石墨礦

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石墨是碳元素的結晶礦物之一，具有潤滑性、化學穩定性、耐高溫、導電、特殊的導熱性和可塑性、塗敷性等優良性能，其應用領域十分廣泛。石墨在冶金工業中主要用作耐火材料；在鑄造業中用作鑄模和防鏽塗料；在電氣工業中用於生產碳素電極、電極碳棒、電池，製成的石墨乳可用作電視機顯像管塗料，製成的碳素製品可用於發電機、電動機、通訊器材等諸多方面

目錄

前景

近年來，隨着新能源、新材料產業的崛起，石墨產品尤其是下游深加工製品越來越引起關注，正逐漸成為國防、航天、新材料等領域不可替代的重要材料。 為此，美國、歐盟等早已把石墨列為重要的戰略資源，並加以控制開採。 而我國工業和信息化部發布的《石墨行業准入條件》也對當前的石墨市場乃至整個石墨行業的未來發展形成種種利好。

作用

石墨在冶金工業中主要用作耐火材料；在鑄造業中用作鑄模和防鏽塗料；在電氣工業中用於生產碳素電極、電極碳棒、電池，製成的石墨乳可用作電視機顯像管塗料，製成的碳素製品可用於發電機、電動機、通訊器材等諸多方面。在機械工業中用作飛機、輪船、火車等高速運轉機械的潤滑劑；在化學工業中用於製造各種抗腐蝕器皿和設備；在核工業中用作原子反應堆中的中子減速劑和防護材料等；在航天工業中可做火箭發動機尾噴管喉襯，火箭、導彈的隔熱、耐熱材料以及人造衛星上的無線電連接信號和導電結構材料。此外，石墨還是輕工業中玻璃和造紙的磨光劑和防鏽劑，製造鉛筆、墨汁、黑漆、油墨和人造金剛石的原料。隨着現代科學技術和工業的發展，石墨的應用領域還在不斷拓寬，已成為高科技領域中新型複合材料的重要原料，在國民經濟中具有重要的作用。

分類

中國石墨產品分為鱗片石墨和微晶石墨兩大類：鱗片石墨指天然晶質石墨，其形似魚鱗狀，系由晶質(鱗片狀)石墨礦石經加工、選礦、有的經提純而得的產品；微晶石墨曾稱土狀石墨或無定形石墨，指由微小的天然石墨晶體構成的緻密狀集合體，系由隱晶質(土狀)石墨礦石經加工、有的經選礦、提純而得的產品。

鱗片石墨

根據其固定碳含量分為高純石墨、高碳石墨、中碳石墨及低碳石墨4類，依照產品粒徑、固定碳含量共分為212種牌號，各種牌號石墨產品的技術要求見表4.13.2。高純石墨(固定碳含量大於或等於99.9%)主要用於柔性石墨密封材料，代替白金坩堝用於化學試劑熔融及潤滑劑基料等；高碳石墨(固定碳含量94.0%～99.9%)主要用於耐火材料、潤滑劑基料、電刷原料、電碳製品、電池原料、鉛筆原料、填充料及塗料等；中碳石墨(固定碳含量80%～94%)主要用於坩堝、耐火材料、鑄造材料、鑄造塗料、鉛筆原料、電池原料及染料等。低碳石墨(固定碳含量大於或等於50.0%～80.0%)主要用於鑄造塗料。微晶石墨分為有鐵要求者和無鐵要求者2類，依照產品固定碳含量、最大粒徑分為60個牌號，各種牌號石墨產品其外觀要求產品中不得有肉眼可見的木屑、鐵屑、石粒等雜物，產品不被其他雜質污染，其技術要求見表4.13.3。微晶石墨中酸溶鐵含量不大於1%者，主要用於鉛筆、電池、焊條、石墨乳劑、石墨軸承的配料及電池碳棒的原料等；無鐵要求的微晶石墨主要用於鑄造材料、耐火材料、染料及電極糊等原料。

自然類型

通常按其賦礦岩石的岩性劃分，各類礦床有其專屬的石墨礦石自然類型。晶質(鱗片狀)石墨礦石在區域變質礦床中，主要有片麻岩類、片岩類以及大理(透輝)岩類、變粒岩類、混合岩類等礦石自然類型；在岩漿熱液礦床中主要發育花崗岩類及閃長岩類、長英岩類等礦石自然類型。隱晶質(土狀)石墨礦石在接觸變質礦床中主要發育板岩類和千枚岩類礦石自然類型。

片麻岩類

包括石墨花崗片麻岩、石墨黑雲斜長片麻岩、石墨夕線透輝片麻岩、石墨輝石片麻岩等。石墨呈鱗片狀或聚片狀，與黑雲母等片狀礦物或透閃石、夕線石等纖維狀礦物緊密共生，一般順片麻理作定向排列，較均勻地分布於長石、石英等脈石礦物顆粒之間。石墨片徑0.04～4mm，往往隨脈石顆粒的大小而變化，脈石顆粒粗的其周圍石墨片徑大，一般以0.1～0.5mm較多。片岩類石墨礦石包括石墨片岩、石墨石英片岩、雲母石墨片岩、石英石墨片岩等。石墨呈鱗片集合體與雲母、絹雲母等片狀礦物緊密共生，順片理定向排列於石英、斜長石等粒狀礦物之間。石墨片徑0.01～1.5mm，以0.1～0.2mm的較多。石墨大理岩、石墨透輝岩、石墨變粒岩都具有粒狀變晶結構和塊狀構造。礦石中石墨往往呈鱗片狀或不規則片狀，雜亂浸染於脈石礦物顆粒間或解理內，構成填隙結構。石墨片徑在變粒岩型礦石中一般為0.1～0.3mm，在大理岩型礦石中一般為0.1～0.5mm，在透輝岩型礦石中一般為0.5～1mm，大的可達5～10mm。石墨混合岩一般是作為混合岩化產物疊加於片麻岩、片岩或變粒岩類礦石之上，常呈條帶狀或脈狀。由於大量石英物質的加入，混合岩化重熔再結晶，組分遷移以及再分配的結果，礦石的礦物成分與結構構造很不均勻，出現條帶狀構造、眼球狀構造及陰影構造，化學成分變化大。礦石固定碳含量一般為2.5%～4.5%，石墨鱗片分布不均勻，有時局部富集，片徑增大，一般為0.2～0.5mm。花崗岩類礦石是由岩漿熱液不同階段結晶礦物和石墨組成的各種含石墨花崗岩，與石墨共生的礦物比較複雜，常含多種金屬和稀有金屬礦物。石墨呈浸染狀分布於花崗岩中，在一些富氣液的岩漿礦床中，石墨可呈球狀、豆狀聚積，構成球狀石墨花崗岩，石墨片徑一般為0.1～0.2mm。賦存於板岩和千枚岩中的隱晶質石墨礦石，石墨呈隱晶質鱗片集合體為主，粒徑一般在0.2mm左右，主要為無定形花瓣狀、疊層狀，一般含有部分微晶鱗片石墨，片徑大的可達1～2μm，與石墨共生的有伊利石或高嶺石等粘土礦物，以及石英、水雲母、絹雲母、紅柱石、黃鐵礦等。隱晶質石墨礦石常殘留原岩的層理構造，變質不徹底的部分還可含部分未變質的無煙煤，保留煤岩結構。有的隱晶質石墨礦床的礦石分為軟質石墨與硬質石墨兩種，軟質石墨礦石變質徹底，質量好，硬質石墨一般為石墨與無煙煤的過渡帶，質量次。

特徵

成分結構

石墨的化學成分為碳(C)。天然產出的石墨很少是純淨的，常含有10%～20%的雜質，包括SiO2、Al2O3、MgO、CaO、P2O5、CuO、V2O5、H2O、S、FeO以及H、N、CO2、CH4、NH3等。石墨礦物呈鐵黑、鋼灰色，條痕光亮黑色；金屬光澤，隱晶集合體光澤暗淡，不透明；解理{0001}完全，硬度具異向性，垂直解理面為3～5，平行解理面為1～2；質軟，密度為2.09～2.23g/cm3，有滑膩感，易污染手指。礦物薄片在透射光下一般不透明，極薄片能透光，呈淡綠灰色，一軸晶，折射率1.93～2.07，在反射光下呈淺棕灰色，反射多色性明顯，Ro灰色帶棕，Re深藍灰色，反射率Ro23(紅)，Re5.5(紅)，反射色、雙反射均顯著，非均質性強，偏光色為稻草黃色。石墨屬復六方雙錐晶類，沿{0001}呈六方板狀晶體，常見單形有平行雙面、六方雙錐、六方柱，但完好晶形少見，一般呈鱗片狀或板狀，集合體呈緻密塊狀、土狀或球狀。

石墨晶體具典型的層狀結構，碳原子排列成六方網狀層，面網結點上的碳原子相對於上下鄰層網格的中心。重複層狀為2的是石墨2H多型，屬六方晶系，即通常所指的石墨；若重複層狀為3的則為石墨3R多型，屬三方晶系，但在天然石墨結構中不能單獨分離出來。在石墨晶體結構中，層內碳原子的配位數為3，具共價金屬鍵，間距0.142nm，層與層間以分子鍵相連，間距為0.340nm，此種特殊的晶體結構和化學鍵性使石墨具有一些特殊的工藝性能。

理化性質

由於碳原子在石墨結晶格子的原子層中排列緊密，熱振動困難，因而石墨能耐高溫並具特殊的熱性能。石墨的熔點為3850℃，沸點為4250℃，吸熱量6.9036×107J/kg，經高溫電弧灼燒重量損失極小，在2500℃時其強度比常溫時提高1倍，熱膨脹係數小(1.2×10-6)，溫度驟變時其體積變化不大。由於石墨晶體中存在容易流動的電子，因此其導電、導熱性能不亞於金屬。但隨溫度升高，導熱係數反而減少，在極高溫度下趨於不導熱狀態。石墨的化學穩定性好，不受酸、鹼及有機溶劑的侵蝕。石墨的潤滑性能類似於二硫化鉬和四氟化烯，摩擦係數在潤滑介質中小於0.1，尤以鱗片狀石墨的潤滑性更好。此外，石墨還具塗敷性和可塑性，將其塗敷在固體物體表面，可形成薄膜牢固粘附而起保護固體作用，並可製成任何複雜形狀的製品。