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石墨会成为下一个稀土吗?

2019-10-09 18:49:03来源:励志吧0次阅读

石墨

石墨烯

新闻眼

近日有媒体报道称,我国石墨资源储量虽然居世界首位,但由于产业技术落后,因而长期处于产业链条的原料供应端,受制于人的现象明显。同时,石墨的开采和加工呈现无序化状态。如果再不注重石墨行业的转型升级,加强规划和保护,我国石墨资源或成下一个稀土,将在20年内耗尽。由于石墨中分离出的石墨烯可广泛应用于半导体等众多领域,是21世纪的明星材料,使得石墨更加引发众人关注。那么,石墨资源和产业现状如何?对环境有何影响?基于石墨的新型材料石墨烯将带来怎样的未来?本期应知为您解答。

■石墨资源与产业现状

石墨是最耐高温的矿物之一,具有特殊的分子结构,抗热震,并具有出色的导电性和导热性,因此在冶金、石油、化工、机械、轻工、核工业、国防、军工、航天等领域应用广泛。自然界中没有纯净的石墨,其中往往含有SiO2、Al2O3、FeO、CaO、P2O5、CuO等杂质。

丰富的石墨资源

目前探明的全球天然石墨储量大约是7100万吨,其中中国储量约为5500万吨,占全球储量77%,居世界首位。而且,我国的石墨成形地质条件好、分布广泛,储量大、质量好,是我国最有优势的矿产之一。目前已发现全国25个省、市、自治区有石墨矿点。

低端的石墨产业

我国石墨产业发展并不理想,在世界石墨产业链上一直处于初级的原料加工层次。大量高附加值的石墨产品依然依赖进口,这让很多人将石墨看成下一个稀土。石墨出口价格长期保持在每吨3000元~4000元人民币,但经国外加工提纯后再进口至中国,价格便成了每吨10万~20万元人民币。根据我国海关公布的数据,2010年,我国石墨出口量约为58.55万吨,进口量为7.6万吨。这样的进出口格局已经持续了近30年。

■石墨开采对环境的影响

影响:开采加工过程污染环境

除了滥采乱挖导致的水土流失等影响,石墨开采、生产过程中还会产生粉尘、烟尘以及尾矿砂等影响环境的物质。其中粉尘是石墨产业最大的污染物,烟尘和尾矿污染紧随其后。由于缺乏明确的行业规范,技术水平和经济收益也不高,石墨行业的环境污染问题突出,如废弃采矿场、废石、废渣的堆放、废水的排放等,既污染了周围的土地、地表水系及矿区的生态环境,也影响了居民的生产和生活。例如石墨生产大省黑龙江省的鸡西市鸡东县饮用水铅超标700倍、汞超标9倍。

举措:加强监管,确保可持续发展

目前,从石墨中分离石墨烯的技术和工艺面临着技术瓶颈,短期内无法实现大规模开发利用。但是,一旦技术实现突破,石墨矿产的商业开发势必大量增加,若不提前加以规划和保护,掠夺式的滥采乱掘会更加严重。因此,石墨作为不可再生资源,必须提前保护。要确保石墨行业健康持续发展,需要国家借鉴稀土资源管控模式,从全国范围内调控石墨产能,鼓励科技研发,统筹规划石墨产业发展。相关部门应加大对石墨产业扶持、统筹规划石墨产业发展,将保护性开发作为当务之急。

石墨产业的发展瓶颈

高端技术缺乏,低端产能供大于求

从生产和加工技术水平来看,我国石墨产业较发达国家起步晚,部分企业石墨浮选工艺、技术和设备落后,产量低、能耗大、资源利用率不高。尤其是精深加工和高端制品方面的核心技术多掌握在美国、德国、日本、俄罗斯等发达国家,这些国家对我国实行技术封锁,引进极为困难。高端实用技术和人才缺乏,企业缺少核心技术是我国石墨产业发展的瓶颈。

行业建设不完善

随着国家新能源、新材料政策的逐步完善,石墨将成为国家战略资源。目前我国约有近千家石墨企业,但开采和加工呈现无序化状态。滥采乱掘、采富弃贫、粗放经营、管理水平低的现象非常普遍,如果按照目前的开采方式和速度继续下去,我国或许将由石墨大国变成石墨贫国。

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稀土资源的管理

稀土是一种重要的战略资源,广泛应用于各个领域,尤其是涉及军事和未来发展的电子、新能源等。长期以来,我国稀土大量出口日本、美国、法国等国,是世界上稀土出口数量最大的国家,曾占全球稀土商品量的80%。

美国能源政策分析家曾发布一份《稀土元素——全球供应链》的报告,称2009年中国稀土储量占世界36%,产量则占世界产量的97%。与中国形成鲜明对比的是,美国稀土储量占世界13%,俄罗斯储量占世界19%,澳大利亚储量为540万吨,而它们的产量却为零。另据资料显示,因稀土价格太低,我国自1995年至2005年损失外汇几十亿元,而日本则在低廉储备了充足的稀土后,拥有了国际稀土定价权。

由于大量出口和盲目开采,1995年起,我国的稀土储量开始大幅下降,目前储量只有全世界的30%,但出口量却占到了全球贸易量的90%以上。同时,稀土矿山的开采对环境破坏严重,开采一吨稀土要搬动原矿几百吨甚至上千吨。

从2007年起,我国开始对稀土生产实行指令性规划,并开始减少稀土出口。2010年,商务部下达的稀土产品出口配额比2009年骤减了40%。

石墨的明星提炼物——石墨烯

石墨之所以重要,是因为它能分离出世界上最神奇的物质之一——石墨烯。它是地球上最薄却也是强度最高的纳米材料,几乎完全透明,吸收大约2.3%的可见光,具有惊人的延展性、良好的导热性以及出色的导电性。

石墨烯是一种能够改变未来数码产品形态的物质。在科技领域,有望被应用在触摸屏、电池、传感器、晶体管等各种领域。

畅想 未来

可以穿戴的触摸屏

由于石墨烯柔韧、透明且可以导电,相比较传统玻璃,更适合做为屏幕面板、未来的触摸屏。由于它可以实现任意弯曲而不会损坏,人们或许可以想象,有一天手机能像手表一样被戴在手上。

20秒内完成充电

若石墨烯电池研发成功,将解决目前电池技术的瓶颈。试想一下,一颗能够任意弯曲的电池,不仅更加安全,还可以在20秒内完成充电,充电速度是目前锂电池的100~1000倍。

更快的网络

石墨烯具有非常高的光学响应率,可以作为光纤传导介质,将目前互联网的速度提升100倍。随着研究的深入,还将应用在更多的电信基础设施领域。

更好的镜头传感器

目前数码摄像头的传感器材质基本上都是CMOS(互补金属氧化物半导体),尺寸方面很难缩小。如果使用石墨烯,可以变得更加小巧,还将具有更高的光线敏感性及更少的功耗。

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