【儀表網 儀表上游】12月10日,清華大學深圳研究生院院長康飛宇在內蒙古烏蘭察布公開發布消息稱:首條低溫負壓石墨烯生產線正式在烏蘭察布興和縣大盛公司投運。這條生產線可年產5層以下石墨烯30噸。會上,烏蘭察布市代市長費東斌表示將聯手清華大學共建石墨新材料創新研發中心,推動石墨烯工業化量產,他還表示,石墨烯是21世紀具有革命性意義的新材料,更是烏蘭察布轉型發展的重大戰略選擇和新的發展優勢所在。距北京240公里處的興和縣是烏蘭察布石墨產業的聚集地,目前碳素石墨產能達29萬噸,在這里打造石墨烯產業應用基地已經具備條件。
開采歷史逾百年,京西北240公里是中國“黑金”貯藏地
北京西北,過八達嶺,沿京藏高速240公里處是蒙晉冀三地交界,這里是中國較早發現并規模開采石墨礦的地區。興和石墨礦始建于1886年,據記載,當時由驢拉水洗制出鱗片石墨出口給日本,由于“其天然片大,國內罕有,乃貴為中國三大石墨基地之一”。石墨礦大規模開采始于閻錫山晉綏期間,由閻錫山本家叔叔閻子安負責,開采出的石墨全部運往太原兵工廠。其間閻氏家族還用這里的石墨為原料建起了鉛筆廠。之后,日本人占領興和,稱石墨為“黑金”,對興和石墨礦加大開采力度,并且組建礦警隊護衛,直到日本投降!
興和石墨礦在大規模時有工人3000多,是當時全國的國有企業。1969年,國家建材局組建3套千噸流水線,抽調北京、上海80多名下鄉知青和周邊鄉鎮大隊出身良好,能力出眾的青年600人,組建了內蒙古完善的石墨工礦企業。70年代,興和石墨礦年產值已達四百萬元,帶動周邊數百里,建礦點12個,在呼市五川,大同陽朔,山東南墅,黑龍江枊毛等地建了分廠。興和石墨礦在80年代就開始與清華大學對接產品開發,成為當時中國在石墨領域技術為突出的國有企業,培養了大批技術工人,改革開放后,礦區陸續新建3000噸車間,高碳石墨車間,髙科技膨化,電極車間,鉗鍋廠、紙袋廠、磚廠、尾礦回收車間等,之后又組建礦區綜合服務公司、柴溝堡轉運站、礦山剝離大隊等,直到1999年9月宣布破產。
2000年后的10年間是中國石墨產業的低谷期,中國三大石墨基地之一的興和縣石墨礦被分割成10多個私營小礦,粗放開采,以低價出口原料度日,逐漸淡出人們的視野。
小規模開采所造成的資源浪費和對環境的破壞引發國土部門的多次關注,為延伸石墨產業鏈條,提高石墨產品附加值,實現石墨資源集中利用,2009年,興和縣政府引進內蒙古日新集團達成了《石墨資源整合及深加工項目合作框架協議》。隨后對該區域5家石墨礦采礦權9個民營企業進行了整體收購。
2011年3月15日,規劃占地面積1902畝,總投資23.67億元的興和縣石墨產業園開工建設,一期規劃的高純石墨、球形石墨、鋰離子電池負極材料、鋰離子電池正極材料、高導熱石墨塊、高導熱石墨紙等9個產品的生產線在當年陸續開工建設;二期石墨產品項目規劃包括等靜壓石墨、電動汽車鋰離子動力電池、太陽能及風能大功率蓄能電池3個產品均在2012年4月份已開工建設。目前累計投資達40億元。
石墨烯概念的橫空出世使這個百年老礦再度綻放出光芒!每克數千元的“石墨烯”比黃金都貴!而大鱗片石墨是制作石墨烯的主要原料。作為中國大鱗片石墨的主要富集地,興和石墨礦探明貯量依然有4515萬噸,占中國大鱗片石墨的70%!
悄然運作六年,清華大學破冰石墨烯低成本宏量制備
從上個世紀80年代開始,興和縣的石墨已經成為清華大學研究的范圍。近幾年來,隨著“納米”技術的進一步推進,炭材料有了更為廣闊的想像空間。據不完全統計,全國僅研究石墨烯的科究人員也有5000多。“當金屬材量無法解決的時候,就會想到炭材料,在材料研究領域,只有金屬領域的轉入炭領域的,很少有炭領域轉入金屬領域的。”中南大學博士生導師,國家標準委員會委員黃啟忠教授對記者如此解說炭材料對研究人員的吸引力。
清華大學深圳研究生院一直對炭材料有著深入的研究,康飛宇院長在2002年便擔任過第三屆炭材料會議聯合主席,目前正在負責國家“十五”攻關項目“天然石墨的深加工技術”。康院長認為:石墨烯目前炒的太熱,但全部在研究領域,科研關鍵在于有用,論文、只有在企業轉化成產品才有價值。
2011年初,整合了興和石墨礦的內蒙古瑞盛公司在烏蘭察布市政府的主導下與清華大學簽約,開始開發石墨烯制備技術。第二年,內蒙古瑞盛斥資1000萬元購下6項技術。就此開啟了世界微晶石墨深加工的攻關之路,進而研究微晶石墨在等靜壓石墨鋰離子負極材料上的性質和應用,該公司還與中科院山西煤炭化學研究所合作開展的高導熱石墨材料成為。2013年底,瑞盛新能源與清華大學在石墨烯基導電劑項目上再度合作。2013年,師從清華大學天然石墨專家沈萬慈教授的瑞盛研究人員時迎迎在興和縣石墨園區成立“天然石墨應用研究院”,該年年底該院引進天津大學石墨烯關鍵技術,一年之后,石墨烯新材料引發資本市場高度熱情,內蒙古自治區一次性投入5000萬元科研經費,加上清華大學在該地輸送人才,使這個處于生產一線的研究院擁有了上百人的團隊,3000平米研發實驗樓,4000平米中試車間。
清華大學深圳研究生院康飛宇團隊著眼于低成本、節能環保兩方面要求,采用低溫負壓的技術手段,分離提純一體化,全程自動化控制,解決了石墨烯宏量制備的世界難題。2016年1月中試完成,11月份正式建成年產30噸石墨烯生產線,全套設備具有自主知識產權。清華大學核能研究院博士后、大盛工程技術部負責人安軍偉向記者介紹:這項技術大幅降低石墨烯生產成本,使5層以內石墨烯的價格降低到了1元以下,從而進一步提高了石墨烯下游應用的可能性。
破冰石墨烯自動化控制宏量制備是瑞盛公司的“六年深耕”,更是清華大學數十年究研成果的集中應用。該公司董事長張彬介紹:石墨烯成本進入1元時代后,或可啟動下游4大百億級應用市場,包括石墨烯材料儲能領域、石墨烯功能復合材料領域、石墨烯材料熱管理應用領域、電子器件新材料領域。
石墨烯應用基地呼之欲出,產業集聚正在形成氣候
記者還在會場獲悉,美國加利福尼亞鋰電池公司于當日與大盛公司草擬了戰略合作協議,計劃在石墨烯應用領域形成合作。而在不久前,奧迪汽車電池的天津力神電池股份有限公司,已經與大盛公司形成戰略合作。江西紫晨科技有限公司也已多次考察興和縣石墨園區計劃在此投資建廠。
烏察布市市長費東斌認為烏蘭察布興和縣是發展石墨應用生產的理想之地。為此,烏蘭察布“將因勢而動,順勢而為,把石墨新材料作為戰略性新興產業大力培育”。目前,此地相繼引進了瑞盛新能源、三信實業、中元龍港等一批高科技企業,規劃建設了石墨產業園,成立了石墨新材料技術研究院和院士專家工作站,各類碳素石墨制品產能達29萬噸,涵蓋石墨電極、高純石墨碳塊、鋰離子電池負極材料等深加工系列產品,已經成為我國石墨產業主要的集聚地。
興和縣委書記劉政透露:興和縣將著眼石墨烯應用領域作好承接企業的準備,目前烏蘭察布正在進一步與清華大學合作,共建石墨新材料創新研發中心,加快推動研發成果轉化。內蒙古自治區是中國石墨貯量較大的省份之一,興和縣距北京240公里,高鐵開通后與北京只有50分鐘車程,交通運輸發達,在興和縣著力構建電池正負極材料、新型鋰電池規模化生產格局,推動石墨烯工業化量產,努力在材料生產上邁出重大步伐將大有可為。
中國非金屬礦工業協會石墨專業委員會秘書長向琦強調:石墨烯面臨的產業環境是冷熱不均,學術界和資本界太熱,而產業界太冷,原因是成本太高,技術難落地,無法進入市場應用。行業不能一味地大談石墨烯的發展前景,總該有人腳踏實地為實體經濟發展做出努力。太熱的石墨烯與太冷的市場之間形成明顯的落差,缺失的是應用領域的進一步開發。目前,全國各地都對石墨烯報以高度關注,政府部門應該更好地搭建科研與市場對接的平臺,推動下游應用領域的快速啟動。記者也于發稿前了解到,為了吸引石墨烯研究人才,烏蘭察布市在北京將開設科創平臺,目前已在北京啟用了1000平米的辦公場所,并計劃先期成立5000萬元科創基金,逐步形成產、學、研、用互動機制。
(原標題:烏蘭察布聯手清華大學欲在京西240公里處打造石墨烯應用基地)