石墨的特性以及石墨的用途

石墨是元素碳的一種同素異形體，每個碳原子的周邊連結(jié)著另外三個碳原子（排列方式呈蜂巢式的多個六邊形）以共價鍵結(jié)合，構(gòu)成共價分子。由于每個碳原子均會放出一個電子，那些電子能夠自由移動，因此石墨屬于導(dǎo)電體。 石墨是其中一種最軟的礦物，它的用途包括制造鉛筆芯和潤滑劑。碳是一種非金屬元素，拉丁語為Carbonium。

石墨的特性

石墨及其制品具有高強(qiáng)耐酸性、抗腐蝕和耐高溫3000℃以及耐低溫-204℃等優(yōu)良特性，被廣泛的應(yīng)用在冶金、化工、石油化工、高能物理、航天、電子等方面。石墨的具體特性大致有以下幾種：

1、超強(qiáng)的耐高溫特性

石墨的熔點為3850±50℃，沸點為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，石墨強(qiáng)度提高一倍。

2、石墨制品具有很好的導(dǎo)熱性、抗熱震性。石墨在常溫下使用時能經(jīng)受住溫度的劇烈變化而不致破壞，溫度突變時，石墨的體積變化不大，不會產(chǎn)生裂紋。

3、石墨制品具有化學(xué)穩(wěn)定性和抗侵蝕能力。石墨在常溫下具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，不受任何強(qiáng)酸，強(qiáng)堿及有機(jī)溶劑的侵蝕。

4、石墨制品環(huán)保健康，無放射性污染，耐高溫。碳要在2000-3300度高溫的環(huán)境下經(jīng)過至少十幾個晝夜的石墨化過程才能成為石墨，因此，石墨中的有毒有害物質(zhì)早已釋放殆盡，至少在2000度以內(nèi)是非常穩(wěn)定的。

5、石墨制品具有很好的吸附性。炭的空隙結(jié)構(gòu)使炭具有很好的吸附性，故炭常被用作吸附材料，用于吸附水分、氣味、有毒物質(zhì)等。

石墨的用途

1、作耐火材料包括耐火磚，坩禍，連續(xù)鑄造粉，鑄模芯，鑄模洗滌劑和耐高溫材料。

鎂碳磚鎂碳耐火材料是60 年代中期，由美國研制成功;在世界范圍內(nèi)鎂碳磚已大量用于煉鋼，并已成為石墨的一種傳統(tǒng)用途。鋁碳磚鋁碳耐火材料主要用于連續(xù)鑄造，扁鋼坯自位輸管道的保護(hù)罩，水下噴管以及油井爆破筒等。

用石墨制造的成型和耐火的坩鍋及其有關(guān)制品，例如坩鍋，曲頸瓶，塞頭和噴嘴等，具有高耐火性，低的熱膨脹性，熔煉金屬過程中，受到金屬浸潤和沖刷時亦穩(wěn)定，高溫下良好的熱震穩(wěn)定性和優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性，所以石墨增禍及其有關(guān)制品被廣泛用于直接熔融金屬的工藝中。  

2、煉鋼

石墨和其他雜質(zhì)材料用于煉鋼工業(yè)時可作為增碳劑。滲碳使用的碳質(zhì)材料的范圍， 很廣，包括人造石墨，石油焦，冶金焦炭和天然石墨。在世界范圍內(nèi)煉鋼增碳劑用石墨仍是土狀石墨的主要用途之一。  

3、作導(dǎo)電材料

石墨在電氣工業(yè)中廣泛用來作電極，電刷，碳棒，碳管，水銀整流器的正極，石墨墊圈，電話零件，電視機(jī)顯像管的涂層等等。其中以石墨電極應(yīng)用最廣，在冶煉各種合金鋼，鐵合金時，大量使用石墨電極。電氣工業(yè)中所使用的石墨，對粒度和品位要求很高。  

4、作耐磨和潤滑材料    

石墨在機(jī)械工業(yè)中常作潤滑劑。潤滑油往往不能在高速，高溫，高壓的條件下使用，而石墨耐磨材料可以在一200 ℃ 一2000 ℃ 溫度并在很高的滑動速度下(loom / s )不用潤滑油工作。許多輸送腐蝕介質(zhì)的設(shè)備，廣泛采用石墨材料制成活塞環(huán)，密封圈和軸承，它們運(yùn)轉(zhuǎn)時，勿需加入潤滑油，石墨乳也是許多金屬加工(拔絲，拉管)時的良好的潤滑劑。  

5、作耐腐蝕材料    

石墨具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。經(jīng)過特殊加工的石墨，具有耐腐蝕，導(dǎo)熱性好，滲透率低等特點，而廣泛用于制作熱交換器，反應(yīng)槽，凝縮器，燃燒塔，吸收塔，冷卻器，加熱器，過濾器，泵等設(shè)備。這些設(shè)備用于石油化工，濕法冶金，酸堿生產(chǎn)，合成纖維，造紙等工業(yè)部門，可節(jié)省大量的金屬材料。    

6、用于原子能工業(yè)和國防工業(yè)    

石墨具有良好的中子減速性能，最早作為減速劑用于原子反應(yīng)堆中，"鈾一石墨"反應(yīng)堆是目前應(yīng)用較多的一種原子反應(yīng)堆。作為動力用的原子能反應(yīng)堆中的減速材料應(yīng)當(dāng)具有高熔點，穩(wěn)定，耐腐蝕的性能，石墨完全可以滿足上述要求。   

7、作防垢防銹材料。   

石墨能防止鍋爐結(jié)垢。有試驗表明，在水中加入一定量的石墨粉，能防止鍋爐表面結(jié)垢。此外石墨涂在金屬煙囪、屋頂、橋梁、管道上可以防腐和防銹。 

8、石墨新用途  

1) 柔性石墨制品。柔性石墨又稱膨脹石墨，是70 年代開發(fā)的一種新的石墨制品。1971 年美國研究成功柔性石墨密封材料，解決了原子能閥門泄漏問題，隨后德，日，法也開始研制生產(chǎn)。這種產(chǎn)品除具有天然石墨所具有的特性外，還具有特殊的柔性和彈性。因此，是一種理想的密封材料，廣泛用于石油化工，原子能等工業(yè)領(lǐng)域，國際市場需求量逐年增長。  

2) 制作半金屬摩擦材料。自70 年代以來，離合器和自動襯廣泛使用半金屬摩擦材料。半金屬摩擦材料是將石墨和金屬粉，鋼纖維，陶土粉用合成樹脂粘結(jié)而成。這些自動襯主要可用于高速設(shè)備，如飛機(jī)，卡車以及越野車的制動裝置和離合器片。

石墨礦產(chǎn)的資源分布情況

關(guān)于石墨資源的研究報告顯示，全球石墨礦儲量豐富，無供應(yīng)瓶頸。根據(jù)USGS（美國地質(zhì)勘探局）的數(shù)據(jù)，全球石墨儲量13000萬噸，年開采礦物量119萬噸，儲采比達(dá)100年以上。豐富的儲量保證了石墨下游應(yīng)用時不會受到原料不足的制約。中國擁有豐富的石墨礦床，石墨礦儲量占世界總儲量的75％。據(jù)國土資源部資料，我國晶質(zhì)石墨儲量5280萬噸，隱晶質(zhì)石墨儲量2371萬噸。鱗片石墨主要集中在內(nèi)蒙古、山東和黑龍江，山東與黑龍江是兩個最重要生產(chǎn)地區(qū)。東北地區(qū)主要石墨企業(yè)有雞西柳毛石墨資源公司、黑龍江奧宇石墨集團(tuán)和雞西天盛非金屬礦業(yè)公司。內(nèi)蒙古地區(qū)較有代表性的企業(yè)是內(nèi)蒙興和縣信義石墨有限責(zé)任公司。山東省青島市郊的平度地區(qū)，石墨礦點也很豐富，企業(yè)有青島石墨股份有限公司、青島海達(dá)石墨公司（及其子企業(yè)黑龍江蘿北海達(dá)石墨公司）、青島黑龍石墨等。湖南郴州是土狀石墨的集中地，包括魯塘石墨礦和湖南省郴州市魯塘微晶石墨炭素有限公司。