石墨的性質及用途

石墨是碳質元素結晶礦物，它的結晶格架為六邊形層狀結構。每一網層間的距離為3.40人，同一網層中碳原子的間距為1．42A。屬六方晶系，具完整的層狀解理。解理面以分子鍵為主，對分子吸引力較弱，故其天然可浮性很好。

　　石墨質軟，黑灰色；有油膩感，可污染紙張。硬度為1～2，沿垂直方向隨雜質的增加其硬度可增至3～5。比重為1．9～2．3。在隔絕氧氣條件下，其熔點在3000℃以上，是zui耐溫的礦物之一。 

　　自然界中純凈的石墨是沒有的，其中往往含有Si02、A1203、Fe0、CaO、P2O5、Cu0等雜質。這些雜質常以石英、黃鐵礦、碳酸鹽等礦物形式出現。此外，還有水、瀝青、CO2、H2、CH4、N2等氣體部分。因此對石墨的分析，除測定固定碳含量外，還必須同時測定揮發分和灰分的含量。 

　　石墨的工藝特性主要決定于它的結晶形態。結晶形態不同的石墨礦物，具有不同的工業價值和用途。工業上，根據結晶形態不同，將天然石墨分為三類。

1．致密結晶狀石墨 

　　致密結晶狀石墨又叫塊狀石墨。此類石墨結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，呈致密塊狀構造。這種：石墨的特點是品位很高，一般含碳量為60～65％，有時達80～98％，但其可塑性和滑膩性不如鱗片石墨好。

2．鱗片石墨

　　石墨晶體呈鱗片狀；這是在高強度的壓力下變質而成的，有大鱗片和細鱗片之分。此類石墨礦石的特點是品位不高，一般在2～3％，或100～25％之間。是自然界中可浮性的礦石之一，經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越；因此它的工業價值zui大。 

3．隱晶質石墨

　　隱品質石墨又稱非晶質石墨或土狀石墨，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。此類石墨的特點是表面呈土狀，缺乏光澤，潤滑性也差。品位較高。一般的60～80％。少數高達90％以上。礦石可選性較差。 石墨由于其特殊結構，而具有如下特殊性質：

　　1）耐高溫型：石墨的熔點為3850±50℃，沸點為4250℃，即使經超高溫電弧灼燒，重量的損失很小，熱膨脹系數也很小。石墨強度隨溫度提高而加強，在2000℃時，石墨強度提高一倍。

　　2）導電、導熱性：石墨的導電性比一般非金屬礦高一百倍。導熱性超過鋼、鐵、鉛等金屬材料。導熱系數隨溫度升高而降低，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，摩擦系數越小，潤滑性能越好。

　　4）化學穩定性：石墨在常溫下有良好的化學穩定性，能耐酸、耐堿和耐有機溶劑的腐蝕。

　　5）可塑性：石墨的韌性好，可年成很薄的薄片。

　　6）抗熱震性：石墨在常溫下使用時能經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，不會產生裂紋。

　　天然石墨以塊狀石墨和鱗片石墨，用途zui廣。我國還沒有發現大規模的塊狀石墨礦床，鱗片石墨和隱晶質石墨均有較大礦床，并形成了大規模開采的基地。

　　天然石墨具有許多優良的性質，因而廣泛應用于國民經濟各部門，尤其在冶金、機械、電器、化工工業中得到廣泛的應用。

　　石墨具有突出的耐高溫和耐低溫的性質，膨脹系數很小，體積穩定，因此能抗急冷急熱的變化，石墨的耐高溫性質和一般金屬不同當溫度升高時，它不是趨于軟化，而其強度反而增高。

　　石墨是熱和電的良導體，其傳熱性能和導電性能和大多數金屬差不多，但又有其特點，一般的金屬當溫度升高時，導熱系數也隨之升高，而石墨的導熱系數相反，溫度升高時，其導熱系數反而下降。在極高的溫度下，石墨趨于絕緣狀態，因此在超高溫條件下，石墨的隔熱性能是很可靠的。

　　石墨的可塑性和潤滑性早已在工業上獲得應用，鱗片越大，摩擦系數越小，因此鱗片石墨zui滑，潤滑性，致密結晶狀石墨次之，土狀石墨潤滑性較差。

　　石墨是化學工業的超級材料，它的化學穩定性非常突出，它耐酸、耐堿、耐腐蝕，在化工工業中具有特殊地位。 

　　石墨還是原子反應堆優良的減速劑，使石墨的用途進入了一個新的歷史階段，為了制造優良的減速劑，石墨的提純工藝得到了進一步發展，因此石墨已成為原子能工業的重要材料。