我国石墨产业转型升级的科技需求

（中国粉体技术网/远志）在产业竞争日趋激烈且新需求不断涌现的情况下，我国石墨产业正面临着转型升级的迫切需求。而要转变我国石墨产业附加值低、利润流失的“资源—产品—废弃物”线性发展模式，就必须依靠科技创新，突破深加工技术瓶颈，通过深加工延长产业链进而走向价值链的高端，形成从采矿、选矿、提纯、深加工到循环利用的全产业链的产业集群，实现我国石墨产业的转型升级。

1  实现清洁高效开发

　　当前，我国石墨产业高能耗、高污染、低效率的问题依然严重。在采矿环节，小规模掠夺式开采模式普遍存在，开采技术力量薄弱，生产工艺落后，缺少专业化协作分工和规模效应，缺乏正规的矿山开采设计，采富弃贫现象严重，剥采比例严重失调，甚至只采不剥； 在选矿和提纯环节，主要采用多级浮选法进行初选，再通过多级强酸强碱法进行提纯，浮选和提纯废水含有大量剧毒有害物质，严重威胁地表水和地下水安全;在深加工环节，由于技术、工艺和装备的落后导致深加工产品的技术标准不高、批次质量不稳定、效率低下；在尾矿环节，基本采取堆积的方式，不仅占用大量的地表面积，而且尾矿中有毒有害物质对水资源威胁巨大，缺乏资源综合利用的系统考虑。
　　因此，实现石墨产业转型升级首先就要实现清洁高效开发，这就需要在采矿环节开发能耗低、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关键装备；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，增加深加工产品的比重，真正做到石墨产业的高效开发；在资源综合利用环节，开发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。

2  适应战略性新兴产业发展

　　2012年7月9日，国务院发布了《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》，对节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等战略性新兴产业进行了部署。鉴于石墨在新能源、节能环保等领域的广阔应用前景，《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》的发布对我国石墨产业发展既是一个难得的机遇，也是一个重大的挑战。
　　目前，我国天然石墨在大型动力型锂离子电池和储能型锂离子电池中的使用尚处于研究开发阶段，主要是在循环寿命、倍率特性与低温性能等方面达不到动力电池负极材料要求，因此为了降低成本，急需研发符合要求的天然石墨基锂离子电池负极材料； 我国只能生产低品质的各向同性石墨，高品质各向同性石墨完全依赖进口且受国外出口限制，我国大力发展核电的客观需求使得高质量各向同性石墨的国产化的要求更加迫切；我国在柔性石墨密封材料上与国际水平的差距是高档产品少、品牌效益差、缺乏明确的质量技术标准，需要对不同用途的柔性石墨密封材料研发通用级、高导热级、核能级、缓蚀级、高纯级等不同的技术标准。
　　因此，在新能源领域，我国石墨产业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。在节能环保领域，我国石墨产业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制备技术、工艺及生产装备。

3   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，其产业的转型升级必须以应用为牵引，以提升自主创新能力为重点，充分依托全国科技和工业基础，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。目前，石墨烯是石墨产业最前沿的科技和产业概念之一，在电池材料领域如锂离子电池正负极材料、燃料电池催化剂及其载体、超级电容器材料以及太阳能电池材料等方面已经取得了较大的进展，且很有希望成为最先获得产业化应用的领域。但目前的研究多为将石墨烯与现有材料的复合，发挥石墨烯的优点以提高材料的宏观性能，而针对石墨烯在相关领域的基础研究相对薄弱，如石墨烯的嵌脱锂机制、电催化过程中的作用机理、界面电荷输运动力学、光电转换增强机制等方面亟需开展系统深入的理论研究工作，进而拓展石墨烯的应用领域。
　　因此，我国石墨产业的转型升级还需要不断地创造新的应用需求，推动石墨产业持续向高端发展。这就需要跟踪国外发达国家石墨应用领域的高技术发展态势，积极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，需要突破石墨烯规模化制备技术，面向纳米电路技术、石墨烯晶体管、石墨烯电容触摸屏、新能源电池宏观组装、新型显示技术、纳米复合材料制备技术等领域开展石墨烯在新型功能复合材料中的应用研究； 突破浸硅石墨的规模化制备技术，开发高导热/导电/耐高温石墨复合材料的制备工艺，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。