世界石墨資源概況及需求分析

周起忠，閆衛(wèi)東，尹麗文，徐桂芬，王文利，江偉華

（1.自然資源部信息中心，北京 100830；2.中國非金屬礦工業(yè)協(xié)會，北京 100831）

石墨是碳元素在特定高溫還原條件下結(jié)晶的礦物，與金剛石同是碳的同質(zhì)多象變體，是一類重要的無機非金屬材料，一般形成于高溫地質(zhì)條件，廣泛分布于變質(zhì)礦床，由富含有機質(zhì)或碳質(zhì)的沉積巖經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用形成。石墨也可以在2600～3000℃的電爐中用石油焦人工合成。根據(jù)礦石結(jié)晶程度劃分，石墨可分為晶質(zhì)石墨（又稱鱗片石墨）和隱晶質(zhì)石墨（又稱為土狀石墨）兩大類。石墨具有特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，是傳統(tǒng)工業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)必需的礦物原料，廣泛應(yīng)用于科技工程領(lǐng)域。當(dāng)前世界石墨資源分布不平衡，新資源的發(fā)現(xiàn)有望改變現(xiàn)有石墨分布格局。受制于石墨資源分布影響，石墨生產(chǎn)也相對集中。本文將詳細論述全球石墨的資源分布、生產(chǎn)以及貿(mào)易和消費情況，基于對以上情況的研究，最后做出全球石墨消費預(yù)測。

1 石墨資源儲量與分布

1.1 資源儲量

世界石墨資源近幾年增長穩(wěn)定。 2012年前，世界石墨儲量維持在7000萬～9000萬t之間。2012年之后，全球石墨礦產(chǎn)勘查開發(fā)力度不斷加大，勘探呈現(xiàn)出空前繁榮的局面，2015年后世界石墨儲量呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。截至2018年底，世界石墨資源儲量已達3.0億t（圖1）。

圖1 2010～2018年世界石墨儲量變化趨勢

1.2 資源分布

世界石墨資源分布較為集中。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）統(tǒng)計，截止到2018年，土耳其石墨儲量9000萬t，占全球的30.00%，居全球第一（圖2）；中國7300萬t，占全球的24.33%，居全球第二；巴西7200萬t，占全球的24.00%，居全球第三；印度800萬t，占全球的2.67%。世界石墨資源分布較為集中[2，3]，土耳其、中國、巴西、印度等國石墨儲量占全球石墨資源儲量的80%以上。

圖2 世界主要國家石墨資源儲量

1.3 新發(fā)現(xiàn)資源

近五年全球石墨有不同程度的新發(fā)現(xiàn)。據(jù)S&L Global Market Intelligence數(shù)據(jù)，2016年突破較大，發(fā)現(xiàn)石墨資源20588萬t，主要集中在莫桑比克，達17051萬t，占同年世界新發(fā)現(xiàn)的82.82%。其中，所屬特里同礦產(chǎn)有限公司（Triton Minerals Ltd.）的新發(fā)現(xiàn)16657萬t，當(dāng)前處于可行性研究起始階段；所屬博恩稀土有限公司（Frontier Rare Earths Ltd.）的新發(fā)現(xiàn)394萬t，當(dāng)前處于增儲階段。2017年全球新發(fā)現(xiàn)石墨資源2958萬t，主要集中在坦桑尼亞，達1965萬t，占同年世界新發(fā)現(xiàn)的66.43%。其中所屬黑巖礦業(yè)有限公司（Black Rock Mining Ltd.）的新發(fā)現(xiàn)1660萬t，當(dāng)前已完成可行性研究。2018年全球新發(fā)現(xiàn)石墨資源6114萬t，雖然新發(fā)現(xiàn)總量較大，但并未有大型石墨礦，最大的位于加拿大，僅1431萬t，屬于梅森石墨有限公司（Mason Graphite Inc.），當(dāng)前處于建設(shè)規(guī)劃階段（圖3）。

圖3 2013～2018年全球新發(fā)現(xiàn)石墨資源儲量

2 石墨生產(chǎn)情況

2.1 產(chǎn)量分布

目前世界石墨生產(chǎn)主要集中在中國、巴西、印度、加拿大等國家。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局和中國非金屬礦工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計， 2018年全球天然石墨產(chǎn)量為155萬t。其中，中國125.00萬t，占比80.65%，為世界石墨生產(chǎn)第一大國；巴西9.50萬t，占比6.13%；加拿大、印度石墨產(chǎn)量分別為4.00萬t和3.50萬t，分別占比2.58%和2.26%。中國石墨產(chǎn)量一直穩(wěn)居世界第一，2018年，中國晶質(zhì)石墨產(chǎn)量80萬t，隱晶石墨產(chǎn)量約45萬t。石墨礦山分布在黑龍江、山東、內(nèi)蒙古、山西、四川和福建等20個省區(qū)，石墨加工主要集中在黑龍江雞西、黑龍江蘿北、內(nèi)蒙古興和、山東平度、湖南郴州和吉林磐石等六大石墨生產(chǎn)加工基地，2018年六大石墨生產(chǎn)加工基地石墨產(chǎn)量108萬t，占全國當(dāng)年石墨總產(chǎn)量的70%。巴西國家石墨有限公司（National de Grafite）是世界上天然晶質(zhì)石墨的最大生產(chǎn)者之一，石墨生產(chǎn)能力為5.2萬t/年，產(chǎn)量約占巴西全部產(chǎn)量的2/3。目前，世界石墨生產(chǎn)分布較為集中，以上四國石墨產(chǎn)量占比世界石墨總產(chǎn)量約達91%（圖4）。

圖4 2018年世界主要國家石墨產(chǎn)量占比

2.2 產(chǎn)量變化

全球石墨生產(chǎn)近30年來總體上處于穩(wěn)步增長狀態(tài)。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局數(shù)據(jù)，從近30年世界石墨產(chǎn)量情況來看，基本上可以分為兩個階段。第一階段：2003年以前，世界石墨產(chǎn)量總體穩(wěn)定在75萬t左右。雖然總產(chǎn)量基本穩(wěn)定，但中國石墨產(chǎn)量總體上穩(wěn)步上升，從1991年的28.89萬t逐步上升到2003年的45萬t，國外石墨產(chǎn)量略有下降，從1991年的48.2萬t逐步下降到2003年的29.2萬t。第二階段：從2004年至今，世界石墨產(chǎn)量基本保持穩(wěn)中有升的趨勢，至2018年，世界石墨產(chǎn)量已增長至155萬t，期間我國石墨產(chǎn)量增長較快，2018年達125萬t左右，國外石墨產(chǎn)量則在2004～2018年基本維持在在30萬～ 40萬t之間（圖5）。

圖5 世界石墨產(chǎn)量變化

2.3 新增產(chǎn)能

近年國外石墨新增產(chǎn)能已超過140萬t/年[2，6]（圖6），新增產(chǎn)能主要集中在莫桑比克、坦桑尼亞等非洲國家，此外澳大利亞、加拿大擴產(chǎn)后產(chǎn)能也較大（圖6）。非洲地區(qū)，西拉資源公司（Syrah）、特里同礦產(chǎn)公司（Triton）、AMG集團石墨公司在莫桑比克巴拉馬西、巴拉馬東、安夸貝地區(qū)石墨生產(chǎn)能力合計約53萬t/年，產(chǎn)品主要用于耐火材料、潤滑劑和電池市場。麥格尼資源公司（Magnis）、黑巖公司（Black Rock Mining）、福特公司（Volt Resources Ltd）正在開發(fā)坦桑尼亞納楚鱗片石墨礦床，規(guī)劃石墨生產(chǎn)能力合計約40萬t/年，主要用于生產(chǎn)鋰離子電池正極材料和復(fù)合材料。索夫林公司（Sovereign）在馬拉維石墨生產(chǎn)能力約11萬t/年。另外，馬達加斯加石墨生產(chǎn)能力約5萬t/年，在其他國家，六方公司（Hexagon Resources）、奧克代爾公司（Oakdale）、瓦朗斯公司（Valence）在澳大利亞的生產(chǎn)能力合計約21萬t/年。梅森石墨公司（Mason）、福克斯石墨公司（Focus）、北方石墨公司（Northern）在加拿大的石墨生產(chǎn)能力合計約17萬t/年。美國生產(chǎn)能力約1.5萬t/年。

圖6 世界新增石墨產(chǎn)能

除了這些新增產(chǎn)能外，我國石墨產(chǎn)能也未完全釋放，如2017年山東地區(qū)受環(huán)保督察影響，部分企業(yè)停工；黑龍江蘿北地區(qū)因礦石供應(yīng)不足，產(chǎn)能僅釋放了一半左右。隨著非洲地區(qū)產(chǎn)能的快速釋放，可以預(yù)計未來數(shù)年，全球石墨供應(yīng)格局將產(chǎn)生較大變化。

3 石墨貿(mào)易情況

3.1 石墨出口

2017年全球石墨出口量49.46萬t，主要出口國是中國（34.24萬t，69.23%）、巴西（2.35萬t，4.74%）、德國（1.46萬t，2.95%）、馬達加斯加（1.45萬t，2.94%）、荷蘭（1.45萬t，2.93%）、墨西哥（1.42萬t，2.88%）、美國（1.39萬t，2.81%）、加拿大 （1.39萬t，2.80%）等。全球石墨供應(yīng)高度集中[7]，中國是第一大出口國，全球出口量占比近70%；其他出口國占比均低于10%。2017年石墨出口國家分布見圖7。

圖7 2017年全球石墨出口國家出口量占比

3.2 石墨進口

2017年全球天然石墨進口量為67.09萬t，主要進口國分別是加拿大（20.78萬t，30.98%）、中國（14.75萬t，21.98%）、朝鮮（4.84萬t，7.22%）、德國（4.59萬t，6.85%）、印度（4.00萬t，5.96%）、馬來西亞（2.61萬t，3.89%）等。加拿大進口量最多，占世界總進口量的30%以上；其次為中國，進口量占世界總量的21.98%；其他各國進口量占比均在10%之下，石墨需求方相對分散。2017年石墨主要進口國占比見圖8。

圖8 2017年全球石墨進口國家進口量占比

4 石墨資源消費情況

利用天然石墨耐高溫、導(dǎo)電、傳熱、潤滑和密封等優(yōu)異物理性質(zhì)，可以制取各種石墨功能材料，如耐火材料、導(dǎo)電材料、導(dǎo)熱材料、耐高溫潤滑劑、導(dǎo)電油墨、密封材料、抗靜電橡膠和塑料，汽油防爆劑、高壓電纜保護層、防腐蝕材料、防腐蝕涂料和防輻射材料等，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、機械、核工業(yè)、電子、航空航天和國防等行業(yè)。

自2013年以來，全球石墨消費量穩(wěn)步增長。冶金、鑄造仍是石墨消費的主要市場，分別占世界石墨總消費的45%和14%；其次是電池行業(yè)，消費占比15%；摩擦材料、潤滑劑以及增碳劑用量較小，分別占比6%、5%和4%；清潔能源汽車、電子信息和核工業(yè)等其他行業(yè)石墨消費量占11%左右[9]（圖9）。

圖9 2017年全球石墨消費占比

5 石墨資源未來市場需求及預(yù)測

未來世界經(jīng)濟建設(shè)對石墨需求平穩(wěn)增加。鋼鐵和鑄造及鉛筆等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)對石墨需求基本穩(wěn)定，天然石墨年需求量100萬t左右。清潔能源汽車等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)對石墨消費將較大幅度增加，主要是鋰離子電池行業(yè)。世界各國正努力推動可再生能源開發(fā)利用，支持清潔能源汽車制造和使用，未來10年，電動汽車洶涌發(fā)展浪潮將推動鋰離子電池行業(yè)快速發(fā)展。德意志銀行預(yù)測2020年全球鋰離子電池產(chǎn)能達535GW·h，球形石墨需求量約53.5萬噸。

未來全球石墨供應(yīng)量將大幅度增加。近期國外新建石墨項目有10多個，在生產(chǎn)和新建的石墨礦山生產(chǎn)能力超過100萬t/年，新建石墨項目主要在莫桑比克、坦桑尼亞和馬達加斯加，東非將成為世界石墨生產(chǎn)中心。目前全球石墨生產(chǎn)能力超過200萬t/年，全球石墨原料供應(yīng)過剩，預(yù)測石墨價格難以上漲。

近期石墨烯制取技術(shù)與石墨烯應(yīng)用技術(shù)捷報頻傳，由石墨制取的不同質(zhì)量的石墨烯產(chǎn)品已經(jīng)能夠量產(chǎn)，石墨烯導(dǎo)電劑、石墨烯防腐涂料和石墨烯復(fù)合橡膠輪胎相繼被研制出來并實現(xiàn)量產(chǎn)。石墨烯應(yīng)用將擴展石墨應(yīng)用領(lǐng)域，但是，石墨烯生產(chǎn)成本高，石墨烯產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段，大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用還需時日，短期內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)對石墨需求量還很少。