石墨及碳素制品行業發展概況

一、特種石墨產業發展歷史

碳材料是一種古老的材料，也是一種新材料。 早在史前時期，人類就與碳材料結下了不解之緣。 早在公元前8000年，人類就已經使用木炭來生火、做飯等。公元前3000年起，有色金屬煉鋼已使用木炭來加熱或還原金屬。 公元2世紀，中國東漢時期就已經開始利用煤塵煉鋼。 墨，16世紀時，中國明朝的煉鋼工業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。

事實上，人類對碳材料的依賴由來已久，但從原始、粗糙的碳材料發展到現代、優質的工業碳材料在全球范圍內只有一百多年的歷史。

圖片來源于網絡

相關報告：《2018-2025年特種石墨行業深度分析及前景預測研究報告》

1842年，英國人本生（RH）將2份結垢褐煤和1份焦炭粉在鋼模中混合壓制成型，然后燒結制成碳電極。 這是現代碳制品工業的先驅。 隨后，隨著冶金、電物理、電機等工業的發展，碳材料開始得到開發和使用。 特別是這一時期的后期，人們對電能的利用進行了大量的開創性工作，如電刷、碳內阻等。 柱、電加熱和電物理電極相繼發明和使用，碳材料開始工業化生產。 1896年，愛迪生的中學生艾奇遜（EG）用他發明的“箱式內阻爐”制造出第一個人造石墨電極，使碳材料從碳質躍遷到石墨，隨后逐漸憑借其特性如導電性、耐腐蝕性、耐熱性、潤滑性、導熱性，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，廣泛應用于工業煉鐵、制堿、機電領域材料。 人造石墨的出現，為碳素工業的發展翻開了新的一頁。

我國碳素產業起步較晚，但發展迅速。 我國碳產業是從國家“一五”期間建設的156個重點項目起步的。 引進前南斯拉夫技術的廣東炭素廠始建于1952年，1955年建成投產，成為中國炭素工業的搖籃。 隨后我國又相繼建設了長沙炭素廠和長沙炭素廠。 這四家國有炭素企業成為中國炭素企業的搖籃。 四大骨干企業。 與行業發展歷史相符，國外碳素企業自成立以來，主要生產石墨電極等傳統碳素產品，主要分布在下游的鋼鐵和金屬煉鋼行業。

2、我國高端石墨產品較多，特碳石墨比重較低。

我國是石墨生產和出口大國，也是進口大國。 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品大部分從美國進口。 一些發達國家將石墨列為戰略儲備資源，嚴格限制其開采、加工和出口，對石墨開發技術有嚴格的保密規定。 我國實際上是石墨大國，但不是石墨強國。 目前只能加工中間產品，缺乏高附加值的深加工石墨產品和制品。 高科技石墨產品需要大量進口，進口價格約為出口價格的24.6倍。

我國石墨及炭素制品行業，一方面，普通功率石墨電極、鋁陽極、普通陰極炭塊等高端產品產能短缺，市場供大于求；另一方面，高端產品產能不足，市場供大于求。 另一方面，技術集中度高、附加值高的產品，如大尺寸、高功率碳電極、核石墨、航空航天用石墨以及各領域使用的特種石墨和碳復合材料等方面還存在相當大的差距。 石墨及炭素制品行業產品結構不合理的深層次原因是技術開發投入不足，產業自主創新和技術集成創新能力薄弱，產品結構優化升級缺乏強有力的技術支撐。

3、行業集中度不高

目前，我國石墨及碳素制品行業存在行業競爭無序、宏觀管理失控等問題。 石墨作為寶貴的不可再生資源，具有重要的戰略價值。 而且，國家對石墨資源的管理多年來一直沒有納入大范圍的渠道，導致石墨主產區各自為政的局面。 隨著國家對石墨及炭素制品行業的日益重視，加強宏觀調控已成為必然趨勢。 為此，未來重點企業的競爭策略將集中在大力推進石墨產業結構調整； 積極開拓國際市場，建立小型石墨企業集團將是趨勢。

四、發展趨勢與前景

碳材料具有良好的導電導熱性、電特性、潤滑性、高溫特性、耐物理腐蝕性、耐熱性、抗低溫熱裂性、電物理性能等基本特性。 碳，特別是特種石墨，已成為現代工業中不可缺少的重要材料和工業材料。 以其固有的特性，常以基礎原材料、模具、工具、零部件、構件和結構材料的形式廣泛應用于各行業。 環境、不同生產條件下的工業產品制造過程。 碳素行業是一個非常多元化的行業。 既具備傳統產業基礎，又具備高新技術、高科技發展的機遇和空間。 全年行業發展前景良好。 同時，炭素行業還對石化、煤化工行業的廢料進行深度加工和再利用。 是一個循環利用能源的產業，符合循環經濟理念。

（一）電火花加工專用石墨需求量穩步下降

電火花加工的主要優點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、復雜形狀的零件。 在電火花加工過程中，用作陽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，切削時不易產生撓曲和熱變形，熔點在3000℃以上時熱膨脹系數小。

在特種石墨的需求結構中，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）核安全推動石墨材料在核電應用

臺灣福島核事故引發核電危機，核安全成為未來核電發展的關鍵激勵因素。 一些亞洲國家實力較弱或已停止核電站建設。 美國甚至宣布將在2020年關閉核電站，我國也在重新思考自己的核電發展計劃。 但從長遠來看，核電仍然是最高效、最有前途的發電機組，我國大力發展核電的長期規劃沒有改變。 核電建設，核安全是重中之重。 低溫氣冷堆被國際核能界公認為最安全的新型核反應堆，是未來核電裝置的發展趨勢。

石墨是一種中子慢化劑和優良的反射體。 其許多優良特性使其成為核工業的關鍵材料之一。 在低溫氣冷堆中，碳材料是不可缺少的減速材料、反光材料和結構材料。 低溫氣冷反應堆需要大量的中間石墨材料。 可以說，沒有核石墨材料，就很難建造低溫氣冷反應堆。 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，石墨或碳質材料作為減速材料和爐芯結構材料。 可導入接近1000℃的低溫二氧化碳。 用作反應堆外的能量。 國際上已經建造了多個低溫氣冷反應堆用于開發和研究。 據悉，核石墨可用于制作熱工結構件，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%。 機械工業中的鑄造工業大量使用石墨材料作為超硬質合金壓力鑄造、離心鑄造、熱擠壓等加工磨料。 大規格銅、青銅、黃銅等的生產主要采用板坯進行。 其中對產品質量起著至關重要作用的結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熱性、熱穩定性、自潤滑性、抗濕性和物理惰性等性能，已成為制造結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合金焙燒磨料、光纖拉絲機的熱場組件（加熱器、保溫筒等）、真空熱處理爐的熱場組件（加熱器、承重架、等），以及精密石墨換熱器、機械密封組件、活塞環、軸承、火箭噴嘴等。

5、行業發展的有利激勵及面臨的風險激勵

進入21世紀以來，國際產業結構發生新的調整，以信息、生物、航空航天、海洋開發、新材料新能源等為主的高新技術、新材料產業逐步發展壯大。 特種石墨與微電子與信息技術、新材料技術、生物技術、航空航天、原子能、高溫材料等密切相關，目前化工、能源、輕工、冶金、建材等傳統行業將不斷引進新技術、新材料，進行產業升級和技術創新。 其中不少與特種石墨深加工產品密切相關。 可以說，特種石墨深加工產業迎來了新的發展機遇。

從特種石墨各項技術的發展來看，特種石墨將越來越廣泛地應用于新能源汽車、航天民航、核電和軍工等高新技術領域，成為支撐發展的重要戰略資源的高科技。 新的科學發現和科技成果使我們充分相信，在未來科技發展中，特種石墨將是不可替代的戰略資源之一。

六、行業競爭格局

（一）國際行業競爭及市場特征

目前，國外炭素企業眾多，行業已高度市場化。 全球碳產業高度集中，主要集中在美國、日本、法國、中國和俄羅斯。 但各國主流石墨產品都是石墨電極，特種石墨產品占比較小。

日本、美國、日本、法國的特種石墨產品主要是等靜壓石墨。 上述五個國家均擁有先進的等靜壓石墨生產技術，具有較強的技術優勢。 由于英國、美國、日本、法國等靜壓石墨工藝技術和設備技術壁壘長期限制，國外等靜壓石墨產值較小，基本依賴進口。

與國內同類產品相比，即使中國產品的性能略有不同，但由于成本和價格較低，產品具有顯著的性價比優勢，在與美國產品競爭時具有一定的性價比優勢。

（二）國外特種石墨行業競爭及市場特點

1）總體規模較小

與傳統碳材料相比，特種石墨的生產過程技術集中度更高，對生產技術、裝備能力和工藝武器水平有更高的要求。 現階段，我國特種石墨產業呈現“金字塔”分布，工藝技術先進，具有一定自主研發能力和規?；a的企業較少。 全省從事特種石墨生產的企業僅有幾十家。 大多規模較小、技術落后或工藝不完整。 完整的工藝和生產能力普遍規模較小，導致大多數企業無法產生強大的市場。 競爭力。

2）產品結構不合理

目前國外碳素產品仍以傳統碳素材料為主，其中大部分為石墨電極。 特種石墨所占比例較小。 由于長期受到其他國家工藝技術和設備技術的壁壘，大多數國外企業只能生產中粗粒石墨或細粒石墨，等靜壓石墨80%的需求依賴進口。

3）大部分企業缺乏核心競爭力

特種石墨行業絕大多數企業科研投入低，自主開發創新能力弱，缺乏先進核心技術，缺乏研發檢測手段。 行業內僅有少數骨干企業具備較強的自主研發能力。

4）特種石墨行業部分龍頭企業發展迅速

近年來，特種石墨行業的快速發展，給行業龍頭企業帶來了快速成長的機遇。 行業領先企業憑借技術和管理優勢，逐漸形成了強勢品牌，占領了穩定的市場份額。