石墨具有耐高温、易导电导热、润滑性等特性。应用在冶金、填料、耐火、电子电气、石油化工、耐磨润滑、国防等工业部门。2010年欧盟委员会发布题为《欧盟生死攸关的原料》的报告，将石墨列入“紧缺”名单。我国国土资源部出台的《全国矿产资源规划(2016-2020年)》中，石墨、铀矿等的勘探、开发首次列入。
2017年石墨消费结构
2017年中国晶质石墨查明资源储量分布
2017年中国隐晶质石墨查明资源储量分布
1、石墨资源分布特征
全球石墨矿产分布既广泛又集中。广泛性体现在全球除南极洲外其他六大洲均有分布，集中性体现在仅在六大洲少数国家分布。具体为:晶质石墨矿主要分布在亚洲的中国、斯里兰卡;欧洲的乌克兰、挪威、意大利;非洲的马达加斯加、津巴布韦、莫桑比克、坦桑尼亚、肯尼亚;南美洲的巴西;北美洲的加拿大;其中马达加斯加盛产大鳞片石墨，斯里兰卡盛产高品位的致密块状石墨。隐晶质石墨矿主要分布于亚洲的印度、韩国、朝鲜、土耳其;欧洲的俄罗斯、瑞士、奥地利;大洋洲的澳大利亚;北美洲的墨西哥。亚洲的中国、欧洲的捷克、斯洛伐克、北美洲的美国等极少数国家晶质和隐晶质石墨都有矿床产出。
根据环球印象撰写并发布的《全球资源投资环境及风险分析报告》数据显示，截至2017年底，全球天然石墨累计探明可采储量为2.7亿t，依照2016年全球开采量计算，全球石墨资源静态开采年限为225a。土耳其是全球石墨资源储量最丰富的国家，截止2017年底土耳其石墨探明储量为9000万t，占全球总量的33%;其次为巴西，探明储量为7200万t，占全球总量的26.67%。中国约为5500万t，占全球总量的20.37%。其中晶质石墨矿储量4650万t，占我国石墨矿探明总量的84.5%，隐晶质石墨资源储量850万t，占我国石墨矿探明总量的15.5%。
巴西石墨矿主要分布在米纳斯吉拉斯、塞阿拉和巴伊亚。印度石墨矿主要分布在奥瑞萨邦和拉贾斯坦邦。加拿大石墨矿床分布在安大略省、不列颠哥伦比亚省和魁北克省，比塞特克里克石墨矿是北美洲最大的石墨矿床。斯里兰卡因其西部和西南部盛产高品位致密块状石墨矿而世界闻名。
我国石墨资源分布较广，晶质石墨在我国19个省(自治区)均有分布。主要集中在内蒙古、山东、黑龙江、河南、山西、四川等地(图1)。隐晶质石墨主要分布在内蒙古、湖南、广东和吉林等地(图2)。石墨矿是我国重要矿产。
可见，世界石墨格局近年来发生了显著变化，在石墨矿资源储量方面土耳其、巴西2014年后增长较快，超过我国占据了世界石墨矿资源储量前2位。
2015年后在非洲的莫桑比克与坦桑尼亚相继发现石墨矿床，是继马达加斯加之后非洲拥有石墨矿的2个国家，但尚未开采。印度较2013年有所减少，而中国和其他石墨产出国则保持稳定。2008-2017年，中国在2011年石墨产量达到最大值，随着2011年后石墨价格下调，产量趋于稳定。其余主要生产国产量变化不大，世界总体产量稳中有升。
新疆奇台苏吉泉石墨矿矿区地层分布
2、石墨矿的主要类型划分
石墨矿是一种用途广泛的工业原料，工业上按结晶程度将石墨矿石分为晶质和隐晶质2大类，晶质石墨矿石又分为鳞片状和致密块状2种，晶质石墨矿床是我国石墨矿床的主要类型。国内石墨矿床分类方法主要有以下几种:
(1)按矿床成因、含矿建造、工业价值等划分为岩浆热液型、区域变质型和接触交代型石墨矿床3大类。
(2)按含矿建造划分为霞石正长岩类、混染花岗岩类、结晶片岩中的层状石墨矿床、结晶片岩中的脉状石墨矿床、矽卡岩类及变质煤层中的石墨矿床六大类。
(3)按矿床成因划分为岩浆热液型脉状石墨矿床、区域变质型、接触交代型、矽卡岩型和岩浆岩型石墨矿床五大类。本研究采用3类划分法。我国石墨矿矿床分布较广，且3大类石墨矿床均有分布。我国岩浆热液型矿床较少，仅新疆奇台的苏吉泉为小型矿床。
我国石墨矿资源呈现东北多西南少的总体格局，黑龙江、内蒙古、山东为我国石墨矿3大主产地。晶质和隐晶质石墨矿均有产出，晶质石墨矿成矿时代主要为新元古代-早寒武纪，变质程度从绿片岩相到麻粒岩相均有产出。隐晶质石墨矿成矿时代主要为石炭-二叠纪，变质程度主要为角岩相。
2.1 区域变质型石墨矿
区域变质型是石墨矿床重要类型和晶质石墨的主要矿床来源，国内区域变质型石墨矿床分布于中朝准地台和扬子准地台以及吉黑、秦岭、祁连、华南、三江等褶皱系的隆起区，如分布在佳木斯隆起、胶辽断隆、内蒙古地轴、豫西断隆、山西断隆及康滇地轴等隆起区的大中型晶质石墨矿床，分布在黄陵背斜、龙门-大巴台缘褶带、秦岭地轴、淮阳地轴及武夷隆起区的以中、小型矿晶质石墨矿床。国内成矿时代北方主要为新太古代到新元古代，南方为新元古代-早寒武纪。其控矿因素主要有以下几个方面:一是有一套含炭富铝泥质岩、泥砂质岩、石英砂岩和不纯碳酸盐岩所组成的沉积原岩;二是中条旋回以前的构造旋回期及扬子-加里东构造旋回期的区域变质作用形成晶质石墨矿床;三是部分矿床发生混合岩化的情况下有些矿体可能遭受破坏，但部分矿体可在混合岩化过程中发生石墨的重结晶作用，使石墨片度增大，质量提高但总体品位不高;四是后来多期次的断裂构造和岩浆对矿层有一定的切割破坏作用，宏观上制约着含石墨岩系的分布。区域变质型石墨矿床中石墨常呈浸染状分布在粉砂岩、硅泥质沉积岩中，主要发育片岩型、片麻岩型、大理岩型、变粒岩型和长英质型矿石。国内区域变质型矿床主要分布在黑龙江、山西、四川、山东、内蒙古等地，典型矿床如湖北省宜昌市三岔垭石墨矿(晶质石墨固定碳(Cgd)含量3%～20%，石墨片径＞0.15mm的占71.96%)和黑龙江鸡西柳毛石墨矿(图3)(晶质石墨固定碳(Cgd)平均9.7%，最高达26.34%等)。国外典型矿床如著名的马达加斯加大鳞片晶质石墨矿(晶质石墨固定碳(Cgd)含量一般3%～11%，少数矿脉的品位可高达30%～40%。
石墨片径大者可达4mm)、巴西的米纳斯吉拉斯州派德拉亚朱尔(PedraAzul)地区拥有巴西最好的鳞片石墨矿，石墨矿石品位20%～25%。奥门纳拉(Almenara)矿固定碳含量4%～10%。乌克兰区域变质型石墨矿床主要分布在克什提姆-穆尔津片麻岩中，已开采的最大石墨矿是查瓦里耶鳞片石墨矿，矿石品位6%～7%。乌克兰波多果尔石墨矿石墨片径0.25～1mm。此外挪威的石墨储量不大，但鳞片较大;意大利、美国、加拿大、挪威、肯尼亚、捷克斯洛伐克、坦桑尼亚等国家均有区域变质型石墨矿床。
2.2 接触变质型石墨矿
接触变质型是隐晶质石墨矿床重要类型和隐晶质石墨的主要来源，国内隐晶质石墨矿床大多分布于中国东部环太平洋构造带，主要为郯庐断裂系(包括依兰-依通断裂在内)东部，西部部分断裂带也有分布。从我国接触变质型石墨矿床的成矿时代分析，其形成年代多为晚古生代石炭纪-二叠纪含煤地层中，其形成机理主要为煤系沉积地层中的有机质受岩浆热液作用而发生的变质作用。该类矿床多见于活动大陆边缘，一般形成于海西-燕山构造旋回时代印支期-喜马拉雅期的早期挤压-中酸性岩浆活动阶段，石墨矿体往往产于岩浆岩外围，原岩为富有机质泥岩、页岩或者煤系地层，地层中的有机质受岩浆热液烘烤在一定压力条件下形成石墨。但因变质时间相对较短和高温低压的变质条件，故变质程度相对较低。矿床中主要发育板岩、千枚岩型矿石，隐晶质(土状)石墨呈土状，无光泽，润滑性差，品位较高，一般60%～80%，少数90%以上，矿石可选性差。我国接触变质型石墨矿床主要分布在内蒙古、湖南、广东、吉林和陕西等。典型矿床如湖南郴州接触变质型矿床(图4)。印度石墨矿床多为煤或富碳沉积物的变质石墨矿床，主要分布在奥瑞萨邦和拉贾斯坦邦，奥瑞萨邦的石墨矿床有3个石墨矿带:博兰吉尔-桑巴尔普尔矿带、普尔巴尼-长拉汉迪矿带和登卡纳尔矿带，其中最大的矿床延伸达6.4～11.3km，矿体厚120m。墨西哥的隐晶质石墨矿主要产自索诺拉州的埃莫西诺市。另外澳大利亚、朝鲜、俄罗斯等国也均有隐晶质(土状)石墨矿床分布。
近年来在寒武系下统含“石煤”地层中，相继发现有隐晶质石墨矿体存在，“石煤”型石墨矿成矿地层主要为下寒武系;矿床成因为岩浆热液接触变质及构造变质作用下形成;含矿岩系为黑色碳质页岩夹深灰色薄层状含碳质微晶灰岩、粉砂质页岩、粉砂岩、黑色页岩及黑色薄层状硅质岩等多种岩石组成;矿石类型为隐晶质(石煤-中灰低硫无烟煤型);石墨矿石的矿物成分由隐晶质石墨和脉石矿物两大类组成。石墨呈土状，片径一般小于1μm，固定碳含量74%左右。脉石矿物主要有云母、高岭土、方解石、硅酸盐、铝硅酸盐等。国内“石煤”地层主要分布在滇东、黔、陕南、川西、湘(中西部)、鄂西(峡东)、皖浙赣等地区，河南山西南部也有少量分布。“石煤”型石墨矿在矿床类型及工业类型上和接触变质型相似，因而本次将其作为接触变质型大类中。接触变质型石墨在开采利用上因与煤的区分标准不明确，因而常被当作低质煤开发利用。
2.3 岩浆热液型石墨矿
岩浆热液型石墨矿床较少见，其形成机理与接触变质型石墨矿床相似，主要为煤系沉积地层中的有机质受岩浆热液作用发生的变质形成。岩体在侵入过程中同化了同时期地层中富含有机质的岩石，在高压高温条件下长英质矿物发生熔融，将有机质变质成石墨。岩浆热液型石墨矿床的形成时期多与海西期的中、酸性岩浆岩的侵入有关。我国岩浆热液型石墨矿床主要分布在新疆、西藏的一些断裂带中。仅占中国已知石墨矿床的2%。典型的岩浆热液型石墨矿床新疆苏吉泉(图5)石墨矿产于花岗岩的接触带，矿体为含石墨花岗岩，呈透镜状、囊状，形态与产状复杂，单矿体延伸十至数百米，石墨呈团块状或鳞片状分布于花岗岩中，矿石品位(固定碳含量)3%～6%，矿床规模一般为中、小型，品位低。
国外较著名的岩浆热液型石墨矿床位于斯里兰卡的西部和西南部，矿体呈脉状分布于太古界片麻岩中，有的呈透镜状和囊状充填在变质石灰岩和结晶页岩的洞穴中，洞穴型充填的石墨矿体长达20多m，宽3～6m。矿石品位较高，平均品位在75%左右，呈致密块状。
3、石墨矿勘查开发趋势
3.1 国外近年来的找矿情况
全球石墨主要分布在亚洲和美洲地区，在欧洲、非洲、大洋洲少量分布，发达国家(如美国、澳大利亚)也有石墨资源，但是欧美发达国家对石墨资源十分重视，限制国内石墨资源的开采，转而从中国等国家低价进口，并作为战略物资实施储备。巴西、马达加斯加、土耳其等国近年来加大了石墨找矿勘探的步伐，在公布的石墨矿产资源储量数据上有明显的增幅，根据环球印象撰写并发布的《全球资源投资环境及风险分析报告》数据显示，与2013年对比发现:巴西2017年资源储量数据增加了近1200万t，土耳其增加了近9000万t，马达加斯加增加了近160万t。非洲也加大了石墨矿找矿力度，莫桑比克与坦桑尼亚也在近年来发现石墨矿床，2017年可采储量均为1700万t。全球石墨可采储量总量2017年为2.7亿t，比2015年增加4000万t，增幅为17.39%。
3.2 中国近年来找矿成果
据国土资源部2016年10月31日发布的“十二五”全国地质勘查成果通报中的重点矿种主要勘查成果数据显示，“十二五”期间我国新发现石墨矿产地12处(大型5处，中型4处，小型3处)。内蒙古阿拉善左旗查汗木胡鲁矿区新增703万t，乌拉特中旗高勒图矿区新增579万t。黑龙江萝北县260高地石墨矿新增508万t。山西大同市石墨矿新增1379万t，娄烦县宽坪-娄儿上矿区新增87.51万t。湖北宜昌市金昌石墨矿新增108.04万t。河南淅川-西峡地区龙头矿区、大路沟矿区新增295万t。
3.3 国内外天然石墨开发现状
根据环球印象撰写并发布的《全球资源投资环境及风险分析报告》数据显示，截止2017年，全球探明石墨矿资源储量2.7亿t，比2013年探明资源总量1.3亿t增加1.4亿t，同比增长107.69%。
2015年以来，石墨需求快速增长，但全球石墨产量在2008-2016年间未见明显增长。以天然石墨进口大国美国为例:2015年的进口量46718t相对2014年的进口量69609t有所减少，进口总额相对减少1534万美元。2015年的石墨产品出口量11676t与2014年的出口量12160t相比有所下降，但出口总额相对上升260万美元。美国本土不开采石墨，约98%的美国石墨加工企业在东北部和大湖区，美国石墨加工企业在2016为数以百万计的人创造了就业机会，美国石墨主要用于刹车片、铸造操作、润滑剂、耐火材料、电极和炼钢。2015年消耗24200t，价值25.6亿美元，2016年美国天然石墨进口量为39500t。
2015-2017年3月，中国石墨电极市场迎来两波暴涨行情，带动石墨原材料的暴涨。但天然石墨产量未增长，据中国海关统计数据:2015-2017年中国进口天然石墨分别为8.45、4.93、14.59万t，进口总额分别为2051.83、1832.1、2924.3万美元，2015-2017年中国出口天然石墨分别为25.07、23.86、34.43万t，出口总额分别为24637.71、22768.88、26683.71万美元。天然石墨价格波动幅度较大。综合海关及美国地质调查局数据:2015年我国天然石墨表观消费量为61.4万t，需求量同比增长9.4%。占世界消费量的53.4%，其中晶质石墨消费量约50.3万t。石墨在新材料、电池等新兴产业领域约占30%，耐火材料、钢铁等传统工业领域约占70%(图6)。
我国晶质石墨矿矿山的开拓方式基本上以露天采矿为主，其剥采比一般大于3∶1，易造成环境破坏、污染大，且不利于深部资源的开发利用。
3.4 国内石墨找矿与开发数据
根据环球印象撰写并发布的《全球资源投资环境及风险分析报告》数据显示，截止2016年，我国石墨矿山企业200多家，选矿、加工及制品石墨企业600多家。主要生产低中碳石墨、高纯石墨、微粉石墨及可膨胀石墨等。
据美国和中国地质调查局最新公开资料，我国石墨基础储量位居土耳其与巴西之后，占世界石墨资源总量的20.37%。晶质及隐晶质石墨矿床均有产出。2012-2015年间，我国新发现石墨矿床近20处，其中大型12处，资源优势较为明显。仍有较大的找矿潜力。中国是世界最大石墨生产国，但经长期高强度开采，晶质石墨储量由2001年的3084万t下降到2015年的1009万t。2015年晶质石墨储量与2001年相比下降了67.3%。我国石墨采选企业以中小型为主，生产规模小而散、选冶产品主要为中低碳产品、技术设备落后，采富弃贫、采易弃难等问题突出。2000-2015年累计消耗晶质石墨储量2075万t，资源利用率仅39.5%，资源浪费严重。
我国是世界上最大的天然石墨出口国，2000-2015年，累计出口天然石墨661万t，年均41.3万t，出口量占生产量的30.5%。2015年出口量25.1万t，占世界的79.0%，出口流向日本(10.3万t)、韩国(2.9万t)、印度(1.9万t)、德国(1.3万t)，美国(1.3万t)等50多个国家和地区。日本是世界最大天然石墨进口国，占世界进口量的50%以上，其中80%以上系从中国进口，2000-2015年日本累计从中国进口天然石墨295万t，占中国出口量的44.6%。我国石墨产量的1/3用于出口，但出口的八成为低附加值产品。
根据环球印象撰写并发布的《全球资源投资环境及风险分析报告》数据显示，2015年中国向日本出口晶质石墨产品10万余t，因产品附加值低，出口价925美元/t;从日本进口电池用球化石墨520t，进口价格10135美元/t。在国际贸易中，由于国内企业竞相压价，大鳞片晶质石墨出口价格由2012年的2000～2500美元/t，下降到2017年770～1000美元/t。
4、我国石墨矿勘查开发建议
从以上数据表明，我国是世界最大石墨生产国、出口国、消费国，储量现居世界第三。我国晶质石墨固定碳平均含量7%左右，高品位、大鳞片的优质资源较少。资源储量中储量占比仅3.30%，查明储量中大鳞片晶质石墨仅占15.9%;因而要加强地质勘查力度，提升储量级别。石墨提纯及深加工技术与世界先进国家有较大差距，石墨产品进出口差价明显。资源开发利用粗放，资源优势未转化为技术优势和经济优势。随着新兴产业快速发展，对石墨资源保障、开发和选冶利用技术也提出了更高要求。
通过以上分析，结合我国的石墨资源勘查开发特征，建议如下:
(1)加强已知石墨矿产地的地质综合研究，总结成矿模式及成矿规律。在重点成矿地区有针对性的加强找矿及勘查力度，提升储量级别。对寒武纪“石煤”型石墨加强地质综合评价及相关规范制订工作。
(2)加强晶质石墨已有地下开采(如湖北宜昌精英石墨矿)采矿方法研究，采用先进的地下充填采矿法开采，改变露天采矿环境污染、破坏问题，发掘深部资源潜力。
(3)学习欧美等发达国家找矿与开发的先进经验，结合新格局下石墨资源赋存特点及规律，加强境外找矿与开发的能力，加强高端石墨制品的研发能力和回收再利用的研究。
(4)加强天然石墨的综合利用及高端产品开发投入，改变我国进出口现状。提升大鳞片石墨矿的开采及选冶、开发应用研究，利用我国石墨矿分布特点，加强石墨企业整合力度，培养优质石墨产业集团，改变竞相压价困局，提升国际石墨市场话语权。
(5)强化产业协会功能，健全石墨探、产、学、研、用基地平台，更好促进科研成果向生产的转化，增强地勘及科研单位与市场的联系，促使企业珍惜石墨资源，高效开发利用石墨资源。
