石墨及碳素制品行業(yè)發(fā)展概況

一、特種石墨產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史

碳材料是一種古老的材料，也是一種新材料。 早在史前時(shí)期，人類就與碳材料結(jié)下了不解之緣。 早在公元前8000年，人類就已經(jīng)使用木炭來(lái)生火、做飯等。公元前3000年起，有色金屬煉鋼已使用木炭來(lái)加熱或還原金屬。 公元2世紀(jì)，中國(guó)東漢時(shí)期就已經(jīng)開(kāi)始利用煤塵煉鋼。 墨，16世紀(jì)時(shí)，中國(guó)明朝的煉鋼工業(yè)已用天然石墨和粘土制造耐火坩堝，這是人類最早的碳素制品。

事實(shí)上，人類對(duì)碳材料的依賴由來(lái)已久，但從原始、粗糙的碳材料發(fā)展到現(xiàn)代、優(yōu)質(zhì)的工業(yè)碳材料在全球范圍內(nèi)只有一百多年的歷史。

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相關(guān)報(bào)告：《2018-2025年特種石墨行業(yè)深度分析及前景預(yù)測(cè)研究報(bào)告》

1842年，英國(guó)人本生（RH）將2份結(jié)垢褐煤和1份焦炭粉在鋼模中混合壓制成型，然后燒結(jié)制成碳電極。 這是現(xiàn)代碳制品工業(yè)的先驅(qū)。 隨后，隨著冶金、電物理、電機(jī)等工業(yè)的發(fā)展，碳材料開(kāi)始得到開(kāi)發(fā)和使用。 特別是這一時(shí)期的后期，人們對(duì)電能的利用進(jìn)行了大量的開(kāi)創(chuàng)性工作，如電刷、碳內(nèi)阻等。 柱、電加熱和電物理電極相繼發(fā)明和使用，碳材料開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)。 1896年，愛(ài)迪生的中學(xué)生艾奇遜（EG）用他發(fā)明的“箱式內(nèi)阻爐”制造出第一個(gè)人造石墨電極，使碳材料從碳質(zhì)躍遷到石墨，隨后逐漸憑借其特性如導(dǎo)電性、耐腐蝕性、耐熱性、潤(rùn)滑性、導(dǎo)熱性，用于冶煉電極、電解板、加熱元件、坩堝等。電刷、密封圈等石墨制品取得突破，廣泛應(yīng)用于工業(yè)煉鐵、制堿、機(jī)電領(lǐng)域材料。 人造石墨的出現(xiàn)，為碳素工業(yè)的發(fā)展翻開(kāi)了新的一頁(yè)。

我國(guó)碳素產(chǎn)業(yè)起步較晚，但發(fā)展迅速。 我國(guó)碳產(chǎn)業(yè)是從國(guó)家“一五”期間建設(shè)的156個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目起步的。 引進(jìn)前南斯拉夫技術(shù)的廣東炭素廠始建于1952年，1955年建成投產(chǎn)，成為中國(guó)炭素工業(yè)的搖籃。 隨后我國(guó)又相繼建設(shè)了長(zhǎng)沙炭素廠和長(zhǎng)沙炭素廠。 這四家國(guó)有炭素企業(yè)成為中國(guó)炭素企業(yè)的搖籃。 四大骨干企業(yè)。 與行業(yè)發(fā)展歷史相符，國(guó)外碳素企業(yè)自成立以來(lái)，主要生產(chǎn)石墨電極等傳統(tǒng)碳素產(chǎn)品，主要分布在下游的鋼鐵和金屬煉鋼行業(yè)。

2、我國(guó)高端石墨產(chǎn)品較多，特碳石墨比重較低。

我國(guó)是石墨生產(chǎn)和出口大國(guó)，也是進(jìn)口大國(guó)。 其中大部分以中碳或高碳形式直接出口，而高、精、尖工藝所需的石墨產(chǎn)品大部分從美國(guó)進(jìn)口。 一些發(fā)達(dá)國(guó)家將石墨列為戰(zhàn)略儲(chǔ)備資源，嚴(yán)格限制其開(kāi)采、加工和出口，對(duì)石墨開(kāi)發(fā)技術(shù)有嚴(yán)格的保密規(guī)定。 我國(guó)實(shí)際上是石墨大國(guó)，但不是石墨強(qiáng)國(guó)。 目前只能加工中間產(chǎn)品，缺乏高附加值的深加工石墨產(chǎn)品和制品。 高科技石墨產(chǎn)品需要大量進(jìn)口，進(jìn)口價(jià)格約為出口價(jià)格的24.6倍。

我國(guó)石墨及炭素制品行業(yè)，一方面，普通功率石墨電極、鋁陽(yáng)極、普通陰極炭塊等高端產(chǎn)品產(chǎn)能短缺，市場(chǎng)供大于求；另一方面，高端產(chǎn)品產(chǎn)能不足，市場(chǎng)供大于求。 另一方面，技術(shù)集中度高、附加值高的產(chǎn)品，如大尺寸、高功率碳電極、核石墨、航空航天用石墨以及各領(lǐng)域使用的特種石墨和碳復(fù)合材料等方面還存在相當(dāng)大的差距。 石墨及炭素制品行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理的深層次原因是技術(shù)開(kāi)發(fā)投入不足，產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新和技術(shù)集成創(chuàng)新能力薄弱，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)缺乏強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

3、行業(yè)集中度不高

目前，我國(guó)石墨及碳素制品行業(yè)存在行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)無(wú)序、宏觀管理失控等問(wèn)題。 石墨作為寶貴的不可再生資源，具有重要的戰(zhàn)略價(jià)值。 而且，國(guó)家對(duì)石墨資源的管理多年來(lái)一直沒(méi)有納入大范圍的渠道，導(dǎo)致石墨主產(chǎn)區(qū)各自為政的局面。 隨著國(guó)家對(duì)石墨及炭素制品行業(yè)的日益重視，加強(qiáng)宏觀調(diào)控已成為必然趨勢(shì)。 為此，未來(lái)重點(diǎn)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)策略將集中在大力推進(jìn)石墨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整； 積極開(kāi)拓國(guó)際市場(chǎng)，建立小型石墨企業(yè)集團(tuán)將是趨勢(shì)。

四、發(fā)展趨勢(shì)與前景

碳材料具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、電特性、潤(rùn)滑性、高溫特性、耐物理腐蝕性、耐熱性、抗低溫?zé)崃研?、電物理性能等基本特性?碳，特別是特種石墨，已成為現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的重要材料和工業(yè)材料。 以其固有的特性，常以基礎(chǔ)原材料、模具、工具、零部件、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)材料的形式廣泛應(yīng)用于各行業(yè)。 環(huán)境、不同生產(chǎn)條件下的工業(yè)產(chǎn)品制造過(guò)程。 碳素行業(yè)是一個(gè)非常多元化的行業(yè)。 既具備傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，又具備高新技術(shù)、高科技發(fā)展的機(jī)遇和空間。 全年行業(yè)發(fā)展前景良好。 同時(shí)，炭素行業(yè)還對(duì)石化、煤化工行業(yè)的廢料進(jìn)行深度加工和再利用。 是一個(gè)循環(huán)利用能源的產(chǎn)業(yè)，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念。

（一）電火花加工專用石墨需求量穩(wěn)步下降

電火花加工的主要優(yōu)點(diǎn)是適合加工難銑材料。 工具電極與型腔不接觸，兩者之間的斥力很小。 適用于加工特殊、復(fù)雜形狀的零件。 在電火花加工過(guò)程中，用作陽(yáng)極的工具電極可以由黃銅或石墨制成。 與銅電極相比，石墨電極比銅輕，密度僅為銅的20%。 它們易于加工，切削時(shí)不易產(chǎn)生撓曲和熱變形，熔點(diǎn)在3000℃以上時(shí)熱膨脹系數(shù)小。

在特種石墨的需求結(jié)構(gòu)中，電火花加工約占15%，是需求量最大的下游用戶之一。 電火花加工石墨制品中高端石墨的使用率為25%左右，中低檔石墨的使用率為75%左右。

（二）核安全推動(dòng)石墨材料在核電應(yīng)用

臺(tái)灣福島核事故引發(fā)核電危機(jī)，核安全成為未來(lái)核電發(fā)展的關(guān)鍵激勵(lì)因素。 一些亞洲國(guó)家實(shí)力較弱或已停止核電站建設(shè)。 美國(guó)甚至宣布將在2020年關(guān)閉核電站，我國(guó)也在重新思考自己的核電發(fā)展計(jì)劃。 但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，核電仍然是最高效、最有前途的發(fā)電機(jī)組，我國(guó)大力發(fā)展核電的長(zhǎng)期規(guī)劃沒(méi)有改變。 核電建設(shè)，核安全是重中之重。 低溫氣冷堆被國(guó)際核能界公認(rèn)為最安全的新型核反應(yīng)堆，是未來(lái)核電裝置的發(fā)展趨勢(shì)。

石墨是一種中子慢化劑和優(yōu)良的反射體。 其許多優(yōu)良特性使其成為核工業(yè)的關(guān)鍵材料之一。 在低溫氣冷堆中，碳材料是不可缺少的減速材料、反光材料和結(jié)構(gòu)材料。 低溫氣冷反應(yīng)堆需要大量的中間石墨材料。 可以說(shuō)，沒(méi)有核石墨材料，就很難建造低溫氣冷反應(yīng)堆。 低溫氣冷堆采用氫氣作為冷卻劑，碳材料和陶瓷材料作為燃料涂層材料，石墨或碳質(zhì)材料作為減速材料和爐芯結(jié)構(gòu)材料。 可導(dǎo)入接近1000℃的低溫二氧化碳。 用作反應(yīng)堆外的能量。 國(guó)際上已經(jīng)建造了多個(gè)低溫氣冷反應(yīng)堆用于開(kāi)發(fā)和研究。 據(jù)悉，核石墨可用于制作熱工結(jié)構(gòu)件，各向同性碳石墨材料用于制作石墨球、芯材、電極等核石墨制品。

（3）其他需求：磨具、連鑄、人造金剛石石墨的衰退潛力不可忽視） 其他需求：磨具、連鑄、人造金剛石石墨的衰退潛力不可忽視

我國(guó)大量使用石墨制造磨具和板坯，用于石墨磨具和板坯的各種石墨約占總需求量的26%。 機(jī)械工業(yè)中的鑄造工業(yè)大量使用石墨材料作為超硬質(zhì)合金壓力鑄造、離心鑄造、熱擠壓等加工磨料。 大規(guī)格銅、青銅、黃銅等的生產(chǎn)主要采用板坯進(jìn)行。 其中對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起著至關(guān)重要作用的結(jié)晶器采用等靜壓石墨材料制成。 由于等靜壓石墨具有良好的導(dǎo)熱性、熱穩(wěn)定性、自潤(rùn)滑性、抗?jié)裥院臀锢矶栊缘刃阅?，已成為制造結(jié)晶器不可替代的材料。 等靜壓石墨還用于制造金剛石工具和硬質(zhì)合金焙燒磨料、光纖拉絲機(jī)的熱場(chǎng)組件（加熱器、保溫筒等）、真空熱處理爐的熱場(chǎng)組件（加熱器、承重架、等），以及精密石墨換熱器、機(jī)械密封組件、活塞環(huán)、軸承、火箭噴嘴等。

5、行業(yè)發(fā)展的有利激勵(lì)及面臨的風(fēng)險(xiǎn)激勵(lì)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，國(guó)際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生新的調(diào)整，以信息、生物、航空航天、海洋開(kāi)發(fā)、新材料新能源等為主的高新技術(shù)、新材料產(chǎn)業(yè)逐步發(fā)展壯大。 特種石墨與微電子與信息技術(shù)、新材料技術(shù)、生物技術(shù)、航空航天、原子能、高溫材料等密切相關(guān)，目前化工、能源、輕工、冶金、建材等傳統(tǒng)行業(yè)將不斷引進(jìn)新技術(shù)、新材料，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)和技術(shù)創(chuàng)新。 其中不少與特種石墨深加工產(chǎn)品密切相關(guān)。 可以說(shuō)，特種石墨深加工產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。

從特種石墨各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，特種石墨將越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于新能源汽車、航天民航、核電和軍工等高新技術(shù)領(lǐng)域，成為支撐發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源的高科技。 新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和科技成果使我們充分相信，在未來(lái)科技發(fā)展中，特種石墨將是不可替代的戰(zhàn)略資源之一。

六、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局

（一）國(guó)際行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)及市場(chǎng)特征

目前，國(guó)外炭素企業(yè)眾多，行業(yè)已高度市場(chǎng)化。 全球碳產(chǎn)業(yè)高度集中，主要集中在美國(guó)、日本、法國(guó)、中國(guó)和俄羅斯。 但各國(guó)主流石墨產(chǎn)品都是石墨電極，特種石墨產(chǎn)品占比較小。

日本、美國(guó)、日本、法國(guó)的特種石墨產(chǎn)品主要是等靜壓石墨。 上述五個(gè)國(guó)家均擁有先進(jìn)的等靜壓石墨生產(chǎn)技術(shù)，具有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。 由于英國(guó)、美國(guó)、日本、法國(guó)等靜壓石墨工藝技術(shù)和設(shè)備技術(shù)壁壘長(zhǎng)期限制，國(guó)外等靜壓石墨產(chǎn)值較小，基本依賴進(jìn)口。

與國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品相比，即使中國(guó)產(chǎn)品的性能略有不同，但由于成本和價(jià)格較低，產(chǎn)品具有顯著的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，在與美國(guó)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)時(shí)具有一定的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。

（二）國(guó)外特種石墨行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)及市場(chǎng)特點(diǎn)

1）總體規(guī)模較小

與傳統(tǒng)碳材料相比，特種石墨的生產(chǎn)過(guò)程技術(shù)集中度更高，對(duì)生產(chǎn)技術(shù)、裝備能力和工藝武器水平有更高的要求。 現(xiàn)階段，我國(guó)特種石墨產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)“金字塔”分布，工藝技術(shù)先進(jìn)，具有一定自主研發(fā)能力和規(guī)?；a(chǎn)的企業(yè)較少。 全省從事特種石墨生產(chǎn)的企業(yè)僅有幾十家。 大多規(guī)模較小、技術(shù)落后或工藝不完整。 完整的工藝和生產(chǎn)能力普遍規(guī)模較小，導(dǎo)致大多數(shù)企業(yè)無(wú)法產(chǎn)生強(qiáng)大的市場(chǎng)。 競(jìng)爭(zhēng)力。

2）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理

目前國(guó)外碳素產(chǎn)品仍以傳統(tǒng)碳素材料為主，其中大部分為石墨電極。 特種石墨所占比例較小。 由于長(zhǎng)期受到其他國(guó)家工藝技術(shù)和設(shè)備技術(shù)的壁壘，大多數(shù)國(guó)外企業(yè)只能生產(chǎn)中粗粒石墨或細(xì)粒石墨，等靜壓石墨80%的需求依賴進(jìn)口。

3）大部分企業(yè)缺乏核心競(jìng)爭(zhēng)力

特種石墨行業(yè)絕大多數(shù)企業(yè)科研投入低，自主開(kāi)發(fā)創(chuàng)新能力弱，缺乏先進(jìn)核心技術(shù)，缺乏研發(fā)檢測(cè)手段。 行業(yè)內(nèi)僅有少數(shù)骨干企業(yè)具備較強(qiáng)的自主研發(fā)能力。

4）特種石墨行業(yè)部分龍頭企業(yè)發(fā)展迅速

近年來(lái)，特種石墨行業(yè)的快速發(fā)展，給行業(yè)龍頭企業(yè)帶來(lái)了快速成長(zhǎng)的機(jī)遇。 行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)憑借技術(shù)和管理優(yōu)勢(shì)，逐漸形成了強(qiáng)勢(shì)品牌，占領(lǐng)了穩(wěn)定的市場(chǎng)份額。