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  • 石墨的分類和組成

    作者:金龍泵業(yè)  時間:2013-01-29

    1.石墨是碳質(zhì)元素結(jié)晶礦物,它的結(jié)晶格架為六邊形層狀結(jié)構(gòu)。每一網(wǎng)層間的距離為3.40 人,同一網(wǎng)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。山東省萊西市為我國石墨重要產(chǎn)地之一,石墨探明儲量687.11 萬噸,現(xiàn)保有儲量639.93 萬噸.石墨質(zhì)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(zhì)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i02、A1203、Fe0、CaO、P2O5、Cu0 等雜質(zhì)。這些雜質(zhì)常以石英、黃鐵礦、碳酸鹽等礦物形式出現(xiàn)。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(fā)分和灰分的含量。
    石墨的工藝特性主要決定于它的結(jié)晶形態(tài)。結(jié)晶形態(tài)不同的石墨礦物,具有不同的工業(yè)價值和用途。工業(yè)上,根據(jù)結(jié)晶形態(tài)不同,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。顆粒直徑大于0.1 毫米。晶體排列雜亂無章,呈致密塊狀構(gòu)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(zhì)而成的,有大鱗片和細(xì)鱗片之分。此類石墨礦石的特點是品位不高,一般在2~3%,或00~25%之間。是自然界中可浮性最好的礦石之一,經(jīng)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(yōu)越;因此它的工業(yè)價值最大。
    3.隱晶質(zhì)石墨
    隱品質(zhì)石墨又稱非晶質(zhì)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(shù)高達90%以上。礦石可選性較差。
    石墨由于其特殊結(jié)構(gòu),而具有如下特殊性質(zhì):
    1)耐高溫型: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。石墨強度隨溫度提高而加強,在2000℃時,石墨強度提高一倍。
    2)導(dǎo)電、導(dǎo)熱性:石墨的導(dǎo)電性比一般非金屬礦高一百倍。導(dǎo)熱性超過鋼、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(shù)越小,潤滑性能越好。
    4)化學(xué)穩(wěn)定性:石墨在常溫下有良好的化學(xué)穩(wěn)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(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。
    名字來源:源于希臘文“graphein”,意為“用來寫”。由德國化學(xué)家和礦
    物學(xué)家A. G. Werner 于1789 命名;
    化學(xué)組成:成分純凈者極少,往往含各種雜質(zhì);
    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(shù):a0=0.246nm,c0=0.670nm;
    形態(tài):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(zhì):薄片具撓性,有滑感,易污手,具有良好的導(dǎo)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(chǎn)狀:石墨是在高溫下形成。分布最廣是石墨的變質(zhì)礦床,系由富含有機質(zhì)或碳質(zhì)的沉積巖經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用而成;
    主要用途:石墨在工業(yè)上用途很廣,用于制作冶煉上的高溫坩堝、機械工業(yè)的潤滑劑、制作電極和鉛筆芯;廣泛用于冶金工業(yè)的高級耐火材料與涂料、軍事工業(yè)火工材料安定劑、輕工業(yè)的鉛筆芯、電氣工業(yè)的碳刷、電池工業(yè)的電極、化肥工業(yè)催化劑等。鱗片石墨經(jīng)過深加工,又可生產(chǎn)出石墨乳、石墨密封材料與復(fù)合材料、石墨制品、石墨減磨添加劑等高新技術(shù)產(chǎn)品,成為各個工業(yè)部門的重要非金屬礦物原料。
    石墨新用途:
    隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對石墨也開發(fā)了許多新用途。
    柔性石墨制品。柔性石墨又稱膨脹石墨,是年代開發(fā)的一種新的石墨制品。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。著名產(chǎn)地:紐約Ticonderoga,馬達加斯加和Ceylon,我國以黑龍江雞西市柳毛為最大的產(chǎn)地。


     

     


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