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          石墨的性質及用途

          發布時間:2013-04-19      點擊次數:7845
             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。 
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