我國雖然是石墨大國,但不是石墨強國?
碳素材料是一種古老的材料,又是一種新型材料。早在史前,人類就與炭物質(zhì)發(fā)生了關系。公元前 8000 年,人類就已經(jīng)將木炭用于取暖、煮食等;公元前3000 年開始,有色金屬冶煉就用炭加熱或還原制取金屬;公元 2 世紀,中國漢代已經(jīng)開始用煤煙制墨,16 世紀中國明代的冶煉工業(yè)已用天然石墨和粘土制成耐火坩鍋,這是人類早的碳素制品。
雖然人類很早就利用碳素材料,但從原始、粗糙的碳素材料發(fā)展到近代的、高質(zhì)量的工業(yè)碳素材料,從世界范圍看也僅有一百多年的歷史。
1842 年德國人本生(R.H.Bunsen)用 2 份能結(jié)焦的煤粉和 1 份焦炭粉混合在鋼模中加壓成型,然后焙燒制成炭質(zhì)電極,這是近代碳素制品工業(yè)的先驅(qū)。此后,伴隨著冶金、電化學、電器機械等行業(yè)的發(fā)展,碳素材料開始得到開發(fā)利用,尤其在這段時間后期人們進行了大量的有關電能利用的開拓性工作。
1896 年,愛迪生的學生艾奇遜(E.G.Acheson)利用其發(fā)明的“箱式電阻爐”制造出第一只人造石墨電極,使得碳素材料從碳質(zhì)跨越到石墨質(zhì),此后逐步利用其導電性、耐腐蝕性、耐熱性、潤滑性和導熱性等特性,在煉鋼電極、電解板、發(fā)熱體、坩堝、電刷、密封圈等石墨制品方面取得突破性進展,并作為工業(yè)材料被廣泛應用在煉鋼、制堿、電氣以及機械等領域。
我國是石墨生產(chǎn)和出口大國,同時也是進口大國,大部分以中碳或高碳形式直接出口,而高、精、尖工藝需要的石墨產(chǎn)品大部分從國外進口。一些發(fā)達國家把石墨列入戰(zhàn)略儲備資源,嚴格限制其開采、加工與出口,并且對石墨研發(fā)技術做了嚴格的保密規(guī)定。我國雖然是石墨大國,但不是石墨強國。目前僅能加工初級產(chǎn)品,缺少高附加值精深加工石墨產(chǎn)品及制品,石墨高技術產(chǎn)品需要大量進口,進口價約為出口價格的 24.6 倍。
中國碳素工業(yè)起步較晚但發(fā)展較快。中國規(guī)模以上石墨及碳素制品企業(yè)較多,集中度低。截至2016年末,中國規(guī)模以上石墨及碳素制品企業(yè)達871家,銷售收入排名前十的企業(yè)銷售收入總額僅占全行業(yè)的13.46%。從世界石墨及碳素制品市場的發(fā)展趨勢和競爭格局來看,未來我國石墨及碳素制品行業(yè)將逐步向大集團集中,石墨及碳素制品行業(yè)的集中度將會進一步提高。
我國石墨及碳素制品行業(yè),一方面低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩、市場供大于求,如普通功率石墨電極、鋁用陽極和普通陰極炭塊等;另一方面高技術含量、高附加值的產(chǎn)品,如大規(guī)格大功率炭電極、核石墨、航空航天用石墨和各領域用特種石墨及炭復合材料等又有相當數(shù)量的缺口。石墨及碳素制品行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理的深層次原因在于技術開發(fā)投入不足,產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新和技術集成創(chuàng)新能力弱,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級缺乏強有力的技術支撐。
碳素材料具有電和熱的良傳導性、電特性、潤滑性、高溫特性、耐化學腐蝕性、耐熱性、耐高溫熱剝落性、電化學性能等基本特性。碳素尤其是特種石墨已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)不可或缺的重要物料和工業(yè)材料,依靠其固有特性,經(jīng)常以基礎原料、模具、用具、部件、構(gòu)件以及結(jié)構(gòu)材料等形式被廣泛應用在各種行業(yè)不同環(huán)境、不同生產(chǎn)條件的工業(yè)產(chǎn)品制造過程。碳素行業(yè)是一個非常多元化的產(chǎn)業(yè),既有傳統(tǒng)工業(yè)的基礎,又具備高技術、高科技發(fā)展的機遇和空間,行業(yè)發(fā)展前景長期向好。
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