石墨礦基本知識(shí)

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1、石墨本為無(wú)名鼠輩，然2010年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，使石墨一夜揚(yáng)名四海，風(fēng)光無(wú)限。借著石墨礦的傳說(shuō)與光環(huán)，中國(guó)寶安股上竄下跳，令人心驚肉跳，欲仙欲死。石墨礦究有何種神奇，請(qǐng)聽(tīng)我說(shuō)！?一、石墨特性、分類及用途（一）石墨基本性質(zhì)?關(guān)于石墨的發(fā)現(xiàn)和利用，有案可據(jù)的，當(dāng)首推《水經(jīng)注》，書(shū)中載“洛水側(cè)有石墨山。山石盡黑，可以書(shū)疏，故以石墨名山矣。”考古發(fā)現(xiàn)，早在3000多年前商代，中國(guó)就有用石墨書(shū)寫的文字，一直延續(xù)至東漢末年(公元220年)，石墨作為書(shū)墨才被松煙制墨所取代。清朝道光年間(公元1821-1850年)，湖南郴州農(nóng)民開(kāi)采石墨做燃料，稱之為“油碳”。??石墨

2、英文名Graphite，源于希臘文“graphein”，意為“用來(lái)寫”。由德國(guó)化學(xué)家和礦物學(xué)家A.G.Werner于1789命名。石墨分子式為C，分子量為12.01。天然石墨呈鐵黑色、鋼灰色，條痕亮黑色，金屬光澤，不透明。晶體屬?gòu)?fù)六方雙錐晶類，沿{0001}呈六方板狀晶體，常見(jiàn)單形有平行雙面、六方雙錐、六方柱，但完好晶形少見(jiàn)，一般呈鱗片狀或板狀。晶胞參數(shù)：a0=0.246nm，c0=0.670nm。典型的層狀結(jié)構(gòu)，碳原子成層排列，每個(gè)碳與相鄰的碳之間等距相連，每一層中的碳按六方環(huán)狀排列，上下相鄰層的碳六方環(huán)通過(guò)平行網(wǎng)面方向相互位移后再疊置形成層狀結(jié)構(gòu)，

3、位移的方位和距離不同就導(dǎo)致不同的多型結(jié)構(gòu)。上下兩層的碳原子之間距離比同一層內(nèi)的碳之間的距離大得多（層內(nèi)C-C間距=0.142nm，層間C-C間距=0.340nm）。具{0001}完全解理，比重2.09-2.23，比表面積5-10m2/g。硬度具異向性，垂直解理面為3-5，平行解理面為1-2。集合體常為鱗片狀，塊狀和土狀。石墨薄片具良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。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(lán)灰色，反射率Ro23(紅)，Re5.5(紅)，反射色、

4、雙反射均顯著，非均質(zhì)性強(qiáng)，偏光色為稻草黃色。鑒定特征鐵黑色，硬度低，一組極完全解理，具撓性，有滑感，易污手。若將硫酸銅溶液潤(rùn)濕的鋅粒放在石墨上，則可析出金屬銅斑點(diǎn)，而與之相似的輝鉬礦則無(wú)此反應(yīng)。?石墨是元素碳的一種同素異形體（其它同素異形體有金剛石、碳60、碳納米管和石墨烯），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。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。鑒于石墨特殊的成鍵方式，不能單一的認(rèn)為石墨是單晶體或

5、者是多晶體，現(xiàn)在普遍認(rèn)為石墨是一種混合晶體。??（二）石墨分類按石墨結(jié)晶形態(tài)和工藝特性，將天然石墨分為三類：?1．致密結(jié)晶狀石墨?致密結(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(jiàn)。顆粒直徑大于0．1毫米，比表面積范圍集中在0.1-1m2/g，晶體排列雜亂無(wú)章，呈致密塊狀構(gòu)造。這類石墨礦品位很高，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。?2．鱗片石墨?鱗片石墨晶體呈鱗片狀；這是在高溫高壓下變質(zhì)而成的，有大鱗片和細(xì)鱗片之分。此類石墨礦品位不高，一般在2～3%，或10～25%之間。它是自然界中可浮性最好的礦石

6、之一，經(jīng)過(guò)多磨多選可得高品位石墨精礦。這類石墨的可浮性、潤(rùn)滑性、可塑性均比其他類型石墨優(yōu)越，因此其工業(yè)價(jià)值最大。??3．隱晶質(zhì)石墨?隱晶質(zhì)石墨又稱微晶石墨或土狀石墨，這種石墨的晶體直徑一般小于1微米，比表面積范圍集中在1-5m2/g，是微晶石墨的集合體，只有在電子顯微鏡下才能見(jiàn)到晶形。此類石墨的特點(diǎn)是表面呈土狀，缺乏光澤，潤(rùn)滑性比鱗片石墨稍差。品位較高，一般固定碳含量60～85%。少數(shù)高達(dá)90%以上。一般應(yīng)用于鑄造行業(yè)比較多。主要蘊(yùn)藏在湖南郴州魯塘。隨著石墨提純技術(shù)的提高，土狀石墨的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。人造石墨（特種石墨），按成型方式可分為：?1．等靜壓

7、石墨（三高石墨），但并非三高就是等靜壓；?2．模壓石墨；3．?dāng)D壓石墨，多為電極材料。??按石墨顆粒度分為：?1、細(xì)結(jié)構(gòu)石墨；?2、中粗石墨（一般的顆粒度在0.8mm左右）；?3、電極石墨（2-4mm）。??（三）石墨工藝性質(zhì)與用途?石墨具有如下特殊性質(zhì)：?1）耐高溫性：石墨熔點(diǎn)為3850±50℃，沸點(diǎn)為4250℃，即使經(jīng)超高溫電弧灼燒，重量損失很小，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：石墨導(dǎo)電性比一般非金屬礦高一百倍。導(dǎo)熱性超過(guò)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

8、下，石墨成絕熱體。石墨能夠?qū)щ娛且驗(yàn)槭忻總€(gè)碳原子與其他碳原子只形成3個(gè)共價(jià)鍵,每個(gè)碳原子仍