第一節(jié) 石墨概況
一、物化性質(zhì)
石墨由于其特殊結(jié)構(gòu)，而具有如下特殊性質(zhì)：
1、耐高溫型：石墨的熔點(diǎn)為3850±50℃，沸點(diǎn)為4250℃，即使經(jīng)超高溫電弧灼燒，重量的損失很小，熱膨脹系數(shù)也很小。石墨強(qiáng)度隨溫度提高而加強(qiáng)，在2000℃時(shí)，石墨強(qiáng)度提高一倍。
2、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性：石墨的導(dǎo)電性比一般非金屬礦高一百倍。導(dǎo)熱性超過鋼、鐵、鉛等金屬材料。導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而降低，甚至在極高的溫度下，石墨成絕熱體。
3、潤滑性：石墨的潤滑性能取決于石墨鱗片的大小，鱗片越大，摩擦系數(shù)越小，潤滑性能越好。
4、化學(xué)穩(wěn)定性：石墨在常溫下有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐酸、耐堿和耐有機(jī)溶劑的腐蝕。
5、可塑性：石墨的韌性好，可碾成很薄的薄片。
6、抗熱震性：石墨在常溫下使用時(shí)能經(jīng)受住溫度的劇烈變化而不致破壞，溫度突變時(shí)，石墨的體積變化不大，不會(huì)產(chǎn)生裂紋。
二、應(yīng)用領(lǐng)域
石墨是碳元素的結(jié)晶礦物之一，具有潤滑性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐高溫、導(dǎo)電、特殊的導(dǎo)熱性和可塑性、涂敷性等優(yōu)良性能，其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。石墨在冶金工業(yè)中主要用作耐火材料;在鑄造業(yè)中用作鑄模和防銹涂料;在電氣工業(yè)中用于生產(chǎn)碳素電極、電極碳棒、電池，制成的石墨乳可用作電視機(jī)顯像管涂料，制成的碳素制品可用于發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、通訊器材等諸多方面;在機(jī)械工業(yè)中用作飛機(jī)、輪船、火車等高速運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械的潤滑劑;在化學(xué)工業(yè)中用于制造各種抗腐蝕器皿和設(shè)備;在核工業(yè)中用作原子反應(yīng)堆中的中子減速劑和防護(hù)材料等;在航天工業(yè)中可做火箭發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管喉襯，火箭、導(dǎo)彈的隔熱、耐熱材料以及人造衛(wèi)星上的無線電連接信號(hào)和導(dǎo)電結(jié)構(gòu)材料。此外，石墨還是輕工業(yè)中玻璃和造紙的磨光劑和防銹劑，制造鉛筆、墨汁、黑漆、油墨和人造金剛石的原料。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，石墨的應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷拓寬，已成為高科技領(lǐng)域中新型復(fù)合材料的重要原料，在國民經(jīng)濟(jì)中具有重要的作用。
三、石墨特征 分析
碳的一種同素異構(gòu)體——六方晶系的晶體。它是鑄鐵內(nèi)常出現(xiàn)的以及石墨化鋼內(nèi)含有的一種組織組分。石墨是元素碳的一種同素異形體，每個(gè)碳原子的周邊連結(jié)著另外三個(gè)碳原子（排列方式呈蜂巢式的多個(gè)六邊形）以共價(jià)鍵結(jié)合，構(gòu)成共價(jià)分子。由于每個(gè)碳原子均會(huì)放出一個(gè)電子，那些電子能夠自由移動(dòng)，因此石墨屬于導(dǎo)電體。碳是一種非金屬元素，位于元素周期表的第二周期IVA族。
常溫下單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不溶于水、稀酸、稀堿和有機(jī)溶劑；不同高溫下與氧反應(yīng)燃燒，生成二氧化碳或一氧化碳；在鹵素中只有氟能與單質(zhì)碳直接反應(yīng)；在加熱下，單質(zhì)碳較易被酸氧化；在高溫下，碳還能與許多金屬反應(yīng)，生成金屬碳化物。碳具有還原性，在高溫下可以冶煉金屬。石墨是碳質(zhì)元素結(jié)晶礦物，它的結(jié)晶格架為六邊形層狀結(jié)構(gòu)。每一網(wǎng)層間的距離為3.40Å，同一網(wǎng)層中碳原子的間距為1．42Å。屬六方晶系，具完整的層狀解理。解理面以分子鍵為主，對(duì)分子吸引力較弱，故其天然可浮性很好。石墨與金剛石、碳60、碳納米管等都是碳元素的單質(zhì)，它們互為同素異形體。
第二節(jié) 石墨的用途
由于石墨所具有的特殊性能，所以在冶金、機(jī)械、石油、化工、核工業(yè)、國防等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，其主要用途為：
1、耐火材料：在冶煉工業(yè)中，用石墨制造石墨坩堝、作鋼錠的保護(hù)劑、作冶煉爐內(nèi)襯的鎂碳磚。
2、導(dǎo)電材料：在電器工業(yè)中，廣泛采用石墨作電極、電刷、電棒、碳管以及電視機(jī)顯像管的涂料等。
3、耐磨材料和潤滑劑：在許多機(jī)械設(shè)備中，用石墨作耐磨和潤滑材料，可以在-200～2000℃度范圍內(nèi)以100m/s的速度滑動(dòng)，不用或少用潤滑油。
4、密封材料：用柔性石墨作離心泵、水輪機(jī)、汽輪機(jī)和輸送腐蝕介質(zhì)的設(shè)備的活塞環(huán)墊圈、密封圈等。
5、耐腐蝕材料：用石墨制作器皿、管道和設(shè)備，可耐各種腐蝕性氣體和液體的腐蝕，廣泛用于石油、化工、濕法冶金等部門。
6、隔熱、耐高、防輻射材料：石墨可作為核反應(yīng)堆中中子減速劑以及火箭的噴嘴、導(dǎo)彈的鼻錐、宇航設(shè)備零件、隔熱材料、防射線材料等。
第三節(jié) 石墨分類
一、致密結(jié)晶狀石墨
密結(jié)晶狀石墨又叫塊狀石墨。此類石墨結(jié)晶明顯晶體肉眼可見。顆粒直徑大于0．1毫米。晶體排列雜亂無章，呈致密塊狀構(gòu)造。這種石墨的特點(diǎn)是品位很高，一般含碳量為60～65％，有時(shí)達(dá)80～98％，但其可塑性和滑膩性不如鱗片石墨好。
二、鱗片石墨
石墨晶體呈鱗片狀；這是在高強(qiáng)度的壓力下變質(zhì)而成的，有大鱗片和細(xì)鱗片之分。此類石墨礦石的特點(diǎn)是品位不高，一般含碳量在2～3％，或100～25％之間。是自然界中可浮性最好的礦石之一，經(jīng)過多磨多選可得高品位石墨精礦。這類石墨的可浮性、潤滑性、可塑性均比其他類型石墨優(yōu)越；因此它的工業(yè)價(jià)值最大。
鱗片石墨按含碳量的高低分類：如含碳量在99.99-99.9%之間為高純石墨；含碳量在99-94%之間為高碳石墨；含碳量在93-80%為中碳石墨；含碳量在75-50%之間為低碳石墨。
三、隱晶質(zhì)石墨
隱晶質(zhì)石墨又稱非晶質(zhì)石墨或土狀石墨，這種石墨的晶體直徑一般小于1微米，是微晶石墨的集合體，只有在電子顯微鏡下才能見到晶形。此類石墨的特點(diǎn)是表面呈土狀，缺乏光澤，潤滑性也差。品位較高。一般的含碳量60～80％。少數(shù)高達(dá)90％以上。礦石可選性較差。
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