黑龍江省石墨產業發展戰略初探

張少鐸 吳相利

（哈爾濱師范大學地理科學學院，黑龍江 哈爾濱150080）

1 石墨產業現狀與前景

1.1 石墨的用途

石墨是一種非金屬單質礦物，和金剛石屬于碳元素的同素異形體，石墨礦物在自然界中以晶質石墨和隱晶質石墨兩種狀態存在，本文討論的是晶質石墨。石墨雖然是一種非金屬礦物，但由于其特殊的結構，使其除具有非金屬的特點之外，還具備了許多金屬的特點：耐高溫性、導電性、導熱性、潤滑性、化學穩定性、可塑性、抗熱震性等。正是因為石墨兼具了金屬與非金屬的特性，所以其用途更加廣泛。石墨的傳統應用主要在以下幾個方面：作耐火材料、導電材料、潤滑材料、鑄造材料、密封材料、原子反應堆的減速材料等。

近年來，由于科技的進步，石墨的許多新特性被發現，根據這些特性，人們又開發了石墨的許多新用途，或將原來的應用領域進行了拓展和升級，尤其是石墨烯的研發和應用將石墨的特性發揮到最佳效果。

1.2 石墨產業現狀

中國的石墨資源儲量占世界的60%，產量占世界的65%，出口占世界的60%，消費占世界的50%。從這四個數據可以看出我國是世界第一石墨資源大國、生產大國、出口大國和消費大國。

截止2017 年底，黑龍江省的石墨資源儲量占全國的53%；2011-2017 年，黑龍江省的石墨產量平均占全國的60%以上；是名副其實的石墨資源大省、石墨產業大省[1]。

1.3 石墨產業的前景

有專家預言說，二十世紀是“硅”的世紀，二十一世紀將是“碳”的世紀，石墨被譽為“工業味精”。2010 年諾貝爾物理學獎授予在石墨烯材料方面的卓越研究者，英國曼徹斯特大學科學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，石墨烯迅速成為材料學的熱門話題，有人預言石墨烯的工業化生產將引發材料學的革命性創新。

目前石墨烯電池是最接近工業化生產的產品，石墨烯電池與普通電池相比具有體積小、重量輕、容量大、充電快等優勢。由于環境保護的壓力，世界各國都將新能源汽車作為汽車工業發展的必然選擇。制約新能源汽車產業健康發展的關鍵技術是續航能力，汽車的續航能力的大小主要看電池的性能，而石墨烯電池恰好有效地解決了困擾這一行業的關鍵難題，同理石墨烯電池也將會引發包括手機在內的電子產品的顛覆性創新，這將給石墨產業的發展帶來千載難逢的機遇，未來十年乃至更長的一段時間內，石墨消費增量的70%將應用在新能源汽車領域。

隨著新興制造業的興起，新能源、新材料、航天航空、生物信息等高新技術領域將為石墨產業創造更廣闊的發展空間，高端石墨產品的需求將會有較大幅度的增長，石墨烯的制造成功和產業化應用也將再次推高石墨的戰略地位。

2 黑龍江省石墨產業的現狀

2.1 資源背景

近年來由于石墨產業的快速發展，對石墨的勘查工作投入逐年增加，石墨找礦成果凸顯，黑龍江省的石墨資源儲量2017年比2007 年增加了78%，但在全國的占比卻由同時的60%下降到53%。雖然資源儲量的數量在全國的占比有所下降，但是黑龍江省的石墨資源與其它省份相比具有得天獨厚的優勢。

2.1.1 分布集中

黑龍江省六個地市有查明的石墨礦產資源，按儲量由多到少依次為鶴崗市、雞西市、七臺河、牡丹江市、雙鴨山市、大興安嶺地區，其中鶴崗市、雞西市、七臺河三市占全省保有儲量的93%，鶴崗市占全省總儲量的56%，鶴崗市的石墨資源都集中在蘿北縣，如圖1 所示。

圖1 黑龍江省石墨資源儲量分布圖

黑龍江省的石墨資源不但集中在三個地市，而且主要集中在幾個大型礦區之中，在全省的27 個石墨礦區中，大型礦區13個，中型礦區8 個，小型礦區6 個。亞洲最大的蘿北云山石墨礦區的資源儲量占全省的32 %，全省儲量最大的前3 個礦區的保有資源儲量占全省的67%，前5 個礦區占87.3%,前13 個大型礦區占98.7%。相對集中的資源為產業發展提供了優越的條件，如圖2 所示。

圖2 黑龍江省石墨資源集中度圖

2.1.2 質量優異

黑龍江省石墨礦品位高，礦石質量穩定，平均在8%以上；有害組分少，易于提取高純度石墨；經過系統的地質勘查工作，基本查明了開采技術條件；礦體埋藏普遍較淺并且單礦體厚度較大，適合低成本、安全性較好的露天開采[3]。

2.1.3 潛力巨大

黑龍江省的石墨礦床類型多為沉積變質型，賦存在古元古代和新太古代地層中，這一時代的地層在黑龍江省東部地區廣泛分布，找礦地質特征明顯。根據《黑龍江省石墨礦資源潛力評價成果報告》顯示，黑龍江省石墨找礦潛力巨大。

2017 年黑龍江省共有石墨探礦權44 個，當年投入11292 萬元，探礦權數量較2016 年的23 個接近翻了一番，投資額度較2016 年增加了120%。根據已經公示的資源儲量備案信息，到2018 年底，石墨礦產資源儲量可達3 億t，在未來2-3 年內石墨資源儲量可達4 億t，按現在的生產規模和保有儲量，石墨資源可以開采200 年以上。

2.2 開發現狀

2.2.1 開發歷史

黑龍江省的石墨開發利用可以追溯到清代，鐵力市神樹石墨礦發現于1897 年5 月，儲量34 萬t。清政府于清光緒十年（1904 年）10 月在鐵山包設礦務分局開始開采，這是有文字記載的最早的石墨開發歷史[4]。

雞西柳毛石墨礦是中國石墨礦的典型代表，它的開發可以代表黑龍江省石墨的開發歷史，甚至可以代表中國石墨的開發歷史。

柳毛石墨礦發現于清末，1905 年黑龍江預備軍官探險旅行團首次沿穆棱河探險和調查，在柳毛發現了石墨；民國時，國家調查員王竹泉和阿城縣礦商黃甫分別在1928 年、1930 年的調查中進一步確認，但是這三次調查沒有留下文字資料。日本侵略者進入雞西后，從1937 年至1941 年先后進行了四次調查，并形成了三份地質資料，這三份日本侵略者掠奪中國資源的鐵證現存于黑龍江省地質資料館[5]。

從1939 年起，偽滿洲礦業開發株式會社就著手開發柳毛石墨資源，于1941 年7 月建成第一浮選廠，開啟了黑龍江省石墨產業工業化生產序幕。1945 年4 月建成了第二浮選廠，尚未投產，日本帝國主義即宣布無條件投降，日本人在撤退時，炸毀了全部的設備和坑口，整個礦山變為一片廢墟。

解放后至改革開放，柳毛石墨礦完成了從原材料輸出向石墨產品深加工的轉變；選礦方法由復選到電選；產品純度由含碳80%提高到85%；石墨年產能超過1 萬t。

1985-1991 年，經過系統的地質勘查工作，探明了柳毛石墨礦的資源，國家開始了大規模的基礎建設，引進了新工藝、新技術、新方法，產品純度由初期的85%提高至97%，選礦回收率由50-60%提高至80%。年產能也提高至3 萬t。同期柳毛石墨礦開始在蘿北云山投資興建石墨礦。

隨著中國鄉鎮企業興起，小石墨礦遍地開花，柳毛石墨礦開始向黑龍江省其它石墨產區輸出技術、人才，幫助、指導其建立浮選廠，至此開啟了黑龍江省石墨行業全面發展的新篇章。

經過近70 年的開采，柳毛石墨礦累計開采石墨18.6 萬t，開采過程中損失石墨2.1 萬t。

2.2.2 開發現狀

改革開放之后，在有水快流思想的引導下，黑龍江省的石墨開發利用進入高潮，即雞西市后，蘿北縣云山- 亞洲最大石墨礦開始開發利用，但產量較少。當時正值世界經濟高速發展階段，石墨需求增加，加之礦產資源免費使用，以及一些發達國家對石墨資源進行戰略儲備，多重因素疊加促成了黑龍江省石墨產業的快速低水平發展。由于石墨價格上漲，許多企業趨之若鶩，雞西的石墨產品迅速占領了國際市場；與此同時，世界石墨產業也進入了快速發展時期。

二十世紀九十年代末期至2008 年，由于前期的非理性擴張，石墨產量增速過快，而需求卻相對降低，造成供大于求，石墨產業發展停滯不前，許多石墨開采加工企業在此時關停并轉。2008 年底之前，黑龍江省所有的石墨采礦許可證全部處于不在有效期限內的狀態，從中也可以看出石墨市場的低迷、萎縮和疲軟。

2008 年金融危機后，大宗礦產品價格持續走低，但石墨的價格一直很堅挺，由于加工技術的提高和應用領域的拓展，石墨已經成為新興的戰略性礦產資源。2009 年后石墨產業開始復蘇，礦山企業陸續恢復生產，到2010 年黑龍江省的石墨產業又迎來了新一輪蓬勃發展。2010-2017 年石墨的采掘業平均產值占非油氣礦產采掘業產值的1.24%，占黑龍江省已開發礦種的第五位。

與此同時黑龍江省加大了對石墨開發的宏觀調控，截止到2018 年12 月31 日，黑龍江省共有石墨采礦權17 個，分布在除大興安嶺地區以外的五個石墨產區，全部為2008 年以后頒發的采礦許可證，其中大型礦山13 個，中小型礦山4 個；7 個礦山正常生產，10 個在建或未生產，開工率不足一半，年生產規模石墨（礦石量）1010.32 萬t，實際可以生產石墨精粉80 萬t，如圖3所示。

圖3 2010-2017 年石墨采掘業情況圖

2.2.3 產品類別

目前黑龍江省生產七大類30 多種石墨制品，主要包括石墨原材料產品：鱗片石墨、球形石墨、微粉石墨；耐火材料產品：坩堝，石墨隔熱析和底座，高溫電阻爐爐管等；耐磨潤滑密封材料產品：筆芯、活塞杯，密封圈、石墨紙等；導電材料：電刷、碳棒；模具材料：翻砂、鑄造用模具；原子能工業材料：減速劑；新能源新材料：石墨烯材料、鋰電池負極材料、寶石級人造金剛石等。

黑龍江省的石墨產品在每個應用領域都存在著初級產品多，高附加值產品少的問題。如應用在原子反應堆中的超高純度石墨，新能源汽車領域鋰電池負極材料石墨，石墨烯材料制品，寶石級金剛石只能少量生產或不能生產。

由于石墨烯的行業標準尚未出臺，人們對石墨烯產品的準確理解還在探索性階段，雖然有些企業聲稱自己已經生產出石墨烯產品，但可能還處在初級階段，離真正意義上的石墨烯工業化生產還有很長的路要走。目前得到國際第三方認證機構認證的石墨烯生產廠家只有上市公司寶泰隆一家，目前生產各種石墨烯材料。

2011 年4 月26 日，居于國內領先水平的電動車生產廠家北汽集團投資10 億元，在雞西市興建鋰離子電池負極材料及石墨深加工項目，目前進入調試階段，將為國內新能源汽車提供優質動力來源。

2.3 產業基礎

黑龍江省石墨產業歷史悠久，是全國較早開發利用石墨礦產資源的省份，通過一百多年的開發利用，特別是進入二十世紀八十年代以來，大規模的機械化生產培養一大批熟練工人和技術人員，積累了豐富的經驗，黑龍江省的石墨產業始終處于全國領先地位，在國際上也具有一定的影響。截止2017 年底，黑龍江省共有石墨開采、加工、銷售企業309 家，規模以上工業企業39 戶，從業人員約5000 人，生產石墨精粉52 萬t，規上工業總產值37.4 億元，列所有已開發利用礦種總產值的第五位，黑龍江省實現了從最初的開發原字號產品到現在可以生產球形石墨、寶石級金剛石、“石墨烯材料”等高端產品的跨越。

近年來，黑龍江省石墨產業的研發也走在了全國乃至世界的前列，奧宇、貝特瑞、寶泰隆公司都建立了自己的研發機構，國家石墨產品質量監督檢驗中心落戶中國石墨之都- 雞西市。黑龍江省的石墨產業從資源開采、加工、人才隊伍建設、科研投入已經形成了完整的體系，具備了發展石墨集群產業的基礎。

黑龍江省所有的石墨開采礦山集中在9 個礦區，這9 個礦區資源儲量大，礦石品位高，埋藏淺，易選礦；礦區交通方便，距離區域中心城市較近，各種配套設施相對完善，為石墨產業集聚發展提供了充分的保障。

黑龍江省在2014 年-2015 年分三批拿出近30 個石墨探礦權進行招拍掛，促進了石墨的勘查投入，為產業發展提供了資源保障。

黑龍江省出臺一系列支持性措施鼓勵企業開采、加工和研發，尤其是加大力度支持企業科技創新，黑龍江省從事石墨開采、加工和研發的企業由2010 年的不到35 家增加到2017 年底的300 多家。

黑龍江省的鶴崗、雞西、七臺河三個石墨資源豐富的市，都加大了石墨領域的投資，其中雞西市在石墨產業上的實際投資在2018 年底已經超過50 億元，全省在石墨領域的實際投資已經超過100 億元，超億元的項目12 個。

2.4 消費情況

根據相關數據統計，2010-2017 年，世界石墨的消費量大致在60 萬t，預測到2020 年，石墨的消費量不會超過70 萬t，但是消費結構會發生變化。

根據美國地質調查局的數據，以往世界石墨的消費主要集中在耐火材料、鑄造、潤滑等傳統領域；預計到2020 年及以后，傳統產業的石墨消費量將減少，石墨的消費增量將主要集中在新能源、新材料領域，如圖4 所示。

圖4 世界石墨消費結構圖（引自美國地質調查局資料）

中國是世界上第一石墨消費大國，但是中國的石墨消費水平總體上略低于世界消費水平，耐火材料和鑄造行業約占石墨消費量的70%，新能源、新材料（高端）領域的消費量不到20%。

隨著我國供給側結構改革，石墨的消費將逐漸轉向新能源、新材料領域，如圖5 所示。

圖5 2015 年中國石墨消費結構

2.5 貿易情況

中國既是石墨出口國亦是石墨進口國，但總體上是石墨靜出口國，2012-2016 年我國的石墨貿易總量約在30 萬t 左右，2017-2018 年已經超過40 萬t，近七年來每年的貿易順差在20萬t 左右，由此可以佐證石墨產業進入了活躍期。在此需要特別說明的是我國的石墨產量完全可以滿足國內的生產、消費和出口需求，由于地緣政治的原因，進口石墨的90%以上來源于朝鮮民主主義人民共和國。

在石墨貿易結構中，我國出口的多是優質大鱗片的石墨原材料，相對價格較低；而附加值較高的球化石墨卻出口較少，并且出口價格遠低于進口價格，中國的石墨貿易基本上還延續著貴買賤賣的老路。

3 黑龍江省石墨產業發展存在的問題

石墨產業也和其它朝陽產業一樣，在快速發展時期，不可避免地帶來了一系列問題，主要表現在五個方面。

3.1 開采規模無序擴張

黑龍江省現有石墨采礦權17 個，2014-2015 年通過招拍掛出讓了一些石墨探礦權，還有原商業性地質勘查形成的石墨探礦權，這些探礦權目前均已達到詳查程度，有的已經達到勘探程度，具備了探轉采的必要條件。由于都是通過市場渠道獲得的探礦權，企業投入了大量資金購買探礦權，又投入了資金進行地質勘查工作，轉成采礦權是惟一能收回投資的渠道。據統計如果這些探礦權轉成采礦權，黑龍江省的石墨開采規模將比現在翻兩番。

3.2 資源浪費現象嚴重

黑龍江省的石墨礦區資源儲量大，全部為露天開采，單個礦山的生產能力與礦區資源儲量極不匹配，礦山企業由于開采技術落后等原因，普遍采富棄貧，采厚棄薄，采易棄難，采中棄邊，采大棄小。礦山企業只想在最短的時間內將最易開采、品位最高的資源變成礦產品進而獲得經濟效益，節約資源的意識較差。

在選礦過程中有意識地選擇富礦進行分選，對貧礦棄而不用，在例行督察過程中，發現個別礦山企業的開采回采率低于國家規定的標準。

3.3 資源利用方式粗放

黑龍江省2014-2016 年石墨精粉產量沒有顯著變化，2017年產量比2016 年提高15%；2015-2017 年生產石墨精粉分別占全國的58.7%、66%和67%；石墨深加工產品分別占全省石墨精粉產量的20%、48%和37%；石墨產品的深加工能力平均不到生產能力的三分之一，也可以說大部分石墨精粉都作為原材料進入市場銷售。

目前石墨深加工產品的類型僅局限于球形石墨、負極材料和高純石墨等，屬于石墨產品產業鏈中的中低端產品，附加值低，具有創新意義的寶石級人造金剛石和“石墨烯材料”等附加值較高的產品還處于試生產階段。

中國是世界上出口石墨最多的國家，黑龍江省是中國外銷石墨最多的省份，黑龍江省的石墨外銷多以中低端產品為主，石墨精粉出口到發達國家后，經過精深加工再出口，或返銷中國，價格陡漲十幾倍甚至幾十倍，石墨產業又再走上一個世紀低出高進的老路。

3.4 科技創新能力較低

自2011 年以來，石墨價格持續走低，石墨產業只能靠增加產量和提高產品附加值維持企業生存，而提高產品附加值的主要手段就是通過科技創新研發新產品或提升產品的性能。由于這些石墨企業處于起步階段，雖然幾個大型企業建立了研發機構，但是由于受人才、資金、意識、外部環境和投資風險的限制，總體上積極性不高、投入不足，科技創新能力較低，嚴重地阻礙了石墨產業的可持續發展。

3.5 環境污染破壞嚴重

黑龍江省的植被覆蓋較厚，腐殖土發育，石墨礦山都是露天開采，剝離量普遍較大，嚴重地破壞植被和地貌景觀，造成水土流失；露天開采過程中產生大量的粉塵和煙塵擴散后污染空氣；石墨選礦過程中產生的廢渣、堆放后大量占用和污染土地；廢渣中的重金屬經過淋濾后與選礦產生的污水一起嚴重污染地表水和地下水。

雖然黑龍江省的石墨礦山歷史較為悠久，但是只有兩家礦山是國家綠色礦山試點單位，環境狀況可見一斑。

4 黑龍江省石墨產業發展戰略

為了加快推進黑龍江省石墨產業的發展，黑龍江省先后制定了黑龍江省石墨資源勘查開發與保護規劃、黑龍江省石墨烯產業三年專項行動計劃、黑龍江省重點礦業產業“十三五”發展規劃[6]，力爭實現將石墨打造成千億級產業的目標，占黑龍江省石墨產業產值70%的雞西市和鶴崗市也出臺了相應的政策鼓勵發展石墨產業。如要實現這一目標，戰略選擇至關重要。

4.1 強化頂層設計

黑龍江省2019 年出臺了《黑龍江省百千萬億級企業成長行動計劃》等7 個文件，將礦產資源開發利用作為萬億級產業列入建設行動計劃，其中石墨產業是僅次于石化產業和煤炭產業的第三大析塊重點推進。以次為契機，結合已經制定的石墨產業發展規劃，規范行業標準，科學設定并嚴格落實準入條件。把優勢資源精準配置給有市場競爭實力、能形成產業規模的優勢企業，推動和促進產業集群的生成和培育，對于沒有深加工能力的企業不再配置資源，提高產品精深加工比重和資源供給與產業鏈結合的緊密程度，促進產業結構優化升級，確保石墨產品向高、深、精、細方向發展，不斷增強我省石墨產品和產業的話語權和競爭力。

4.2 鼓勵科技創新

組建充實科技創新型團隊，根據黑龍江省石墨產業的現狀和未來發展趨勢，一是引進的急需高科技人才，壯大現有的科技研發機構和提高科研水平；二是引進科技創新團隊，提高整個行業的科技創新能力，使科技創新成為產業發展的第一源動力；三是對于成熟度較高的科技成果盡快轉化，形成生產能力，從而實現整個產業的良性循環。

4.3 統籌綠色發展

我省2017 年出臺了《黑龍江省綠色礦山建設工作方案》，規定自2020 年起，新建礦山必須達到綠色礦山標準，并于2019 年出臺了《綠色礦山等級劃分與評定》地方標準。全省新建礦山必須按照綠色礦山標準建設并制定生態修復治理規劃，地方政府要對環境和生態影響較大的露天開采石墨礦山嚴格限制，不得形成新的環境污染；老礦山企業必須制定制定恢復治理的時間表和路線圖，并公之于眾，接受社會監督；確保多還舊賬，不欠新賬，著力打造綠色礦業、和諧礦業。

4.4 加大政策支持

制定產業發展優惠政策，優化營商環境，對科技創新型和開展精深加工促進資源集約利用的重點企業，要開通綠色通道，加大在資源配置、稅費減免、價款分期等利好政策的扶持力度。

加強金融財稅政策扶持。支持金融機構與礦山企業開展各類對接活動，運用金融工具為礦山企業提供有針對性的融資服務。推動符合條件的礦山企業發債融資、租賃融資，降低礦山企業融資成本，推動有條件的礦山企業上市(掛牌)。

對于重點石墨產業項目直接列為全省重點項目，黑龍江省2019 年“百大項目”中有6 個涉及石墨開發利用及深加工，這些項目可以享受相關優惠政策，充分運用國家和省級財政現有的產業政策和專項資金，充分發揮省級融資平臺作用，通過省產業結構調整資金和礦業權價款分成資金支持省級重點石墨產業化項目建設。

5 結論

5.1 黑龍江省具有得天獨厚的的石墨礦產資源和全國乃至全世界最完備的石墨產業體系，發展石墨產業事半功倍，依托石墨產業助推龍江經濟轉型發展是優先選擇；

5.2 隨著石墨在新能源、新材料領域應用的不斷拓展，石墨的消費量將逐年提升，石墨產業必將迎來一個新的機遇期；

5.3 黑龍江省的石墨產業在發展戰略上要加大政策支持力度，做好頂層設計，依靠科技創新，實現綠色發展，以此助推黑龍江省石墨產業健康可持續發展。