Grafīta piegādes ķēdes skaidrojums: ieguve, apstrāde, Ķīnas dominēšana un akumulatoru un tērauda ražošanas atšķirības

Grafīta piegādes ķēdes definīcija
Grafīta piegādes ķēde sastāv no divām paralēlām plūsmām, kas reti krustojas: dabīgais grafīts (iegūts kā pārslu, dzīslu vai amorfa rūda) un sintētiskais grafīts (ražots no naftas koksa). Dabīgais grafīts tiek pakļauts intensīvai attīrīšanai un formēšanai, lai kļūtu par akumulatoru anodu materiālu. Sintētiskais grafīts kļūst par elektrodiem elektriskā loka krāsns (EAF) tēraudkausēšanai. Ķīna saražo vairāk nekā 65 % no pasaules dabīgā grafīta un kontrolē kritiskos apstrādes posmus akumulatoru klases materiālam. 2023. gada oktobrī Ķīna ieviesa grafīta eksporta kontroli, tādējādi signalizējot par grafīta stratēģisko nozīmi.

---

Satura rādītājs

1. Divi grafīta veidi: dabīgais un sintētiskais
2. Dabīgā grafīta ieguve: Ķīna, Mozambika, Madagaskara, Brazīlija
3. Akumulatoru anodu piegādes ķēde: no pārslām līdz sfēriskam attīrītam grafītam
4. Ķīnas grafīta eksporta kontrole (2023. gada oktobris)
5. Elektrodu grafīts: EAF tēraudkausēšanas pieprasījums
6. Kā grafīts fiziski pārvietojas: beramkravu kuģi un konteineri
7. Kā tiek noteiktas grafīta cenas: PRA un nākotnes darījumu biržas neesamība
8. Piegādes ķēdes riski un rietumvalstu diversifikācijas centieni
9. Biežāk uzdotie jautājumi
10. Galvenie secinājumi

---

Divi grafīta veidi: dabīgais un sintētiskais

Grafīts ir kristāliska oglekļa forma – tas pats elements, kas veido dimantus un ogles, taču ar ļoti atšķirīgu molekulāro struktūru. Grafīta slāņainā heksagonālā struktūra piešķir tam unikālas īpašības: elektrovadītspēju, eļļošanas spēju, karstumizturību un spēju uzņemt litija jonus (kas ir būtiski akumulatoru darbībai).

Tirgus ir sadalīts starp diviem fundamentāli atšķirīgiem ražošanas ceļiem.

Dabīgais grafīts tiek iegūts no ģeoloģiskām atradnēm. Tas sastopams trīs galvenajās formās:
– Pārslu grafīts: plānas, plakanas kristāliskā grafīta plāksnītes metamorfajos iežos. Visaugstvērtīgākā un svarīgākā forma akumulatoru lietojumiem. Tīrība parasti ir 90-97 % oglekļa iegūtajā koncentrātā.
– Dzīslu grafīts (gabalgrafīts): augstas tīrības kristāliskais grafīts, kas atrodams dzīslās, galvenokārt Šrilankā. Ļoti augsta dabīgā tīrība (90-99 %), taču ierobežots ražošanas apjoms.
– Amorfais grafīts: zemas kristāliskās struktūras grafīts ar 60-80 % oglekļa saturu. Viszemākā kvalitāte; izmanto bremžu uzlikās, zīmuļos un smērvielās, bet nav piemērots akumulatoriem.

Sintētiskais grafīts tiek ražots, nevis iegūts. To iegūst, karsējot naftas koksu vai akmeņogļu darvas piķi īpaši augstā temperatūrā (2500-3000 °C) procesā, ko sauc par grafitizāciju. Šajās temperatūrās nesakārtoti oglekļa atomi pārkārtojas kristāliskā grafīta struktūrā. Sintētiskajam grafītam ir ļoti augsta un kontrolējama tīrība, un tas ir vēlamais materiāls EAF elektrodiem un dažiem augstas veiktspējas akumulatoru lietojumiem.

Dabīgā un sintētiskā grafīta tirgi krustojas akumulatoru jomā (abus veidus izmanto anodos), taču pilnībā atšķiras tērauda ražošanā (tikai sintētiskais grafīts atbilst EAF elektrodu izmēra un tīrības prasībām).

---

Dabīgā grafīta ieguve: Ķīna, Mozambika, Madagaskara, Brazīlija

Valsts	Globālās dabīgā grafīta ieguves īpatsvars	Galvenās darbības vietas
Ķīna	~65-70 %	Vairākas provinces: Heilundzjana, Iekšējā Mongolija, Sičuaņa
Mozambika	~10-12 %	Syrah Resources (Balama raktuves), Magnis Resources
Madagaskara	~6-8 %	NextSource Materials, Imerys
Brazīlija	~6-8 %	Nacional Grafit, AMG Advanced Metallurgical Group
Krievija	~2-3 %	Dažādas operācijas Sibīrijā

Ķīnas dominance nav saistīta tikai ar ieguves apjomu – tā ir dziļāka un strukturālāka. Ķīna kontrolē vidējā posma apstrādes procesus (attīrīšanu, mikronizāciju, sferonizāciju), kas pārvērš neapstrādātu pārslu grafītu akumulatoru klases materiālā. Pat Mozambikā vai Madagaskarā iegūtais grafīts parasti nonāk Ķīnā apstrādei. Tas nozīmē, ka faktiskais piegādes ķēdes vājais posms ir nevis raktuves, bet gan Ķīnas pārstrādes nozare.

Mozambikā atrodas Balama raktuves (ko pārvalda Syrah Resources), kas tika atvērtas 2017. gadā un ir paredzētas līdz pat 350 000 tonnu grafīta koncentrāta ražošanai gadā, padarot tās par vienu no pasaulē lielākajām pārslu grafīta operācijām. Tomēr Balama ir saskārusies ar pieprasījuma izaicinājumiem: bez tuvumā esošas akumulatoru klases apstrādes jaudas lielākā daļa koncentrāta bija jāpārdod Ķīnai, kura vienlaikus ražoja savu grafītu. Syrah kopš tā laika ir investējusi akumulatoru anodu materiāla (BAM) iekārtā Vidālijā, Luiziānā, cenšoties iegūt lielāku daļu no apstrādes pievienotās vērtības ķēdes.

Madagaskarā ir vairāki grafīta projekti. Molo grafīta projekts (NextSource Materials) ir paredzēts augstas tīrības pārslu grafīta koncentrāta ražošanai. Madagaskaras grafīts ir ieguvis reputāciju ar labu kvalitāti, pateicoties zemam piemaisījumu līmenim.

Brazīlijas grafīts galvenokārt ir amorfs un dzīslu grafīts, ko izmanto ugunsizturīgos materiālos un smērvielās, nevis akumulatoros. Neliels daudzums pārslu grafīta tiek iegūts raktuvēs Minasžeraisā.

---

Akumulatoru anodu piegādes ķēde: no pārslām līdz sfēriskam attīrītam grafītam

Akumulatora anods ir vieta, kur tiek izmantota grafīta unikālā īpašība – spēja uzņemt un atbrīvot litija jonus uzlādes un izlādes laikā. Katra litija jonu akumulatora šūna satur grafīta anodu. Tas attiecas uz akumulatoriem elektromobiļos, viedtālruņos, klēpjdatoros un tīkla enerģijas uzglabāšanas sistēmās.

Apstrādes ķēde no neapstrādāta pārslu grafīta līdz akumulatoriem gatavam anodu materiālam ietver vairākus intensīvus posmus, kuros katrā dominē Ķīna.

1. posms – Ieguve un koncentrēšana: Pārslu grafīta rūda (parasti 5-20 % oglekļa) tiek iegūta, sasmalcināta un koncentrēta ar flotācijas metodi līdz 90-97 % oglekļa. Produkts tiek saukts par grafīta koncentrātu vai pārslu grafīta koncentrātu, kas klasificēts pēc pārslu izmēra (+100 mesh, +80 mesh, +50 mesh utt.) un oglekļa tīrības.

2. posms – Mikronizācija: Lielais pārslu grafīts tiek samalts līdz konsekventam smalkam daļiņu izmēram. Šis solis samazina pārslu izmēru līdz aptuveni 20-30 mikrometriem, kas ir piemērots nākamajam apstrādes posmam.

3. posms – Sferonizācija: Kritiskais un sarežģītais posms. Mikronizētais grafīts tiek apstrādāts ātrgaitas triecienmaļamās dzirnavās, kas nogludina robainās malas un veido daļiņas sfērās. Rezultātu sauc par sfērisko grafītu (SPG). Sfēriska forma ir būtiska akumulatora anoda darbībai – sfēriskās daļiņas blīvāk izvietojas un ļauj litija joniem vienmērīgi iekļauties struktūrā. Sferonizācija rada lielu daudzumu grafīta “sīkdaļiņu” blakusprodukta, ko nevar izmantot akumulatoros.

4. posms – Termiskā attīrīšana: SPG tiek karsēts līdz 2800-3000 °C grafitizācijas krāsnīs. Tas noņem piemaisījumus (sēru, pelnus, gaistošās vielas) un palielina oglekļa tīrību virs 99,95 %. Akumulatoru ražotāji pieprasa ārkārtēju tīrību – pat metālu piemaisījumu pēdas var izraisīt drošības kļūmes litija jonu šūnās.

5. posms – Pārklāšana: Attīrītais SPG tiek pārklāts ar plānu piķa kārtu un atkārtoti termiski apstrādāts (karbonizēts). Pārklājums uzlabo pirmā cikla efektivitāti, samazinot litija ietilpības zudumus pirmajā uzlādes ciklā. To sauc par pārklātu sfērisku attīrītu grafītu (CSPG) vai akumulatora anodu materiālu (BAM).

6. posms – Sajaukšana un elektrodu ražošana: Akumulatoru šūnu ražotāji (CATL, Panasonic/Tesla, Samsung SDI, LG Energy Solution) saņem BAM un sajauc to ar saistvielām un vadošām piedevām, veidojot anodu suspensiju, ko uzklāj uz vara folijas un samontē akumulatoru šūnās.

Ķīnas loma šajā ķēdē: 2.-5. posms (mikronizācija, sferonizācija, termiskā attīrīšana, pārklāšana) gandrīz pilnībā tiek veikts Ķīnā. Izlaide sferonizācijas posmā ir zema – aptuveni 30-40 % no ievadītā pārslu grafīta kļūst par izmantojamu SPG. Pārējais ir smalks blakusprodukts ar ierobežotu vērtību. Tas nozīmē, ka 1 tonnas anoda materiāla apstrādei nepieciešams importēt aptuveni 2,5-3 tonnas pārslu grafīta koncentrāta. Ķīna ir izveidojusi apstrādes infrastruktūru un pilnveidojusi zinātību divu gadu desmitu laikā. Nevienai citai valstij pašlaik nav salīdzināmas komerciāla mēroga apstrādes jaudas.

---

Ķīnas grafīta eksporta kontrole (2023. gada oktobris)

2023. gada augustā Ķīna paziņoja, ka grafīta produktiem tiks piemērota eksporta kontrole, kas stāsies spēkā 2023. gada 1. decembrī. Kontrole pieprasa Ķīnas eksportētājiem pieteikties licencēm Komercministrijā (MOFCOM) šādu preču eksportam:

• Augstas tīrības (>99,9 % C), augstas izturības un augsta blīvuma sintētiskā grafīta materiāli un izstrādājumi
• Dabīgais pārslu grafīts un tā izstrādājumi (sfēriskais grafīts, ekspandētais grafīts, pārslu grafīta pulveris ar >25 % C saturu, grafīta papīrs)

Kontrole pieprasa eksportētājiem sniegt informāciju par galalietotājiem un galalietojumu. MOFCOM var atteikt licences, pamatojoties uz nacionālās drošības apsvērumiem.

Pamatotais pamatojums: Ķīna minēja nacionālo drošību un eksporta kontroles noteikumus, kas piemērojami “divējāda lietojuma” materiāliem. Grafītam ir militāri pielietojumi (litija jonu akumulatori militārajā aprīkojumā, kodolreaktoru moderatori).

Reālais stratēģiskais konteksts: Kontroles tika ieviestas laikā, kad rietumvalstu valdības (ASV, ES, Lielbritānija) centās samazināt atkarību no Ķīnas kritiski svarīgajiem minerāliem, tostarp ar ASV Inflācijas samazināšanas akta (kas nodrošina EV nodokļu kredītus tikai transportlīdzekļiem ar akumulatoru materiāliem no avotiem, kas nav Ķīna), ES Kritiski svarīgo izejvielu akta un divpusēju iniciatīvu ar tādām valstīm kā Mozambika, Madagaskara un Kanāda palīdzību.

Ietekme uz tirgu: Paziņojums izraisīja ievērojamu satraukumu akumulatoru ražotāju un elektromobiļu ražotāju vidū Japānā, Dienvidkorejā un Eiropā, kas iegādājas akumulatoru klases grafītu no Ķīnas. SPG un BAM tūlītējās cenas pieauga. Akumulatoru “gigafabriku” piegādes ķēdes komandas paātrināja centienus kvalificēt alternatīvus avotus. Tomēr nekāds ievērojams alternatīvo, ne-Ķīnas piegāžu apjoms nebija uzreiz pieejams – apstrādes jaudu izveide ārpus Ķīnas prasīs gadus.

2024. gadā Ķīnas grafīta eksports turpinājās saskaņā ar licenču sistēmu, un lielākā daļa likumīgo komerciālo sūtījumu saņēma apstiprinājumu. Kontroles radīja atbilstības slogu un neskaidrību, nevis fizisku piegāžu pārtraukšanu. Tomēr vēstījums bija skaidrs: Ķīna uzskata grafītu par stratēģisku eksportpreci, nevis tikai par izejvielu.

---

Elektrodu grafīts: EAF tēraudkausēšanas pieprasījums

Akumulatoru stāstījums par grafītu var aizēnot tā jau sen pastāvošo, liela mēroga izmantošanu tērauda ražošanā – īpaši elektriskā loka krāsns (EAF) elektrodos.

EAF tēraudkausēšanai ir nepieciešami lieli cilindriski grafīta elektrodi – parasti 24 collu (610 mm) diametrā un līdz 8 pēdām (2,4 metri) gari –, lai vadītu masīvās elektriskās strāvas, kas kausē tērauda lūžņus. Šie elektrodi tiek patērēti tērauda ražošanas procesā: tie pakāpeniski oksidējas un saīsinās tērauda ražošanas gaitā. Liela EAF krāsns var patērēt 2-4 kg elektrodu uz katru saražotā tērauda tonnu.

Globālais pieprasījums pēc elektrodu grafīta ir aptuveni 700 000-800 000 tonnu gadā, kas ir apjomā salīdzināms ar (lai gan atšķirīgs no) akumulatoru anodu materiāla pieprasījumu.

EAF elektrodu piegādes ķēde: Elektrodi tiek ražoti no adatu koksa – augstākās kvalitātes sintētiskā grafīta prekursora, kas iegūts no naftas (naftas pārstrādes rūpnīcas) vai akmeņogļu darvas piķa (no koksējamām oglēm). Process:

1. Adatu koksa ražošana (specializētie pārstrādātāji: Phillips 66, Indian Oil, dažādi Ķīnas ražotāji)
2. Elektrodu formēšana: adatu koksu sajauc ar piķi, ekstrudē cilindriskās formās un apdedzina
3. Grafitizācija: apdedzinātos elektrodus karsē līdz 2800-3000 °C, lai oglekli pārvērstu kristāliskajā grafītā
4. Mehāniskā apstrāde un savienojumu uzstādīšana: elektrodi tiek mehāniski apstrādāti ar precīzām pielaidēm un aprīkoti ar vītņotiem savienotājelementiem montāžai

Lielākie elektrodu ražotāji: GrafTech International (ASV), SGL Carbon (Vācija), Showa Denko (Japāna) un dažādi Ķīnas ražotāji, kuri kopš 2010. gada ieguvuši ievērojamu tirgus daļu.

2017.-2018. gada elektrodu deficīts: Dramatisks notikums, kas parādīja šā tirgus nepastāvību. Ķīnas vides aizsardzības ierobežojumi adatu koksa un elektrodu rūpnīcām apvienojumā ar augošo EAF tērauda pieprasījumu izraisīja elektrodu cenu kāpumu no aptuveni 3000-4000 $/tonnā līdz vairāk nekā 30 000 $/tonnā 2017.-2018. gadā. Ķīnas tērauda rūpnīcas un EAF operatori visā pasaulē saskārās ar ražošanas samazinājumiem elektrodu piegādes ierobežojumu dēļ. Elektrodu cenas atkal nokritās 2019. gadā, kad Ķīnas piedāvājums normalizējās.

Šis notikums ir vērts zināt: tas pierāda, ka pat “ierastie” rūpniecisko materiālu tirgi var piedzīvot akūtus piegādes satricinājumus, ja apstrādes jauda ir ģeogrāfiski koncentrēta.

---

Kā grafīts fiziski pārvietojas: beramkravu kuģi un konteineri

Grafīts pārvietojas atšķirīgi dažādos piegādes ķēdes posmos, un šo loģistikas plūsmu izpratne ir svarīga fiziskās tirdzniecības izsekošanai.

Dabīgā grafīta koncentrāts (pārslu grafīts): Pārvadāts ar beramkravu kuģiem, parasti 20 000-60 000 tonnu partijās. Galvenās pārslu grafīta koncentrāta eksporta ostas ir:
– Cjindao, Šaņduna (Ķīna): Galvenā Ķīnas grafīta eksporta osta. Šaņdunas un Heilundzjanas provinču raktuves sūta grafītu uz Cjindao eksportam un vietējai apstrādei.
– Tjaņdziņa (Ķīna): Otrā lielākā eksporta osta, kas apkalpo raktuves Iekšējā Mongolijā un Hebei.
– Nakala (Mozambika): Osta, kas apkalpo Syrah Resources Balama raktuves, izmantojot Nakalas dzelzceļa koridoru.
– Toamasina (Madagaskara): Madagaskaras galvenā eksporta osta.

Apstrādātais akumulatoru anodu materiāls (SPG, BAM): Nosūtīts konteineros no Ķīnas pārstrādes uzņēmumiem uz akumulatoru gigafabrikām. Tas ir augstas vērtības, precīzijas produkts, kam nepieciešama rūpīga apstrāde un iepakošana. Galvenās importa ostas ir tās, kas atrodas vistuvāk gigafabrikām: ASV (Džordžija, Tenesī, Kanzasa pašreizējām un plānotajām iekārtām); Vācijā un Ungārijā (Eiropas gigafabrikas); un Dienvidkorejā un Japānā (jau izveidoti šūnu ražotāji).

EAF grafīta elektrodi: Nosūtīti konteineros, parasti individuāli iesaiņoti un iepakoti koka rāmjos. Katrs elektrods sver 900-1500 kg. Elektrodi tiek piegādāti no ražotājiem Vācijā (SGL Carbon: Bonna, Meitingena), ASV (GrafTech: Klārksburga, Rietumvirdžīnija), Japānā (Showa Denko: Omači) un Ķīnā uz EAF tērauda rūpnīcām visā pasaulē.

Nošķīrums starp beramkravu kuģu plūsmām (jēlām pārslām) un konteineru plūsmām (apstrādātiem akumulatoru materiāliem un elektrodiem) ir noderīgs īkšķa likums dažādu grafīta piegādes ķēdes posmu izsekošanai.

---

Kā tiek noteiktas grafīta cenas: PRA un nākotnes darījumu biržas neesamība

Atšķirībā no vara (LME), naftas (NYMEX/ICE) vai graudiem (CBOT), grafītam nav likvīdas nākotnes darījumu biržas. Grafīta cenu noteikšana notiek, izmantojot:

Cenu ziņošanas aģentūras (PRA): Specializēti preču cenu izpētes uzņēmumi novērtē un publicē grafīta cenas, pamatojoties uz tirgus dalībnieku aptaujām, tirdzniecības datiem un patentētu izpēti. Galvenās grafīta PRA ir:

• Fastmarkets: Publicē novērtējumus pārslu grafīta koncentrātam pēc izmēra (piemēram, “Ķīnas pārslu grafīta koncentrāts 94-97 % C, +100 mesh”), sfēriskajam grafītam un anodu materiālam.
• Benchmark Mineral Intelligence (BMI): Specializēts kritiski svarīgo minerālu izpētes uzņēmums, kas publicē novērtējumus litijam, kobaltam, grafītam un citiem akumulatoru materiāliem. BMI cenas tiek plaši izmantotas akumulatoru piegādes ķēdes līgumos.
• Industrial Minerals (IM, tagad daļa no Fastmarkets): Sen izveidoti novērtējumi rūpniecisko minerālu tirgiem, tostarp grafītam.

Kā parasti tiek noteiktas grafīta līgumu cenas: Ilgtermiņa piegādes līgumi starp grafīta pārstrādātājiem un akumulatoru ražotājiem parasti atsaucas uz PRA novērtējumu (piemēram, Fastmarkets SPG cenu) ar saskaņotiem pielāgojumiem kvalitātes specifikācijām. Atšķirībā no preču nākotnes līgumiem, nav centralizēta biržas pasūtījumu grāmata – katrs darījums ir divpusējs.

Tipiskie cenu diapazoni (indikācijas, nevis pašreizējās cenas):

Produkts	Aptuvenais cenu diapazons (USD/tonnā)	Piezīmes
Pārslu grafīta koncentrāts (94-97 % C)	500-1200 $/t	Mainās atkarībā no pārslu izmēra un kvalitātes
Sfēriskais attīrītais grafīts (99,95 % C)	4000-8000 $/t	Pirms pārklāšanas posma
Akumulatoru anodu materiāls (pārklāts SPG)	8000-16 000 $/t	Gatavs šūnu ražošanai
Grafīta elektrodi (EAF klase)	3000-12 000 $/t	Ārkārtēja nepastāvība; 2017.-18. gadā pārsniedza 30 000 $

Cenu ūdenskritums: Ievērojamā vērtības pievienošana grafītam no pārslu koncentrāta līdz akumulatora anodu materiālam – potenciāli 10-20 reižu cenu pieaugums – atspoguļo gan apstrādes izmaksas, gan Ķīnas pārstrādes nozares peļņas gūšanu. Konkurētspējīgas ne-Ķīnas pārstrādes neesamība nozīmē, ka Ķīna var gūt lielu daļu šīs vērtības caur savu pārstrādes monopolu, pat ja tā nekontrolē ieguvi.

---

Piegādes ķēdes riski un rietumvalstu diversifikācijas centieni

Grafīta piegādes ķēde ir piesaistījusi ievērojamu valdību un nozares uzmanību kā kritiski svarīgs minerālu risks, jo īpaši pēc:
– Ķīnas eksporta kontroles (2023. gada oktobris)
– Inflācijas samazināšanas akta prasībām par akumulatoru materiālu avotiem (2022)
– ES Kritiski svarīgo izejvielu akta (2023), kas nosaka grafītu kā kritiski svarīgu izejvielu

Pašreizējās diversifikācijas iniciatīvas:

Syrah Resources / Vidalia BAM iekārta (Luiziāna, ASV): Syrah būvē akumulatoru anodu materiāla jaudu Vidālijā, lai Mozambikas pārslu grafīta koncentrātu pārstrādātu anodu materiālā ASV. ASV Enerģētikas departaments piešķīra aizdevuma garantiju. Mērķa jauda: sākotnēji 11 250 tonnas BAM gadā, ar plānotu paplašināšanu.

Nouveau Monde Graphite (Kvebeka, Kanāda): Plāno iegūt grafītu Kvebekā (Matawinie projekts) un pārstrādāt to akumulatoru klases anodu materiālā (Bécancour iekārta). Mērķis – komerciāla ražošana līdz 2025.-2026. gadam.

EcoGraf (Austrālija/Tanzānija): Ierosina akumulatoru klases grafīta apstrādi Austrālijā, izmantojot grafītu no Tanzānijas.

Izaicinājums: Ne-Ķīnas pārstrādes jaudu izveide ir dārga, laikietilpīga un tehniski sarežģīta. Sferonizācijas un augstas temperatūras attīrīšanas posmiem ir nepieciešams specializēts aprīkojums un procesa zinātība, kas Ķīnā ir pilnveidota divu gadu desmitu laikā. Izmaksu konkurētspēja pret jau izveidotiem Ķīnas pārstrādātājiem ir patiess izaicinājums pat ar valdības atbalstu.

---

Biežāk uzdotie jautājumi

Kāda ir atšķirība starp dabīgo un sintētisko grafītu?

Dabīgais grafīts tiek iegūts no ģeoloģiskām atradnēm un apstrādāts, lai noņemtu piemaisījumus. Sintētiskais grafīts tiek ražots, karsējot naftas koksu līdz 2800-3000 °C grafitizācijas krāsnī, izraisot nesakārtota oglekļa pārkārtošanos kristāliskajā grafītā. Sintētisko grafītu izmanto EAF tēraudkausēšanas elektrodos (kur nepieciešami konsekventi lieli izmēri un augsta tīrība) un dažos augstākās klases akumulatoru lietojumos. Dabīgais grafīts (apstrādāts līdz akumulatoru klasei) dominē anodu materiālu tirgū.

Kāpēc grafīts ir svarīgs EV akumulatoriem?

Katrā litija jonu akumulatora šūnā ir grafīta anods. Grafīts uzglabā litija jonus uzlādes laikā un atbrīvo tos izlādes laikā. Pašlaik nav komerciāli pieejamas alternatīvas grafītam šai funkcijai – tiek izstrādāti silīcija anodu materiāli, taču tie vēl nav konkurētspējīgi lielā mērogā. EV akumulatoru bloks parasti satur 50-100 kg grafīta anodu materiāla. Pieaugot EV pārdošanas apjomiem visā pasaulē, pieprasījums pēc akumulatoru klases grafīta līdz 2030. gadam, visticamāk, trīskāršosies vai četrkāršosies.

Ko īsti darīja Ķīnas 2023. gada oktobra grafīta eksporta kontrole?

Tās pieprasa Ķīnas eksportētājiem noteiktiem grafīta produktiem (tostarp dabīgajam pārslu grafītam virs noteiktiem tīrības līmeņiem, sfēriskajam grafītam un augstas veiktspējas sintētiskajam grafītam) iegūt eksporta licences no Ķīnas Komercministrijas. Eksportētājiem jāatklāj galalietotāji un galalietojums. MOFCOM var atteikt licences nacionālās drošības apsvērumu dēļ. Praksē 2024. gadā lielākā daļa komerciālo sūtījumu saņēma apstiprinājumu, taču kontroles radīja atbilstības slogu, piegādes neskaidrību un stimulu ne-Ķīnas pircējiem paātrināt piegādes ķēdes diversifikāciju.

Kāpēc grafītam nav nākotnes darījumu biržas kā varam vai naftai?

Nākotnes darījumu biržas vislabāk darbojas precēm, kas ir standartizētas, aizvietojamas un plaši tirgotas tūlītējā tirgū. Grafīts nav ne standartizēts, ne aizvietojams – akumulatoru klases SPG pilnībā atšķiras no EAF elektrodiem vai rūpnieciskas klases pārslām, un specifikācijas atšķiras atkarībā no lietojuma un klienta. Tirgus ir arī ģeogrāfiski segmentēts (Ķīnas iekšzemes cenu noteikšana, Ķīnas eksporta cenu noteikšana un ierobežota ne-Ķīnas cenu noteikšana). Šīs īpašības apgrūtina standartizēta nākotnes darījuma līguma izstrādi ar pietiekamu likviditāti, lai tas būtu noderīgs.

Kā grafīts tiek transportēts no Mozambikas?

Balama raktuves (Syrah Resources) Mozambikas Kabo Delgado provincē atrodas iekšzemē. Grafīta koncentrāts no Balama tiek transportēts ar kravas automašīnām uz Nakalas dzelzceļa līniju, pēc tam ar vilcienu uz Nakalas ostu Indijas okeāna krastā – aptuveni 900 km garš ceļš. No Nakalas tas tiek sūtīts ar beramkravu kuģiem klientiem (galvenokārt Ķīnā un arvien vairāk uz ASV Vidālijas pārstrādes iekārtu). Nakalas koridors ir kritiskais infrastruktūras posms, kas nosaka Balama loģistikas konkurētspēju.

Kas ir adatu kokss un kāpēc tas ir svarīgs EAF elektrodiem?

Adatu kokss ir augstākās kvalitātes sintētiskā grafīta prekursors ar augsti sakārtotu kristālisko struktūru, kas ražots no naftas atliekām (naftas adatu kokss) vai akmeņogļu darvas piķa (akmeņogļu adatu kokss). Tā adatai līdzīgā kristāliskā struktūra ir būtiska grafīta elektrodu ražošanai ar zemu termiskās izplešanās koeficientu, kas nepieciešams EAF tēraudkausēšanai – elektrodi, kas strauji uzkarsēti izplešas un ieplaisā, būtu komerciāli nelietojami. Adatu koksa piegāde – koncentrēta pie neliela skaita specializēto pārstrādātāju – bija ierobežojošais faktors 2017.-2018. gada elektrodu cenu kāpumā.

---

Galvenie secinājumi

• Grafīta piegādes ķēdei ir divas paralēlas plūsmas: dabīgais grafīts (pārslas, pārstrādātas akumulatoru anodu materiālā) un sintētiskais grafīts (no naftas koksa, izmantots kā EAF tēraudkausēšanas elektrodi).
• Ķīna saražo vairāk nekā 65 % pasaules dabīgā grafīta un kontrolē kritiskos vidējā posma apstrādes soļus – mikronizāciju, sferonizāciju un termisko attīrīšanu –, kas pārvērš pārslu grafītu akumulatoru klases anodu materiālā (BAM).
• Akumulatoru anodu piegādes ķēde darbojas: pārslu grafīta ieguve → mikronizācija → sferonizācija → termiskā attīrīšana → pārklāšana → akumulatora šūnas anods. Katrs solis pievieno būtisku vērtību; lielākajā daļā soļu pašlaik dominē Ķīna.
• Ķīnas 2023. gada oktobra grafīta eksporta kontrole pieprasa eksporta licences dabīgajam pārslu grafītam un akumulatoru klases produktiem, kas signalizē par grafīta kā stratēģiski svarīga minerāla statusu.
• EAF elektrodu grafīts (sintētiskais, no adatu koksa) ir atsevišķs nozīmīgs pieprasījuma dzinējspēks – 2017.-2018. gada elektrodu deficīts izraisīja cenu kāpumu no ~4000 $ līdz 30 000 $/tonnā, kad Ķīnas vides aizsardzības dīkstāves sakrita ar augošo EAF tēraudkausēšanas pieprasījumu.
• Dabīgais grafīts tiek transportēts ar beramkravu kuģiem no Ķīnas ostām (Cjindao, Tjaņdziņa), Mozambikas (Nakala) un Madagaskaras (Toamasina); apstrādāts akumulatoru anodu materiāls tiek sūtīts konteineros uz gigafabrikām.
• Grafītam nav likvīdas nākotnes darījumu biržas; cenas tiek noteiktas, izmantojot PRA novērtējumus (Fastmarkets, Benchmark Mineral Intelligence) un divpusējus piegādes līgumus.
• Rietumvalstu diversifikācijas projekti (Syrah/Vidalia Luiziānā, Nouveau Monde Kvebekā) veido ne-Ķīnas pārstrādes jaudas, taču saskaras ar būtiskiem izmaksu, mēroga un tehniskiem izaicinājumiem, konkurējot ar Ķīnas izveidoto nozari.

Related Reading

To deepen your understanding of the topics covered in this article, explore these related guides: another supply chain where China controls the majority of global processing, the steelmaking applications that consume natural flake graphite and the battery sector creating new demand for anode-grade material.