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摘要:
石墨在高科技产业的发展中占有越来越重要的地位。石墨下游产业不同产品对于石墨资源的性质要求也是差异极大的。我国是石墨资源大国，矿物储量丰富，石墨矿石种类齐全。随着全球石墨消费结构转型，未来石墨战略新兴领域消费比例将快速拓宽，高端石墨产业发展，中国石墨资源面临新机遇和新挑战。论文将对我国重要石墨产区的石墨资源特征以及石墨主要用途对于石墨资源的差异化品质要求进行介绍，在此基础上面对石墨下游产业对原料差异化需求，提出了建立石墨原料质量分级新体系的建议。
Abstract:At present, graphite plays an increasingly important role in the development of the high-tech industry. There are also great differences in the characteristics of graphite resources among the rich downstream industries. China's graphite reserves are rich and complete in variety. With the transformation of global graphite consumption structure, the proportion of consumption in strategic emerging areas will expand rapidly in the future, and the development of the high-end graphite industry will face opportunities. This paper introduced the characteristics of graphite resources in several important graphite producing areas in China and the differentiated quality requirements of graphite resources for the main application of graphite. Suggestions for establishing a new system for the quality classification of graphite raw materials were proposed.
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表 1 2018年世界主要国家石墨储量及生产量[2]
Table 1. Graphite reserves and production in major countries in the world
国家 石墨产量/万t 产量占比/% 石墨资源储量/万t 储量占比/% 中国 63 67.8 7 300 24.3 印度 3.5 3.8 800 2.7 土耳其 0.2 0.2 9 000 30.0 巴西 9.5 10.2 7 200 24.0 加拿大 4.0 4.3 - - 莫桑比克 2.3 2.5 1 700 5.7 墨西哥 0.9 0.1 310 1.0 坦桑尼亚 - - 1 700 5.7 马达加斯加 0.9 0.1 160 0.5 其他国家 8.7 9.4 1 130 3.8 总量 93 100 30 000 100 
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表 2 中国六大石墨生产加工基地资源储量、生产情况[6]
Table 2. Resource reserves and production statistics of six graphite production and processing bases in China
基地名称 资源储量/万t 固定碳含量/% 2017年产量/万t 备注 黑龙江鸡西 3 429 9.24 22 晶质 黑龙江萝北 4 687 10.36 20 晶质 内蒙古兴和 161 4.41 3 晶质 山东平度 1 932 3.70 15 晶质 湖南郴州 953 71~86 10 隐晶质 吉林磐石 284 67.3 4 隐晶质 合计 11 446 74
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表 3 GB/T 24533-2009锂离子电池负极材料技术指标[15]
Table 3. GB/T 24533-2009 technical indexes for negative electrode materials of lithium ion batteries
类别 固定碳含量/% 铁含量/ppm 压实密度/(g·mL-1) 硫含量/ppm I ≥99.97 ≤10 ≥1.65 ≤20 Ⅱ ≥99.95 ≤30 ≥1.55 ≤20 Ⅲ ≥99.9 ≤50 ≥1.45 ≤20
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表 4 GB/T 14898-2004人造金刚石用石墨技术指标[16]
Table 4. GB/T 14898-2004 technical indexes of graphite for synthetic diamond
金刚石标号 灰分(≤)/% 全气孔率/% 石墨化程度/% 体积密度/(g·cm-3) T621 0.024 28±3 88±6 - T622 0.025 25±5 88±6 - T664 0.070 ≤28 82±6 1.58 T665 0.030 ≤25 ≥85 1.7
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表 5 柔性石墨用膨胀石墨一般质量要求[17]
Table 5. General specification of expanded graphite
膨胀石墨 固定碳/% 粒度/目 膨胀倍数 水分/% 挥发分/% pH 普通 80~90 32~100 20~100 1~3 12~20 3~5 高纯 95~99 32~325 120~150 1~3 12~20 3~5
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表 6 JC/T 2315-2016球化用天然石墨技术指标[18]
Table 6. JC/T 2315-2016 technical indexes of spheroidized natural graphite
类别 固定碳含量/% 振实密度/(g·mL-1) 铁含量/ppm 硫含量/ppm I ≥99.95 ≥1.06 ≤30 ≤10 Ⅱ ≥99.95 1.00-1.06 ≤30 ≤10 Ⅲ ≥99.95 ≤1.00 ≤30 ≤10
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表 7 GB/T 26279—2010石墨坩埚技术指标[19]
Table 7. GB/T 26279-2010 technical indexes of graphite crucible
项目 I类 I类 Ⅱ类 Ⅱ类 成型方式 塑性(S) 等静压(D) 塑性(S) 等静压(D) 碳含量/% ≥38 ≥45 ≥38 ≥45 体积密度/(g·cm-3) ≥1.70 ≥1.85 ≥1.70 ≥1.85 显气孔率/% ≤29 ≤21 ≤29 ≤21 耐火度/℃ ≥1 500 ≥1 500 ≥1 400 ≥1 400
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表 8 各类型石墨面向石墨产业链的适应性
Table 8. Adaptability of various types of graphite to graphite industrial chain
石墨原料种类 锂离子电极材料 球化石墨 可膨胀石墨 石墨坩埚 金刚石用石墨 柔性石墨纸 高纯石墨 石墨微粉 氟化石墨 石墨乳 硅化石墨 石墨烯 镁碳砖 杂质种类 石英型 × × × √ × × × × × × √ √ √ 石英-黏土型 × × √ √ √ √ × × √ √ √ √ √ 黏土型 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 鳞片大小 大鳞片 √ √ √ √ √ √ √ × √ √ √ √ √ 小鳞片 √ √ × √ √ √ √ √ √ √ × √ √ 杂质赋存状态 表面型 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ × √ √ 夹杂型 × × × √ × × × × √ √ × √ √ 孔道型 × × × √ × × × × √ √ √ √ √ 元素种类 高铁硫型 × × √ √ √ × √ √ √ √ √ √ √ 低铁硫型 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 石墨化度 高 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 低 √ √ √ √ × √ √ √ √ √ √ √ √
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图(1)
表(8)
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