03 未来石墨资源需求形势
本研究从部门未来发展趋势、石墨在各行业产品的单位需求量来预测2020年中国的石墨需求量。依据中国石墨消费格局，将石墨消费的主要领域分为耐火材料、钢铁、密封、制动、电池等领域分别进行部门预测。并依据现阶段石墨烯发展现状，判断了石墨烯发展对未来石墨需求的影响。
3.1天然石墨在传统领域的需求
天然石墨的一个主要用途是生产耐火材料，使得石墨需求与耐火材料和钢铁业紧密相连。虽然近年来石墨行业在其他新应用领域已经有长足的发展，钢铁、耐火材料行业石墨占总消费量的比重由20世纪80年代末期的67%~68%，减少为2012年的42%，但它仍然是石墨消费量最大的工业部门。而在铅笔行业石墨的需求仍将保持现在的状态。
3.1.1耐火材料（镁碳砖）石墨的需求
耐火材料石墨的需求量与镁碳砖产量及其石墨加入量相关。石墨是生产镁碳砖所用的一种主要碳原料，其种类和纯度对镁碳砖的性能影响十分敏感。一般选择固定碳含量93%~95%，粒度0~100目晶质石墨。
石墨的需求量随钢炉种类、使用部位和操作条件不同而异（表1）。欧洲多采用碳含量10%左右的镁碳砖，而我国、日本一般都使用含碳量为12%~20%的镁碳砖。
近年来，低碳镁碳砖成为人们研究和应用的热点。李培等建议冶炼低碳钢应选择碳含量在6%~8%的镁碳砖。低镁碳砖正在我国主要大型钢铁企业推广应用，并将并逐步替代高碳镁碳砖。
依此估算到2020年中国镁碳砖的石墨加入量将减少为7%。依据近5年来镁碳砖产量的年均增长率2.5%，预计2020年中国镁碳砖的产量将达到214万t。耐火材料产业对石墨的需求量降低到15万t，略低于现阶段的需求量。
耐火材料的主要碳源为晶质石墨，但一些镁碳砖厂还附带加入一些电极粉、土状石墨等。电极粉粉碎后，少量加入时可以得到致密度较高的耐火材料制品。土状石墨晶粒小，晶形不明显，杂质高，只能用来制造低档镁碳砖。
3.1.2钢铁铸造增碳剂、电极的需求
（1）铸件对增碳剂的需求。铸铁是工程领域中的基础合金之一。我国是铸铁生产大国，但不是铸铁生产强国。2010年我国铸件总产量达到3690万t，铸铁件材料约占世界的40%，人均铸铁产量约为30kg，显著的小于德国（53kg）、美国（45kg），这也说明我国的铸造生产尚有很大发展空间，特别是新风电、轨道交通对球墨铸铁铸件、以及汽车行业对蠕墨、灰铸铁需求。有学者分析到2020年中国将从铸铁大国真正变成铸铁强国。
对1989-2010年中国铸铁件产量进行拟合回顾，预测到2020年中国铸件产量将达到7000万t（Y=728.5e0.07x，R2=0.912），届时人均产量将达到53kg。对于不同的铸铁，其增碳剂的加入量也各不相同（表2）。吨铸件增碳剂加入量为2%，则铸件增碳剂需求量将为140万t。
（2）炼钢对电极、增碳剂的需求。钢铁的规模、结构及电炉电极单耗、增碳剂使用量等均决定了对石墨的需求。中国是世界钢铁生产第一大国，2013年粗钢产量达到8.22亿t，电炉钢产量为7200万t，电炉钢所占比例为8.76%。依据《钢铁工业“十二五”发展规划》预测我国粗钢需求量最高峰（7.7~8.2亿t）可能出现在2015-2020年期间，此后峰值弧顶区仍将持续一个时期。
基于以上研究成果，并同时考虑到出口等因素，本文设定峰值年2016年和2020年中国的粗钢产量分别为8.4亿t和8.2亿t。
一些学者预测2020年中国电炉钢比例可望达到25%，但2010年后中国电炉钢发展缓慢，基于现阶段中国电炉钢占比重和人均钢铁消费量将达到峰值后废钢产量的增加，本文预计到2020年中国电炉钢所占比重将达到15%，吨电炉钢的电极消耗量由5.82kg/t降低为4.98kg/t，吨钢的增碳剂添加量为0.1%~0.4%时（增碳剂需求量取均值计算），预计到2020年炼钢电极和增碳剂的需求量分别为61万t和205万t。
（3）钢铁铸造对石墨的需求预测。天然石墨制成的电极难以用于使用条件较苛刻的电炉炼钢，电炉用石墨电极主要是人造石墨。石墨和其他杂质材料用于炼钢工业时可作为增碳剂，而用作增碳剂的替代材料很多。
20世纪90年代初期，我国开始试用微晶石墨作增碳剂。此后，国内开发出了生产优质石墨化石油焦增碳剂的技术。虽然石墨化石油焦的产量已完全满足了国内冶炼用优质石墨化石油焦的需要，但微晶石墨由于成本优势仍是增碳剂的来源之一。
以2010年天然石墨占增碳剂消费总量的比重，预测了2020年天然石墨作为钢铁增碳剂的需求量为55.2万t。
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