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1、高纯石墨资源材料开发与应用示范“十二五”国家科技支撑计划项目申报计划汇报2011年12月30日汇报单位：北京矿冶研究总院 北京矿冶研究总院黑龙江科技学院哈尔滨工业大学马鞍山矿山研究院 武汉理工大学北京当升材料科技股份有限公司北矿新材料科技有限公司 黑龙江萝北县云山石墨采矿有限公司鸡西市富翔石墨有限公司黑龙江省宝泉农垦溢祥石墨有限公司等项目联合申请单位提 纲六、项目考核指标及预期成果四、项目技术路线二、项目总体目标九、支撑条件与前期研发基础五、关键技术及创新点七、进度计划八、可行性分析十、项目经费预算十一、项目实施方案一、项目背景、意义三、项目主要研究内容一、项目背景、意义国家中长期科学和技术发
2、展规划纲要（2006-2020年） 明确提出： v 急需大力加强资源开发利用技术研究，提高资源利用率。 优先开展矿产资源高效开发利用技术研究，重点开发高效 自动化选冶新工艺和大型装备。 v 重点研究开发满足国民经济基础产业发展需求的高性能复 合材料及无机非金属结构材料，高纯材料及应用技术。 v 重点研究太阳能电池相关材料及其关键技术、高效二次电 池材料及关键技术。1、立项背景石墨行业的发展现状： v 我国是石墨资源及产量大国，储量约占世界的70%，产量 约占世界的45%，但是不是石墨强国，石墨产品只是低附 加值原料出口。 v 我国石墨行业的技术发展水平，从基础采选业、材料高纯 化，到结构功能复
3、合化、功能材料智能化、材料与器件集 成化、制备和使用过程绿色化等方面和世界先进水平或现 代化技术水平有非常明显的差距。 v 和世界先进水平相比，我国石墨先进新材料的设计、评 价、表征与先进制备加工技术等方面，也有很大差距。一、项目背景、意义1、立项背景一、项目背景、意义核心高纯纯石墨资资源的高新材料化技术术及装备备基础优质优质 石墨资资源采选选技术术安全高质质高效化，先进进材料的基础础 研究平台先进进材料产业产业 化示范、先进设备进设备 制备备技术术手段高纯纯石墨材料及其复合化、功能化、结结构化的设计设计 、表征现现 代化目标通过过5年左右的科技攻关，实现实现 高纯纯石墨资资源开发发与应应用的
4、 技术术突破，为为石墨资资源的更深层层次开发发与利用打下良好基础础2、高纯石墨资源材料开发与应用的的核心内容一、项目背景、意义提高我国石墨产业产业 的核心竞竞争力，带动带动 相关产业发产业发 展使我国高纯纯石墨资资源高附加值值开发发和利用成为为可能开发发21世纪纪“碳时时代”的基础础原料和材料节能 减排结构 材料功能 材料生产 安全性复合 材料资源 利用率3、项目实施的意义保护 环境球形石墨 氟化石墨 金属-石墨复合材料 锂电池特种石墨 等静压石墨 深加工高纯石墨鳞片石墨石墨矿制 备选 矿采 矿 可提高石墨产品附加值 为石墨深加工技术提供 必要原料经济效益改善环境社会效益一、项目背景、意义具有
5、极大的经济 效益和社会效益二、项目总体目标 初步建立我国高纯纯石墨资资源高附加值值利用、制 备备先进进材料的技术术体系促进进我国高纯纯石 墨资资源向高效 化、安全化、高 附加值值化方向发发 展，增强我国石 墨行业业行业业的核 心竞竞争能力推进产进产 学研相结结 合，形成我国石 墨行业业的创创新团团 队队和创创新基地 高碳低硫磷 石墨 动动力锂电锂电 池石 墨材料的设计设计 及 制备备技术术 金属-石墨复合材料 的设计设计 及制备备技术术 高纯纯超纯纯石墨制备备技 术术 氟化石墨制备备技 术术 安全高质质高效 石墨采选选技术术 氟化石墨 高纯纯石墨 金属-石墨复 合材料主体产产品关键键核心技术术
6、 锂电锂电 池用石 墨材料 超纯纯石墨三、项目主要研究内容高纯纯石墨资资源安全高 质质高效开发发及应应用示 范高纯氟化石墨合成技 术研究动力锂离子电池材料 天然石墨深加工技术 与应用示范研究先进金属-石墨复合材 料开发及应用示范碱熔-混酸法制备高纯 石墨技术与示范石墨矿露天开发规划与动态管理研究露天石墨矿安全高效开采技术研究露天边坡安全监测与预警技术研究与选择性剥片相结合的磨浮工艺技术研究高效选择性抑制工艺技术研究石墨尾矿中铁硫分离及综合回收技术研究三、项目主要研究内容高纯石墨资源安全高 质高效开发及应用示 范高纯纯氟化石墨合成技 术术研究动力锂离子电池材料 天然石墨深加工技术 与应用示范研究
7、先进金属-石墨复合材 料开发及应用示范碱熔-混酸法制备高纯 及超高纯石墨技术与 示范高纯鳞片石墨晶体化学特性及矿物学特性研究不种氟源的石墨插层技术和机理研究催化条件下氟化石墨前驱体合成技术和机理研究中试规模的氟化石墨合成工艺技术和设备研究安全高效氟化石墨合成工艺和专用设备研究石墨尾矿中铁硫分离及综合回收技术研究三、项目主要研究内容高纯石墨资源安全高 质高效开发及应用示 范高纯氟化石墨合成技 术研究动动力锂锂离子电电池材料 天然石墨深加工技术术 与应应用示范研究先进金属-石墨复合材 料开发及应用示范碱熔-混酸法制备高纯 及超高纯石墨技术与 示范类球形天然石墨加工设备设计选 型与工艺研究动力锂电池
8、球形天然石墨改性技术与应用研究石墨稀导电添加剂应用基础与小样制备技术研究三、项目主要研究内容高纯石墨资源安全高 质高效开发及应用示 范高纯氟化石墨合成技 术研究动力锂离子电池材料 天然石墨深加工技术 与应用示范研究先进进金属-石墨复合材 料开发发及应应用示范碱熔-混酸法制备高纯 及超高纯石墨技术与 示范金属-石墨耐磨润滑涂层材料研究金属-石墨可磨耗封严涂层材料研究铜-石墨自润滑轴承研究W/Mo/高纯石墨复合靶材研究铜-石墨电触头材料研究三、项目主要研究内容高纯石墨资源安全高 质高效开发及应用示 范高纯氟化石墨合成技 术研究动力锂离子电池材料 天然石墨深加工技术 与应用示范研究先进金属-石墨复合
9、材 料开发及应用示范碱熔-混酸法制备备高纯纯 及超高纯纯石墨技术术与 示范碱熔混合酸法提取高纯度石墨技术研究高纯和超高纯石墨制备工艺技术研究关键装备研制与示范工程建设四、项目技术路线球形石墨 氟化石墨 金属-石墨 复合材料 先进新材料 制备高纯及超纯石墨优质高碳石墨高纯石墨资源基础深加工高质高效 选矿安全高效 采矿全项项目技术术 应应用与示范工工艺艺艺艺技技术术术术研究研究先先进进进进材料材料设计设计设计设计设备设备设备设备 制制备备备备技技术术术术研究研究先先进进进进材料表征材料表征全全项项项项目技目技术术术术系系统优统优统优统优 化化五、关键技术与创新点1、高纯石墨资源区域开发利用科学规划
10、与矿山生产动态 管理系统建设2、高纯石墨制备与结晶控制技术3、石墨鳞片的高润滑性与石墨高效粉磨技术4、球形天然石墨颗粒表面的均匀包覆技术5、大型节能高效浮选设备 在石墨选矿中的应用技术6、结合氟气发生装置研究氟化石墨的合成技术7、氟化石墨前驱体的研究及中低温安全高效合成技术。1、高纯石墨资源安全高质高效开发及应用示范六、项目考核指标及预期成果采矿贫化率5%、回采率95%，爆破大块率5%； 开发边坡变形三维激光扫描测量系统，测量范围1500m，测距精度 5mm； 石墨回收率提高5%；高碳石墨的固定碳含量提高1%；石墨精矿中 硫、磷含量降至0.2%以下； 全流程综合电耗降低6千瓦时/t矿石； 综合
11、回收石墨浮选尾矿中伴生的有价资源考核指标-技术指标 建设年生产能力达到10吨的氟化石墨中试线 高压氢气还原法制备石墨颗粒Cu镀层的批量稳定化生产 建设年产500吨动力锂离子电池用天然石墨负极材料示范生产线 建设年产1000吨固定碳含量99.9%的高纯石墨示范工程 建设年产100吨固定碳含量99.99%的超纯石墨示范工程 建设20万t/年大鳞片石墨选矿基地和50万t/年细鳞片石墨选矿示范基 地 建设年生产能力得到2t/的W/Mo/高纯石墨复合靶材的生产线 建立300万t/年采矿示范基地六、项目考核指标及预期成果考核指标-示范工程指标 培养研究生20名 形成技术规范20项 形成国家标准5项 发表论
12、文100篇 申请国家发明专利20项六、项目考核指标及预期成果考核指标-知识产权等20122012完成项目技术方案设计与论证，确定所有课题的技术实施方案 ； 展开相关技术原理的研究。20132013完成关键理论的研究，攻克理论上的难点，奠定项目的理论基础； 完成各大系统与装备的详细设计 和结构单元设计； 完成相关装备的核心部件和结构单元的研发与测试； 完成材料设计及表征技术的研究 完成各课题的小型试验工艺技术研究。20142014完成各项目的扩大试验研究； 完成各大系统的示范工程设备制造设计研究，制备样机，完成核心 部件的制造和调试； 完成示范工程的施工图设计 。20152015全面完成各示范工
13、程的建设； 开展个别课题 工艺流程的初步调试； 开展先进石墨材料的应用性能研究。20162016全面开展工业试验 ； 对产品进行系统化的应用技术研究； 全面优化和改进完善，并初步建成我国我国高纯石墨资源材料 开发与应用基地； 总结整理项目相关资料，撰写结题报 告准备项目评审验 收。七、进度计划八、可行性分析21345总体 目标技术可行必然趋势研究基础扎实支撑条件好符合产业政策风险小6高纯石墨资源先进材料化团队构成科研院所大专院校装备制造企业企业北京矿冶研究总院马鞍山矿山研究院北京有色金属研究总院中国建筑材料科学研究院黑龙江科技学院 哈尔滨工业大学 武汉理工大学北京矿冶研究总院 北矿新材料科技有
14、 限公司萝北县云山石墨采矿 有限公司 鸡西市富翔石墨有限 公司 黑龙江省宝泉农垦溢 祥石墨有限公司 北京当升科技股份有 限公司等产、学、研、用相结合九、支撑条件及前期工作基础1、团队构成职 称 结 构 图年 龄 结 构 图专业结构图九、支撑条件及前期工作基础年龄、职称和专业结构合理2、人员组成矿物加工科学与技术国家重点实验 室金属矿山安全技术国家重点实验 室国家金属采矿工程技术研究中心国家金属矿产资 源综合利用工程技术研究中心金属非金属矿山安全工程技术研究中心无污染有色金属提取及节能技术国家工程研究中心国家重有色金属质量监督检测 中心国家重点学科哈尔滨工业大学武汉理工大学九、支撑条件及前期工作
15、基础国家级实验室国家级重点学科国家工程中心3、支撑平台北京矿冶研究总院等项目申请单位，多年来一直从事矿 山采选工艺、电池材料制备、金属石墨复合材料制备、装备 制造、自动化等领域技术的研究与开发，承担了一大批国家 863、973、国家科技支撑、自然科学基金、国家重大产业化 专项等大型科研项目，取得了一大批重大科技成果，具有丰 富的大型科研项目的组织管理经验，形成了完善的科研项目 组织管理体系，为该项目的顺利实施奠定了坚实的基础。九、支撑条件及前期工作基础4、大型科研项目管理经验预算科目名称 合计 专项经费 自筹经费 一、经费支出 250007500175001、设备费 3000300002、材料
16、费 1500150003、测试化验加工费 1500150004、燃料动力费 50050005、差旅费 10010006、会议费 10010007、国际合作与交流费 10010008、出版/文献/信息传播/知识产权 事务费 505009、劳务费 5050010、专家咨询费 5050011、管理费 5050012、其他 5005000二、经费来源 1、申请从专项经费获 得的资助 7500/ 2、自筹经费来源 / 17500十、项目经费预算十一、项目实施方案1、课题设置及其与项目总体目标的关系序号课题名称负责单位协作单位1高纯石墨资源安全高质 高效采选技术及节能减 排技术北京矿冶研究总院黑龙江科技学院等2碱熔-混酸法制备高纯 及超纯石墨技术与示范北京矿冶研究总院3高纯氟化石墨制备技术 及示范北京矿冶研究总院4先进金属-石墨复合
