石墨(C) .分类，性能和应用

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碳存在于两个天然结晶的同质形式 - 石墨和金刚石中，每个晶体具有自身的晶体结构和性能。

石墨这个词来源于希腊词“graphein”，意思是书写。这种材料的颜色是典型的灰黑色，不透明，并有一个发光的黑色光泽。石墨是一种独特的材料，因为它同时具有金属和非金属的特性。

虽然石墨是柔韧的，但它不是弹性的，而且具有很高的电导率和导热率。它也是化学惰性和高度耐火的。由于石墨对x射线和中子的吸附性较低，因此在核工业中具有重要的应用价值。

这种罕见的性能组合是由于石墨的晶体结构。碳原子在平面冷凝环系统中设置六角。这些层彼此平行地堆叠。环内的原子共价键合，而这些层通过van der WaaS力松散地连接在一起。石墨具有高度的各向异性，这是由两种类型的结晶方向作用的粘合引起的。

例如，石墨能够开发一种固体薄膜润滑剂就是这两种不同化学键的结果。由于弱范德华力控制着每一层之间的结合，它们可以相互滑动，使石墨成为理想的润滑剂。2000年，全球石墨产量估计约为60.2万吨，中国是最大的生产国，其次是印度、墨西哥、巴西和捷克共和国。

石墨的分类

石墨可以分为两种主要类型——天然和合成。

天然石墨

天然石墨是一种由石墨碳组成的矿物。结晶度变化很大。大多数商业(天然)石墨都是开采出来的，通常含有其他矿物质。石墨开采后，通常需要进行大量的矿物处理，如泡沫浮选来浓缩石墨。

天然石墨是一种优良的热和电导体，在广泛的温度范围内稳定，是一种高耐火材料，具有3650℃的高熔点。

天然石墨有三种类型:

• 高结晶
• 非晶
• 片

晶体石墨

据说，结晶矿脉石墨来自原油沉积物，经过时间、温度和压力转变成石墨。矿脉石墨裂缝的厚度通常在1厘米到1米之间，纯度通常超过90%。

虽然这种类型的石墨在全球都能找到，但只有斯里兰卡使用传统竖井或露天采矿技术进行商业开采。

无定型石墨

非晶态石墨是天然石墨中石墨含量最低的。然而，术语“非晶”是不正确的，因为材料仍然是结晶的。无定形石墨可以在煤、板岩或页岩等中晶岩层中以微小颗粒的形式被发现。yabo214石墨含量根据地质环境变化在25% ~ 85%之间。

常规的采矿技术用于提取非晶石墨，主要发生在墨西哥，朝鲜，韩国和奥地利。

片状石墨

鳞片石墨分布于变质岩中，均匀分布于矿体中，或集中的透镜状袋中。碳浓度的范围从5%到40%不等。在特定的变质岩如石灰石、片麻岩和片岩中，可以发现石墨片片状或鳞片状。

泡沫浮选用于提取片状石墨。“浮动”石墨具有80％-90％的石墨含量。使用化学物质过程制造超过98％的片状石墨。刨花石墨可以在全球众多地方找到。

合成石墨

合成石墨可以用焦炭和沥青生产。虽然这种石墨不像天然石墨那样结晶，但它可能有更高的纯度。基本上有两种合成石墨。一种是电石墨，由煤焦油沥青和石油焦在电炉中煅烧而成的纯碳。第二种是合成石墨，是将煅烧的石油沥青加热到2800℃生产的。

从本质上讲，合成石墨具有较高的电阻和孔隙率，以及较低的密度。其增强的孔隙率使其不适合耐火材料的应用。

合成石墨主要含有石墨碳，通过石墨化，非石墨碳的热处理，或在2100k超过2100k的温度下的烃的化学气相沉积。

关键属性

财产	商业石墨
体积密度(g / cm3.）	1.3 - -1.95
孔隙度（％）	-53 - 0.7
弹性模量(GPa)	8-15
抗压强度(MPa)	20-200
弯曲强度（MPA）	-100 - 6.9
热膨胀系数（X10-6°C)	1.2 - -8.2
导热系数(W /该调查)	25-470.
比热容(J/kg.K)	710 - 830
电阻率(Ω。m)	5 x10-6-30年x10-6

应用程序

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石墨具有高温稳定性和化学惰性，是耐火材料的理想材料。用于生产耐火砖和镁碳耐火砖(Mg-C)。此外，石墨还被用来生产坩埚、钢包和容纳熔融金属的模具。此外，石墨是用于生产用于连铸钢的功能耐火材料的最基本材料之一。亚博网站下载

在这里，石墨片与氧化铝和氧化锆混合，然后均衡压制，制造出诸如塞棒、分入口喷嘴和用于调节钢水流动和防止氧化的钢包护套等部件。这种材料也可以用来保护高温计。

在铁的生产中，石墨块被用来生产高炉的一部分衬里。它们在高温下的结构强度、抗热震性、高导热性、低热膨胀性和良好的耐化学性在这种应用中是非常重要的。

许多电冶金炉中使用的电极由石墨制成，例如用于加工钢的电弧炉。

化学工业

在化学领域，石墨被用于许多高温应用，如在电弧炉中生产磷和电石。石墨在特定的水电解过程中被用作阳极，如卤素(氯和氟)的生产。

核工业

在核反应堆中，大量的高纯度电石墨被用于生产慢化剂和反射器组件。电石墨的适用性来自于它对中子的低吸收、高导热性和较高温度下的高强度。

电子应用

石墨主要用作制造电动机碳刷的电气材料。在这里，组件的使用寿命和性能很大程度上取决于等级和结构。

机械的应用

石墨作为一种工程材料被广泛应用于各种应用，如活塞环、推力轴承、轴颈轴承和叶片。碳基密封被用于一些飞机喷气发动机的燃油泵和轴。

其他应用程序

非晶石墨用于:

• 冶金
• 涂料
• 润滑剂
• 耐火材料
• 油漆生产
• 铅笔生产

结晶石墨可以使用的区域包括：

• 润滑剂
• 粉末冶金
• 磨轮
• 电池

片状石墨用于耐火材料应用，通常是次级炼钢。除此之外，它也可用于铅笔，粉末冶金，涂料和润滑剂。

天然石墨的许多来源也用于石墨箔的开发。

使用合成石墨的领域包括:

• 航空航天应用
• 碳刷
• 用于电弧炉的石墨电极，用于冶金加工
• 核电厂的慢化剂棒
• 电池

合成石墨较高的孔隙率使其不适用于耐火材料。