石墨及石墨烯行業(yè)初探

1、石墨及石墨烯行業(yè)初探陳 波2016年09月目錄目錄第一部分 石墨概述第二部分 石墨行業(yè)概況第三部分 石墨市場前景第四部分 石墨烯第一部分 石墨概述一、石墨的性質(zhì)1、化學(xué)構(gòu)成：石墨是元素碳的一種同素異形體，是碳元素的結(jié)晶礦物之一。它的晶體格架為六邊形層狀結(jié)構(gòu)，屬于導(dǎo)電體。2、形態(tài)特性 石墨質(zhì)軟，黑灰色；有油膩感，可污染紙張。自然界中純凈的石墨是沒有的，其中含有SiO2、AI2O3 、FeO 、CaO、 P2O5 、 氣體、等雜質(zhì)。二、石墨的分類1、致密晶體狀石墨： 即塊狀石墨，顆粒直徑0.1毫米，晶體排列雜亂無章，呈致密塊狀。這種：石墨品位很高，一般含碳量為6065%有時達(dá)8098%但其可塑性和

2、油膩性不如鱗片石墨好。2、鱗片石墨（晶質(zhì)石墨） 石墨晶體呈鱗片狀，這是在高強(qiáng)度的壓力下變質(zhì)而成的，有大鱗片和細(xì)鱗片之分。此類石墨礦石的特點(diǎn)是品位不高，一般在23，或1025之間。是自然界中可浮性最好的礦石之一，經(jīng)過多磨多選可得高品位石墨精礦。這類石墨的可浮性、潤滑性、可塑性均比其他類型石墨優(yōu)越；因此它的工業(yè)價(jià)值最大。二、石墨的分類3、隱晶質(zhì)石墨（土狀石墨 ）：又稱非晶質(zhì)石墨或土狀石墨，這種石墨的晶體直徑一般小于1微米，比表面積范圍集中在1-5m2/g，是微晶石墨的集合體，只有在電子顯微鏡下才能見到晶形。此類石墨的特點(diǎn)是表面呈土狀，缺乏光澤，潤滑性也差。品位較高。一般的6080。少數(shù)高達(dá)90以上

3、。礦石可選性較差。 三、石墨的特性 1耐高溫性 石墨的熔點(diǎn)3850+50，沸點(diǎn)4250 ，熱膨脹系數(shù)小。2 導(dǎo)電導(dǎo)熱性 石墨的導(dǎo)電性比一般非金屬礦高一百倍。3 潤滑性 取決于石墨鱗片的大小，鱗片越大，摩擦系數(shù)越小，潤滑性能越好。4 化學(xué)穩(wěn)定性 能耐酸、耐堿和耐有機(jī)溶劑的腐蝕。5 可塑性 石墨的韌性好，可碾成很薄的薄片。6 抗熱震性 溫度突變時，石墨的體積變化不大，不會產(chǎn)生裂紋。四、石墨的用途 石墨生產(chǎn)出來的各種材料應(yīng)用于冶金、石油化工、機(jī)械工業(yè)、電子產(chǎn)業(yè)、核工業(yè)、國防等領(lǐng)域1 耐火材料 由于具有耐高溫、高強(qiáng)度，可制造石墨坩堝，煉鋼中做鋼錠保護(hù)劑，冶金爐的內(nèi)襯。 2煉鋼增碳劑 在世界范圍內(nèi)煉鋼增

4、碳劑用石墨仍是土狀石墨的主要用途之一。3 導(dǎo)電材料 電氣工業(yè)用作制造電極、電刷、碳棒、石墨墊圈、電話零件、電視顯像管涂層等。4 耐磨潤滑材料 可以制成活塞杯、密封圈和軸承，運(yùn)轉(zhuǎn)補(bǔ)用加潤滑油。 5 耐腐蝕材料（化學(xué)穩(wěn)定性） 制成熱交換器、反應(yīng)槽、凝縮器、燃燒塔、冷卻器、加熱器、過濾器泵、合成纖維等。6鍛造、翻砂、壓膜及高溫冶金材料（熱膨脹系數(shù)?。?玻璃器的鑄模，使用石墨后黑色金屬得到鑄件尺寸精確表面光潔；壓膜和燒結(jié)用的 瓷舟等。四、石墨的用途 7 原子能工業(yè)和國防工業(yè) 具有良好的中子減速劑用于原子反應(yīng)堆中，固定燃料火箭噴嘴、導(dǎo)彈鼻錐等 。8 防垢防銹材料 防止鍋爐結(jié)垢，石墨涂在金屬煙囪、屋頂、橋

5、梁、管道上可以防腐防銹。9 電極材料 取代銅作為電極，優(yōu)勢在于：加工速度更快、重量更輕、放電損耗更小。10 新興高科技材料 理想的密封材料、節(jié)能環(huán)保材料。11 其他用途 玻璃和造紙的磨光劑、制造鉛筆、墨汁、油漆、人造金剛石等等。石墨礦初加工石墨行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)V藏資源晶質(zhì)石墨礦隱晶質(zhì)石墨礦選礦磨碎化學(xué)提純露天開采運(yùn)輸高純石墨高純石墨核反應(yīng)堆屏蔽及反射材料固體燃料宇航設(shè)備零件石墨乳石墨乳( (膠體石墨膠體石墨) )顯像管石墨乳、鍛造石墨乳、拉絲石墨乳、節(jié)能減磨添加劑等彩色顯像管各部位的導(dǎo)電涂料金屬鍛造和熱擠壓模具的潤滑劑金屬冷鑄涂型劑玻璃制瓶脫模劑金屬拉絲潤滑劑潤滑油減磨劑可膨脹石墨可膨脹石墨鋼

6、錠澆鑄發(fā)熱劑等柔性石墨制品，柔性石墨制品，如柔性石墨紙，石墨盤根高強(qiáng)復(fù)合板材生產(chǎn)密封填料和密封墊片炭素石墨制品炭素石墨制品如石墨電極、石墨模具、電弧碳棒、光譜分析電極棒、石墨陽極板、電炭刷、石墨管、石墨軸承等耐熱耐火材料、絕熱材料導(dǎo)電和電阻材料潤滑和減磨材料、耐腐蝕材料核反應(yīng)堆用減速材料和反射材料精練高純材料用的加熱器、坩堝、器皿及模具石墨坩堝石墨坩堝用于各種金屬的熔煉石墨深加工石墨終端產(chǎn)品細(xì)分市場冶金工業(yè)鑄造業(yè)電氣（彩電）工業(yè)機(jī)械工業(yè)化學(xué)工業(yè)核工業(yè)航天工業(yè)輕工業(yè)終端需求分析石墨已成為工業(yè)和高科技領(lǐng)域中新型復(fù)合材料的重要原料，直接受到世界經(jīng)濟(jì)的影響，和世界主要發(fā)達(dá)國家的GDP的增長相關(guān)1234

7、5人造石墨（合成材料）磨碎選礦磨礦地下開采運(yùn)輸石油化工石墨化處理石油焦燒結(jié)石墨電極,增碳劑(用作煉鋼廠或鑄造廠)石墨球，耐火材料，金屬硅。輕燒鎂等第二部分 石墨行業(yè)概況一、石墨的儲量 據(jù)USGS（美國地質(zhì)勘探局）數(shù)據(jù)，2013年探明的全球天然石墨儲量約1.3億噸，儲量前三位的國家為巴西、中國和印度，其中中國儲量約為5500萬噸，占全球儲量的42。2013年全球天然石墨產(chǎn)量為119萬噸，其中中國生產(chǎn)81萬噸，占全球產(chǎn)量的68，位居全球首位。根據(jù)中國知識產(chǎn)權(quán)網(wǎng)數(shù)據(jù)，截至2014年7月，中國有關(guān)石墨烯專利申請數(shù)量處于世界首位。一 中國資源 11山東青島石墨股份公司為代表的萊西、平度石墨生產(chǎn)加工基地黑

8、龍江雞西柳毛石墨礦為代表的雞西石墨生產(chǎn)加工基地內(nèi)蒙古興和石墨礦為代表的內(nèi)蒙古石墨生產(chǎn)加工基地最具有開發(fā)潛力的黑龍江省蘿北縣云山石墨礦生產(chǎn)加工基地吉林盤石石墨礦和湖南魯塘石墨礦為代表的土狀石墨生產(chǎn)加工基地吉林盤石石墨礦和湖南魯塘石墨礦為代表的土狀石墨生產(chǎn)加工基地我國石墨礦產(chǎn)資源分布我國石墨礦產(chǎn)資源分布石墨的主要生產(chǎn)基地石墨的主要生產(chǎn)基地q黑龍江省石墨資源質(zhì)量高，開發(fā)黑龍江省石墨資源質(zhì)量高，開發(fā)利用利用條件好，具有明顯的優(yōu)勢。條件好，具有明顯的優(yōu)勢。二、石墨市場價(jià)格 目數(shù)越大，說明物料粒度越細(xì)；目數(shù)越小，說明物料粒度越大。篩分粒度就是顆粒可以通過篩網(wǎng)的篩孔尺寸，以1英寸（25.4mm）寬度的篩網(wǎng)內(nèi)

9、的篩孔數(shù)表示，因而稱之為目數(shù)。 例如100目的篩子表示每英寸篩網(wǎng)上有100個篩孔。三、2015年天然石墨市場 2015年中國天然石墨市場弱勢運(yùn)行，在下游鋼鐵市場的持續(xù)疲軟的拖累下，天然市場量價(jià)齊跌。東北主產(chǎn)區(qū)不少企業(yè)產(chǎn)能利用率僅維持在一半左右，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年國內(nèi)天然石墨產(chǎn)量不足50萬噸，產(chǎn)品價(jià)格全年處于相對低位。2015年國內(nèi)天然石墨總產(chǎn)量不足50萬噸，而目前僅東北地區(qū)的石墨設(shè)計(jì)產(chǎn)能已經(jīng)超過60萬噸，可見國內(nèi)產(chǎn)能供需已經(jīng)失調(diào)。2015年據(jù)東北雞西地區(qū)某天然石墨生產(chǎn)企業(yè)表示，在公司開工期間，產(chǎn)能利用率僅位置在50%左右。2015年天然石墨整體行情一般，但在新能源汽車市場及石墨烯概念的推動下，

10、熱鬧程度也是相對惹人眼球，尤其是在資本市場上的受熱捧程度。四、石墨行業(yè)生命周期隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對石墨的性能的認(rèn)識越來越深入，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，特別是近三十年來隨著現(xiàn)代空間技術(shù)、信息技術(shù)、能源技術(shù)、核工業(yè)技術(shù)發(fā)展需要，石墨已成為高科技領(lǐng)域中新型復(fù)合材料的重要原料天然石墨和黏土制成的耐火坩堝耐火坩堝史前時期16世紀(jì)天然石墨和黏土制成的耐火坩堝耐火坩堝十九世紀(jì)1960年浸硅石墨石墨纖維天然石墨和黏土制成的耐火坩堝耐火坩堝干電池弧光用炭棒冶煉用電極出超高功率電極不透性石墨核工業(yè)用石墨高純石墨天然石墨和黏土制成的耐火坩堝耐火坩堝干電池弧光用炭棒冶煉用電極出超高功率電極不透性石墨核工業(yè)用石墨高純石墨天

11、然石墨和黏土制成的耐火坩堝耐火坩堝干電池弧光用炭棒冶煉用電極幼稚期幼稚期成長期成長期成熟期成熟期衰退期衰退期石墨行業(yè)所在周期位置市場容量或價(jià)格處于成長期行業(yè)是最佳長期投資行業(yè)處于成長期行業(yè)是最佳長期投資行業(yè)行業(yè)成長期的特點(diǎn)行業(yè)成長期的特點(diǎn)1產(chǎn)品需要不斷更新?lián)Q代；2市場需求逐步擴(kuò)大；3市場風(fēng)險(xiǎn)很大；4對投資的需求很強(qiáng)烈；5投資于優(yōu)勢企業(yè)常常獲得較理想的回報(bào)第三部分 石墨市場前景1 產(chǎn)品發(fā)展趨勢產(chǎn)品發(fā)展趨勢 石墨材料及其復(fù)合材料作為21世紀(jì)的新興材料，毋庸置疑將會有很大發(fā)展，并在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，將相應(yīng)出現(xiàn)一些新興高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。 國家規(guī)劃的發(fā)展目標(biāo)包括：研制核能用超低硫和高純級柔性石墨加工技術(shù)及裝備

12、，研制鉀離子電池的天然石墨陽極材料制備技術(shù)裝備，研制浸硅石墨生產(chǎn)技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備（專用真空感應(yīng)爐）及輔助加工和裝備。2 價(jià)格變化趨勢價(jià)格變化趨勢 從未來三年來看，特種石墨生產(chǎn)企業(yè)的環(huán)保投入將加大，可研投入增加，產(chǎn)品生產(chǎn)成本將會上升，產(chǎn)品價(jià)格的上升概率較大。3 用戶需求趨勢用戶需求趨勢 伴隨著全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境惡化的矛盾進(jìn)一步尖銳，全球變暖、環(huán)境污染等問題備受關(guān)注，石墨材料已經(jīng)成為環(huán)保節(jié)能的明星材料，日益受到青睞。這一未來材料在風(fēng)能、汽車、消費(fèi)品和國防工業(yè)的發(fā)展空間不可限量。4 市場前景展望市場前景展望 石墨具有高強(qiáng)度、高密度、高純度、化學(xué)穩(wěn)定性高、結(jié)構(gòu)致密均勻、耐高溫、耐輻照、導(dǎo)電率高、耐磨性好、

13、自潤滑、易加工等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、航天、電子、機(jī)械、核能等工業(yè)領(lǐng)域。尤其是大規(guī)格高質(zhì)量的石墨，作為替代性材料，在高科技、高技術(shù)領(lǐng)域有著寬廣的應(yīng)用空間，具有廣泛的應(yīng)用前景。 “十三五”規(guī)劃中提出石墨深加工的方向的引導(dǎo)下，今后五年中國重點(diǎn)發(fā)展的石墨深加工產(chǎn)品是異型碳、氟化石墨、滲硅石墨、顯像管石墨乳、鋰離子電池、碳材料、燃料電池碳材料等。第四部分 石墨產(chǎn)品未來發(fā)展的代表石墨烯2010年10月5日，瑞典皇家科學(xué)院在斯德哥爾摩宣布，將2010年諾貝爾物理學(xué)獎授予英國曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家安德烈海姆和康斯坦丁諾沃肖洛夫，以表彰他們在石墨烯材料方面的卓越研究。一、石墨烯概念 1、定義、定義最薄的材料

14、最薄的材料：單層石墨烯只有一個碳原子的厚度，厚度大約為0.335nm，相當(dāng)于一個頭發(fā)的20萬分之一，1毫米厚的石墨中有將近150萬層左右的石墨烯。最硬的材料最硬的材料：石墨是礦物質(zhì)中最軟的材料，其莫氏硬度只有1-2級。但是，如果石墨被分離成一個碳原子厚度的石墨烯時，其性能則發(fā)生突變，硬度將比莫氏硬度10級的金剛石還高。超大比表面積超大比表面積：理想的單層石墨烯的比表面積能夠達(dá)到2630m2/g，普通的活性炭的比表面積僅為1500m2/g。超大的比表面積使得石墨烯成為潛力巨大的儲能材料。強(qiáng)導(dǎo)電性強(qiáng)導(dǎo)電性：石墨烯中的電子沒有質(zhì)量，電子的運(yùn)動速度超過了在其他金屬單體或是半導(dǎo)體中的運(yùn)動速度，能夠達(dá)到光

15、速的1/300，所以石墨烯擁有超強(qiáng)導(dǎo)電性 2 2、石墨烯的特性、石墨烯的特性3 3、發(fā)展歷程、發(fā)展歷程二、石墨烯應(yīng)用 10m1nm100nm10m1km100km 10000km1mm10cm兩極性晶體管接觸面板用透明導(dǎo)電薄膜超級電容器電極材料釣魚竿/球拍等器材大功率太赫激光元器件超高靈敏度傳感器鋰電池等負(fù)極材料汽車/飛機(jī)的構(gòu)造體等柔性晶體管有機(jī)太陽能電池用材料顯示器及太陽能電池窗口電極太空電梯單電子晶體管儲氫材料輸電線路二、石墨烯應(yīng)用 石墨烯電子材料領(lǐng)域重點(diǎn)領(lǐng)域u透明電極（太陽能電池）u電池負(fù)極材料u替代硅的芯片材料u柔性屏幕（可穿戴設(shè)備）u散熱材料領(lǐng)域解決手機(jī)、計(jì)算機(jī)等設(shè)備的散熱問題，進(jìn)一

16、步提升性能環(huán)保監(jiān)測領(lǐng)域功能化石墨烯及石墨烯復(fù)合材料，在污染物吸附、過濾方面表現(xiàn)優(yōu)異生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域石墨烯在細(xì)胞成像、干細(xì)胞工程等生物納米技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。超級電容器移動通訊航空航天交通運(yùn)輸國防科技信息技術(shù)石墨烯在各領(lǐng)域案例石墨烯在各領(lǐng)域案例薄得像紙一樣的iPhone概念手機(jī)5 、電纜6 、涂料8 8、其它應(yīng)用、其它應(yīng)用三、石墨烯應(yīng)用前景 1 1、代替、代替硅生產(chǎn)超級計(jì)算機(jī)硅生產(chǎn)超級計(jì)算機(jī) 高頻電路是現(xiàn)代電子工業(yè)的領(lǐng)頭羊，一些電子設(shè)備，例如手機(jī)，由于工程師們正在設(shè)法將越來越多的信息填充在信號中，它們被要求使用越來越高的頻率，然而手機(jī)的工作頻率越高，熱量也越高，于是，高頻的提升便受到很大的限

17、制。 由于石墨烯的出現(xiàn)，高頻提升的發(fā)展前景似乎變得無限廣闊了。這使它在微電子領(lǐng)域也具有巨大的應(yīng)用潛力。研究人員甚至將石墨烯看作是硅的替代品，能用來生產(chǎn)未來的超級計(jì)算機(jī)。 2 2、光子光子傳感器傳感器3 3、減少、減少噪音噪音四、石墨烯制備 制備石墨烯常見的方法：制備石墨烯常見的方法： 機(jī)械剝離法機(jī)械剝離法 氧化還原法氧化還原法 SiC外延生長法外延生長法 化學(xué)氣相沉積法（化學(xué)氣相沉積法（CVD）五、石墨烯今年相關(guān)產(chǎn)業(yè)會議 1.中國石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟成立2016年6月15日，中國石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟大會在哈舉行中國石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟大會暨黑龍江省石墨產(chǎn)業(yè)推介合作大會在哈爾濱舉行。2.2016年5月，全國

18、“石墨產(chǎn)業(yè)的未來”研討會在興山縣舉行；3.中國國際石墨烯資源產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟中阿高峰論壇2016年8月1日至5日，中阿石墨烯產(chǎn)業(yè)高峰論壇暨中國國際石墨烯資源產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟赴阿聯(lián)酋項(xiàng)目推介會在阿布扎比皇宮酒店和迪拜亞特蘭蒂斯酒店成功舉辦，論壇的召開預(yù)示著中國石墨烯產(chǎn)業(yè)國際化再次推進(jìn)一步。4.阿拉善石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會2016年，7月，2016內(nèi)蒙古阿拉善石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會順利召開。5.2016中國石墨烯大會中國石墨烯大會2016中國石墨烯大會，指的是2016中國國際石墨烯創(chuàng)新大會。是由中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CGIA2013）主辦的，于每年的9-10月份舉行。由于其在國際上的影響力，被譽(yù)為全球石墨烯秋季

19、大會。今年將于2016年9月22日至24日在青島舉行。6.2017中國（上海）石墨烯研討會六、石墨烯上市公司 1 1、000413000413東旭光電，總股本東旭光電，總股本5050億股，流通股：億股，流通股：24.0924.09億股億股（1）與中國石墨烯聯(lián)盟簽署合作協(xié)議 （2）簽署石墨烯產(chǎn)業(yè)合作協(xié)議（3）投資石墨烯設(shè)備公司 （4）東旭光電“烯王”8.8官網(wǎng)全球預(yù)售東旭光電官網(wǎng)消息顯示，2016年，8月8日9月8日，公司石墨烯基鋰離子電池移動電源正式對外接受預(yù)定，限量1000臺，預(yù)售價(jià)為299元。技術(shù)性能方面，該款充電寶的容量為4800毫安、15分鐘充滿、可實(shí)現(xiàn)3500次循環(huán)使用、在-3080攝氏度內(nèi)可正常工作。截至目前，東旭光電已經(jīng)成為國內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的領(lǐng)軍企業(yè)。隨著該公司石墨烯戰(zhàn)略布局的持續(xù)深入推進(jìn)，東旭光電宏偉的石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍(lán)圖正逐漸呈現(xiàn)出來。 2 2、中國寶安、方大炭素、杭電股份、正泰電器、華麗家族、中國寶安、方大炭素、杭電股份、正泰電