Yleistä grafiitista

Grafiitti on hiilen yleisin ilmenemismuoto. Se on alkuaine hiilen (järjestysluku = 6) yleisin ilmenemismuoto, pehmeä, metallikiiltoinen, tahraava mineraali, jonka väri vaihtelee harmaasta mustaan. Grafiitin sulamispiste (3 927 °C) on kaikista alkuaineista korkein. Grafiitti on erittäin tulenkestävä, kemiallisesti reagoimaton, ominaispainoltaan matala, hyvän lämmön- ja sähkönjohtavuuden omaava epämetalli. Ominaisuudet ovat seurausta grafiitin rakenteesta, joka koostuu päällekkäisistä hilatasoista, joissa hiiliatomit ovat järjestäytyneet kuusikulmioista koostuvaksi heksagoniseksi rakenteeksi. Yhden atomin paksuisena kerroksena ainetta kutsutaan grafeeniksi, joka on tällä hetkellä intensiivisen tutkimuksen ja kehityksen kohteena ja on tällä hetkellä vahvin tunnettu aine. Luonnossa grafiitti esiintyy kolmessa eri muodossa: amorfisena, hiutaleisena, sekä juonina. Amorfinen grafiitti on näistä yleisin ja heikkolaatuisin muoto, kun taas hiutaleinen muoto on harvinaisempi ja esiintyy erillisinä kiteytyneinä hiutaleina metamorfisissa kivissä. (GTK, 2013)

Viisi faktaa grafiitista 

Fakta 1. Grafiitti on säilyttänyt asemansa keskeisenä anodimateriaalina siitä saakka, kun Sony aikanaan kaupallisti litiumakut. Muut materiaalit, kuten katodimateriaalit, separaattorit jne. ovat muuttuneet paljon vuosien varrella.

Fakta 2. Akkulaatuisen luonnongrafiitin puhtauden pitää olla yli 99,5%.

Fakta 3. Synteettistä grafiittia valmistetaan lämmittämällä hiiliprekursoreita yli 2 800 C lämmössä – parasta varmistaa, että edullista (ja päästötöntä) energiaa on runsaasti saatavilla.

Fakta 4. Synteettinen grafiitti maksaa noin kaksi kertaa enemmän kun luonnongrafiitti. Sitä tarvitaan mahdollistamaan akkujen pikalataus ja se myös turpoaa vähemmän kuin luonnongrafiitti.

Fakta 5. Grafiitin hinta on alhaalla, koska sen kulutus on sidottu ensisijaisesti globaaleihin teräsmarkkinoihin, jotka ovat koronan jäljiltä heikossa hapessa.

Lähde: Andy Lee (2020)

Grafiitti nimen alle luetaan sekä synteettinen, että luonnon grafiitti. Synteettistä grafiittia valmistetaan hiilivedyn esiasteista kuten öljykoksista, raakaöljystä ja kivihiilestä. Luonnon grafiittia esiintyy kolmessa eri muodossa: amorfisena (raekoko < 40 μm), juonina (palagrafiitti) ja suomuina (raekoko 1-25 mm, keskimäärin 2,5 mm). Juonigrafiitti on alkuperältään hydrotermistä ja amorfinen esiintymistavaltaan yleisintä, mutta heikkolaatuisinta. (GTK, 2015)

Kuva 1. Grafiitin keskeiset ominaisuudet (lähde: Geology.com)

 

Käyttökohteet

Grafiitin käyttö teollisuusmineraalina perustuu sen fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin. Sillä on hyvä tulenkestävyys (sulamispiste 3550 ºC), korkea lämmön- ja sähkönjohtavuus, alhainen kitka ja se on kemiallisesti inertti.

Grafiitti johtaa hyvin sähköä ja sitä käytetään muun muassa sähkömoottorien hiiliharjoissa, elektrodimateriaalina, voiteluaineena, lisäaineena polymeerissä, lyijykynän lyijynä ja ydinreaktoreiden hidastinaineena.  Grafiittia käytetään myös sulatoissa sekä rauta- ja terästeollisuudessa.

 

Esiintymät ja tuotanto

Grafiitin kokonaistuotanto oli n. 1 000 kt vuonna 2010 (USGS 2012; WMD 2012). Suurin tuottajamaa on Kiina (73 %) ja muita tuottajia ovat mm. Intia, Brasilia ja Etelä-Korea (8-9 %) sekä Kanada ja Venäjä (<3 %) (WMD 2012). Grafiittivarat on arvioitu 77000 kt suuruisiksi; näistä suurin osa sijaitsee Kiinassa (55 000 kt). Globaalien varantojen on arvioitu olevan 800 Mt hyödynnettäväksi kelpaavaa grafiittia (USGS 2012). Tietoa kierrätetyn grafiitin määrästä ja arvosta ei ole saatavilla, mutta käytännössä grafiitin hyvä saatavuus markkinoilla hidastaa kierrätyksen yleistymistä. (GTK, 2013)

Grafiitin suhteen EU on 95 prosenttisesti riippuvainen tuonnista. Suurin osa EU:iin tuotavasta grafiitista tuodaan Kiinasta. Grafiitin kierrätys on hyvin rajallista, koska sen hyvä saatavuus globaaleilla markkinoilla hidastaa kierrätyksen tehostumista. (GTK, 2015)

Luonnon grafiitti ei ole yhtä suosittu sijoittajien keskuudessa kuin litium ja koboltti. Luonnongrafiitin markkinat kärsivät siitä, että saatavilla on korvaavaa synteettistä grafiittia. Anodimateriaalien valmistajat tuottavat korkealuokkaista synteettistä grafiittia akkuteollisuuden käyttöön. Markkinoilla ollaan myös huolissaan siitä, että solid state -litiumioniakut yleistyessä grafiitti-pohjaisia anodeja ei enää tarvita. Asiantuntija-arvioiden mukaan tämä ei ole kovin suuri uhka, koska solid state -akkujen yleistyminen vie vielä pitkään. (The Assay, Nov. 2018)

Grafiitti-sektorin johtava peluri on Syrah Resources. Markkinat odottavat, saako yhtiö toimintansa käyntiin suunnitelmien mukaisesti. Mikäli yhtiö pääsee tavoitteisiinsa, monet vielä kehitysvaiheessa olevat luonnongrafiitin tuottajat joutuvat haastavaan tilanteensa yrittäessään hankkia riittävästi rahoitusta omille, pienemmille projekteilleen. (The Assay, Nov. 2018). Heinäkuussa 2020 markkinatutkimuslaitos Roskill kertoi Syrah Resourcesin pystyneen tuottamaan akkulaatuista grafiittia.

Vuosina 2018 – 2019 grafiitin kysyntä ja tarjonta näyttäisi olevan tasapainossa. Kiina, joka on perinteisesti vastannut noin 70 prosentista maailman grafiitti-tuotannosta, järkeistää parhaillaan tuotantoaan mm. ympäristösyiden takia. Vuodesta 2020 eteenpäin grafiitin hinnan uskovan kääntyvän nousuun, jolloin myös muutkin kuin kiinalaiset luonnongrafiitin tuottajat heräävät eloon. (The Assay, Nov. 2018)

Kuva 2. Leading Edge Materials -yrityksellä on lupaava luonnongrafiitin esiintymä Keski-Ruotsissa. (Lähde: Twitter 3.3.2019)

Grafiitti-markkinat

Grafiitin hinta on pysynyt viime vuosina suhteellisen vakaana.

Kuva 3. Grafiitin hintakehitys vuosina 2004 – 2019 (Lähde: SeekingAlpha / Northern Graphite )

 

Kuva 4. Grafiitintuottajia Kiinassa ja muualla maailmassa. (Lähde: Benchmark Mineral Intelligence)

 

Markkinatutkimuslaitos Benchmark Mineral Intelligence (BMI) on arvioinut tulossa olevien litiumioniakkutehtaiden vaikutusta grafiitin kysyntään (kuva 5). Joulukuussa 2020 putkessa oli BMI:n mukaan jo yli 180 megaluokan li-ion-akkutehdasta.

Kuva 5. Suunnitteilla/toteutusvaiheessa olevien li-ion-akkutehtaiden vaikutus grafiitin kysyntään (Lähde: SeekingAlpha / Benchmark Mineral Intelligence )

(Päivitetty: 17.3.2021)

Grafiittiin  liittyviä uutisia 2021

  • Graphite: Flake project developments heating up. Roskill, 15 March 2021.
  • New mine in Madagascar to move into construction. Mining Review Africa, 8 March 2021.
  • Graphite: Syrah Resources aims for 15 ktpm restart. Roskill, 3 March 2021.
  • Graphite: Renascor signs MoU with major Chinese anode producer. Roskill, 5 Feb 2021.
  • Graphite Outlook 2021: Demand from Battery Segment to Grow. Investing News, 11 January 2021.

Grafiittiin  liittyviä uutisia 2020

  • Graphite: Potential large-scale Norwegian battery materials plant. Roskill, 3 Sep 2020.
  • Graphite: Syrah Resources reaches battery-grade purified spherical graphite milestone. Roskill, 17 July 2020.
  • Graphite: Construction begins on new ’ultra-large’ flake graphite mine in Inner Mongolia. Roskill, 4 June 2020.
  • Graphite supply must increase 500% under World Bank scenario. Roskill News Letter, May 19, 2020.
  • Graphite: Magnis signs construction contract for Nachu project in Tanzania. Roskill, 4 Jan 2020.

Grafiittiin  liittyviä uutisia 2019

  • Graphite Miners News for the Month of December 2019. Seeking Alpha, Dec 30, 2019.
  • Graphite: Flake prices falter as African exports meet new demand – for now. Roskill, August 9, 2019.
  • Samsung may release a smartphone with new battery technology that can fully charge less than 30 minutes. Businessinsider.com, August 13, 2019.

Lisätietoa grafiitista

 

Natural & Synthetic Graphite – Outlook to 2030, 13th Edition. Roskill 2020. https://roskill.com/market-report/natural-synthetic-graphite/

 

Grafiittia Norjasta

 

Jättimäisen grafiittikaivoksen rakentaminen käynnistyy Sisä-Mongoliassa

 

Grafiitilla iso rooli ilmastotalkoissa

 

Lisää korona-häiriöitä odotettavissa grafiitin globaaleihin toimitusketjuihin

 

Grafiittihiutaleiden hinnat leijailevat alaspäin Afrikan tuotannon myötä

 

LATAA KRIITTISET METALLIT JA HUOLTOVARMUUS -RAPORTTI TÄÄLTÄ!