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 学习园地 => 十七、石墨基础
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发布日期:[2008-3-12]    共阅[2388]次
    英文名称:graphite

石墨是碳质元素结晶矿物,它的结晶格架为六边形层状结构。每一网层间的距离为3.40人,同一网层中碳原子的间距为1.42A。属六方晶系,具完整的层状解理。解理面以分子键为主,对分子吸引力较弱,故其天然可浮性很好。
石墨与金刚石、碳60、碳纳米管等都是碳元素的单质,它们互为同素异形体.
山东省莱西市为我国石墨重要产地之一,石墨探明储量687.11万吨,现保有储量639.93万吨.

石墨质软,黑灰色;有油腻感,可污染纸张。硬度为1~2,沿垂直方向随杂质的增加其硬度可增至3~5。比重为1.9~2.3。在隔绝氧气条件下,其熔点在3000℃以上,是最耐温的矿物之一。

自然界中纯净的石墨是没有的,其中往往含有Si02、A1203、Fe0、CaO、P2O5、Cu0等杂质。这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。此外,还有水、沥青、CO2、H2、CH4、N2等气体部分。因此对石墨的分析,除测定固定碳含量外,还必须同时测定挥发分和灰分的含量。

石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。结晶形态不同的石墨矿物,具有不同的工业价值和用途。工业上,根据结晶形态不同,将天然石墨分为三类。

1.致密结晶状石墨

致密结晶状石墨又叫块状石墨。此类石墨结晶明显晶体肉眼可见。颗粒直径大于0.1毫米。晶体排列杂乱无章,呈致密块状构造。这种:石墨的特点是品位很高,一般含碳量为60~65%,有时达80~98%,但其可塑性和滑腻性不如鳞片石墨好。

2.鳞片石墨

石墨晶体呈鳞片状;这是在高强度的压力下变质而成的,有大鳞片和细鳞片之分。此类石墨矿石的特点是品位不高,一般在2~3%,或100~25%之间。是自然界中可浮性最好的矿石之一,经过多磨多选可得高品位石墨精矿。这类石墨的可浮性、润滑性、可塑性均比其他类型石墨优越;因此它的工业价值最大。

3.隐晶质石墨

隐品质石墨又称非晶质石墨或土状石墨,这种石墨的晶体直径一般小于1微米,是微晶石墨的集合体,只有在电子显微镜下才能见到晶形。此类石墨的特点是表面呈土状,缺乏光泽,润滑性也差。品位较高。一般的60~80%。少数高达90%以上。矿石可选性较差。

石墨由于其特殊结构,而具有如下特殊性质:

1) 耐高温型:石墨的熔点为3850±50℃,沸点为4250℃,即使经超高温电弧灼烧,重量的损失很小,热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强,在2000℃时,石墨强度提高一倍。

2) 导电、导热性:石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低,甚至在极高的温度下,石墨成绝热体。 石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷.

3) 润滑性:石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小,鳞片越大,摩擦系数越小,润滑性能越好。

4) 化学稳定性:石墨在常温下有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。

5) 可塑性:石墨的韧性好,可年成很薄的薄片。

6) 抗热震性:石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏,温度突变时,石墨的体积变化不大,不会产生裂纹。

名字来源:源于希腊文“graphein”,意为“用来写”。由德国化学家和矿物学A.G.Werner 于1789命名;

化学组成:成分纯净者极少,往往含各种杂质;

类别:自然元素-非金属元素-碳族

晶系和空间群:六方晶系,P63/mmm;

晶胞参数:a0=0.246nm,c0=0.670nm;

形态:单晶体常呈片状或板状,但完整的很少见。集合体通常为鳞片状,块状和土状;

颜色:铁黑色;

条痕:光亮黑色

透明度:不透明

光泽:呈半金属光泽

硬度:1-2

解理和断口:平行解理极完全;

比重:2.21-2.26g/cm3

其他性质:薄片具挠性,有滑感,易污手,具有良好的导电性;鉴定特征铁黑色,硬度低,一组极完全解理,有滑感和染手;

成因和产状:石墨是在高温下形成。分布最广是石墨的变质矿床,系由富含有机质或碳质的沉积岩经区域变质作用而成;

主要用途:石墨在工业上用途很广,用于制作冶炼上的高温坩埚、机械工业的润滑剂、制作电极和铅笔芯;广泛用于冶金工业的高级耐火材料与涂料、军事工业火工材料安定剂、轻工业的铅笔芯、电气工业的碳刷、电池工业的电极、化肥工业催化剂等。鳞片石墨经过深加工,又可生产出石墨乳、石墨密封材料与复合材料、石墨制品、石墨减磨添加剂等高新技术产品,成为各个工业部门的重要非金属矿物原料

石墨新用途:
随着科学技术的不断发展,人们对石墨也开发了许多新用途。
柔性石墨制品。柔性石墨又称膨胀石墨,是年代开发的一种新的石墨制品。 年美国研究成功柔性石墨密封材料,解决了原子能阀门泄漏问题,随后德、日、法也 开始研制生产。这种产品除具有天然石墨所具有的特性外,还具有特殊的柔性和弹性。因此,是一种理想的密封材料。广泛用于石油化工、原子能等工业领域。国际市场需求 量逐年增长。

著名产地:纽约Ticonderoga,马达加斯加和Ceylon,我国以黑龙江鸡西市柳毛为最大的产地。

                    (摘自百度百科)

 
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