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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,是最耐溫的礦物之一。
自然界中純淨的石墨是沒有的,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。
石墨的種類
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1.緻密結晶狀石墨
緻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。顆粒直徑大於0.1毫米。晶體排列雜亂無章,呈緻密塊狀構造。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、可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於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。
特殊性質
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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。導熱係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於石墨鱗片的大小,鱗片越大,摩擦係數越小,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、耐鹼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:源於希臘文“graphein”,意為“用來寫”。由德國化學家和礦物學家A. G. Werner 於1789命名;
化學組成:成分純淨者極少,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;
鑑定特徵鐵黑色,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岩經區域變質作用而成;
主要用途
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石墨新用途
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隨著科學技術的不斷發展,人們對石墨也開發了許多新用途。
柔性石墨製品。柔性石墨又稱膨脹石墨,是年代開發的一種新的石墨製品。 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,隨後德、日、法也開始研製生產。這種產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。廣泛用於石油化工、原子能等工業領域。國際市場需求 量逐年增長。
著名產地:紐約Ticonderoga,馬達加斯加和Ceylon,中國以黑龍江雞西市柳毛為最大的產地。
石墨與金剛石
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金剛石和石墨的化學成分都是碳(C),稱“同素異形體”。從這種稱呼可以知道它們具有相同的“質”,但“形”或“性”卻不同,且有天壤之別,金剛石是目前最硬的物質,而石墨卻是最軟的物質之一。
石墨和金剛石的硬度差別如此之大,但人們還是希望能用人工合成方法來獲取金剛石,因為自然界中石墨(碳)藏量是很豐富的。但是要使石墨中的碳變成金剛石那樣排列的碳,不是那么容易的。石墨在5-6萬大氣壓((5-6)×103MPa)及攝氏1000至2000度高溫下,再用金屬鐵、鈷、鎳等做催化劑,可使石墨轉變成金剛石。
目前世界上已有十幾個國家(包括我國)均合成出了金剛石。但這種金剛石因為顆粒很細,主要用途是做磨料,用於切削和地質、石油的鑽井用的鑽頭。當前,世界金剛石的消費中,80%的人造金剛石主要是用於工業,它的產量也遠遠超過天然金剛石的產量。
最初合成的金剛石顆粒呈黑色,0.5mm大小,重約0.1克拉(用於寶石的金剛石一般最小不能小於0.1克拉)。現在我國研製的大顆粒金剛石達3mm以上,美國、日本等已製成6.1克拉多的金剛石。我們說金剛石已從石墨中“飛”出,寶石級的人造金剛石也會在不久的將來供應於市場。