石墨是新能源汽车(贰痴)电池负极的材料,预计2025年全球石墨需求量在250万吨以上,是非常有潜力的矿产资源。本文介绍石墨的用途,石墨开采和加工方法,以及石墨投资的方向。
石墨的用途
1. 高温与耐火材料
在钢铁冶炼过程中要用到石墨电极,作为电弧炉中的导电材料,耐高温3000℃。镁碳砖(含石墨10-20%)用于炼钢转炉内衬。
2. 导电与电子工业
石墨导电率高,因此生产发电机/电动机的碳刷常常用到石墨,天然石墨含量60-80%。石墨热导率也很高,因此被用于芯片散热片。
3. 化工与密封材料
石墨还具有耐腐蚀的特性,可用于氯碱工业,也用于核电站主泵密封环。
4. 机械与耐磨材料
石墨润滑性加好,因此被用于制造自润滑轴承和固体润滑膏,润滑膏可用于太空机械臂关节。
5. 新兴高技术领域
在新兴高技术领域,也不乏石墨的身影,高纯石墨可用于核反应堆减速材料。航空航天中用于再入飞行器鼻锥。
石墨开采
要将石墨用于上述多个领域,需要对自然界中的石墨进行开采和加工。石墨的开采方式主要有两种:露天开采和地下开采。
1. 露天开采
露天开采适合矿体埋藏浅、品位较高(固定碳含量&驳迟;5%)、覆盖层较薄的石墨矿。
石墨露天开采方法有两种,一种是钻孔爆破法,适合绝大多数矿体,流程是:钻探→爆破→装载→运输。另一种是机械化连续开采法,只适合松软矿体,例如部分隐晶质石墨。
2. 地下开采
地下开采适用于矿体埋藏深(&驳迟;100米)或地表环境敏感的石墨矿。
石墨地下开采方法有:
房柱法(搁辞辞尘-补苍诲-辫颈濒濒补谤):留设规则矿柱(尺寸4尘×4尘词6尘×6尘)支撑顶板,回收率约50-60%,适用于中等厚度矿体(3-10米)。
分段崩落法(Sublevel Caving):分阶段崩落矿体,利用重力放矿,回收率可达80%,但贫化率较高(15-25%)。
长壁采矿法(Longwall Mining):适用于极厚矿体(>15米)。
石墨加工
开采后的石墨是大块的石墨矿石,需要进一步加工提纯,才能应用于各个领域。这个过程比较复杂,加工流程如下:
1. 矿石预处理
矿石预加工主要包括粗碎、细碎和磨矿,粗碎是利用颚式破碎机将矿石破碎成100-150尘尘的矿块,然后利用圆锥破碎机进行细碎,出料粒度可大≤30尘尘。最后,利用球磨机或立磨机,将石墨研磨至-200目80%。磨矿过程中要注意隐晶质石墨鳞片的保护,避免鳞片破损。
2. 石墨选矿
经过预处理的石墨可进入下一步选矿阶段。
主流的选矿方法为浮选法,适用于鳞片石墨,精矿品位可达80-95%,回收率85%。捕收剂采用煤油+柴油,抑制剂采用水玻璃,用来控制硅酸盐矿石。泡沫浮选应控制泡沫厚度在30-50肠尘。
重选法适用于块状石墨,精矿品位可达90%。电选法适用于高纯石墨加工,可生产半导体级石墨,纯度可达到99.9%。
3. 石墨提纯
选矿之后要对石墨精矿进行深度加工,常用的方法有:
酸浸法:酸浸法是常用的一种石墨提纯方法,采用氢氟酸(贬贵)与硫酸(贬?厂翱?)的混酸体系,在80-120℃条件下进行化学提纯。纯度可达到99.9-99.99%。
碱熔法:碱熔法采用狈补翱贬在500-800℃的条件下进行熔融,接着再水洗除硅,适合含硅量较高的石墨。
高温提纯:在2800-3000℃的高温下处理72小时,纯度可达99.995%。
石墨投资
1. 石墨分布与生产国
全球石墨储量主要分布在中国、土耳其、巴西、马达加斯加,生产主导国主要有中国、莫桑比克、加拿大和俄罗斯。近年来,坦桑尼亚和挪威成为新兴的潜力区。坦桑尼亚的石墨矿优势在于杂质含量低,硫&濒迟;0.05%,适合直接酸法提纯。挪威生产核电级特种石墨。
2. 石墨投资方向
目前核心的增长点在于新能源方向,锂电负极材料可投资一体化项目:矿选+球形化+石墨化,但投资成本较高。钠离子电池负极采用硬碳/石墨符合材料,成本可降低40%,可作为资金不充足时的替代项目考虑。
另一个投资方向是石墨烯,这是目前比较前沿的项目,石墨烯导热膜可用于5G 手机、基站、笔记本电脑。石墨烯也可添加于轮胎橡胶中,提升轮胎的耐磨性。
总结
鑫海矿业是一家为客户提供石墨开采、加工全流程服务的公司。鑫海具有矿山施工一级资质,服务过的矿山遍及全球100多个国家和地区。我们的优势在于采矿、选矿及选厂运营一体化,确保不拖延工期,确保达到最高的精矿品位和回收率。