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解析:中国石墨资源开发利用现状

来源:未知   作者:admin    发布时间: 2018-08-08 14:05   浏览:

解析:中国石墨资源开发利用现状

  在全球,中国石墨储量位居第二,但主要以生产低档产品为主,高端石墨制品品种少、产量低。开采出的晶质石墨资源主要应用于:钢铁工业和耐火材料约占42%,导电材料、电池和电机约占23%,润滑剂、化工、汽车制造、密封材料约占22%,军工、原子能、航天科工等约占7%,铅笔等约占6%。隐晶质石墨产量约50%以煤的形式用作燃料,对自然资源造成了极大浪费。此外,中国是全球最大石墨出口国,近几年出口量超过了25万吨,占全球总出口量的75%以上。一直以来中国的石墨产业都受到了产能过剩问题的影响,使得石墨出口价格保持在925美元/t,但经国外加工提纯再进口至中国,价格便增长了约11倍成为10,135美元/t。

  随着经济的快速发展和人口的不断增加,中国对非金属矿资源的需求量越来越大。作为非金属矿中非常重要的资源,石墨资源的应用日益广泛。与世界其他各国相比,中国的石墨资源储量相对丰富,是石墨储量大国,全球将近33%的石墨资源都在中国,因此在中国石墨资源的开发利用工作非常重要。但是,当前中国在开发利用石墨资源的过程中,经常出现出口资源的价格比较低,而进口加工产品价格比较高的情况,因此有必要对其进行研究。

  七台河市委副书记、市长贾君和中国石墨烯产业技术创新战略联盟副秘书长李萍为中德石墨烯创新合作中心揭牌

  正是因为石墨烯具有各种物理、化学和生物等多方面的特性及优点,石墨烯才会被研究在不同的方向,应用在不同的领域。据统计,目前国内已建成或在建的石墨烯产业园、石墨烯创新中心、石墨烯研究院等已超过40家,有2000多家企业从事石墨烯原材料和产品的研发,而且这个数字仍在逐步增长。

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  膨胀石墨具有的亲油性和疏水性可以使其在水中有选择性地去除非水性溶液,这一特点被广泛应用于海面除去浮油,又因其分子结构上的特殊性质,表现出吸附大量油后可集结成块,浮在海面,并可再生处理,循环使用,不会造成二次污染的特点。膨胀石墨除了可在液相中进行选择性吸附以外,对大气污染也具有抑制作用,如吸附二氧化碳气体等。

  由于其特殊的原子排列结构所表现出来的特性,使其得到了广泛应用。

  荣耀Magic系列的手机也支持Magic Power快充技术,仅需半个小时即可将2900mAh的电池充满。但这次的荣耀Magic 2据说要加入,一直被广泛应用在电池上的石墨烯技术。这就意味着,此机将拥有更快的快充技术,可能比OPPO Find X的50W充电速度还要更快。

  等静压石墨由高纯石墨压制而成,它具有热膨胀系数低、耐热性好、耐化学腐蚀、导热导电性能良好等特点。等静压石墨是国际上近50年发展起来的新产品,不仅在民用上大有作为,在国防尖端上也占有重要地位,属新型材料,令人瞩目。主要应用于以下几方面。

  石墨电极在放电加工用电极中表现出许多优点:①质量较同类电极较轻,易搬运;②易加工;③切削加工中不易产生应力导致变形;④极高温度下,因热膨胀系数小,故石墨电极很少因放电加工产生的热量而变形。但石墨电极也存在一些缺点,如切削加工时易产生粉尘、易损耗等。

  早在第四届国际石墨烯大会上,向联合就表示,熊爸爸是根据社会、行业、消费者的痛点来研发产品,在消费升级的大背景下,对产品颜值、安全、环保高要求,争取每一款产品都接地气,再由接地气做到极致,因此熊爸爸的每款产品在同行业里都名列前茅,充分迎合了中产阶级需求。

  (4)其他应用:科研人员发现细菌的细胞在石墨烯上无法生长,而人类细胞却不会受损。利用这一点;石墨烯可以用来作绷带、食品包装甚至抗菌T恤。

  由于高温气冷堆中用作慢化剂的石墨必须具有辐照蠕变及对变形所产生的辐照应力有很强的耐受力,便提出了模块化高温气冷堆。当代新型超高温核反应堆,具有高功率密度、高温等特点,这对新一代石墨材料提出了更高的要求:物美价廉、超高的辐照损伤耐受力、产品均质化等。

  中国的石墨资源丰富、分布广泛,但很多都是中小型矿产,出现了很多的私人石墨小矿,石墨矿产品附加值极低。中国经过多年的努力,国家投入了大量的资金与科技人员,经过矿产企业的重组以及石墨利用水平的不断提高,中国的石墨资源得到了更加有效的利用,如今中国已经研发出了高纯石墨、等静压石墨、膨胀石墨、氟化石墨、胶体石墨、石墨烯等多种高性能石墨产品。

  新华社记者 鞠焕宗 摄拼版照片上图显示的是2008年8月24日,在国家体育馆举行的北京奥运会男子手球决赛颁奖典礼现场。新华社记者 孟永民 摄拼版照片上图显示的是2008年8月1日,参加北京奥运会皮划艇项目比赛的选手在顺义奥林匹克水上公园训练。[详细]

  氟化石墨具有低表面能的特性,主要应用于粉末成型、模铸、胶合板成型等金属模的脱模剂。

  截至2016年12月,中国石墨查明资源储量达到2.6亿吨,预测资源潜力18.7亿吨。其中储量最多的地区是黑龙江省和内蒙古自治区,四川省、山西省和山东省次之。作为民用和战略性的重要资源,石墨在导电材料、润滑剂、耐高温密封材料、吸附材料以及防辐射材料等很多领域得到广泛应用,石墨的作用巨大,为中国冶金工业、石油化工产业、机械工业、电子产业、核工业及国防发展做出了非常重要的贡献。

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  石墨是煤或碳质岩石(或沉积物)受到区域变质作用或岩浆侵入作用形成的一种矿物,颜色由铁黑到钢铁灰,触感油腻,呈鳞片状或星点状散布在变质岩中。化学性质不活泼,具有耐腐蚀性。

  由于石墨烯材料应用日益广泛,逐渐受到社会各界的广泛关注,石墨烯应用研发的热潮涌现。“全国石墨烯看江苏、江苏石墨烯看常州”已成为业内共识,2015年常州石墨烯产业规模达到12亿元,2016年江苏省石墨烯产业技术创新战略联盟获批科技部“科技服务业试点单位”。

  由氟—锂组成的电池虽然具有高能量,但因氟气有毒,且以氟作为阳极活性物质难度极大。但氟化石墨在有机电解质中具有极好的电化学性质,所以被广泛应用于计算机、钟表、照相机的集成电路存储器上。

  石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯,因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

  早在20世纪初期,中国就已经开始开采使用石墨资源了,但由于受到社会体制、市场环境等因素的影响,导致中国的石墨行业发展不利,同时石墨产业发展的过程中存在着诸多问题。

  由于氟化石墨具有层间能小、低表面能且具有良好的化学性能和热稳定性,所以其润滑特性出众,适合于高温、高压、腐蚀性介质和高负荷等苛刻条件下使用,如高温轴承、飞机和汽车引擎的润滑剂等。

  膨胀石墨可处理成柔性石墨(热膨胀系数小,在低温下不发脆、不炸裂,在高温下不软化、不蠕变)作为密封材料使用,因而被冠以“密封王”的美誉。

  (3)其导热性超过现有一切已知物质,加之其导电电子的快速移动使其在将来曲面手机、光子传感器及超级计算机中代替硅得到研究与应用。

  【石墨烯吧】小编以Web of Science为检索工具,以Graphene为关键词检索Web of Science核心合集得到以下数据,在1998年到2018年,SCI共收录石墨烯研究发表的文章140760篇,下面近15年来发文情况的具体分析:

  (2)充分利用市场手段来实现资源的优化配置。为了实现资源配置的最优,通常主要靠市场通过竞争和价格机制以及供求定律来实现,这样石墨资源就会进行自动流动,从相对差的企业向较好的企业流动。如果政府干预过多,那么就会产生不良后果。为了使市场机制作用充分发挥,防止其失灵,政府可以适当制定干预,通过制定切实可行的产业政策和竞争规则等来创造良好的市场竞争环境,从而保证石墨市场的健康稳定发展。

  可膨胀石墨选用优质天然鳞片石墨,经酸性氧化剂(硫酸、硝酸与双氧水,高锰酸钾)处理后的层间化合物,亦称酸化石墨。膨胀石墨具有耐高温、耐高压、密封性好和耐多种介质腐蚀等众多优点,是目前新型的高级密封材料。其主要应用于以下领域。

  石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料,是目前发现的硬度最高、韧性最强的纳米材料。

  胶体石墨主要具有:①润滑性。在一些摩擦强度大的机械中涂抹胶体石墨,会在摩擦机械表面形成润滑薄膜,从而降低摩擦阻力和摩擦产生的温度,避免机械出现烧坏、卡死,延长工作寿命;②隔热性。因胶体石墨膜面垂直方向具有隔热作用,所以在热蒸汽汽缸和透平螺旋桨方面应用广泛;③成膜均匀,且具有优良的导电性和导热性,在电子工业中用于防止反光,抑制电子二次反射,消除静电。

  (3)石墨的矿业权设置方案编制未规范化,且政府对在非石墨开采区非法开采石墨行为的打击力度不够。

  我国地方政府对石墨烯产业极为重视,一批石墨烯产业园纷纷涌现,以江苏最为典型。2011年5月,常州市委、市政府共同出资5000万元建设全球第一家专业从事石墨烯研发和产业化的新型研发机构一一江南石墨烯研究院,同期启动常州市石墨烯科技产业园建设。其“研究院+孵化(加速)器+产业园”的产业创新链条让石墨烯产业在江南落地生根,产研结合的建设理念为江苏的石墨烯产业发展深深地打牢了地基。

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  中国是石墨资源储量大国,石墨在国民经济中占有重要地位。本文主要对中国石墨资源开发利用现状及应用进行了研究,从中国石墨资源的相关概述、开发利用现状、应用研究以及合理开发利用的具体措施这四方面进行了具体的阐述。

  (1)根据石墨烯超薄(单层石墨烯几乎透明,其分子排列紧密,即使最小的氦原子也无法通过),强度超大的特性,可用于制造超轻防弹衣、超薄超轻型飞机等。

  我国台湾成功大学的研发人员找到了GP性能的可控途径,是通过改变电化学鳞片剥离过程的工艺参数达成的,可根据需要生产单层至数百纳米叠层的GP,其尺寸可以从12nm至几十微米可任意控制,这是重要的研发成果。

  近年来随着全球气候变暖,人类对地球的保护意识逐渐增强,有越来越多的人开始青睐不排放二氧化碳的自然能源。在这种大趋势下,太阳能电池便成为了新时代的“宠儿”。在制造其过程中用到的铸锭炉加热器便需要用等静压石墨来制作。

  高纯石墨(含碳量99.99%)因其具有鳞片结晶完整、片薄、良好的导热性能、耐高温和抗腐蚀等特点被应用于军事工业火工材料安定剂、冶金工业高级耐火材料和化肥工业催化剂、添加剂等。

  (3)加大对石墨开发技术资金的支持。在石墨资源的开发利用过程中,先进的开发技术是其重要保障。因此,今后可以设立专项基金来鼓励新技术的研发,力争在石墨提纯新技术方面有所突破,实现石墨资源的充分合理利用,同时提高其综合回收率。此外,政府还要加大对基础性技术的研究,对那些风险较大、费用高而且效益低的技术加大资金支持,通过政府和企业的共同努力来实现石墨产业的优化升级,保证石墨工业的快速发展。

  自从石墨烯从2004年首次被分离出来,以及2010年石墨烯发现者获得诺贝尔奖后,石墨烯的研究热度从未消减。也许正是石墨烯的最初难题逐步得到解决,相关的研究也越来越成熟,这也导致了更多的科研人员参与研究,尽最大的可能发掘出石墨烯各方面的特性和优点。

  (1)中国未对石墨矿加大投入,未对国内石墨行业进行统筹规划,更没有重视石墨的地质找矿工作。

  石墨资源属于非可再生的矿产资源,因此一定要合理开发和利用,要做好石墨资源开采规模的规划和改进工作,要有针对性地进行开采,并采取保护性措施,同时要对石墨资源的储采比进行研究,通过明确合理的储采比来进行适度开发,切勿过度开发,应当从长远利益的角度出发,保证石墨资源的合理开发利用,实现石墨工业的健康持续发展。

  隐晶质石墨储量最为丰富的是湖南省占全国的74.7%,其次是吉林省占全国的11.0%,广东省占全国的8%和陕西省占全国的5%。

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  根据石墨结晶形式的不同将石墨分为晶质石墨(致密结晶状石墨、鳞片石墨)和隐晶质石墨。中国的石墨资源占全球的33%,仅次于巴西,位居世界第二位。晶质石墨查明资源储量达到26,452.9万吨,其中基础储量5,516.4万吨、储量1,009.4万吨。隐晶质石墨查明资源储量达到3,458.1万吨,其中基础储量807.4万吨、储量531.8万吨。

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  (2)政府未对国内石墨资源加强开发利用和综合研究,使得石墨产品的附加值低。

  目前中国晶质石墨储量最为丰富的是黑龙江省和内蒙古自治区,其中黑龙江省查明石墨资源储量占全国的46.9%,内蒙古自治区占全国的19.26%,其次为四川省占全国的7.92%,山西省占全国的7.40%,山东省占全国的6.09%,河南省占全国的3.36%,其他地区占全国的9.08%。

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  近几年中国才开始大力整治石墨行业,重组整合小型石墨矿。组建大规模的石墨矿产开发工作,极大地提高了石墨资源的利用率,加大投资力度和科研力度,极大地提高了石墨矿产资源的产品附加值,使得中国的石墨资源开始向着高端应用产品方面发展。

  (2)因其导电电子不仅能在晶格中无障碍的移动,而且速度极快,远远超过了电子在金属导体或半导体中的移动速度这一特性,被制作成石墨烯导电剂。

  石墨由于自身特殊的性质使得其在核聚变反应堆中也具有重要的作用。它能够在很大程度上减少材料等离子体中的金属杂质,因此对材料等离子体提高能量约束发挥了巨大作用。随着核聚变装置逐渐大型化,导热性好、机械强度高的石墨材料脱颖而出被用作面对等离子体的第一壁材料,且其在应用过程中表现出了良好的放电脉冲效果。此外,因石墨具有原子序数低,引起的辐照损失小等特性,即便混入等离子体中,也能使高温等离子体保持稳定。

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