石墨、螢石等戰(zhàn)略非金屬礦產(chǎn)發(fā)展趨勢研究

陳軍元, 劉艷飛, 顏玲亞, 高樹學(xué), 歐陽友和, 龍 濤

1)中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心, 北京 100035； 2)中國地質(zhì)大學(xué)(北京), 北京 100083；3)中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山東總隊(duì), 山東濟(jì)南 250100； 4)中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 北京 100037

戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)(節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術(shù)、生物、高端裝備制造、新能源、新材料、新能源汽車)幾乎或多或少都與非金屬礦及其制品有關(guān), 尤其是新材料產(chǎn)業(yè)中石墨、螢石、葉蠟石、石英及其制品更是起到不可替代的重要支撐作用。石墨、螢石等非金屬礦產(chǎn)被中國、日本、澳大利亞等多個(gè)國家列為“戰(zhàn)略性礦產(chǎn)”或“關(guān)鍵礦產(chǎn)”, 美國列為“危機(jī)礦產(chǎn)”?！度珖V產(chǎn)資源規(guī)劃(2016—2020年)》將晶質(zhì)石墨、螢石等 24種礦產(chǎn)列入戰(zhàn)略性礦產(chǎn)名錄。國務(wù)院辦公廳《關(guān)于促進(jìn)建材工業(yè)穩(wěn)增長、調(diào)結(jié)構(gòu)、增效益的指導(dǎo)意見》([2016]3號(hào)文)要求, 加快非金屬礦行業(yè)“去產(chǎn)能、調(diào)結(jié)構(gòu)、增效益”, 大力發(fā)展非金屬礦物功能材料產(chǎn)業(yè), 推動(dòng)我國非金屬礦業(yè)由“原料粗加工向材料深加工”“產(chǎn)品低值生產(chǎn)向中高端制造”“高耗加工向綠色加工”的轉(zhuǎn)型升級(jí),實(shí)現(xiàn)我國非金屬礦工業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。本文通過收集美國、日本、澳大利亞等全球主要國家或組織的關(guān)鍵礦產(chǎn)報(bào)告進(jìn)行對(duì)比分析, 將石墨、螢石、高純石英、葉蠟石列為我國戰(zhàn)略非金屬礦產(chǎn)(王登紅,2019； 陳甲斌等, 2020； 郭娟等, 2021)。

1 石墨、螢石等戰(zhàn)略非金屬礦產(chǎn)的用途

1.1 石墨

石墨一直是軍工和現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展不可或缺的重要戰(zhàn)略資源, 在新能源汽車產(chǎn)業(yè)主要用于生產(chǎn)鋰離子電池負(fù)極材料、新型動(dòng)力電池、超級(jí)電容等； 在新能源產(chǎn)業(yè)主要用于生產(chǎn)太陽能電池、風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能用電池； 在高端裝備制造產(chǎn)業(yè)主要用于生產(chǎn)密封材料、中子減速劑； 在新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)中用于生產(chǎn)高儲(chǔ)能、關(guān)鍵電子材料等(陳其慎等, 2015)(表1)。石墨烯的開發(fā)利用又將石墨的用途提升到一個(gè)新的高度。未來石墨及其制品將廣泛應(yīng)用于宇航衛(wèi)星、智能手機(jī)、平板電腦、混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車、太陽能電池等領(lǐng)域, 成為戰(zhàn)略新興材料。中國、日本、歐盟、印度、英國、澳大利亞、OECD(郭娟等, 2021)等國家相繼出臺(tái)了有關(guān)石墨發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策, 將石墨作為“關(guān)鍵礦產(chǎn)”或“戰(zhàn)略性礦產(chǎn)”, 美國將石墨列為“危機(jī)礦產(chǎn)”。

表1 石墨在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用Table 1 Application of graphite in strategic emerging industries

1.2 高純石英

高純石英具有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì), 高純石英砂主要應(yīng)用在石英玻璃和集成電路等行業(yè), 其高檔產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于新一代信息技術(shù)、高端裝備制造、新材料等產(chǎn)業(yè)(表2)。石英是一直作為具有戰(zhàn)略意義的材料存在的, 從二戰(zhàn)時(shí)期開始, 通信電話和軍用無線電話的電子元件都是石英制成的。全球公認(rèn)的高純、超高純石英原料是當(dāng)今高新科技產(chǎn)品的重要基礎(chǔ), 是一個(gè)國家高新技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的必要條件。在德國, 已將超高純石英原料列為戰(zhàn)略物資而限制出口。

表2 高純石英制品在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用Table 2 Application of high purity quartz products in strategic emerging industries

2018年 11月 7日, 國家統(tǒng)計(jì)局公布《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類(2018)》, 其中提到的電子核心產(chǎn)業(yè)、智能制造裝備產(chǎn)業(yè)、先進(jìn)無機(jī)非金屬材料、高性能纖維及制品和復(fù)合材料、前沿新材料、風(fēng)能產(chǎn)業(yè)、太陽能產(chǎn)業(yè)、高效節(jié)能產(chǎn)業(yè)將對(duì)高純石英材料需求、行業(yè)發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的提升產(chǎn)生重要影響。

1.3 螢石

螢石又稱氟石, 其主要成分為氟化鈣(CaF2)。螢石是與稀土類似的世界級(jí)稀缺資源, 中國、美國、歐盟、日本等國家都將螢石列為“戰(zhàn)略性礦產(chǎn)”或者“關(guān)鍵礦產(chǎn)”, 美國將螢石列為“危機(jī)礦產(chǎn)”(張艷飛等, 2019)。螢石是氟原料, 含氟材料是化工新材料之一, 氟化工產(chǎn)品具有高性能、高附加值, 被譽(yù)為“黃金產(chǎn)業(yè)”, 并走向“貴族化”資源(商朋強(qiáng)和鄭厚義, 2017)。其產(chǎn)品和材料除廣泛應(yīng)用于工業(yè)部門和日常生活外, 在新能源、生物、節(jié)能環(huán)保、新能源汽車等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中也應(yīng)用廣泛(陳其慎等, 2016)(表3), 氟化工行業(yè)已被列入國家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)范疇。

表3 螢石在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用Table 3 Correlation between fluorine materials and strategic emerging industries

1.4 葉蠟石

葉蠟石屬層狀硅酸鹽礦物, 具有化學(xué)穩(wěn)定性、低熱脹性、低熱傳導(dǎo)性、低導(dǎo)電性、高絕緣性、高熔點(diǎn)、良好的抗腐蝕性等。葉蠟石是功能陶瓷(超硬陶瓷、超高壓電瓷)、綠色新型耐火材料、高性能玻璃纖維、超硬材料(人造金剛石)等的重要生產(chǎn)原料之一, 是重要的新能源(風(fēng)電, 風(fēng)機(jī)葉片)材料和新型功能材料(表4)。

表4 葉蠟石在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用Table 4 Application of pyrophyllite in strategic emerging industries

優(yōu)質(zhì)葉蠟石在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)主要應(yīng)用于高強(qiáng)玻璃纖維生產(chǎn)及超硬材料(人造金剛石)。玻璃纖維主要是以葉蠟石、石英砂和石灰石等為原料, 其中葉蠟石含量占50%以上。高強(qiáng)玻璃纖維生產(chǎn)的玻璃鋼制品多用于軍工、空間、防彈盔甲、航空航天、海洋工程等新興領(lǐng)域。

2 石墨、螢石等戰(zhàn)略非金屬礦產(chǎn)發(fā)展趨勢

2.1 石墨

2.1.1 供應(yīng)情況

我國一直是全球第一大石墨生產(chǎn)國, 在全球供應(yīng)市場上具有重要的地位, 經(jīng)過近30年的發(fā)展, 在高純石墨、石墨負(fù)極材料等高端石墨產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面取得了較大突破, 青島海達(dá)新能源材料有限公司、青島泰達(dá)天潤碳材料有限公司、內(nèi)蒙古瑞盛新能源有限公司、雞西市貝特瑞石墨產(chǎn)業(yè)園有限公司等企業(yè)的石墨深加工技術(shù)較為先進(jìn)(劉艷飛等, 2019a, b)。2000年以來, 我國石墨產(chǎn)量整體呈先增長后下降再增長的趨勢； 但在全球石墨產(chǎn)量中的占比一直在60.0%以上。2019年我國石墨產(chǎn)量90.0萬t, 占全球石墨產(chǎn)量的62.2%, 其中晶質(zhì)石墨產(chǎn)量約占56.0%, 隱晶質(zhì)石墨約占44.0%(圖1)。已形成黑龍江蘿北、雞西、山東平度和萊西、內(nèi)蒙古興和、湖南郴州和吉林磐石六大石墨生產(chǎn)加工基地。

圖1 2000年以來我國石墨產(chǎn)量及全球占比(數(shù)據(jù)來源：USGS, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006,2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015,2016, 2017, 2018, 2019, 2020； 國土資源信息中心, 2016；本文綜合整理)Fig.1 China's graphite output and global share since 2000(data source: USGS, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006,2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015, 2016,2017, 2018, 2019, 2020； Land and Resources Information Center, 2016； comprehensive arrangement of this paper)

2.1.2 消費(fèi)情況

我國天然石墨主要應(yīng)用于：石墨坩堝、石墨磚等耐火材料、煉鋼工業(yè)約占41%, 電導(dǎo)材料(電池、燃料電池、膨脹石墨、電機(jī)電刷)約占23%, 鑄造及潤滑材料約占 12%,摩擦材料、石墨制品約占 10%,鉛筆約占6%,密封材料約占1%。我國與全球石墨消費(fèi)領(lǐng)域?qū)Ρ瓤傮w基本相同, 在石墨功能材料生產(chǎn)與應(yīng)用方面與世界先進(jìn)國家有一定的差距, 特別是在高純石墨、氟化石墨、石墨乳、電池石墨等方面國內(nèi)有很大的發(fā)展空間。

我國一直是全球第一大石墨消費(fèi)國, 除 2014年我國石墨消費(fèi)量全球占比僅為 40.5%外, 其余年份我國石墨消費(fèi)量全球占比均在 48.0%以上。2000年以來我國石墨消費(fèi)量整體呈先上升后下降再上升的趨勢, 2019年石墨消費(fèi)量為80.4萬t, 全球消費(fèi)占比 55.6%(圖 2)。

圖2 2000年以來我國石墨消費(fèi)量及全球占比(數(shù)據(jù)來源：本文綜合整理)Fig.2 China's graphite consumption and global share since 2000(data source: comprehensive arrangement of this paper)

2.1.3 需求趨勢

(1)耐火材料、煉鋼工業(yè)產(chǎn)業(yè)

我國天然石墨在耐火材料、煉鋼工業(yè)產(chǎn)業(yè)消費(fèi)占比約為 41%, 而目前使用較多的為低碳鎂碳磚,當(dāng)鱗片石墨加入6%左右時(shí), 低碳鎂碳磚具有最好的抗氧化性、抗剝落性等特性(左琪琳, 2019)。隨著技術(shù)的發(fā)展, 耐火材料領(lǐng)域石墨需求量呈緩慢增長趨勢, 預(yù)計(jì)2030年石墨需求量43.3萬t。

(2)新能源汽車產(chǎn)業(yè)

在新能源汽車中, 每臺(tái)鋰離子電池的生產(chǎn)中需要40 kg的石墨(吳西順, 2017), 據(jù)中新能源汽車行業(yè)戰(zhàn)略研究報(bào)告, 2030年我國新能源汽車產(chǎn)銷量將達(dá)到1700萬輛, 需要的天然石墨約為68.0萬t。

(3)新材料產(chǎn)業(yè)

新材料產(chǎn)業(yè), 主要研究密封材料及摩擦材料。在密封材料行業(yè)中, 主要是用于制造汽車的汽缸墊,單位汽缸墊對(duì)于石墨的需求量約為1 kg, 預(yù)計(jì)2030年我國汽車產(chǎn)量將達(dá)到 7500萬輛, 所需石墨約為7.5萬 t(左琪琳, 2019), 其他密封材料所需石墨為2.0萬 t。摩擦材料中, 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展, 預(yù)計(jì)未來呈增長趨勢, 單位摩擦材料所需的石墨約為0.4%～1.3%(高天明等, 2015), 預(yù)計(jì)2030年摩擦材料行業(yè)所需的石墨約為5.0萬t。預(yù)計(jì)2030年新材料領(lǐng)域石墨需求量為14.5萬t。

(4)其他產(chǎn)業(yè)

其他產(chǎn)業(yè), 如鉛筆, 2019年消費(fèi)量約為6.9萬t,預(yù)計(jì)未來需求量較為穩(wěn)定。其他石墨制品預(yù)計(jì)2030年石墨需求量為6.0萬t左右。綜上所述, 預(yù)計(jì)其他產(chǎn)業(yè)2030年石墨需求量將達(dá)到12.9萬t。

綜上所述, 預(yù)計(jì) 2030年石墨需求將會(huì)分別達(dá)到138.7萬t(圖3)。其中新能源汽車產(chǎn)業(yè), 2030年石墨需求量占比將達(dá)到 49.0%。未來石墨需求領(lǐng)域的變化決定了我國的石墨產(chǎn)業(yè)政策由合理開發(fā)利用向戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域石墨產(chǎn)品的研發(fā)(顏玲亞等, 2019),石墨產(chǎn)業(yè)將從材料級(jí)產(chǎn)品向深加工產(chǎn)品方向發(fā)展,重點(diǎn)培育電碳石墨材料產(chǎn)業(yè)鏈和戰(zhàn)略新興材料產(chǎn)業(yè)鏈(高天明等, 2015)。

圖3 2020—2030年我國石墨需求量Fig.3 Demand of graphite in China from 2020 to 2030

2.1.4 貿(mào)易情況

2019年我國石墨突增為全球第一大石墨進(jìn)口國, 進(jìn)口來源國及進(jìn)口產(chǎn)品均發(fā)生了較大改變, 首次成為鱗片天然石墨凈進(jìn)口國。2017年以前, 我國石墨進(jìn)口來源的 90%以上為朝鮮, 主要從朝鮮進(jìn)口天然石墨(粉末或粉片除外), 然后再出口, 賺取差價(jià)； 而2018年進(jìn)口來源國向莫桑比克、馬達(dá)加斯加轉(zhuǎn)移, 進(jìn)口產(chǎn)品也變?yōu)橐憎[片天然石墨為主。2019年, 我國石墨進(jìn)口量為19.7萬t, 其中98.0%為鱗片天然石墨, 進(jìn)口來源國主要為莫桑比克及馬達(dá)加斯加(圖4, 5)。其中鱗片天然石墨凈進(jìn)口量為7.9萬t。這顯示了我國優(yōu)質(zhì)鱗片天然石墨供應(yīng)缺口大, 同時(shí)為刺激與非洲貿(mào)易, 對(duì)非洲原產(chǎn)的石墨實(shí)行零關(guān)稅。未來將從非洲進(jìn)口更多的鱗片天然石墨。

圖4 2019年我國石墨進(jìn)口產(chǎn)品占比情況(數(shù)據(jù)來源：中華人民共和國海關(guān)總署, 2020)Fig.4 Proportion of China's imported graphite products in 2019 (data source: The General Administration of Customs, PRC, 2020)

圖5 2019年我國石墨進(jìn)口來源情況(數(shù)據(jù)來源：中華人民共和國海關(guān)總署, 2020)Fig.5 Import sources of graphite in China in 2019(data source: The General Administration of Customs, PRC,2020)

我國一直是全球第一大石墨出口國, 2019年石墨出口量為 28.9萬 t, 主要出口鱗片天然石墨、天然石墨(粉末與粉片除外)。

2.2 高純石英

2.2.1 供應(yīng)情況

我國目前尚無高純石英礦產(chǎn)儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì), 目前提純高純石英的原料主要以一、二級(jí)水晶資源和玻璃用脈石英為主, 但是水晶類查明資源儲(chǔ)量僅0.7萬t, 玻璃用脈石英查明資源儲(chǔ)量1.0億t； 而根據(jù)《礦產(chǎn)資源工業(yè)要求手冊(cè)2010年版》及生產(chǎn)企業(yè)調(diào)研資料, SiO2含量在 98.8%及以上的玻璃用脈石英資源可提純高純石英。據(jù)此可提純高純石英的玻璃用脈石英資源僅為709.9萬t, 僅占查明資源儲(chǔ)量的7.8%, 因此我國可提純高純石英的玻璃用脈石英非常緊缺, 嚴(yán)重威脅著我國的高純石英安全。

我國高純石英生產(chǎn)技術(shù)雖然起步較晚, 但研究和開發(fā)也已經(jīng)有 25年。2010年以前, 我國高純石英一直依賴進(jìn)口, 國內(nèi)高純石英砂市場基本被美國尤尼明公司所壟斷。石英材料產(chǎn)業(yè)鏈中, 上游石英砂高度壟斷, 中游石英玻璃和石英制品中低端產(chǎn)品廠商差別較小, 競爭激烈, 高端產(chǎn)品國內(nèi)供應(yīng)商較少。目前我國高純石英生產(chǎn)企業(yè)中, 僅有江蘇太平洋石英股份有限公司生產(chǎn)的高純石英可以和美國尤尼明公司的高純石英相比較, 其生產(chǎn)的 PQS級(jí)高純石英砂雜質(zhì)含量小于20.0×10-6, 已超過美國尤尼明的Ⅰ-OTA-STANDARD等級(jí)石英砂產(chǎn)品的等級(jí)。

據(jù)中國建筑玻璃與工業(yè)玻璃協(xié)會(huì)數(shù)據(jù), 2014年以來, 我國高純石英砂產(chǎn)量整體呈增長趨勢, 普通高純石英砂(SiO2≥99.5%)產(chǎn)量由 2014年的494.0萬t增長到2018年的636.0萬t, 年均增速為6.5%。2018年石英砂產(chǎn)量中, 普通高純石英砂產(chǎn)量為 636.0萬 t, 僅占 7.7%(圖 6)。

圖6 2014—2018年我國普通高純石英砂產(chǎn)量(數(shù)據(jù)來源：顏玲亞等, 2020)Fig.6 Production of ordinary high purity quartz sand in China from 2014 to 2018 (data source: YAN et al., 2020)

2.2.2 需求情況

高純石英是半導(dǎo)體行業(yè)、光伏、光纖、電光源、航天航空等領(lǐng)域不可或缺的重要支撐材料。我國是高純石英消費(fèi)大國, 2014年以來我國高純石英消費(fèi)呈增長趨勢, 由2014年的517.8萬t增長到2018年804.6萬t, 年均增速高達(dá) 11.7%(圖7)。未來, 高純石英砂在大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路制造、光纖光纜電子通訊半導(dǎo)體、LED照明制造封裝、軟件芯片制造材料、太陽能、電子產(chǎn)品及器件、國防、激光技術(shù)、化工合成、精密鑄造應(yīng)用前景也非常廣闊, 預(yù)計(jì) 2019—2030年高純石英需求增速約為10.0%～14.0%。但是我國石英砂加工廠的礦床成礦因素復(fù)雜, 礦源純度較差, 石英含量中等, 且石英中流體雜質(zhì)多、礦體規(guī)模小、礦品質(zhì)不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。未來高純石英砂供需形勢較為嚴(yán)峻。

圖7 高純石英砂消費(fèi)情況(數(shù)據(jù)來源: 顏玲亞等, 2020； 綜合資料整理)Fig.7 Consumption of high purity quartz sand(data source: atter YAN et al., 2020)

2.2.3 貿(mào)易情況

我國中低端石英產(chǎn)品部分出口, 高端石英產(chǎn)品仍然依賴進(jìn)口。我國超高純石英(硅含量≥99.99%)嚴(yán)重依賴進(jìn)口, 對(duì)外依存度較高, 2019年我國超高純石英進(jìn)口量是出口量的 104.2倍, 凈進(jìn)口量為14.4萬t。進(jìn)口主要來源于德國、韓國、馬來西亞、美國、日本等國家, 2019年我國進(jìn)口來源主要為德國(36.2%)、韓國(33.6%)、馬來西亞(14.6%)、美國(6.4%)、日本(3.2%)等國家。

2.3 螢石

2.3.1 供應(yīng)情況

我國共有 27個(gè)省份生產(chǎn)螢石, 一直是全球第一大螢石生產(chǎn)國, 除2008—2010年外, 螢石產(chǎn)量全球占比均在50.0%以上。2000年以來我國螢石產(chǎn)量總體呈先增長后下降再趨于穩(wěn)定的趨勢, 近幾年穩(wěn)定在 380～400萬 t(圖8)。目前, 我國螢石行業(yè)企業(yè)以民營企業(yè)為主, 目前生產(chǎn)的營山礦山 1200多個(gè),以小型礦山為主(趙鵬等, 2020)。我國螢石產(chǎn)量大,以全球占比13.5%的儲(chǔ)量生產(chǎn)了全球57.1%的產(chǎn)量,靜態(tài)保障年限低, 2019年我國螢石靜態(tài)保障年限僅為 10.5, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全球 44.3的靜態(tài)保障年限。且隨著多年的開采, 高品位、易開采的螢石資源減少過快的問題更加突出, 嚴(yán)重威脅著我國螢石資源的安全。

圖8 我國螢石產(chǎn)量及全球螢石產(chǎn)量占比(數(shù)據(jù)來源：USGS, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006,2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015,2016, 2017, 2018, 2019, 2020)Fig.8 China's Fluorite production and the proportion of global fluorite production (data source: USGS, 2001, 2002,2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012,2013, 2014, 2015, 2016, 2017, 2018, 2019, 2020)

2.3.2 需求前景

2000年左右, 我國螢石消費(fèi)結(jié)構(gòu)與歐美國家有所不同, 歐美主要將螢石用在氟化工行業(yè), 全球著名的八大氟化工企業(yè)主要分布在美國、日本和西歐等工業(yè)發(fā)達(dá)國家(李敬等, 2019)； 而我國螢石消費(fèi)結(jié)構(gòu)正在與歐美接軌, 差異逐漸弱化, 2017年我國螢石消費(fèi)量約為363.8萬t, 消費(fèi)領(lǐng)域仍以氟化工、冶金和建材等產(chǎn)業(yè)為主, 其中氟化工行業(yè)占比為50%,成為第一大消費(fèi)產(chǎn)業(yè)。在傳統(tǒng)的建材、冶金等產(chǎn)業(yè),螢石需求量已越過頂峰開始呈現(xiàn)下降或趨于穩(wěn)定的態(tài)勢, 與新興產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)的氟化工行業(yè)則成為主導(dǎo)我國螢石需求形勢的關(guān)鍵(圖9)。

圖9 我國近年螢石消費(fèi)結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù)來源：本文綜合整理)Fig.9 Fluorite consumption structure in recent years in China (data source: comprehensive arrangement of this paper)

2000年以來我國螢石消費(fèi)量呈增長的趨勢, 由2000年的125.1萬t增長到2019年的410.7萬t, 年均增速高達(dá)6.5%, 主要是由于我國氟化工、鋼鐵、鋁冶煉等行業(yè)對(duì)螢石的需求較為旺盛。同時(shí), 隨著國家將新材料、新能源等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)提升到國家戰(zhàn)略的高度, 相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展又成為推動(dòng)螢石消費(fèi)增長的因素, 使得螢石產(chǎn)品的需求大大增加(圖10)。

圖10 2000年以來我國螢石消費(fèi)變化(數(shù)據(jù)來源：本文綜合整理)Fig.10 Changes of fluorite consumption in China since 2000(data source: comprehensive arrangement of this paper)

雖然螢石在傳統(tǒng)的建材、冶金等產(chǎn)業(yè)的需求量已到達(dá)頂點(diǎn)并開始呈現(xiàn)下降或穩(wěn)定的態(tài)勢, 但螢石在新能源、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的需求成為主導(dǎo)我國螢石需求趨勢的關(guān)鍵, 因此預(yù)計(jì)未來螢石需求仍呈增長趨勢, 但是增長速率有所減慢, 預(yù)計(jì)2019—2030年需求增速約為3.0%, 2030年我國螢石需求量約為567.9萬t(圖11)。

圖11 2019—2030年我國螢石需求Fig.11 Fluorite demand in China in 2019-2030

2.4 葉蠟石

2.4.1 供應(yīng)情況

我國是全球第一大葉蠟石生產(chǎn)國, 2010年以來我國葉蠟石產(chǎn)量呈上升趨勢, 由2010年的180.2萬t增長至2017年的276.0萬t, 2017年較2010年增加95.8萬t, 年均增長速率為6.3%。其產(chǎn)量在全球葉蠟石產(chǎn)量中的占比也呈增長趨勢, 由 2010年的55.4%增長到2017年的68.3%(圖12)。葉蠟石是我國地質(zhì)勘探工作開展較少, 開發(fā)利用較為落后的礦種之一(張莉麗等, 2014)。浙江省的葉蠟石資源儲(chǔ)量居全國第一, 葉蠟石主要產(chǎn)于青田、泰順、上虞、常山、景寧等地, 主要有：青田山口葉蠟石礦、泰順縣龜湖葉蠟石礦、上虞市梁岙葉蠟石礦、常山縣芳村葉蠟石礦以及景寧縣繆坑葉蠟石礦等, 是國內(nèi)葉蠟石原料的主要供應(yīng)地。北京、內(nèi)蒙、福建、浙江、河北等地的葉蠟石礦均已大量開采。其中北京的門頭溝葉蠟石屬高鋁型, 其最大特點(diǎn)是在高溫下絕熱性與導(dǎo)壓性能較之國內(nèi)同類礦石更為優(yōu)越, 物理化學(xué)性能更為穩(wěn)定, 因而被廣泛用于合成金剛石制造業(yè)。

圖12 我國葉蠟石產(chǎn)量及全球占比(數(shù)據(jù)來源: 本文綜合整理)Fig.12 China's pyrophyllite production and global share(data source: comprehensive arrangement of this paper )

2.4.2 需求前景

葉蠟石作為一種非金屬材料, 廣泛應(yīng)用于耐火材料、陶瓷、玻纖、農(nóng)藥載體、填料等各個(gè)領(lǐng)域。由于葉蠟石在每一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域均具有相應(yīng)的替代產(chǎn)品, 因此, 在不同的國家, 葉蠟石的需求結(jié)構(gòu)相差非常大。美國和日本葉蠟石主要用于耐火材料； 而隨著我國玻璃纖維行業(yè)的快速發(fā)展, 玻璃纖維用葉蠟石消費(fèi)呈快速增長趨勢, 2018年玻璃纖維用葉蠟石消費(fèi)量為211.2萬t(楊靜, 2019), 約占葉蠟石消費(fèi)總量的69.0%。

自 2010年以來, 我國葉蠟石消費(fèi)呈較快增長態(tài)勢, 由2010年的180.0萬t增長到2018年的306.0萬t(圖13), 年均增速為6.9%, 主要是因?yàn)槲覈ＡЮw維行業(yè)的快速發(fā)展, 帶動(dòng)我國對(duì)葉蠟石需求量的快速增長。目前我國已是玻璃纖維生產(chǎn)第一大國,而生產(chǎn)玻璃纖維的原料中, 50%以上需要葉蠟石,因此對(duì)葉蠟石的需求急劇增加。根據(jù)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段及國外玻璃纖維發(fā)展經(jīng)驗(yàn), 我國玻璃纖維行業(yè)正處于成長期向成熟期過渡時(shí)期(楊靜, 2019), 預(yù)計(jì)未來我國玻璃纖維用葉蠟石需求呈先增長后略有下降的趨勢； 但是隨著戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展, 將帶動(dòng)葉蠟石在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的需求。因此總體而言, 預(yù)計(jì)未來葉蠟石需求仍呈增長趨勢, 2019—2030年需求增速約為5.0%～7.0%。

圖13 2010—2018年我國葉蠟石消費(fèi)量(數(shù)據(jù)來源：本文綜合整理)Fig.13 Pyrophyllite consumption in China from 2010 to 2018 (data source: comprehensive arrangement of this paper)

3 主要結(jié)論

(1)石墨是我國的優(yōu)勢礦產(chǎn), 2019年同時(shí)擁有“五個(gè)第一”, 晶質(zhì)石墨儲(chǔ)量第一, 石墨產(chǎn)量、消費(fèi)量、出口量、進(jìn)口量均居全球第一, 是具有影響和改變?nèi)蚬┬韪窬值牡V產(chǎn), 與美、日、韓、歐等高度依賴國外資源的國家及地區(qū)相比, 在全球生產(chǎn)市場及貿(mào)易市場上占據(jù)主導(dǎo)地位, 但是存在初級(jí)產(chǎn)品產(chǎn)能過剩, 高端產(chǎn)品供應(yīng)不足。未來, 傳統(tǒng)領(lǐng)域石墨需求保持穩(wěn)定； 而隨著科技的發(fā)展, 新興產(chǎn)業(yè)石墨需求將快速增長, 增長點(diǎn)主要為晶質(zhì)石墨, 預(yù)計(jì)到2030年, 石墨需求量將達(dá)到138.7萬t, 其中新能源汽車產(chǎn)業(yè)將達(dá)到 49.0%, 成為石墨第一大消費(fèi)產(chǎn)業(yè)。因此, 要加大礦產(chǎn)資源開采管理, 同時(shí)提高石墨深加工技術(shù), 使石墨產(chǎn)品逐漸向高端化發(fā)展,滿足戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求, 提高國際話語權(quán)。

(2)我國是高純石英生產(chǎn)、消費(fèi)大國。中低端產(chǎn)品自給有余, 部分出口, 高端產(chǎn)品仍依賴進(jìn)口。未來, 高純石英砂在光纖光纜電子通訊半導(dǎo)體、LED照明制造封裝、軟件芯片制造材料、太陽能等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景廣闊, 預(yù)計(jì) 2019—2030年高純石英需求增速約為10.0%～14.0%。但是我國可提純高純石英的原料資源稟賦差, 供需形勢較為嚴(yán)峻。因此, 要加大礦產(chǎn)資源勘查力度, 尋找優(yōu)質(zhì)高純石英原料。

(3)螢石是我國的戰(zhàn)略性礦產(chǎn), 2019年擁有“四個(gè)第一”, 第一大螢石生產(chǎn)國、消費(fèi)國, 基礎(chǔ)氟化工與氫氟酸產(chǎn)量全球第一, 是具有市場優(yōu)勢的礦產(chǎn),但我國作為基礎(chǔ)氟化工產(chǎn)品供應(yīng)方的角色并未發(fā)生本質(zhì)改變。預(yù)計(jì)未來幾年伴隨著螢石下游行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展, 螢石消費(fèi)量將呈現(xiàn)上升的態(tài)勢, 預(yù)計(jì)2019—2030年螢石需求增速約為3.0%, 2030年螢石需求為567.9萬t。建議增加勘查投入, 保障未來需求； 同時(shí)發(fā)展氟化工行業(yè), 加強(qiáng)高端產(chǎn)品和環(huán)保產(chǎn)品的技術(shù)研究, 向精細(xì)化、輕量化產(chǎn)品發(fā)展, 由氟化工行業(yè)大國提升為氟化工強(qiáng)國。

(4)我國是全球第一大葉蠟石生產(chǎn)國, 葉蠟石產(chǎn)量呈快速增長趨勢。目前葉蠟石供應(yīng)地主要在浙江省。葉蠟石是功能陶瓷(超硬陶瓷、超高壓電瓷)、綠色新型耐火材料、高性能玻璃纖維、超硬材料(人造金剛石)等的重要生產(chǎn)原料之一, 是重要的新能源(風(fēng)電、風(fēng)機(jī)葉片)材料和新型功能材料, 預(yù)計(jì)未來葉蠟石需求量呈增長趨勢, 2019—2030年需求增速約為 5.0%～7.0%。建議增加勘查投入, 尋找優(yōu)質(zhì)葉蠟石, 保障未來需求。

Acknowledgements:

This study was supported by China Geological Survey (No.DD2016058).