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“1344”:做强石墨烯产业的必由之路
——访中国非金属矿工业协会石墨专业委员会秘书长向琦
2016-08-10 | 作者: 王琼杰 | 来源: 中国矿业报 | 【 】【打印】【关闭

  近年来,石墨烯被炒得火热,产业持续升温,相关产业政策、关键技术和发展趋势备受关注。但是,在中国非金属矿工业协会石墨专业委员会秘书长向琦看来,石墨烯产业目前还处于概念导入期、产业化突破前期,处在以研究为主的阶段,产品大多处在实验室阶段,产业化进程相对较慢。当前在媒体、资本的热炒下,呈现出产业化虚假繁荣的泡沫。石墨烯产业化成熟至少还需要5年~10年,接下来如何“破局”是关键。

  向琦认为,当前石墨烯产业化存在的主要问题包括:一是技术问题。关键性技术尚未获得实质性突破,还有绿色制备提纯技术、应用技术、自身安全、生产环保等方面的制约。二是市场问题。下游应用领域研发落后,产业应用技术缺乏指导;市场需求尚未全面打开,亟待进一步加强上下游协调合作。三是成本问题。前期研发投入资金量大、周期长,制备成本需要进一步降低。

  向琦认为,要推动我国石墨烯产业做大做强,必须做到:围绕“打造成先导产业,推动石墨烯产业做大做强”的目标,坚持“企业主体、政策引导,创新驱动、典型示范,需求牵引、技术推动”三大原则,突出“推进产业发展关键技术创新,推进首批次产业化应用示范,推进产业绿色、循环、低碳发展,推进拓展应用领域”四大抓手,抓好“加大政策扶持,加强投融资引导,建立适合国际、国情的石墨烯标准体系,加强行业管理和服务”四大措施,真正做到“政府引导、企业主体、产研融合、共促发展”,加快“资源集聚体系、产业集聚体系、技术创新体系、成果转化体系、企业成长体系”五大体系建设,逐渐搭建“产业金融服务平台、国防应用示范平台、信息技术应用示范平台、海洋产业应用示范平台、装备与制备技术示范平台、石墨资源交易平台”六大平台。

  近年来,我国石墨及石墨烯产业持续升温,相关产业政策、关键技术和发展趋势备受关注。在近日举行的2016内蒙古阿拉善石墨产业发展研讨会上,中国矿业报记者专访了中国非金属矿工业协会石墨专业委员会秘书长向琦。

  中国矿业报:我国石墨产业基本情况怎样?

  向琦:石墨是重要的战略矿产资源之一,是碳材料领域重要的分支。它既是传统工业(耐火材料、铸造、摩擦密封)的原辅材料,更是节能环保、信息技术、生物医药、高端装备制造、新能源、新材料等产业的支撑材料。

  我国石墨矿产资源丰富,储量位居世界第二位。资源与产区相对集中,主要分布在黑龙江、山东、内蒙古、四川、河南、吉林、陕西、福建等省区。我国是世界天然石墨产量最大的国家,石墨矿山企业约150多家,选矿、加工及制品等石墨企业约四五百家,主要生产低中高碳石墨、高纯石墨、微粉石墨、膨胀石墨、石墨纸(板)、球形石墨、石墨负极材料等产品。其中,山东、黑龙江、内蒙古及湖南是我国石墨产品的主要产区,产量占全国75%以上。近5年来,我国石墨年产量在45万吨~65万吨的区间波动,每年石墨消费量近100万吨。其中,晶质石墨消耗量约50万吨~60万吨,主要应用于钢铁和铸造业、耐火材料、导电材料、铅笔、化工及汽车制造、密封材料、锂电池负极材料等。石墨行业年产值约100亿元~200亿元。石墨价格近些年如过山车般经历高峰和低谷,目前市场需求不旺,价格处于低位,在3000元/吨左右。

  中国矿业报:我国石墨产业发展呈现哪些特点?

  向琦:呈现以下几个特点:一是资源分布决定产业布局。我国石墨产业布局受制于石墨资源的分布,符合矿业开发的一般规律:从矿床发现到矿山建设,由产业发展壮大形成生产基地,以柳毛石墨矿、南墅石墨矿、兴和石墨矿、宜昌石墨矿等石墨生产基地为元素,形成了我国石墨产业的分布格局。

  二是石墨开发由小到大、由点到群地发展。多数石墨生产区建设是从单个矿山开始,逐渐形成多个矿山群体开采的局面。例如黑龙江鸡西地区、山东胶东半岛地区、湖南郴州鲁塘地区、内蒙古兴和地区,在历史上均形成了一个矿床多矿并采的局面。

  三是石墨加工由初级到高级的发展。历经多年的发展,随着对石墨深加工产业高附加值的追求和生产技术水平提高,石墨加工由初级产品延伸至高级制品,产业链得以延伸。以黑龙江萝北和内蒙古兴和为例,两地均为我国重要石墨产地,萝北地区利用资源优势,逐步开发天然石墨负极材料等高新产品;兴和县瑞盛石墨以开发高纯石墨制品及柔性石墨制品等新型材料为主。

  中国矿业报:我国石墨产业发展现状如何?存在哪些问题?

  向琦:我国越来越多的石墨深加工企业,开始在下游产业用户企业所在地直接建厂,生产其所需产品。例如生产柔性密封材料的浙江国泰,生产天然球形石墨的上海杉杉和深圳贝特瑞,都建立在沿海地区,远离石墨产地,主要依附于下游产业。随着石墨产地经济的发展,多数地区制定石墨产业发展规划,建立深加工产业园区,一方面鼓励本地采选企业进入园区,发展深加工产品;另一方面吸引下游产业来园区建厂,直接生产所需产品。同时,国家及地方政府加大安全、环保的整治力度,企业在安全环保方面投入不断加大,企业用工不断规范,生产成本不断增加,保护资源、节约利用资源、保护环境将成为产业发展的重要内容之一。

  存在的主要问题有以下几个方面:石墨矿山企业、加工企业生产规模小、经济实力弱、产业集中度低;石墨应用领域广泛,但除了耐火材料、铸造、密封材料等传统工业领域外,其他新兴市场与领域尚未完全打开市场需求空间,石墨需求量小;产能过剩,石墨精粉生产能力120万吨~150万吨,目前,产能利用率仅为50%~60%;在经济下行的大背景下,耐火材料、铸造、密封材料等传统工业应用领域市场需求不旺、价格下滑,石墨企业欠款极为严重,应收账款数额巨大,流动资金短缺;石墨产品国际市场竞争压力逐步增大;短期内产能过剩、产品同质化竞争现象严重,新产品与新应用领域有待拓展;大企业集团与资本市场对石墨资源的投资热度高于石墨深加工制品生产与研发投资,现有石墨产业规模与体量无法支撑与消纳大规模资金的投入。

  中国矿业报:我国石墨产业该如何发展?

  向琦:一是推进资源与企业兼并整合,扶持优势企业,提高产业集中度,增强企业市场竞争能力。二是加快石墨产业转型升级。石墨产业要紧跟下游领域的发展要求,大力发展新产品及新兴领域,不断培育石墨产业新的经济增长点。三是拓展多元化市场应用领域。石墨行业急需应用领域支撑发展,急需扩张到1000亿元产值的规模。四是产业间的融合发展。要协同创新,以需求为牵引,加快上下游产业间的融合发展,加快新产品以及加工技术、应用技术的协同开发。六是完善产业政策,加强行业监管,促进石墨产业健康发展。建议有关企业从高成本抢占资源、热衷资源转让交易中,转向脚踏实地发展石墨产业,拓展多元化市场应用领域,做强做大石墨产业,促进石墨产业健康可持续发展。

  中国矿业报:我国当前的石墨产业政策主要体现在哪些方面?

  向琦:2010年,欧盟委员会在分析41种矿产资源对经济的影响和供应风险的基础上,将石墨列为14种“对欧盟经济影响生死攸关的原料”之一。2012年上半年,科技部战略研究院开展了《石墨产业科技发展规划》的研究和制定工作。该《规划》提出:

  一要实现清洁高效开发。应遵循资源开发与环境保护并举的原则,以低能耗、低污染、低排放为基础,实现集约、高效的无废、无害、无污染生产。在采矿环节,开发应用能耗低、环境友好、生产能力强的绿色保护性开采技术和工艺,研制自动化、大型化的石墨矿专用开采装备;在选矿环节,开发高效清洁且能保护石墨大鳞片的浮选技术及工艺,研制全流程自动化绿色选矿系统;在资源综合利用环节,开发应用适用于石墨及伴生元素综合回收技术、尾矿资源化利用技术、矿山生态治理与修复技术;在提纯环节,开发节能环保型提纯技术工艺,研制配套的大型连续式提纯装备;在深加工环节,突出应用导向,充分利用高技术增加石墨产品的价值。

  二要适应战略性新兴产业发展。在新能源领域,需要突破动力型和储能型锂离子电池用石墨负极材料的制备技术和成型技术,攻克核反应堆用各向同性石墨、锂氟电池用氟化石墨的制备技术等。在环保领域,需要突破低硫高抗氧化可膨胀石墨的制备技术,研制用于油污处理、污水净化等民生领域的高效吸附材料,开发高强型、高导热型、缓蚀型、超薄型、高纯型、高导电型等系列高端柔性石墨密封材料。

  三要创造新的应用需求。石墨产业作为典型的资源型原材料产业,必须以应用为牵引,在基础科学和核心关键技术取得重大突破的基础上,开发新的产品,开拓新的应用领域,创造新的应用需求。跟踪发达国家的高技术发展态势,研发具有自主知识产权的新技术、新工艺和新设备。根据国外石墨产业的发展趋势和我国的现状,突破浸硅石墨的规模化制备技术,攻克金属/石墨的界面设计和调控技术等,进而创造更多的应用需求。

  四是我国石墨产业转型升级要从突出附加值提升和深度加工、关键技术攻关与财富创造、技术创新体系和创新链建设、龙头企业培育和产业聚集、保护性开发等五个方面,按照“创新驱动和需求拉动相结合、系统布局和重点突破相结合、政府引导和市场机制相结合、经济效益和社会效益相结合、近期效益和长远效益相结合”的原则进行推进。

  中国矿业报:现在石墨烯炒得火热。那当前石墨烯到底处于什么状况?

  向琦:总的来看,石墨烯产业目前还处于概念导入期、产业化突破前期,处在以研究为主的阶段,产品大多处在实验室阶段,产业化进程相对较慢。当前在媒体、资本的热炒下,呈现出产业化虚假繁荣的泡沫。将科学研究变为产品,需要经过5个阶段:实验室阶段、实验工厂阶段(小试)、示范生产线(中试)、示范工厂、工厂,五个过程缺一不可。按照硅材料产业的成熟周期为20年来推断,石墨烯产业化成熟至少还需要5年~10年,接下来如何“破局”是关键。目前,大多数企业尚处于小批量生产的探索阶段,还不能形成稳定的规模化生产能力,且石墨烯的生产成本较高,原料供应也受限制,这也阻碍了石墨烯进一步走向市场。

  当前石墨烯产业化存在的主要问题包括:一是技术问题。关键性技术尚未获得实质性突破,还有绿色制备提纯技术、应用技术、自身安全、生产环保等方面的制约。二是市场问题。下游应用领域研发落后,产业应用技术缺乏指导;市场需求尚未全面打开,亟待进一步加强上下游协调合作。三是成本问题。前期研发投入资金量大、周期长,制备成本需要进一步降低。

  石墨烯产业面临的产业发展环境是冷热不均。学术界、资本界、媒体的热与产业界的冷。资本市场的热度持续高涨,不少上市公司、投资机构涉足石墨烯概念股,赛富基金、经纬中国等风投机构积极投资石墨烯研发中试和产业化。政府招商的热与落地配套政策的冷。目前很多地方政府对石墨烯项目和产业的发展兴趣很高,招商不遗余力,出手大方。但是,石墨烯产业存在的很多问题是系统性问题,仅仅靠资金和创业团队不能得到很好解决。当前,石墨烯产业的环评、安全生产资质、废料处理等方面没有配套政策跟进。中国群众式的热和发达国家注重长远的冷。我国的石墨烯研究基本上属于自发性的群众运动模式,一大堆人抢一块很小的蛋糕,投入非常分散,缺少国家层面的全局性规划,很难布局长远的目标。而欧洲、美国、日本、韩国等许多国家和地区都进行了一系列相关研究,支持了许多项目,对推动产业发展做出了战略部署。如欧盟就选定了石墨烯旗舰研究项目作为首批技术旗舰项目之一。

  中国矿业报:近年来,我国对石墨烯产业出台了哪些支持政策?

  向琦:近年来,国家出台多项政策,鼓励支持石墨烯产业发展。2012年,工信部发布《新材料产业“十二五”发展规划》,将石墨烯作为发展的前沿材料之一,首次明确提出支持石墨烯新材料发展。国家科技重大专项、国家“973”计划、国家自然科学基金围绕“石墨烯宏量可控制备”、“石墨烯基电路制造设备、工艺和材料创新”等方向部署了1000多个项目。国家自然科学基金支持的石墨烯项目从2007年的1个增加到2012年的334个,5年间累计资助经费达33095万元,科技部和中国科学院对石墨烯的累计资助经费分别达到5915万元和4605万元。2015年,《中国制造2025》提出,高度关注颠覆性新材料对传统材料的影响,做好超导材料、纳米材料、石墨烯、生物基材料等战略前沿材料提前布局和研制。《<中国制造2025>重点领域技术路线图》也对石墨烯中长期发展进行了部署,并纳入《新材料产业“十三五”发展规划》。2015年11月20日,工信部、发展改革委、科技部联合出台《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》,欲在2020年形成完善的石墨烯产业体系,实现石墨烯材料标准化、系列化和低成本化,在多领域实现规模化应用。2016年5月19日,中共中央、国务院印发了《国家创新驱动发展战略纲要》,提出:发展引领产业变革的颠覆性技术,不断催生新产业、创造新就业。发挥纳米、石墨烯等技术对新材料产业发展的引领作用。2016年,《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》指出,要大力发展形态记忆合金、自修复材料等智能材料,石墨烯、超材料等纳米功能材料。

  中国矿业报:要培育和做强我国的石墨烯产业,应该遵循什么路径?

  向琦:要推动我国石墨烯产业做大做强,必须坚持“1344”总体格局,即围绕“打造成先导产业,推动石墨烯产业做大做强”的目标,坚持“企业主体、政策引导,创新驱动、典型示范,需求牵引、技术推动”三大原则,突出“推进产业发展关键技术创新,推进首批次产业化应用示范,推进产业绿色、循环、低碳发展,推进拓展应用领域”四大抓手,抓好“加大政策扶持,加强投融资引导,建立适合国际、国情的石墨烯标准体系,加强行业管理和服务”四大措施,真正做到“政府引导、企业主体、产研融合、共促发展”,加快“资源集聚体系、产业集聚体系、技术创新体系、成果转化体系、企业成长体系”五大体系建设,逐渐搭建“产业金融服务平台、国防应用示范平台、信息技术应用示范平台、海洋产业应用示范平台、装备与制备技术示范平台、石墨资源交易平台”六大平台,促进我国石墨烯产业的快速健康发展。

  中国矿业报:目前,我国石墨烯产业亟待需要哪些政策支持?

  向琦:就石墨烯业内而言,现在比较期待国家出台的政策有以下几方面:设立国家级石墨烯研发机构,建立若干国家级石墨烯创新中心;将石墨烯产业发展写入国家“十三五”规划;设立石墨烯发展专项计划和专项基金;将石墨矿确定为战略性矿产资源;打通应用环节,形成上下游一体化的产业链条;加快制定正确的技术路线和材料标准、应用标准等标准规范;做大做强采、选、冶一体的高科技龙头企业集团,建立石墨烯产业基地;鼓励和引导社会资本进入石墨烯产业领域。

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