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石英、石墨、螢石、葉臘石4大戰(zhàn)略性非金屬礦產(chǎn)的重要性及用途

山東埃爾派 | 點擊量:0次 | 2020-12-25

摘要
  戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)幾乎都或多或少與非金屬礦及其制品有關(guān),尤其是新材料產(chǎn)業(yè)中石墨、螢石、葉蠟石、石英及其制品更是起到不可替代的重要支撐作用。石墨、螢石等非金屬礦產(chǎn)被

  戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)幾乎都或多或少與非金屬礦及其制品有關(guān),尤其是新材料產(chǎn)業(yè)中石墨、螢石、葉蠟石、石英及其制品更是起到不可替代的重要支撐作用。石墨、螢石等非金屬礦產(chǎn)被中國、日本、澳大利亞等多個國家列為“戰(zhàn)略性礦產(chǎn)”或“關(guān)鍵礦產(chǎn)”,美國列為“危機礦產(chǎn)”。

  1、高純石英

  高純石英具有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì),高純石英砂主要應(yīng)用在石英玻璃和集成電路等行業(yè),其高檔產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于新一代信息技術(shù)、高端裝備制造、新材料等產(chǎn)業(yè)。石英是一直作為具有戰(zhàn)略意義的材料存在的,從二戰(zhàn)時期開始,通信電話和軍用無線電話的電子元件都是石英制成的。全球公認(rèn)的高純、超高純石英原料是當(dāng)今高新科技產(chǎn)品的重要基礎(chǔ),是一個國家高新技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的必要條件。在德國,已將超高純石英原料列為戰(zhàn)略物資而限制出口。

  2018年11月7日,國家統(tǒng)計局公布《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類(2018)》,其中提到的電子核心產(chǎn)業(yè)、智能制造裝備產(chǎn)業(yè)、先進無機非金屬材料、高性能纖維及制品和復(fù)合材料、前沿新材料、風(fēng)能產(chǎn)業(yè)、太陽能產(chǎn)業(yè)、高效節(jié)能產(chǎn)業(yè)將對高純石英材料需求、行業(yè)發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的提升產(chǎn)生重要影響。

  (1)高純石英在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

  新一代信息技術(shù):高性能石英玻璃制品主要用于生產(chǎn)單模和多模光纖預(yù)制棒、石英套管,用于集成電路、半導(dǎo)體芯片、信息顯示玻璃等;高端裝備制造:顯微光學(xué)儀器、光學(xué)透鏡、石英燈管等;新材料:石英纖維可用于制造火箭的噴火口、航天熱防護裝置等;電子級硅微粉主要用于集成電路、電子原件的塑封料和包裝料;新能源:晶體硅材料用于生產(chǎn)太陽能電池。

  (2)高純石英產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢

  我國是高純石英生產(chǎn)、消費大國。中低端產(chǎn)品自給有余,部分出口,高端產(chǎn)品仍依賴進口。未來,高純石英砂在光纖光纜電子通訊半導(dǎo)體、LED照明制造封裝、軟件芯片制造材料、新能源太陽能等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景廣闊,預(yù)計2019-2030年高純石英需求增速約為10.0%-14.0%。但是我國可提純高純石英的原料資源稟賦差,供需形勢較為嚴(yán)峻。因此,要加大礦產(chǎn)資源勘查力度,尋找優(yōu)質(zhì)高純石英原料。

  2、石墨

  石墨一直是軍工和現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展不可或缺的重要戰(zhàn)略資源,石墨在新能源汽車產(chǎn)業(yè)主要用于生產(chǎn)鋰離子電池負(fù)極材料、新型動力電池、超級電容等;在新能源產(chǎn)業(yè)主要用于生產(chǎn)太陽能電池、風(fēng)力發(fā)電儲能用電池;在高端裝備制造產(chǎn)業(yè)主要用于生產(chǎn)密封材料、中子減速劑;在新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)中用于生產(chǎn)高儲能、關(guān)鍵電子材料等。石墨烯的開發(fā)利用又將石墨的用途提升到一個新的高度。未來石墨及其制品將廣泛應(yīng)用于宇航衛(wèi)星、智能手機、平板電腦、混合動力汽車、電動汽車、太陽能電池等領(lǐng)域,成為戰(zhàn)略新興材料。中國、日本、歐盟、印度、英國、澳大利亞、OECD等國家相繼出臺了有關(guān)石墨發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策,將石墨作為“關(guān)鍵礦產(chǎn)”或“戰(zhàn)略性礦產(chǎn)”,美國將石墨列為“危機礦產(chǎn)”。

  (1)石墨在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

  高端裝備制造:用作原子彈反應(yīng)堆中的中子減速劑和防護材料。柔性石墨用于原子能閥門密閉;制造固體燃料火箭的噴嘴,導(dǎo)彈的鼻錐,宇宙航行設(shè)備的零件,隔熱材料和防射線材料。人造衛(wèi)星上的無線電鏈接和導(dǎo)電結(jié)構(gòu)材料;新能源:核能用高溫氣冷型燃料基體材料需用64%的天然鱗片石墨。利用石墨良好的導(dǎo)電性可制成太陽能電池、風(fēng)力發(fā)電儲能用電池,用于光伏等清潔能源領(lǐng)域,節(jié)約能源消耗;新能源汽車:天然石墨負(fù)極材料是鋰離子電池的關(guān)鍵原料,以天然石墨原料,生產(chǎn)鋰離子電池、新型動力電池,超級電容、用于混合動力汽車、電動汽車、太陽能汽車等領(lǐng)域;新一代信息技術(shù):石墨鋰電池用于通訊基站、筆記本電腦、手機等充電器;石墨烯超級電容為電信和數(shù)據(jù)通訊提供能量儲存;石墨烯還可制成可折疊的顯示屏。未來石墨烯用于算機芯片;有望讓計算機處理器的運行速度快數(shù)百倍,制造下一代超級計算機;新材料領(lǐng)域:功能填料的新型涂料和油墨主要應(yīng)用方向包括應(yīng)用于海洋、化工等領(lǐng)域的石墨烯重防腐涂料;石墨烯水性無機涂料;新一代石墨烯無機粉末涂料;用于不粘鍋涂料及LED燈具的石墨烯導(dǎo)熱涂料;節(jié)能環(huán)保:污水處理、清理放射性廢棄物等;生物:醫(yī)用消毒品、化療藥物、DNA測序、人造肌肉、食品包裝。

  (2)石墨產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢

  石墨是我國的優(yōu)勢礦產(chǎn),2019年同時擁有“五個第一”,晶質(zhì)石墨儲量第一,石墨產(chǎn)量、消費量、出口量、進口量均居全球第一,是具有影響和改變?nèi)蚬┬韪窬值牡V產(chǎn),與美、日、韓、歐等高度依賴國外資源的國家及地區(qū)相比,在全球生產(chǎn)市場及貿(mào)易市場上占據(jù)主導(dǎo)地位,但是存在初級產(chǎn)品產(chǎn)能過剩,高端產(chǎn)品供應(yīng)不足。未來,傳統(tǒng)領(lǐng)域石墨需求保持穩(wěn)定;而隨著科技的發(fā)展,新興產(chǎn)業(yè)石墨需求將快速增長,增長點主要為晶質(zhì)石墨,預(yù)計到2030年,石墨需求量將達到134.8萬t,其中新能源領(lǐng)域?qū)⑦_到50.4%,成為石墨第一大消費領(lǐng)域。因此,要加大礦產(chǎn)資源開采管理,同時提高石墨深加工技術(shù),使石墨產(chǎn)品逐漸向高端化發(fā)展,滿足戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求,提高國際話語權(quán)。

  3、螢石

  螢石又稱氟石,其主要成分為氟化鈣(CaF2)。螢石是與稀土類似的世界級稀缺資源,中國、美國、歐盟、日本等國家都將螢石列為“戰(zhàn)略性礦產(chǎn)”或者“關(guān)鍵礦產(chǎn)”,美國將螢石列為“危機礦產(chǎn)”。螢石是氟原料,含氟材料是化工新材料之一,氟化工產(chǎn)品具有高性能、高附加值,被譽為“黃金產(chǎn)業(yè)”,并走向于“貴族化”資源。其產(chǎn)品和材料除廣泛應(yīng)用于工業(yè)部門和日常生活外,在新能源、生物、節(jié)能環(huán)保、新能源汽車等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中也應(yīng)用廣泛,氟化工行業(yè)已被列入國家重點鼓勵發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)范疇。

  (1)螢石在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

  新能源:含氟背板膜、含氟前板膜等主要用于太陽能電池;葉輪氟涂料主要應(yīng)用于風(fēng)能發(fā)電中的風(fēng)機;六氟磷酸鋰主要用于鋰電池;全氟離子膜主要用于燃料電池;新能源汽車:含氟鋰電池材料、氟橡膠主要用于動力鋰電池、密封;新一代信息技術(shù):含氟液晶、含氟電子化學(xué)品、電纜主要用于平板顯示、半導(dǎo)體、通信;生物:新型含氟中間體、高效氟化試劑主要用于含氟藥物;節(jié)能環(huán)保:PVDF中空纖維膜主要用于污水處理;PTFE濾膜主要用于污染物過濾;氟碳涂料、全氟醚真空脂主要用于建筑、Low-E玻璃;新材料:氟硅粘材料用于汽車發(fā)動機密封等;高性能氟材料用于汽車、航空航天、光伏等行業(yè)。

  (2)螢石產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢

  螢石是我國的戰(zhàn)略性礦產(chǎn),2019年擁有“四個第一”,第一大螢石生產(chǎn)國、消費國,基礎(chǔ)氟化工與氫氟酸產(chǎn)量全球第一,是具有市場優(yōu)勢的礦產(chǎn),但我國作為基礎(chǔ)氟化工產(chǎn)品供應(yīng)方的角色并未發(fā)生本質(zhì)改變。預(yù)計未來幾年伴隨著螢石下游行業(yè)的進一步發(fā)展,螢石消費量將呈現(xiàn)上升的態(tài)勢,預(yù)計2019-2030年螢石需求增速約為3.0%,2030年螢石需求為567.9萬t。建議增加勘查投入,保障未來需求;同時發(fā)展氟化工產(chǎn)業(yè),加強高端產(chǎn)品和環(huán)保產(chǎn)的技術(shù)研究,向精細化、輕量化產(chǎn)品發(fā)展,由氟化工產(chǎn)業(yè)大國提升為氟化工強國。

  4、葉蠟石

  葉蠟石屬層狀硅酸鹽礦物,具有化學(xué)穩(wěn)定性、低熱脹性、低熱傳導(dǎo)性、低導(dǎo)電性、高絕緣性、高熔點、良好的抗腐蝕性等。葉蠟石是功能陶瓷(超硬陶瓷、超高壓電瓷)、綠色新型耐火材料、高性能玻璃纖維、超硬材料(人造金剛石)等的重要生產(chǎn)原料之一,是重要的新能源(風(fēng)電,風(fēng)機葉片)材料和新型功能材料。

  (1)葉蠟石在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

  高端裝備制造:以葉蠟石為主要填料生產(chǎn)的玻璃鋼制品多用于軍工、空間、防彈盔甲等領(lǐng)域。葉蠟石涂料能提高制件表面的光滑度、白度和吸收性能,在航空、航天工業(yè)上有廣泛的應(yīng)用前景;新能源:是重要的新能源(風(fēng)電、風(fēng)機葉片)材料和新型功能材料;新一代信息技術(shù):用于制作光導(dǎo)玻璃纖維,是現(xiàn)代通訊技術(shù)中的主要材料;新材料:生產(chǎn)玻璃纖維的無堿玻璃球和中堿玻璃球等;葉蠟石作為傳壓密閉介質(zhì)在人造金剛石等高壓合成行業(yè)得到廣泛應(yīng)用;生產(chǎn)洗滌劑和分子篩等原料;生物:用作各種農(nóng)藥和殺蟲劑載體。

  (2)葉蠟石產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢

  優(yōu)質(zhì)葉蠟石在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)主要應(yīng)用于高強玻璃纖維生產(chǎn)及超硬材料(人造金剛石)。玻璃纖維主要是以葉蠟石、石英砂和石灰石等為原料,其中葉蠟石含量占50%以上。高強玻璃纖維生產(chǎn)的玻璃鋼制品多用于軍工、空間、防彈盔甲、航空、航天、海洋工程等新興領(lǐng)域。

  我國是全球第一大葉蠟石生產(chǎn)國,葉蠟石產(chǎn)量呈快速增長趨勢。預(yù)計未來葉蠟石需求量呈增長趨勢,2019-2030年需求增速約為5.0%-7.0%。建議增加勘查投入,尋找優(yōu)質(zhì)葉蠟石,保障未來需求。本文轉(zhuǎn)自:材料科學(xué)與工程技術(shù)

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