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石墨的性質、用途、分類和技術標準

發(fā)布時間:2024-09-14
石墨基本性質
石墨分子式為c,分子量為12.01。天然石墨呈鐵黑色、鋼灰色,條痕亮黑色,金屬光澤,不透明。晶體屬復六方雙錐晶類,常見單形有平行雙面、六方雙錐、六方柱,但完好晶形少見,一般呈鱗片狀或板狀。
石墨是元素碳的一種同素異形體(其它同素異形體有金剛石、碳60、碳納米管和石墨烯),每個碳原子的周邊連結著另外三個碳原子(排列方式呈蜂巢式的多個六邊形)以共價鍵結合,構成共價分子。由于每個碳原子均會放出一個電子,那些電子能夠自由移動,因此石墨屬于導電體。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。鑒于石墨特殊的成鍵方式,不能單一的認為石墨是單晶體或者是多晶體,現(xiàn)在普遍認為石墨是一種混合晶體。
石墨分類
按石墨結晶形態(tài)和工藝特性,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,比表面積范圍集中在0.1-1m2/g,晶體排列雜亂無章,呈致密塊狀構造。這類石墨礦品位很高,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
鱗片石墨晶體呈鱗片狀;這是在高溫高壓下變質而成的,有大鱗片和細鱗片之分。此類石墨礦品位不高,一般在2~3%,或10~25%之間。它是自然界中可浮性較好的礦石之一,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、可塑性均比其他類型石墨優(yōu)越,因此其工業(yè)價值較大。
3.隱晶質石墨
隱晶質石墨又稱微晶石墨或土狀石墨,這種石墨的晶體直徑一般小于1微米,比表面積范圍集中在1-5m2/g,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,潤滑性比鱗片石墨稍差。品位較高,一般固定碳含量60~85%。少數(shù)高達90%以上。一般應用于鑄造行業(yè)比較多。主要蘊藏在湖南郴州魯塘。隨著石墨提純技術的提高,土狀石墨的應用將越來越廣泛。
人造石墨(特種石墨),按成型方式可分為:
1.等靜壓石墨(三高石墨),但并非三高就是等靜壓;
2.模壓石墨;
3.擠壓石墨,多為電極材料。
按石墨顆粒度分為:
1、細結構石墨;
2、中粗石墨(一般的顆粒度在0.8mm左右);
3、電極石墨(2-4mm)。
石墨性質與用途
石墨具有如下特殊性質:
1、耐高溫性:石墨熔點為3850±50℃,沸點為4250℃,即使經超高溫電弧灼燒,重量損失很小,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、導電、導熱性:石墨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(shù)隨溫度升高而降低,甚至在的溫度下,石墨成絕熱體。
3、潤滑性:石墨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、化學穩(wěn)定性:石墨在常溫下有良好的化學穩(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,可碾成很薄的薄片。
6、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。
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