石墨深加工及石墨烯生产项目可行性研究报告-备案申请新版

1 石墨深加工及石墨烯生产项目石墨深加工及石墨烯生产项目 建设单位 X X 科技有限公司 编制工程师 范兆文 2 目目 录录 第一章第一章 项目总论项目总论 9 9 1 1 项目名称 建设单位名称及法人代表 9 1 1 1 项目名称 9 1 1 2 建设单位名称 9 1 1 3 法人代表 9 1 2 编制依据和原则 9 1 2 1 编辑依据 9 1 2 2 编制原则 9 1 3 研究范围 11 1 3 1 拟建设地点 11 1 3 2 建设内容与规模 11 1 3 3 项目性质 12 1 3 4 项目总投资及资金筹措 12 1 3 5 建设期 13 1 4 主要技术经济指标 13 1 5 结论 14 1 5 1 专家意见 14 1 5 2 建议 15 第二章第二章 项目背景及必要性分析项目背景及必要性分析 1616 2 1 项目背景 16 2 1 1 石墨行业发展现状 16 2 1 2 石墨烯发展现状 21 2 2 项目必要性 25 2 2 1 项目是优化石墨行业产品结构的需要 25 2 2 2 项目是实现我国石墨烯战略布局的需要 26 2 2 3 项目是实现石墨烯工业化生产 推动产业化进程的需要 27 2 2 4 项目是当地人民脱贫致富和增加就业的需要 28 3 第三章第三章 项目市场分析与预测项目市场分析与预测 2929 3 1 石墨深加工产品市场分析与预测 29 3 1 1 鳞片石墨市场分析与预测 31 3 1 2 球型石墨市场分析与预测 32 3 1 3 膨胀石墨市场分析与预测 32 3 1 4 高纯石墨市场分析与预测 33 3 2 石墨烯市场分析与预测 34 3 2 1 半导体产业应用市场分析与预测 35 3 2 2 锂电池材料应用市场分析与预测 36 3 2 3 超级电容器应用市场分析与预测 37 3 2 4 显示器应用市场分析与预测 39 第四章第四章 建设规模与产品方案建设规模与产品方案 4141 4 1 建设内容与建设规模 41 4 2 产品方案 42 4 2 1 鳞片石墨 42 4 2 2 球型石墨 43 4 2 3 可膨胀石墨 43 4 2 4 高纯石墨 45 4 2 5 石墨烯 46 4 3 生产规模及产值预测 46 第五章第五章 项目选址及建设条件项目选址及建设条件 4848 5 1 项目选址 48 5 1 1 项目建设地点 48 5 1 2 项目用地性质及来源 48 5 1 3 土地现状 48 5 1 4 项目选址意见 48 5 2 建设条件分析 48 5 2 1 交通 能源供应条件 48 4 5 2 2 施工条件 49 5 3 原材料及燃动力供应 49 5 3 1 原材料 49 5 3 2 燃动力供应 50 第六章第六章 技术方案 设备方案与工程方案技术方案 设备方案与工程方案 5151 6 1 技术方案 51 6 1 1 技术优势 51 6 1 2 鳞片石墨技术方案 52 6 1 3 球形石墨技术方案 53 6 1 4 膨胀石墨技术方案 55 6 1 5 高纯石墨技术方案 57 6 1 6 石墨烯技术方案 58 6 2 设备方案 58 6 3 工程方案 61 6 3 1 工程设计原则 61 6 3 2 建筑设计 61 6 3 3 结构选型 61 6 3 4 主要建 构筑物工程方案 62 6 3 5 建筑功能布局 63 6 3 6 建筑结构 66 第七章第七章 总图运输与公用辅助工程总图运输与公用辅助工程 6767 7 1 总图布置 67 7 1 1 总平面布置原则 67 7 1 2 总平面布置 67 7 2 给排水系统 68 7 2 1 给水情况 68 7 2 2 排水情况 69 7 3 供电系统 69 5 7 4 空调采暖 70 7 5 通风采光系统 70 7 6 总图运输 70 7 6 1 道路设计 70 7 6 2 运输范围与方案 70 第八章第八章 资源利用与节能措施资源利用与节能措施 7272 8 1 资源利用分析 72 8 1 1 土地资源利用分析 72 8 1 2 水资源利用分析 72 8 1 3 电能源利用分析 73 8 2 能耗指标及分析 73 8 3 节能措施分析 74 8 3 1 土地资源节约措施 74 8 3 2 水资源节约措施 74 8 3 3 电能源节约措施 75 第九章第九章 生态与环境影响分析生态与环境影响分析 7979 9 1 项目自然环境 79 9 1 1 基本概况 79 9 1 2 气候特点 79 9 2 社会环境现状 79 9 2 1 行政划区 79 9 2 2 经济建设 80 9 3 项目主要污染物及污染源分析 81 9 3 1 施工期 81 9 3 2 使用期 85 9 4 拟采取的环境保护标准 85 9 4 1 国家环保法律法规 85 9 4 2 地方环保法律法规 86 6 9 4 3 技术规范 87 9 5 环境保护措施 87 9 5 1 施工期污染减缓措施 87 9 5 2 使用期污染减缓措施 91 9 5 3 其它污染控制和环境管理措施 93 9 69 6 环境影响结论环境影响结论 9393 第十章第十章 劳动安全卫生及消防劳动安全卫生及消防 9494 10 1 劳动保护与安全卫生 94 10 1 1 安全防护 94 10 1 2 劳动保护 94 10 1 3 安全卫生 95 10 2 消防 96 10 2 1 建筑防火设计依据 96 10 2 2 总面积布置与建筑消防设计 96 10 2 3 消防给水及灭火设备 96 10 2 4 消防电气 97 10 3 地震安全 97 第十一章第十一章 组织机构与人力资源配置组织机构与人力资源配置 9999 11 1 组织机构 99 11 1 1 组织机构设置因素分析 99 11 1 2 项目组织管理模式 99 11 1 3 组织机构图 100 11 2 人员配置 100 11 2 1 人力资源配置因素分析 100 11 2 2 生产班制 101 11 2 3 劳动定员 101 表 11 1 劳动定员一览表 102 11 2 4 职工工资及福利成本分析 102 7 表 11 1 工资及福利估算表 102 11 3 人员来源与培训 103 第十二章第十二章 项目实施方案项目实施方案 104104 12 1 项目工程总进度 104 12 3 项目实施进度表 104 表 12 1 项目实施进度表 105 第十三章第十三章 招标方案招标方案 106106 13 1 基本原则 106 13 2 招标程序 106 13 3 对招标单位的要求 107 第十四章第十四章 投资估算与资金筹措投资估算与资金筹措 108108 14 1 投资估算依据 108 14 2 项目总投资估算 108 表 14 1 项目总投资估算表 单位 万元 108 14 3 建设投资估算 109 表 14 2 建设投资估算表 单位 万元 109 14 4 基础建设投资估算 109 表 14 3 基建总投资估算表 单位 万元 110 14 5 设备投资估算 111 表 14 4 设备总投资估算 单位 万元 111 14 6 流动资金估算 113 表 14 5 计算期内流动资金估算表 单位 万元 114 14 7 资金筹措 115 14 8 还本付息计划 115 表 14 6 还本付息计划表 单位 万元 116 14 9 资产形成 117 第十五章第十五章 财务分析财务分析 118118 8 15 1 基础数据与参数选取 118 15 2 营业收入 经营税金及附加估算 118 表 15 1 营业收入 营业税金及附加估算表 单位 万元 119 15 3 总成本费用估算 120 表 15 2 总成本费用估算表 单位 万元 121 15 4 利润 利润分配及纳税总额预测 122 表 15 3 利润 利润分配及纳税总额估算表 单位 万元 123 15 5 现金流量预测 124 表 15 4 现金流量表 单位 万元 125 15 6 资产负债情况预测 127 表 15 5 资产负债表 单位 万元 128 15 7 赢利能力分析 130 15 7 1 动态盈利能力分析 130 15 7 2 静态盈利能力分析 130 15 8 盈亏平衡分析 130 15 9 财务评价 131 表 15 6 财务指标汇总表 131 第十六章第十六章 风险分析风险分析 133133 16 116 1 风险影响因素风险影响因素 133133 16 1 1 可能面临的风险因素 133 16 1 2 主要风险因素识别 134 16 2 风险影响程度及规避措施 134 16 2 1 风险影响程度评价 134 16 2 2 风险规避措施 134 第十七章第十七章 结论结论 137137 17 1 结论 137 17 2 建议 137 9 第一章第一章 项目项目总论总论 1 11 1 项目名称 建设单位名称项目名称 建设单位名称及法人代表及法人代表 1 1 11 1 1 项目名称项目名称 石墨深加工与石墨烯生产制造项目 1 1 21 1 2 建设单位名称建设单位名称 本项目建设单位 1 1 31 1 3 法人代表法人代表 法人代表 XXX 1 21 2 编制依据和原则编制依据和原则 1 2 11 2 1 编辑依据编辑依据 1 企业投资项目可行性研究与核准申请 2 投资项目可行性研究指南 3 现代投资项目管理手册 4 建设项目经济评价参数与方法 第三版 5 2008 年 江苏省工程造价信息 6 国家有关法律 法规 7 权威期刊杂志相关统计资料 8 同行业厂家调研资料 1 2 21 2 2 编制原则编制原则 1 项目建设必须遵循国家的各项政策 法规和法令 符合国家 10 产业政策 投资方向及行业和地区的规划 2 采用的工艺技术要先进适用 操作运行稳定可靠 能耗低 三废排放少 产品质量好 安全卫生 3 以市场为导向 以提高竞争力为出发点 产品无论在质量性 能上 还是在价格上均应具有较强的竞争力 4 项目建设必须高度重视环境保护 工业卫生和安全生产 环 保 消防 安全设施和劳动保护措施必须与主体装置同时设计 同 时建设 同时投入使用 污染物的排放必须达到国家规定标准 并 保证工厂安全运行和操作人员的健康 5 将节能减排与企业发展有机结合起来 正确处理好企业发展 与节能减排的关系 以企业发展提高节能减排水平 以节能减排促 进企业更好更快发展 6 按照现代企业的管理理念和全新的建设模式进行规划建设 要统筹考虑未来的发展 为今后企业规模扩大或产品深度加工留有 一定的空间 7 认真贯彻工厂设计的 五化 原则 以经济效益为中心 加 强项目的市场调研 按照少投入 多产出 快速发展的原则和工厂 设计模式改革要求 尽可能地节省项目建设投资 在稳定可靠的前 提下 实事求是地优化各成本要素 最大限度地降低项目的目标成 本 提高项目的经济效益 增强项目的市场竞争力 8 以科学 实事求是的态度 公正 客观的反映本项目建设的 实际情况 工程投资坚持 求是 客观 的原则 11 9 做好余热利用 环保 劳动保护设计 采取有效措施治理粉 尘 烟气和噪声 避免二次污染 同时严格遵守劳动保护条例和防 火规范 搞好消防系统设计 10 通过对市场的分析研究以及对项目规划的研究 推荐项目 的建设规模 方案 论证项目建设的合理性 1 31 3 研究范围研究范围 1 3 11 3 1 拟建设地点拟建设地点 本项目建设地点位于江苏省大丰市 1 3 21 3 2 建设内容与规模建设内容与规模 本项目利用当地政府优惠政策 购置土地建设石墨深加工与石 墨烯生产基地一处 采用成熟先进的工艺技术和生产设备 生产国 内 外适销产品 石墨深加工系列产品及石墨烯产品 1 1 生产线建设规模 生产线建设规模 并购置先进生产设备建设可膨胀石墨深加工生产线 鳞片石墨 加工生产线 高纯石墨深加工生产线 球形石墨深加工生产线及石 墨烯生产线 拟建生产线设计生产规模为年处理石墨矿 400000 吨 年产 40000 吨鳞片石墨 10000 吨球形石墨 6000 吨高纯石墨 4000 吨膨胀石墨 同时以自产高纯石墨为原料进行石墨烯生产 可 年产石墨烯产品 800 千克 根据市场行业预测 项目建成后可实现 年产值 219800 万元 2 2 生产厂区建设规模 生产厂区建设规模 根据建设项目及建设地规划要求 本项目拟用地面积 333335 平 12 方米 500 亩 项目建构筑物占地面积 217800 平方米 室外工程 面积 115535 平方米 项目厂区主要建有石墨矿原料仓储区 废渣堆 场区 石墨深加工区 石墨烯生产区 行政办公生活区等 主要建 筑物为生产车间 仓库 研发中心楼 食堂宿舍楼 办公楼及其它 配套设施 建构筑物总建筑面积 232000 平方米 主要建设指标及使用功能分布如表 1 1 所示 表表 1 11 1 建设指标表建设指标表 序号序号项目项目单位单位数量或指标数量或指标备注备注 1 总用地面积平方米 333335 500 亩 2 建构筑物占地面积平方米 217800 3 总建筑面积平方米 232000 4 室外工程平方米 115535 4 1 道路及路面硬化平方米 37868 4 2 绿化面积平方米 66667 4 3 地上停车场及厂前广场平方米 11000 5 建筑密度 65 6 容积率 0 7 7 绿化率 20 8 建筑控制高度米 28 9 建筑层数层地上 1 3 4 6 10 机动车停车位个 100 11 非机动车停车位个 500 1 3 31 3 3 项目性质项目性质 本项目为新建项目 1 3 41 3 4 项目总投资及资金筹措项目总投资及资金筹措 项目总投资 90000 万元 建设投资 72625 万元 包括基础建设 投资 42760 万元 设备投资 29865 万元 流动资金 17375 万元 所 需资金企业自筹 70000 万元 向银行申请 6 年期贷款 20000 万元 13 项目总投资估算如下表 1 3 所示 表表 1 21 2 项目总投资估算表项目总投资估算表 单位 万元单位 万元 序号序号费用名称费用名称投资额投资额备注备注 一一项目总投资 90000 1 1 建设投资 72625 1 11 1 基础建设投资 42760 1 1 11 1 1 工程费用 24563 1 1 21 1 2 工程建设其它费 16477 1 1 2 11 1 2 1 土地费用 10000 1 1 2 21 1 2 2 建设期利息 2720 1 1 2 31 1 2 3 其它费 3757 1 1 31 1 3 预备费 1719 1 21 2 设备投资 29865 1 2 11 2 1 设备购置费 26900 1 2 21 2 2 安装费 2965 2 2 流动资金 17375 二二资产形成 72625 1 1 固定资产 62625 1 11 1 建筑物资产 32760 1 21 2 设备资产 29865 2 2 无形资产 10000 1 3 51 3 5 建设期建设期 根据工程施工工期定额 本工程建筑面积为 232000 平方米 项 目建设期共 2 年 自 2011 年 10 月份至 2013 年 9 月份 2014 年起 达到达产期 1 41 4 主要技术经济指标主要技术经济指标 项目主要技术经济指标见下表 表表 1 31 3 项目主要技术经济指标表项目主要技术经济指标表 序号序号项目名称项目名称单位单位数据或指标数据或指标 一技术指标 1 建筑指标 1 1 总用地面积亩 500 14 1 2 建筑面积平方米 232000 1 3 建筑层数层地上 1 3 4 6 1 4 容积率 0 70 1 5 建筑系数 65 1 6 绿化率 20 2 设备投资万元 29865 3 项目定员人 491 二经济指标 1 投资指标 1 1 项目总投资万元 9000090000 1 1 1 建设投资万元 72625 1 1 2 流动资金万元 17375 2 收入费用指标 2 1 年营业收入万元 219800 2 2 年税金万元 18044 2 3 年总成本费用万元 183892 2 4 年利润总额万元 23819 3 财务分析指标 3 1 税后财务内部收益率 18 11 3 2 税后财务净现值 12134 3 3 税后投资回收期 6 45 3 4 资产负债率 LOAR 3 5 总投资收益率 ROI 24 83 1 1 5 5 结论结论 1 5 11 5 1 专家意见专家意见 本项目立足于江苏省地区优势地理位置 打造 石墨烯产业基 地 通过充分合理利用水电资源 原材料资源 人力资源等 带动 相关产业的发展 形成较大规模的产业群 必将对江苏省经济的发 展起到推进作用 本项目坚持走新型工业化道路 注重借力发展 积极培育石墨 15 烯深加工产业 不断壮大先进制造业 加强品牌培育和自主创新 改造提升传统产业 培育新型材料等高技术产业 进一步优化工业 结构 促进当地工业迅速崛起 对振兴制造业 发展先进制造技术 具有支撑性作用 因此与当地的国民经济和社会发展目标是吻合的 本项目劳动定员 491 人 用工除管理人员及部分高级技术人员 外全部使用当地人员 可解决当地就业人数 400 人 从各项经济评价指标来看 本项目有较高的投资利润率和投资 利税率 财务内部收益率较高 投资回收期较短 资产负债率 流 动比 速动比适中 利息备付率远大于 1 项目全部计算期内经济 运行和财务状况良好 由此可见 本项目的安全系数较大 并能带动地方工业的发展 因此本项目的建设是十分必要的 也是切实可行的 1 5 21 5 2 建议建议 对本项目来说 要不断加强企业内部的科学管理 不断提高干 部和工人的技术水平 还要加强市场和技术信息的掌握 以保证新 技术在生产中的应用 建设单位切实做好筹建准备及建设期管理人员的技术培训 力争 早日建成 早日投产 早日见效 16 第二章第二章 项目背景及必要性分析项目背景及必要性分析 2 12 1 项目背景项目背景 2 1 12 1 1 石墨行业发展现状石墨行业发展现状 石墨是在高温下形成 分布最广是石墨的变质矿床 系由富含 有机质或碳质的沉积岩经区域变质作用而成 石墨在工业上用途很 广 用于制作冶炼上的高温坩埚 机械工业的润滑剂 制作电极和 铅笔芯 广泛用于冶金工业的高级耐火材料与涂料 军事工业火工 材料安定剂 轻工业的铅笔芯 电气工业的碳刷 电池工业的电极 化肥工业催化剂等 鳞片石墨经过深加工 又可生产出石墨乳 石 墨密封材料与复合材料 石墨制品 石墨减磨添加剂等高新技术产 品 成为各个工业部门的重要非金属矿物原料 具体来说 石墨一般应用于以下领域 1 作耐火材料 石墨的一个主要用途是生产耐火材料 包括耐火砖 坩锅 连 续铸造粉 铸模芯 铸模洗涤剂等 近 20 年来 耐火材料工业中 两个重要的变化是镁碳砖在炼钢炉内衬中被广泛应用 以及铝碳砖 在连续铸造中的应用 使石墨耐火材料与炼钢业紧密相连 全世界 炼钢业约消耗 70 的耐火材料 l 镁碳砖 镁碳耐火材料是 60 年代中期 由美国研制成功 70 年代 日 本炼钢业开始把镁碳砖用于水冷却电弧炉炼钢中 目前在世界范围 17 内镁碳砖已大量用于炼钢 并已成为石墨的一种传统用途 80 年代 初 镁碳砖开始用于氧气顶吹转炉的炉衬 目前英国用作氧气顶吹 炼钢炉衬的材料大部分是镁碳砖 炉衬寿命为 1000 次一 1500 次 而日本 炉衬的寿命为 2000 次一 2500 次 2 铝碳砖 铝碳耐火材料主要用于连续铸造 扁钢坯自位输管道的保护罩 水下喷管以及油井爆破筒等 在日本用连续铸造生产的钢占总生产 量的 90 以上 英国为 60 3 坩锅及有关制品 用石墨制造的成型和耐火的坩锅及其有关制品 例如坩锅 曲 颈瓶 塞头和喷嘴等 具有高耐火性 低的热膨胀性 熔炼金属过 程中 受到金属浸润和冲刷时亦稳定 高下良好的热震稳定性和优 良的热传导性 所以石墨增锅及其有关制品被广泛用于直接熔融金 属的工艺中 传统的石墨粘土坩锅用含碳量大于 85 的鳞片石墨制造 通常 石墨鳞片应大于 100 目 BSS 筛 而目前国外在柑祸生产技术中的 重要改进是 所用石墨的类型 鳞片大小和质量有了更大的灵活性 其次是用碳化硅石墨柑祸替代了传统的粘土石墨坩锅 这是随着炼 钢工业中恒压技术的引进而产生的 采用恒压技术还可以使小鳞片 石墨得到应用 在粘土石墨增锅中 含碳量达 90 的大鳞片石墨约 占 45 而在碳化硅石墨坩锅中 大鳞片成分的含量仅占 30 石 墨的含碳量降为 80 18 2 炼钢 石墨和其他杂质材料用于炼钢工业时可作为增碳剂 渗碳使用 的碳质材料的范围很广 包括人造石墨 石油焦 冶金焦炭和天然 石墨 在世界范围内炼钢增碳剂用石墨仍是土状石墨的主要用途之 一 3 作导电材料 石墨在电气工业中广泛用来作电极 电刷 碳棒 碳管 水银 整流器的正极 石墨垫圈 电话零件 电视机显像管的涂层等等 其中以石墨电极应用最广 在冶炼各种合金钢 铁合金时 使用石 墨电极 这时强大的电流通过电极导入电炉的熔炼区 产生电弧 使电能转化为热能 度升高到 2000 左右 从而达到熔炼或反应的 目的 此外 在电解金属镁 铝 钠时 电解槽的阳极也用石墨电 极 生产金刚砂的电阻炉也用石墨电极作炉头导电材料 电气工业中所使用的石墨 对粒度和品位要求很高 如碱性蓄 电池和一些特殊的电碳制品 要求石墨粒度控制在 150 目 325 目 0 1mm 一 0 042mm 范围内 品位 90 99 以上 有害杂质 主 要是金属铁 要求在 10 以下 4 作耐磨和润滑材料 石墨在机械工业中常作润滑剂 润滑油往往不能在高速 高温 高压的条件下使用 而石墨耐磨材料可以在一 200 一 2000 度并 在很高的滑动速度下 100m S 不用润滑油工作 许多输送腐蚀介 质的设备 广泛采用石墨材料制成活塞环 密封圈和轴承 它们运 19 转时 勿需加入润滑油 石墨乳也是许多金属加工 拔丝 拉管 时的良好的润滑剂 5 作耐腐蚀材料 石墨具有良好的化学稳定性 经过特殊加工的石墨 具有耐腐 蚀 导热性好 渗透率低等特点 而广泛用于制作热交换器 反应 槽 凝缩器 燃烧塔 吸收塔 冷却器 加热器 过滤器 泵等设 备 这些设备用于石油化工 湿法冶金 酸碱生产 合成纤维 造 纸等工业部门 可节省大量的金属材料 6 作铸造 翻砂 压模及高冶金材料 由于石墨的膨胀系数小 而且能耐急冷急热的变化 可作为玻 璃器皿的铸模 使用石墨后 黑色金属得到的铸件尺寸精确 表面 光洁 成品率高 不经加工或稍作加工就可使用 因而节省了大量 金属 生产硬质合金等粉末冶金工艺 通常用石墨材料制成压模和 烧结用的舟皿 单晶硅的晶体生长柑祸 区域精炼容器 支架 夹 具 感应加热器等 都是用高纯石墨加工而成的 此外 石墨还可 以作真空冶炼的石墨隔热板和底座 高电阻炉炉管 棒 板 格棚 等元件 7 用于原子能工业和国防工业 石墨具有良好的中子减速性能 最早作为减速剂用于原子反应 堆中 铀一石墨反应堆是目前应用较多的一种原子反应堆 作为动 力用的原子能反应堆中的减速材料应当具有高熔点 稳定 耐腐蚀 的性能 石墨完全可以满足上述要求 作为原子反应堆用的石墨纯 20 度要求很高 杂质含量不应超过几十个 PPm PPm 为百万分之一 特别是其中硼的含量应小于 O 3PPm 在国防工业中还用石墨制造固 体燃料火箭的喷嘴 导弹的鼻锥 宇宙航行设备的零件 隔热材料 和防射线材料 8 作防垢防锈材料 石墨能防止锅炉结垢 有关单位试验表明 在水中加入一定量 的石墨粉 每吨水大约用 49 59 能防止锅炉表面结垢 此外石 墨涂在金属烟囱 屋顶 桥梁 管道上可以防腐和防锈 中国具有丰富的天然石墨资源 特别是晶质的鳞片石墨 储量 产量以及国际贸易量均居世界首位 堪称石墨大国 世界已探明的 晶质石墨储量 2 3 亿吨 中国占有 1 7 亿吨 世界远景储量 7 亿吨 中国为 4 亿吨 晶质石墨资源在中国分布广泛 几乎各个省区均有 主要产地在黑龙江 山东 内蒙 湖北等 微晶石墨 中国主要产 地是湖南 吉林 内蒙等地 中国虽然具有丰富的石墨资源 但从产业发展上并不是石墨强 国 一些高技术含量的天然石墨产品 中国还需从缺乏石墨资源的发 达国家进口 在市场上经过初步加工的天然鳞片石墨价格约在 300 美元 t 左右 微粉石墨根据粒度不同价格在 500 2000 美元 t 左右 球形石墨的价格约为 20 30 美元 公斤 氟化石墨的价格约在 300 600 美元 公斤 因此通过深加工可以很好地提升石墨的价值 鉴于上述背景 石墨的深加工项目很有潜力 一方面石墨的应 21 用前景将越来越广泛 另一方面深加工领域在国内比较少 具有较 高的利润空间 项目方应当迅速利用自己在石墨领域的优势开展石 墨深加工项目 在取得自身发展的同时推动我国石墨行业的健康发 展 2 1 22 1 2 石墨烯发展现状石墨烯发展现状 2010 年的诺贝尔物理学奖将石墨烯带入了人们的视线 2004 年 英国曼彻斯特大学的安德烈 海姆教授和康斯坦丁 诺沃肖洛夫教授 通过一种很简单的方法从石墨薄片中剥离出了石墨烯 为此他们二 人也荣获 2010 年诺贝尔物理学奖 石墨烯纳米薄片是一种只有一层或几层原子厚度的纯碳原子结 构 其 C C 键以 sp2 结合 形成一个密集的蜂窝状晶格结构 由于 它具有独特的二维碳纳米结构以及优异的物理属性 使得其在物理 学 材料科学以及凝聚态物理等领域引起了人们的广泛兴趣 同时 由于它们具有无毒 化学和热学性能优异 导电率大 机械强度大 的特性 使得以石墨烯为基础的材料有着广泛的工业应用范围 如 可用作吸附剂 催化剂载体 热传输媒体 可制成具有精细结构的 电子元件 应用于电池 电容器 即使在生物技术方面也可得到应 用 特别地 随着碳材料性能的不断改进 使得其逐渐成为能源领 域的主导 如在对存储设备要求高的氢储存 燃料电池 太阳能电 池以及锂离子电池 电容器等方面应用广泛 石墨烯的分子结构石墨烯的分子结构 22 石墨烯是目前已知的最薄的一种材料 单层的石墨烯只有一个 碳原子的厚度 这种厚度的石墨烯拥有了许多石墨所不具备的特性 导电性极强 石墨烯中的电子没有质量 电子的运动速度超过 了在其他金属单体或是半导体中的运动速度 能够达到光速的 1 300 正因如此 石墨烯拥有超强的导电性 超高强度 石墨是矿物质中最软的 其莫氏硬度只有 1 2 级 但被分离成一个碳原子厚度的石墨烯后 性能则发生突变 其硬度 将比莫氏硬度 10 级的金刚石还高 却又拥有很好的韧性 且可以弯 曲 超大比表面积 由于石墨烯的厚度只有一个碳原子厚 即 0 335 纳米 所以石墨烯拥有超大的比表面积 理想的单层石墨烯 的比表面积能够达到 2630m2 g 而普通的活性炭的比表面积为 1500m2 g 超大的比表面积使得石墨烯成为潜力巨大的储能材料 石墨烯是一种技术含量非常高 应用潜力非常广泛的碳材料 在半导体产业 光伏产业 锂离子电池 航天 军工 新一代显示 器等传统领域和新兴领域都将带 23 来革命性的技术进步 目前研究表明 石墨烯可能广泛应用于如下 领域 透明电极 工业上已经商业化的透明薄膜材料是氧化铟锡 ITO 由于铟元 素在地球上的含量有限 价格昂贵 尤其是毒性很大 使它的应用 受到限制 作为炭质材料的新星 石锡的替代材料 石墨烯以制备 工艺简单 成本低的优点为其商业化铺平了道路 Mullen 研究组通 过浸渍涂布法沉积被热退火还原的石墨烯 薄膜电阻为 900 透 光率为 70 薄膜被做成了染料太阳能电池的正极 太阳能电池的 能量转化效率为 0 26 2009 年 该研究组采用乙炔做还原气和碳 源 采用高温还原方法制备了高电导率 1425S cm 的石墨烯 为石 墨烯作为导电玻璃的替代材料提供了可能 传感器 电化学生物传感器技术结合了信息技术和生物技术 涉及化学 生物学 物理学和电子学等交叉学科 石墨烯出现以后 研究者发 现石墨烯为电子传输提供了二维环境和在边缘部分快速多相电子转 移 这使它成为电化学生物传感器的理想材料 Chen 等采用低温热 退火的方法制备的石墨烯作为传感器的电极材料 在室温下可以检 测到低浓度 NO2 作者认为如果进一步提高石墨烯的质量 则会提 高传感器对气体检测的灵敏度 石墨烯在传感器方面表现出不同于 其它材料的潜能 使越来越多的医学家关注它 目前石墨烯还被用 于医学上检测多巴胺 葡萄糖等 24 超级电容器 超级电容器是一个高效储存和传递能量的体系 它具有功率密 度大 容量大 使用寿命长 经济环保等优点 被广泛应用于各种 电源供应场所 石墨烯拥有高的比表面积和高的电导率 不像多孑 L 碳材料电极要依赖孔的分布 这使它成为最有潜力的电极材料 Chen 等以石墨烯为电极材料制备的超级电容器功率密度为 10kW kg 能量密度为 28 5Wh kg 最大比电容为 205F g 而且 经过 1200 次循环充放电测试后还保留 90 的比电容 拥有较长的 循环寿命 石墨烯在超级电容器方面的潜在应用受到更多的研究者 关注 能源存储 众所周知 材料吸附氢气量和其比表面积成正比 石墨烯拥有 质量轻 高化学稳定性和高比表面积的优点 使其成为储氢材料的 最佳候选者 希腊大学 Froudakis 等设计了新型 3D 碳材料 孔径尺 寸可调 他们将其称为石墨烯柱 当这种新型碳材料掺杂了锂原子 时 石墨烯柱的储氢量可达到 6 1 wt Ataca 等用钙原子 Ca 掺杂石墨烯 利用第一性原理和从头算起的方法得到石墨烯被 Ca 原 子掺杂后储氢量约为 8 4 wt 他们还发现氢分子的键能适合在 室温下吸 放氢 Ca 会留在石墨烯表面 有利于循环使用 Ataca 的研究结果又一次推动石墨烯储氢向前迈进一步 复合材料 石墨烯独特的物理 化学和机械性能为复合材料的开发提供了 25 原动力 可望开辟诸多新颖的应用领域 诸如新型导电高分子材料 多功能聚合物复合材料和高强度多孔陶瓷材料等 Fan 等利用石墨 烯的高比表面积和高的电子迁移率 制备了以石墨烯为支撑材料的 聚苯胺石墨烯复合物 该复合物拥有高的比电容 1046F g 远远大 于纯聚苯胺的比电客 115F g 石墨烯的加入提高了复合材料的多 功能性和复合材料的加工性能等 为复合材料提供了更广阔的应用 领域 石墨烯目前仍然处于研究阶段 全球范围内都没有实施大规模 量产的先例 这主要是由于制备石墨烯的技术工艺不成熟 还没有 达到一致性的品质 而且成品面积都非常小 不能适应工业化应用 目前石墨烯主要的制造方法包括四种 分别是 微机械剥离法 外 延生长法 氧化石墨还原法和气象沉积法 尽管石墨烯未全面实现 产业化 但高达 2000 元 克的产品价格和广阔的市场前景更是让各 方对石墨烯研究一直没有停止过 各国目前都在积极进行石墨烯的研究和专利布局 如陶氏化学 通用 三星电子株式会社 施乐公司等等国际大牌厂商都在积极推 进石墨烯产业的研究 从 2004 年至今 国际上关于石墨烯的专利申 请已经达到了 1400 余项 主要在石墨烯的制备 能源领域的应用 显示技术方面的应用 石墨烯纳米材料以及石墨烯复合材料等方面 国内目前进行石墨烯研究的主要是各大院校以及研究机构 如北京 大学 清华大学 上海交通大学等院校以及如中国科学院国家纳米 科学中心等科研机构等 相对国际巨头的专利布局 我国也在进行 26 石墨烯专利的申请 目前国内机构已经取得了 150 余项国家专利 主要集中在石墨烯的制备和石墨烯复合材料领域 2 22 2 项目必要性项目必要性 2 2 12 2 1 项目是优化石墨行业产品结构的需要项目是优化石墨行业产品结构的需要 我国的石墨资源丰富 近几年石墨的发展速度较快 每年产量 递增 16 已成为石墨初加工产品的主要出口国 在国际市场上起 着重要作用 据海关统计 我国目前年出口量 原料 均超过 20 万 吨以上 均占世界天然石墨总交易量的 1 4 出口原料的价值很低 而进口石墨及石墨制品价格昂贵 如 2004 年出口石墨 原料类 每 t 平均价格仅 362 美元 而同期进口石墨每 t 价格平均 1138 美元 进口石墨制品每 t 价格则高达 20667 美元 进口价分别是出口价的 3 倍和 57 倍 其主要原因在于产品结构及品种的不合理 要扭转局 面 最根本的途径就是凭借我国得天独厚的石墨资源优势 提高石 墨深加工深度 优化产品结构及品种 随着石墨在各领域的广泛应用和国际市场需求量逐年增长 项 目方自身对石墨深加工各种制品的研究工作投入较大 并提出了一 整套成本低廉 技术先进 质量上乘的生产工艺及配套设备 各项 技术已达到或接近世界先进水平 项目建设采用此研究成果 在生 产工艺和装备选型等方面参照此研究内容 从而保证建设项目的各 项技术处于世界先进水平 对优化我国石墨行业产品结构具有积极 的作用 27 2 2 22 2 2 项目是实现我国石墨烯战略布局的需要项目是实现我国石墨烯战略布局的需要 石墨烯是由单个碳原子呈六边形排列而形成的一种纳米级材料 其在导电性 韧性等方面的突出特性有望在半导体产业 光伏产业 锂离子电池 新一代显示器等传统领域和新兴领域带来革命性的突 破 但目前石墨烯产业还在量产探索阶段 各国对于这个新兴材料 还处于一个专利布局期 尚还没有出现产业化动向 整个产业链也 还没有形成 可以说 谁最先掌握了石墨烯量化生产及应有技术 谁就能处于未来世界工业发展的顶端 本公司利用韩国的高新技术成立研发生产合作法人 目的是尽 快吸收掌握先进技术 占领新材料领域的优势地位 从而尽快完成 我国石墨烯战略性布局 抢占未来工业发展优势地位 2 2 32 2 3 项目是实现石墨烯工业化生产 推动产业化进程的需要项目是实现石墨烯工业化生产 推动产业化进程的需要 石墨烯产业最大的瓶颈在于还没有形成完整的产业链 目前仍 没有一种可以应用石墨烯的产品能够规模化生产 对石墨烯最大的 需求仍然是各大院校及科研机构的研究使用 石墨烯的高强度 高 导电性及传热性 超大的比表面积等特性能够在航天军工 锂离子 电池 超级电容器等多领域有潜在应用 但由于其成本过高 一直 都处于研究阶段 从目前的技术发展来看 最有可能实现工业化使 用石墨烯的下游行业是复合材料领域和显示技术领域 将石墨烯添加到塑料 橡胶 涂料等基体中 可以大幅增强产 品的性能 如强度 韧度 导电性及传热性等 在符合材料领域的 应用也是目前石墨烯最大的产业化应用 28 目前的显示器件中应用最广泛导体材料是氧化铟锡 ITO 材料 将石墨烯作为导体材料制成显示器件 将增强器件的韧度 制成可 以折叠的薄膜显示器 业内也预计显示技术领域的应用将是下一个 能够产业化应用的领域 目前国内还没有能够实现石墨批量化生产 的企业或研究机构 多数企业只能小量生产石墨烯 所使用的生产 技术多为氧化还原法 生产出的石墨烯溶液也存在很多技术上需要 突破的问题 本公司拥有引进韩国高新技术 并拥有多年石墨行业的技术积 累 具有实现石墨烯工业化生产的天然优势 同时企业投入大量精 力致力于石墨烯下游应有领域的研究技术开发 由此衍生的应用产 品的多样性和成长性很高 因此 本项目的顺利运营必将带动我国 石墨烯技术的研究 对我国石墨烯新材料产业化具有积极的推动作 用 2 2 42 2 4 项目是当地人民脱贫致富和增加就业的需要项目是当地人民脱贫致富和增加就业的需要 本项目的实施不但可以满足当地和周边地区石墨深加工产品的 市场需要 而且可以解决当地人民就业 并且可以产生幅射作用 带动当地其他产业 如运输 物流等业务的发展 从而进一步促进 当地人民扩大就业 经济繁荣 提高人民的生活水平 使当地人民 群众尽快脱贫致富 综上所述 本项目完全符合国家工业发展的要求 技术政策 生产力布局要求 项目的建设将积极推动当地制造业的科学发展 可持续发展 同时带动地方就业 是一项利国利民的好项目 支持 29 发展此项目十分必要和重要 30 第三章第三章 项目市场分析与预测项目市场分析与预测 3 13 1 石墨深加工产品市场分析与预测石墨深加工产品市场分析与预测 世界石墨产量的绝大部分消费都集中在日本 美国 德国和英 国等工业发达国家 这些国家每年的石墨消费量约占世界总消费量 的 30 左右 在过去的几年中 世界石墨的消费量一直保持相对稳 定 其主要消费领域为 耐火材料占总消费量的 26 铸造 15 润 滑剂 14 制动衬片 13 铅笔 7 其他 碳刷 电池 膨胀石墨等 25 从目前形势看 近期内石墨尚难有大的 新的应用领域 因此 国际市场对石墨的需求不会有太大的增长 世界石墨消费结构比例图世界石墨消费结构比例图 中国是世界上最大天然石墨生产国 2009 年石墨生产达到 165 万吨 中国的生产约占世界总产量的 55 除天然石墨外 世界许 多国家还生产人造石墨 2009 年 31 的产量比 2008 年的 150 多万吨 增加 12 多万吨 约增加 8 对石 墨行业来讲 是一次大的发展 石墨材料及其复合材料作为 21 世纪的新兴材料 毋庸置疑将会 有很大发展 并在许多领域得到应用 将相应出现一些新兴高技术 产业 我国有着丰富的石墨资源 在研究工作开发方面已有了一定 基础 有了一定的技术储备 通过进一上技术开发 将会很快实现 产业化并取得显著的经济效益 国家发展规划重点强调了研制可膨胀石墨加工技术及装备 研 制锂离子电池的天然石墨材料制备技术装备等石墨深加工相关产品 如能圆满地完成石墨深加工技术的开发任务 将建成以我国丰富石 墨为原料的新的高技术新产业 可获得年产值达 2 5 亿元 利税率 40 的经济效益 这些产品对我国核电 化工 能源 电子 环保 冶金 机械 医疗等领域的技术社会经济将表重大贡献 同时也具 有巨大的出口潜力 改变我国石墨出口产品结构 大大提高创汇能 32 力 本项目石墨深加工产品主要包括鳞片石墨 球型石墨 膨胀石 墨以及高纯石墨 报告仅对此四种石墨市场进行分析及预测 3 1 13 1 1 鳞片石墨市场分析与预测鳞片石墨市场分析与预测 鳞片状石墨矿石结晶较好 晶体粒径大于 1 靘 一般为 0 05 1 5mm 大的可达 5 10mm 多呈集合体 矿石品位较低 一般为 3 13 5 伴生的矿物有云母 长石 石英 透闪石 透辉石 石榴石 和少量硫铁矿 方解石等 有时还伴有金红石 钒云母等有用组分 鳞片石墨矿石按其所赋存岩石的岩性不同 分片麻岩型 片岩型 透辉岩型 变粒岩型 混合岩型 大理岩型及花岗岩型等七种 前 六种矿石类型产于区域变质成因矿床中 后一种矿石类型则产于岩 浆热液成因矿床中 2001 年以来 我国鳞片石墨市场销售量不断增 加 具体如下图所示 2001 20092001 2009年中国鳞片石墨销量增长趋势图年中国鳞片石墨销量增长趋势图 2010 年 我国国内鳞片石墨市场需求突破 45 万吨 同时出口 天然石墨 67 055 万吨 其中天然鳞片石墨 18 68 吨 众所周知 中国钢铁产量逐年增加 使得中 33 国国内对天然石墨的需求持续增长 除耐火材料厂的用途 对天然 石墨的用途越来越多 鳞片石墨的用途被更多的开发利用 在没有 找到代替品的情况下 对它的需求量将不断增加 3 1 23 1 2 球型石墨市场分析与预测球型石墨市场分析与预测 球型石墨主要应用于锂离子电池的负极导电材料和燃料电池极 板原材料 锂离子电池因其高能 环保等优势 是目前发展最迅速 的二次电池 广泛用做手机 笔记本电脑 DVD 照相机 摄像机 军用通迅装备 电动车辆及其它移动电器的可充电源 年世界产量 近 25 亿支 国产近 10 亿支 目前 一部手机锂电池大约使用 3g 球 形石墨原料 电脑 7g 充电器 9g 一部汽车用锂电池可使用球形石 墨 25 30kg 世界年需求量 6 万吨以上 我国国内年需求量也达到 了近 3 万吨 石墨球形微粉以粒径小 粒形好 振实密度高为佳品 有利于提 高负极材料和锂电池的品质 通常粒径越小 粒形越难做圆 同时收 率下降 成本上升 本项目通过多项创新 较好地解决了产品小粒 径 好粒形 高收率的技术课题 制成本行业最好的产品 目前球 型石墨的需求在 5 万吨左右 随着球型石墨的改良其循环寿命将会 百变 同时对锂电池的需求增加 球型石墨的需求量将进一步提升 日本有望在 2012 年推广普及锂电子电池用于混合动力汽车 这一消 息对国内球型石墨市场起到了巨大的推动作用 随着锂电池在混合 动力汽车上的广泛应用 预计 2015 年世界球型石墨的需求量将突破 10 万吨 我国国内市场需求量在 6 5 亿吨左右 34 3 1 33 1 3 膨胀石墨市场分析与预测膨胀石墨市场分析与预测 膨胀石墨 是鳞片石墨的一种深加工产品 在密封材料性能上 与橡胶 石棉等相比 具有无可比拟的优越性 堪称当代的 密封 之王 革命性材料 广泛用于汽车 造船 机械等行业 早在本 世纪六十年代初期 美国就率先开发应用膨胀石墨用为密封材料 短短三十年时间 西方发达国家和日本研制了 16000 多种膨胀石墨 制品 据中国建材非金属矿石墨专业协会编印的 石墨工业信息 报 道 2010 年世界膨胀石墨需求量达 650 万吨 其中有 330 万吨用于 进一步加工制品 八十年代初期 膨胀石墨在我国国内市场仅应用于石油 化工 等少数行业 进入八十年代中期之后 应用领域扩大到汽车 石化 电力 机械 仪表及高新技术工业 膨胀石墨需求量开始以惊人的 速度增大 随着我国铸造业 冶金工业 机械工业 电气工业 化 学工业 轻工业和原子能及航天工业的发展 膨胀石墨工业也相应 得到发展 据 石墨企业主要经济技术指标完成情况 统计 2010 年我国膨胀石墨生产量约 201 6 万吨 但需求量在 260 万吨左右 缺口达 60 万吨左右 膨胀石墨市场整体处于供不应求的局面 需要 依靠进口填补缺口 有此可见 本项目不仅能够缓解国内膨胀石墨 市场的进口局面 节约大量外汇 同时广阔的市场前景也为公司自 身发展奠定了坚实的基础 35 3 1 43 1 4 高纯石墨市场分析与预测高纯石墨市场分析与预测 高纯石墨一般指含碳量在 99 99 以上的石墨 在组织结构上课 分为粗粒结构 细粒结构和超细颗粒结构三类 高纯石墨大量用于 直拉单晶硅炉中 全球电子工业用直拉单晶硅约占单晶硅总用量的 80 直拉单晶硅炉中的石墨件是消耗品 采用高纯石墨材料加工成 直拉单晶硅炉的加热系统 2010 年 中国需要直拉单晶硅炉用高纯 石墨 800 吨 总体看 中国国内市场对高纯石墨的需求量大约在 1000 万吨左右 国际市场的需求量大约在 250 万吨左右 国内市场 基本由国内石墨生产商满足 国际市场有 150 万吨由中国石墨生产 商提供 但由于国内石墨生产商规模小 没有很好的质量控制措施 也没有形成良好的品牌 无法发挥中国石墨资源的优势 只能依靠 低成本进入国际市场 在中国越来越关注产品质量问题的前提下 许多石墨下游企业提出了对石墨质量更高要求 导致国内市场对高 品质的提纯石墨的大量需求 预计 2015 年 国内对高纯石墨的需求 量将突破 1500 万吨 市场前景极为广阔 本项目生产高纯石墨部分为自用 高纯石墨是生产石墨烯产品 的原材料 3 23 2 石墨烯市场分析与预测石墨烯市场分析与预测 石墨烯是一种技术含量非常高 应