石墨的基本知識與應用
來源：石墨棒、潤滑石墨棒、導電石墨棒、捷誠石墨制品公司 點擊量：33 日期：2011-03-08
 
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，是最耐溫的礦物之一。 
   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。是自然界中可浮性最好的礦石之一，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、塑性均比其他類型石墨優越；因此它的工業價值最大。 
    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。
    名字來源：源于希臘文“graphein”，意為“用來寫”。由德國化學家和礦物學家A. G. Werner 于1789命名；
    化學組成：成分純凈者極少，往往含各種雜質；
    類別：自然元素-非金屬元素-碳族；
    晶系和空間群：六方晶系，P63/mmm；
    晶胞參數:a0=0.246nm，c0=0.670nm；
    形態：單晶體常呈片狀或板狀，但完整的很少見。集合體通常為鱗片狀，塊狀和土狀；
    顏色：鐵黑色；
    條痕：光亮黑色；
    透明度：不透明；
    光澤：呈半金屬光澤；
    硬度：1-2；
    解理和斷口：平行解理極完全；
    比重：2.21-2.26g/cm3；
    其他性質：薄片具撓性，有滑感，易污手，具有良好的導電性；
    鑒定特征鐵黑色，硬度低，一組極完全解理，有滑感和染手；成因和產狀：石墨是在高溫下形成。分布最廣是石墨的變質礦床，系由富含有機質或碳質的沉積巖經區域變質作用而成；主要用途：石墨在工業上用途很廣，用于制作冶煉上的高溫坩堝、機械工業的潤滑劑、制作電極和鉛筆芯。



由于石墨具有許多優良的性能，因而在冶金、機械、電氣、化工、紡織、國防等工業部門獲得廣泛應用。 
1 ．作耐火材料 
石墨的一個主要用途是生產耐火材料，包括耐火磚，坩堝，連續鑄造粉，鑄模芯，鑄模洗滌劑和耐高溫材料。近20 年來，耐火材料工業中兩個重要的變化是鎂碳磚在煉鋼爐內襯中被廣泛應用，以及鋁碳磚在連續鑄造中的應用。使石墨耐火材料與煉鋼業緊密相連，全世界煉鋼業約消耗70 ％的耐火材料。 
( l ）鎂碳磚鎂碳耐火材料是60 年代中期，由美國研制成功，70 年代，日本煉鋼業開始把鎂碳磚用于水冷卻電弧爐煉鋼中。目前在世界范圍內鎂碳磚已大量用于煉鋼，并已成為石墨的一種傳統用途。80 年代初，鎂碳磚開始用于氧氣頂吹轉爐的爐襯。目前英國用作氧氣頂吹煉鋼爐襯的材料大部分是鎂碳磚，爐襯壽命為1000 次一1500 次，而日本，爐襯的壽命為2000 次一2500 次。 
( 2 ）鋁碳磚鋁碳耐火材料主要用于連續鑄造、扁鋼坯自位輸管道的保護罩，水下噴管以及油井爆破筒等。在日本用連續鑄造生產的鋼占總生產量的90 ％以上，英國為60 ％。 
( 3 ）坩鍋及有關制品用石墨制造的成型和耐火的坩鍋及其有關制品，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定，高溫下良好的熱震穩定性和優良的熱傳導性，所以石墨增禍及其有關制品被廣泛用于直接熔融金屬的工藝中。 
傳統的石墨粘土坩鍋用含碳量大于85 ％的鱗片石墨制造，通常石墨鱗片應大于100 目（BSS 篩），而目前國外在柑禍生產技術中的重要改進是，所用石墨的類型、鱗片大小和質量有了更大的靈活性；其次是用碳化硅石墨柑禍替代了傳統的粘土石墨坩鍋，這是隨著煉鋼工業中恒壓技術的引進而產生的。采用恒壓技術還可以使小鱗片石墨得到應用，在粘土石墨增禍中，含碳量達90 ％的大鱗片石墨約占45 % ，而在碳化硅石墨坩鍋中，大鱗片成分的含量僅占30 % ，石墨的含碳量降為80 ％。 
2 ．煉鋼 
石墨和其他雜質材料用于煉鋼工業時可作為增碳劑。滲碳使用的碳質材料的范圍, 很廣，包括人造石墨、石油焦、冶金焦炭和天然石墨。在世界范圍內煉鋼增碳劑用石墨仍是土狀石墨的主要用途之一。 
3 ．作導電材料 
石墨在電氣工業中廣泛用來作電極、電刷、碳棒、碳管、水銀整流器的正極、石墨墊圈、電話零件、電視機顯像管的涂層等等。其中以石墨電極應用最廣，在冶煉各種合金鋼、鐵合金時，使用石墨電極，這時強大的電流通過電極導入電爐的熔煉區，產生電弧，使電能轉化為熱能，溫度升高到2000 ℃ 左右，從而達到熔煉或反應的目的。此外，在電解金屬鎂、鋁、鈉時，電解槽的陽極也用石墨電極。生產金剛砂的電阻爐也用石墨電極作爐頭導電材料。 
電氣工業中所使用的石墨，對粒度和品位要求很高。如堿性蓄電池和一些特殊的電碳制品，要求石墨粒度控制在150 目～325 目（o . lmm 一o . o42mm ）范圍內，品位90 % - 99 ％以上，有害雜質（主要是金屬鐵）要求在10 ％以下。電視機顯像管所用的石墨，粒度要求在0 . 5 拜m 以下。 
4 ．作耐磨和潤滑材料 
石墨在機械工業中常作潤滑劑。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。許多輸送腐蝕介質的設備，廣泛采用石墨材料制成活塞環、密封圈和軸承，它們運轉時，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。