、德國等發達國家相比仍有較大差距(表 3)。

      2.3 石 墨 原 料 價 格 變 化

      近30年來我國出口對國際市場影響深遠, 20世紀八九十年代起, 我國石墨的大量出口致使 國際市場價格大幅度下降, 1993—2004年的十余年間, 國際市場天然石墨價格一直在谷底徘徊。2005年開始出現上漲趨勢, 至2008年10月天然石墨價格達到1993—2008年期間的高價位。

      2008—2009年的全球金融危機期間, 各規格石墨產品均受到影響, 產生了短期的價格波動。2010年3月, 高純石墨產品價格開始上漲, 2010年10月諾貝爾獎的頒布使石墨烯在全球受到關注, 期貨市場炒作等因素推動石墨價格在短期內出現大幅上漲, 在2011年達到歷史高水平, 之后開始逐漸下降并保持平穩。

      當前各規格的鱗片石墨產品在全球礦業低迷的大背景下保持著較高的價格,相比之下, 較低規格的石墨產品價格并未發生劇烈的波動, 價格一直保持在500美元/t左右(圖 2)??梢娪绊懯珒r格的主要因素來源于對優質石墨產品的需求變化。

      3 結 論

      通過本文對石墨消費結構演變, 與貿易格局的分析, 可得出以下結論:

      (1)在應用趨勢方面, 鋼鐵冶金工業、汽車工業、以及新能源新材料產業的發展決定了未來石墨需求趨勢, 未來傳統工業在對石墨需求的提升空間不大, 在汽車工業及新材料產業中, 新能源汽車及石墨密封、阻燃材料的應用有較好的前景, 將帶動未來石墨資源尤其是優質石墨資源的需求。

      (2)在國際貿易方面, 我國石墨資源豐富, 對石墨資源的開發程度較高, 長期扮演著世界大天然石墨生產和供應國的角色。

      2004年以來, 由于中國石墨的過量低價出口, 使大部分國家中止了對國內石墨資源的開發, 近年來隨著市場環境的明顯改善, 全世界范圍內對石墨的勘查開發力度明顯增大, 澳大利亞、加拿大、土耳其、巴西、莫桑比克、坦桑尼亞等國做為石墨資源供應國的地位有望得到提升, 同時我國為滿足國內新興產業對優質石墨產品日益增長的需求, 保護優質石墨資源已成為國內政策的主要趨勢, 我國未來做為資源供應國的地位將會下降, 預計天然石墨出口量將持續走低。

      (3)在價格方面, 隨著石墨戰略意義的凸顯, 主要的生產國的生產和貿易將會受到控制, 預計未來石墨產品, 尤其是優質石墨原料的市場價格仍將呈上升趨勢。

      同時, 在近年來全球礦業低迷的大背景下, 石墨做為新興礦產具有很強的吸引力, 石墨價格將難免受到市場因素影響, 產生類似2011年的短期價格波動。

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