第一節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新,可膨脹石墨的生產(chǎn)技術(shù)近年來也有了新的突破。研制出了一種制備層間化合物的方法,目前在我國使用較多的是化學浸漬法。由于作為侵入物質(zhì)和作為氧化劑的化學物質(zhì)的不同,又有好多種不同的處理方法,但作為侵入物質(zhì)的基本都是濃硫酸和濃硝酸,而作為氧化劑的一般都是硝酸鹽、氯酸鹽等氧化性混合物。
石墨的膨脹工藝隨著科學技術(shù)的發(fā)展明顯進步。八十年代初期的馬弗爐膨脹汗已被淘汰,取而代之的是連續(xù)膨脹爐?,F(xiàn)今國內(nèi)使用的電加熱和燃燒液化汽加熱兩種主要的連續(xù)膨脹爐成本低、產(chǎn)量大、質(zhì)量穩(wěn)定,基本能夠適合大批量生產(chǎn)。
可膨脹石墨的成型方法逐步多樣化。如板材成型由過去的模壓發(fā)展到了現(xiàn)在的連續(xù)滾壓(可生產(chǎn)無限長的板材)和模壓與滾壓相結(jié)合(適應(yīng)性強、能生產(chǎn)多種規(guī)格的板材)的方法。石墨板材生產(chǎn)基本上團結(jié)滾壓法,各種填料比較多的采用了模壓法,而各種墊片則大多采用纏繞法。
生產(chǎn)設(shè)備經(jīng)過不斷更新改造日趨先進。比如青島電子材料廠、濱洲柔性石墨密封件廠、興和石墨礦等單位分別從日本、美國引進了石墨板材自動軋制流水線和可膨脹石墨生產(chǎn)工藝。這對加快其生產(chǎn)都起到了極大的促進作用。
第二節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝特點或流程
目前,國內(nèi)可膨脹石墨生產(chǎn)采用兩種工藝:化學法和電化學法。兩種工藝除氧化工序不同外,脫酸、水洗、脫水、干燥等其它工序相同。
1、化學法
化學法使用的氧化劑一般有兩類。固體氧化劑有:KMnO4、KC104、NaCIO3、(NH4)S2O7等;液體氧化劑有:HN3、HCI04、H2O2等。
固體氧化劑一般反應(yīng)劇烈,有危險性,價格高,產(chǎn)品灰份大,且污染環(huán)境。(NH4)S2O7無上述缺點,是目前應(yīng)用較好的一種固體氧化劑。液體氧化劑HNO3、HCIO4惡化操作環(huán)境、污染水質(zhì),已被淘汰,H202反應(yīng)溫和,條件適中,無污染,故廣為應(yīng)用。采用化學法的絕大多數(shù)廠家產(chǎn)品的質(zhì)量,都能達到GB10698—89《可膨脹石墨》標準規(guī)定的指標,滿足大宗柔性石墨板材生產(chǎn)用料要求和出口供貨標準。
但生產(chǎn)特殊要求的低揮發(fā)份(<10%)、低含硫量(<2%)的產(chǎn)品比較困難生產(chǎn)工藝不過關(guān)。強化技術(shù)管理,認真 研究 插層過程,掌握工藝參數(shù)和產(chǎn)品性能的關(guān)系,生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的可膨脹石墨,是提高后續(xù)制品質(zhì)量的關(guān)鍵。
2、電化學法
電化學法不用其它氧化劑,將天然鱗片石墨和輔助陽極一起構(gòu)成陽極室浸泡在濃硫酸電解液中通直流或脈沖電流,氧化一定時間后取出,水洗干燥后即為可膨脹石墨。該法最大特點,可通過調(diào)節(jié)電參數(shù)和反應(yīng)時間控制石墨反應(yīng)程度和產(chǎn)品的性能指標,污染小,成本低,質(zhì)量穩(wěn)定,性能優(yōu)異。解決插層工藝中的攪拌問題,提高效率,降低電耗,是該法急需解決的課題。
以上兩種工藝脫酸后,GICs潤濕、吸附的硫酸質(zhì)量比仍在1:1左右,插層劑消耗量大,洗滌用水量和污水排放量居高不下。且多數(shù)生產(chǎn)廠家沒有解決廢水處理問題,處于自然排放狀態(tài),環(huán)境污染嚴重將制約 行業(yè) 的發(fā)展。
3、超聲氧化法
在制備可膨脹石墨的過程中,對陽極的電解液進行超聲波振動,振動時問與陽極氧化時間相同,其中超聲波電流小于500mA。由于超聲波對電解液的振動有利于陰、陽極的極化作用,使陽極氧化的速度加快,縮短了氧化時問,提高了生產(chǎn)效率,節(jié)約了能源。
4、氣相擴散法
將石墨和插層化合物分別置于一個真空密封管的兩端,在插層物兩端加熱,利用兩端的溫差形成必要的反應(yīng)壓差,使插層物以小分子的狀態(tài)進入鱗片石墨層間,從而制得膨脹石墨。此法生產(chǎn)的膨脹石墨的階層數(shù)可控制,但生產(chǎn)成本較高,受到一定的限制。
5、熔鹽法
將幾種插入物與石墨混合加熱,形成石墨插層,進而制得膨脹石墨。對于熔鹽法,目前 研究 還很少。
我國現(xiàn)有的可膨脹石墨年生產(chǎn)能力不少于30000噸,出口及國內(nèi)使用總量約為其1/2。兩種方法生產(chǎn)能力相當。目前國內(nèi)需求量會隨鋼材品種增多而有所增大,但對國內(nèi)市場的過飽和狀態(tài)影響不大。而國際市場潛力很大,需求量呈上升趨勢。
第三節(jié) 國內(nèi)外生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢 分析
1、可膨脹石墨及其制品向低硫方向發(fā)展
硫在可膨脹石墨及其制品中是一種有害元素,它對設(shè)備易造成腐蝕,且高溫膨脹時易產(chǎn)生有毒氣體,污染環(huán)境,因此對其含量有所限制,目前客戶能接受的產(chǎn)品硫含量在800×10-6以下,而當前多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品硫含量大于1000×10-6,在市場競爭的今天,質(zhì)量是第一位的,因此硫含量指標不合格的產(chǎn)品客戶已拒絕使用,現(xiàn)在一些生產(chǎn)企業(yè)已認識到問題的嚴重性,早已著手進行低硫、超低硫、無硫產(chǎn)品的研制來滿足市場需要,但卻因成本原因影響了市場的進一步深入,也制約了該 行業(yè) 及相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。
2、可膨脹石墨向高純、高PH值、低溫膨脹方向發(fā)展
在一些特殊領(lǐng)域,要求可膨脹石墨的純度達到99.9%,PH值呈中性,甚至偏堿性,要求可膨脹石墨在低溫(<200℃)情況下膨脹。
3、可膨脹石墨制品向高強度方向發(fā)展
膨脹石墨板材的主要缺點是抗拉強度低(一般為3.5-5.5MPa),質(zhì)脆,在一些領(lǐng)域受到限制,目前成熟的方法是將膨脹石墨板材與長纖維或薄金屬板組成復合材料,既保持了膨脹石墨板材的特點,又克服了其機械強度低的不足。
4、由作坊式生產(chǎn)向自動化規(guī)模生產(chǎn)方向發(fā)展
目前可膨脹石墨及其制品的市場競爭是非常激烈,除了產(chǎn)品質(zhì)量的競爭外,產(chǎn)品價格是競爭的另一個主要因素。產(chǎn)品價格的高低又決定于產(chǎn)品成本的高低,當前可膨脹石墨及其制品的生產(chǎn)企業(yè)參差不齊,部分企業(yè)甚至仍停留在作坊式手工生產(chǎn)上,在產(chǎn)品質(zhì)量難以保證的情況下,產(chǎn)品成本也居高不下,市場杠桿決定了 行業(yè) 必須走自動化規(guī)模生產(chǎn)的路子,以穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量降低生產(chǎn)成本,贏得更大的市場。
第四節(jié) 原材料生產(chǎn)情況
一、原材料生產(chǎn)規(guī)模
鱗片狀石墨礦石結(jié)晶較好,晶體粒徑大于1μm,一般為0.05-1.5mm,大的可達5-10mm,多呈集合體。礦石品位較低,一般為3-13.5%。伴生的礦物有云母、長石、石英、透閃石、透輝石、石榴石和少量硫鐵礦、方解石等,有時還伴有金紅石,釩云母等有用組分。鱗片石墨礦石按其所賦存巖石的巖性不同,分片麻巖型、片巖型、透輝巖型、變粒巖型、混合巖型、大理巖型及花崗巖型等七種,前六種礦石類型產(chǎn)于區(qū)域變質(zhì)成因礦床中,后一種礦石類型則產(chǎn)于巖漿熱液成因礦床中。2000年以來,由于浮選礦技術(shù)及機械設(shè)備的進一步發(fā)展,鱗片石墨產(chǎn)量不斷增長。
二、原材料生產(chǎn)區(qū)域結(jié)構(gòu)
中國擁有豐富的石墨礦床,鱗片石墨主要集中在內(nèi)蒙古、山東和黑龍江,其中,山東與黑龍江系兩個最重要生產(chǎn)地區(qū)。我國的鱗片石墨已經(jīng)形成了幾個集中度比較高的產(chǎn)地,即:以山東平度黑龍石墨股份公司為代表的平度晶質(zhì)石墨產(chǎn)地;以黑龍江雞西柳毛和佛嶺晶質(zhì)石墨產(chǎn)地;以內(nèi)蒙古興和石墨礦為代表的內(nèi)蒙古晶質(zhì)石墨產(chǎn)地;還有新興的黑龍江省蘿北縣云山晶質(zhì)石墨產(chǎn)地;可以說是亞洲最大的石墨礦,地質(zhì)總儲量高達6.3億噸,平均品位達10.3%以上,可選性好,且全部為露天開采,最近地方政府在整合管理資源方面工作力度很大,使該地區(qū)具有極大的開發(fā)潛力與后勁。
三、原材料生產(chǎn)規(guī)模預測
進入2009年以來,國內(nèi)鱗片石墨出口下降了,出口量的急劇下降將使國內(nèi)鱗片石墨庫存進一步積壓,而受到經(jīng)濟危機的影響,國內(nèi)鋼材以及下游制品、耐火材料等產(chǎn)業(yè)均受到不同程度的影響,2009年鱗片石墨需求因此也將下降5%左右的需求量。在2010-2012年,因供求關(guān)系的原因,生產(chǎn)規(guī)模方面將不會有明顯的改變,中國鱗片石墨的庫存仍會維持在比較高的水平,供過于求的狀況將維持一到三年。
第五節(jié) 產(chǎn)品原材料價格走勢
一、產(chǎn)品原材料歷年價格
在經(jīng)歷了連續(xù)從2000-2008年的激烈競爭后,目前的磷片石墨 行業(yè) 正處于一種供略大于求的階段,這種平衡既有生產(chǎn)能力、規(guī)模與供需關(guān)系的制約,也有各磷片石墨生產(chǎn)企業(yè)之間勢力此消彼長的因素。近幾年來,磷片石墨產(chǎn)品價格呈下降趨勢,現(xiàn)行價格僅為90年代初的60%左右,產(chǎn)品價格已近成本線水平。造成這種現(xiàn)象的原因:一是產(chǎn)量增長過快;二是用量減少。晶質(zhì)石墨生產(chǎn)能力利用率為80%,而隱晶質(zhì)石墨尚不足50%,石墨企業(yè)生產(chǎn)能力已經(jīng)出現(xiàn)了過剩,一直在低谷中徘徊。
而受金融危機和成本增加的影響,鱗片石墨在08年也表現(xiàn)出一路走強的趨勢,但是由于市場的供需格局相對比較平衡,鱗片石墨的行情走勢是市場總體趨勢下必然的結(jié)果,但這一結(jié)果在整體市場供過于求的前提下也將是暫時的。近幾年國家對環(huán)保問題的大力整治,石墨加工 行業(yè) 企業(yè)逐漸加大的對環(huán)保設(shè)施的投入,污染問題慢慢有所緩解。新老工藝的更新?lián)Q代,必然會淘汰掉一些小型的生產(chǎn)企業(yè),因此,現(xiàn)階段鱗片石墨的供應(yīng)稍嫌緊張。目前,一般品質(zhì)的磷片石墨價格在2200-2700元/噸不等。
二、產(chǎn)品原材料價格走勢預測
1、從需求面來看
2009年中國鋼鐵生產(chǎn)仍然有小幅增長;汽車 行業(yè) 繼續(xù)蓬勃發(fā)展,需要更多制動襯里和摩擦材料;代替石棉的可膨脹石墨密封材料需求增長快速,這都需要消費大量的磷片石墨數(shù)量。
目前,汽油燃料和充電混合汽車問世,將需要大量以高純磷片石墨為原料的燃料電池和蓄電池。據(jù)統(tǒng)計,僅燃料電池一項,每年就需要磷片石墨7.8萬噸。在堿性蓄電池里,磷片石墨是陰極的導電材料;隨著對移動電能存儲系統(tǒng)需求的增長,金屬鋰離子蓄電池的市場需求十分活躍,極大地帶動了磷片石墨市場的需求。到目前為止,燃料電池成本還是較高。但用燃料電池的公共汽車、出租車和自行車的生產(chǎn)已開始。
除了上述情況外,整個磷片石墨市場特別是高純高密度的磷片石墨的需求仍處于增長趨勢,特別是在美日等西方國家加緊軍事科學的 研究 ,磷片石墨已經(jīng)成為航天和航空武器的重要原材料,其在未來世界市場的地位將更加突出。
在其它許多領(lǐng)域,如鋼鐵工業(yè)的電極,輕工制造 行業(yè) 、化工和IT等產(chǎn)業(yè)的磷片石墨需求仍然較多。
2、供應(yīng)面來看
上世紀九十年代至2003年,世界磷片石墨市場較為蕭條,磷片石墨產(chǎn)品生產(chǎn)過剩的情況較為嚴重,一些國家的天然磷片石墨礦山企業(yè)或停產(chǎn)或關(guān)閉,直到2004年還沒有恢復生產(chǎn)。如果2010年世界磷片石墨供應(yīng)短缺,停產(chǎn)的企業(yè)有可能恢復生產(chǎn),但是每個企業(yè)的磷片石墨生產(chǎn)能力都不會大。
我國由于90年代石墨 行業(yè) 的投資過熱,幾年來,我國鱗片石墨 行業(yè) 一直供大于求。以黑龍江的雞西為例,鱗片石墨年生產(chǎn)能力在10萬噸以上,而銷量尚不足產(chǎn)能的50%??梢栽O(shè)想,我國的鱗片石墨新產(chǎn)品開發(fā)若無重大突破,石墨 行業(yè) 生產(chǎn)過剩的局面可能還要持續(xù)相當長的一段時期。因此,尋求鱗片石墨產(chǎn)品的新出路,一直為石墨 行業(yè) 所關(guān)注。
3、價格趨勢預測
總的來說,我國鱗片石墨整體產(chǎn)能已經(jīng)出現(xiàn)過剩,因此大部分產(chǎn)品供應(yīng)將不會出現(xiàn)緊缺,而價格有可能會上浮的只是少量的高端產(chǎn)品。例如,天然鱗片石墨電極、石墨陽極、石墨塊等類制品,產(chǎn)品中吸納高組份鱗片石墨(含量在80%以上)。顯然,此類產(chǎn)品的開發(fā)成功,并進行大規(guī)模生產(chǎn),將會對我國磷片石墨 行業(yè) 發(fā)展將具有推動作用,石墨生產(chǎn)過剩的局面將改觀。
預計,2010年磷片石墨產(chǎn)品市場價格除各別高端產(chǎn)品可能價格走強外,總體將以穩(wěn)中陰跌為主要基調(diào),因金融危機的影響并沒有完全過去,其余波很可能將在2010年繼續(xù),因此,仍不能排除整體價格下滑的可能性。
三、價格走勢對企業(yè)影響
價格競爭是我國大多數(shù)企業(yè)普遍運用的重要的策略性行為。原材料的價格對企業(yè)產(chǎn)品成本影響很大,對于有可膨脹石墨企業(yè)來講,磷片石墨價格在產(chǎn)品成本中所占的比例較高。因此,這些原材料的價格波動就考驗著下游企業(yè)。
按前面的 分析 ,從磷片石墨價格價格因市場整體大規(guī)模生產(chǎn),已經(jīng)較90年代下降了許多,而在后面1-3年的時期內(nèi),磷片石墨又不可避免的要經(jīng)歷供大于求的市場變革,因此整體價格在沒有明顯利好的前提下是較難走強的。
當產(chǎn)品價格下降,對于生產(chǎn)企業(yè)來說,平均利潤率就會下降,產(chǎn)品的庫存就會漸漸升高,貨物也就不那么容易銷售了,嚴重的可能會導致企業(yè)資金鏈斷裂。因此,企業(yè)要想立于不敗之地,應(yīng)該多關(guān)注下游產(chǎn)品的行情及價格趨勢,及時調(diào)整其自身產(chǎn)品價格以爭取更大的銷售量及利潤才是使企業(yè)保持穩(wěn)定的手段。
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