簡介
石墨晶體結構圖名稱來源
石墨源於希臘文“graphein”，意為“用來寫”。由德國化學家和礦物學家A.G.Werner於1789命名。石墨在我國套用歷史悠久，而且不同時期的名稱也不同，例如《山海經·西山經》:“女床之山,其陽多赤銅,其陰多石涅。”《本草綱目》卷九《石部·五色石脂·墨石脂》引《名醫別錄》:“一名石墨,一名石涅。”而在南朝陳·徐陵《玉台新詠》序:“南都石黛最發雙蛾;北地胭脂偏開兩靨。”唐·杜甫《閬水歌》:“嘉陵江色何所似,石黛碧玉相因依。”裡面，又將石墨命名為石黛等。
碳元素
碳是一種很常見的元素，它以多種形式廣泛存在於大氣和地殼之中。碳單質很早就被人認識和利用，碳的一系列化合物——有機物更是生命的根本。碳是生鐵、熟鐵和鋼的成分之一。碳能在化學上自我結合而形成大量化合物，在生物上和商業上是重要的分子。生物體內大多數分子都含有碳元素。
碳化合物
碳化合物一般從化石燃料中獲得，然後再分離並進一步合成出各種生產生活所需的產品，如乙烯、塑膠等。
存在形式
碳的存在形式是多種多樣的，有晶態單質碳如金剛石、石墨；有無定形碳如煤；有複雜的有機化合物如動植物等；碳酸鹽如大理石等。單質碳的物理和化學性質取決於它的晶體結構。高硬度的金剛石和柔軟滑膩的石墨晶體結構不同，各有各的外觀、密度、熔點等。
分類
1.天然石墨石墨的工藝特性主要決定於它的結晶形態。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。
2.塊狀石墨
塊狀石墨又叫緻密結晶狀石墨。此類石墨結晶明顯晶體肉眼可見。顆粒直徑大於0．1毫米，比表面積範圍集中在0.1-1m2/g，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。
3.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10～25%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。
4.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於1微米，比表面積範圍集中在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。一般的60～85%。少數高達90%以上。一般套用於鑄造行業比較多。主要蘊藏在湖南郴州魯塘。隨著石墨提純技術的提高。土狀石墨套用越來越廣泛。
5.人造石墨
廣義上，一切通過有機炭化再經過石墨化高溫處理得到的石墨材料均可稱為人造石墨，如炭纖維、熱解炭、泡沫石墨等。而狹義上的人造石墨通常指以雜質含量較低的炭質原料為骨料、煤瀝青等為粘結劑，經過配料、混捏、成型、炭化和石墨化等工序製得的塊狀固體材料，如石墨電極、等靜壓石墨等。人造石墨就成型方式通常可分為：振動成型，擠壓成型，模壓成型，等靜壓成型。
發展
早在二十世紀三十年代，我國黑龍江雞西柳毛、山東南墅石墨礦就開始了石墨的生產加工。當時選礦工藝流程簡單，工人勞動條件差，生產率極低，年產量僅有幾千噸。經過幾十年的發展，我國石墨及碳素製品產量快速上升，2004-2011年，石墨及碳素製品產量年複合增長率達22.12%。2011年，中國石墨及碳素製品產量為2556.17萬噸，同比增長21.98%。
石墨及碳素製品具備優良的性能，套用日益廣泛，產能及效益近年來呈快速增長趨勢。2011年，中國石墨及碳素製品行業發展迅速，行業內企業對成本費用的管理控制能力較高，盈利能力較強。國家統計局數據顯示，2011年，中國石墨及碳素製品行業實現工業總產值1675.64億元;實現銷售收入1677.65億元，同比增長40.58%;實現利潤總額109.59億元，同比增長50.87%。隨著套用的不斷推廣，中國石墨及碳素製品行業的競爭也日趨激烈。
中國規模以上石墨及碳素製品企業較多，集中度低。截至2011年末，中國規模以上石墨及碳素製品企業達871家，銷售收入排名前十的企業銷售收入總額僅占全行業的13.46%。從世界石墨及碳素製品市場的發展趨勢和競爭格局來看，未來我國石墨及碳素製品行業將逐步向大集團集中，石墨及碳素製品行業的集中度將會進一步提高。
隨著中國冶金、化工、機械、醫療器械、核能、汽車、航空航天等行業的快速發展，這些行業對石墨及碳素製品的需求將會不斷增長，中國石墨及碳素製品行業將保持快速增長。根據《中國石墨及碳素製品行業發展前景與投資戰略規劃分析報告前瞻》數據，2006-2011年，中國石墨及碳素製品行業銷售收入年複合增長率為36.56%。根據當前國內外經濟形勢，結合2006-2011年中國石墨及碳素製品行業銷售收入數據及中國經濟成長數據，粗略估計2012-2015年我國石墨及碳素製品行業銷售收入年複合增長率為21%，2015年，中國石墨及碳素製品行業銷售收入將達到3400億元。
無序出口
多年以來，中國一直是天然石墨產品的最大出口國，在石墨深加工產品技術上領先的已開發國家，則對天然石墨實行“以購代采”的戰略，並且進行技術封鎖。
不可再生的天然石墨資源，以初級產品出口的方式持續流失。國內企業需要的石墨尖端產品，只能再以出口石墨上百倍的價格進口。
據USGS(美國地質勘探局)數據，2013年探明的全球天然石墨儲量約1.3億噸，儲量前三位的國家為巴西、中國和印度，其中中國儲量約為5500萬噸，占全球儲量的42%。2013年全球天然石墨產量為119萬噸，其中中國生產81萬噸，占全球產量的68%，位居全球首位。
中國生產的天然石墨產品中，絕大部分是最初級的加工產品。這些初級加工產品，都面臨著產能過剩的問題，而產能過剩又壓制了價格。2011年之前，天然石墨產量最大的初級產品鱗片石墨粉的價格逐年遞升，一直到2011年時達到6700元/噸。隨後其價格又開始連續下跌，截至當前，石墨精粉的價格較高位時已跌去超過50%。
多年來，中國一直是出口石墨初級產品最多的國家，每年出口總量占世界總出口量的50%左右。中國海關的數據顯示，2011～2013年，國內“天然石墨”出口數量分別為44萬噸、25萬噸、25萬噸。海關統計的“天然石墨”主要是石墨精粉，其中純度較低的一些產品出口時價格甚至不足3000元/噸。而進口的一些負極材料，可以達到10萬~20萬元/噸；而一些氟化石墨產品，能達到30萬~50萬元/噸。
鑑定特徵
鱗片狀石墨形態：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。
成因和產地
石墨是在高溫下形成。石墨最常見於大理岩、片岩或片麻岩中，是有機成因的碳質物變質而成。煤層可經熱變質作用部分形成石墨。少量石墨是火成岩的原生礦物。石墨也常見於隕石中，一般為團塊狀，以一定方位關係組成立方體外形的多晶集合體稱方晶石墨。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；著名產地有紐約Ticonderoga，馬達加斯加和Ceylon，我國以黑龍江雞西市柳毛為最大的產地。
工業分類
石墨中國石墨礦石以鱗片狀晶質類型為主，其次為隱晶質類型，緻密狀晶質石墨只見於新疆托克布拉等個別礦床中，工業價值不大。
鱗片狀石墨礦石結晶較好，晶體粒徑大於1μm，一般為0.05～1.5mm，大的可達5～10mm，多呈集合體。礦石品位較低，一般為3～13.5%。伴生的礦物有雲母、長石、石英、透閃石、透輝石、石榴石和少量硫鐵礦、方解石等，有時還伴有金紅石，釩雲母等有用組分。鱗片石墨礦石按其所賦存岩石的岩性不同，分片麻岩型、片岩型、透輝岩型、變粒岩型、混合岩型、大理岩型及花崗岩型等七種，前六種礦石類型產於區域變質成因礦床中，後一種礦石類型則產於岩漿熱液成因礦床中。
穩晶質石墨礦石一般呈微晶集合體，晶體粒徑小於1μm，只有在電子顯微鏡下才能觀察到其晶形。礦石呈灰黑色、鋼灰色，一般光澤暗淡，具有緻密塊狀、土狀及層狀、頁片狀構造。隱晶石墨的工藝性能不如鱗片狀石墨，工業套用範圍也較小，礦石品位一般都較高，但礦石可選性差。礦物成分以石墨為主，伴生有紅柱石、水雲母、絹雲母及少量黃鐵礦、電氣石、褐鐵礦、方解石等。品位一般為60～80%、灰分為15～22%、揮發分為1～2%、水分為2～7%。
廣泛套用
隨著世界工業正在突飛猛進的向前發展，石墨已被國內外視為重要的工業礦物原料之一，特別是最近幾年，科學技術的發展，石墨製品已在各行各業發揮著重要作用。
石墨製品保持了鱗片石墨原有的化學特性即耐酸性、抗腐蝕和物理特性即耐高溫3000℃耐低溫-204℃，它的抗壓強度大於800kg/Cm2，而且抗氧化，在450℃空氣中失重1%，回彈率為15-50%（密度1.1-1.5）。還具有很強的自潤滑性能。因此石墨製品已被廣泛的套用在冶金、化工、石油化工、高能物理、航天、電子等方面。
利用石墨的特性，人們已經根據工程的需要又靈巧的製成了不同類型的製品：如高純石墨製品、柔性石墨製品、複合石墨製品等等。為了提高使用性能還將石墨與纖維（包括合成纖維）、金屬絲、金屬網、金屬加工板在一起製成複合石墨製品，而大大的增加了它的強度及彈性。複合石墨製品主要是與樹脂類、合成橡膠、塑膠（聚四氟材料、乙烯、丙烯等）冷壓或熱合兩種，還有液體石墨製品（即石墨乳等）及半液體石墨製品（即石墨潤滑脂等）。石墨製品在廣闊的領域裡發揮著它密封、耐溫、耐腐蝕、導電、保溫、抗壓、耐磨、抗氧化等重要作用，已引起國內外專家的普遍重視。當然石墨製品也在悄悄的進入現代化辦公用品中，如江西一家檔案用品廠利用石墨膨脹加工成一定吸附藥品能力的可保持一年不失藥性的防蟲圓片。還有北墅石墨礦生產的石墨潤滑帶，為國內木材加工行業解決了砂光機（多半是進口砂光機）配件的急需難題，填補了國內同類產品的空白。總之石墨製品已愈來愈被各個工業部門所利用，石墨製品的市場是遠大而廣泛的。
資源分布
石墨分布示意圖河北省： 懷安縣大岔溝、邢台、張安鄉、張安北、赤城
山西省： 大同郊區、弘賜堡、大同市郊六畝地
內蒙古： 興和縣、黃土夭、察右後旗白古崖、土默特左旗兵州亥鄉什報氣、烏蘭察布盟、武川縣廟溝、阿古旗雲華背、白靈廟鄉、大東溝、中後旗八盟武元、中後旗八盟哈德雲溝吉林省： 磐石縣煙囪山、敦化縣、東大崴子、集安縣、通化縣
黑龍江省：雞西市柳毛、穆稜縣西河子鄉光義村、呼瑪縣都林場、勃力縣雙河鄉、雞西市麻山、雙鴨山市嶺西、鐵力縣神樹石、蘿北縣、都獸河
山東省： 萊西市南墅、北墅、平度市劉戈莊、明村、石嶺、喬戈莊、閻村、梨園唐田、雲山、兩目、洪山、古硯麻蘭、威海市
大西莊、牟平縣高陵鄉徐村、乳山縣午極鄉魯家夼、萊陽縣大梁子口山前夼、海陽縣發城姜格莊、文登縣朱家藏格莊
江西省： 金谿縣河源峽山、定南縣鵝公地區樂田
福建省： 漳平縣高山、建陽縣嶺根牆、華安縣福田
湖北省： 宜昌縣樟村坪三岔堙
湖南省： 郴州魯塘、冷水江三尖鄉、安仁桂陽宜章
廣東省： 吳川縣梅勞鎮、樂東縣、峨文嶺、連平縣梅洞
海南省： 瓊海縣煙塘定安
四川省： 南江縣坪河鄉、旺蒼縣蠟燭河、南江縣坪河鄉向陽坡、攀枝花市仁和區中壩鄉扎壁
雲南省： 無陽縣哀牢山棕皮寨、元謀縣牟定
西藏自治區：左貢縣沙龍區巴鄉青谷村
陝西省： 眉縣營頭鄉、臨潼縣洪慶鄉驪山崇陽溝、戶縣澇賂銀洞溝、長安縣前山地區、商縣丹地區、鳳縣留壩、隴縣、米脂潼關
河南省： 靈寶縣杜家營、內鄉縣杜羅莊、內鄉縣極場鄉、浙川、西峽、鎮平、許山地區曾山、欒川縣河峪鄉平
遼寧省： 海城縣小弧山、寬甸縣紅石拉子、風城縣、桓仁縣
江蘇省： 新沂地區
新 疆： 奇台縣蘇吉泉、博塔拉州的庫西姆奇、哈河地區下河、尉犁縣西山口、將軍廟地區、奇台縣20餘處礦點。
浙江省： 青田地區
青海省： 諾木洪地區金水江、海西州都蘭
甘肅省： 肅北地區安西
安徽省： 宣城雙橋地區、歙縣、潛山縣、洪鎮地區、桐城縣奄城
初步統計，全國25個省、市、自治區有近100個礦點。
資源儲量
中國石墨礦山資源豐富。石墨成形地質條件好、分布廣泛，儲量大、質量好，是中國有優勢的礦產之一。據統計，1991年全國已探明晶質石墨礦物儲量15692萬噸，其中A+B+C級儲量3729萬噸，D級儲量11963萬噸；隱晶質石墨礦石儲量4780萬噸，其中A+B+C級儲量2096萬噸，D級儲量2684萬噸。
中國國石墨礦石工業品位，晶質石墨不低於3%，隱晶質石墨不低於65%。晶質石墨礦石中，石墨礦物結晶良好，約有三分之一的礦床石墨中大鱗片含量比較高，少數礦床石墨細鱗片含量較高，並混有隱晶質石墨成分。晶質石墨礦石大多數屬易選礦石，尤其是風化礦石更容易選。
我國晶質石墨礦床礦石大致分：
1、 較低礦石品位（3-5%）的，占2%左右；
2、 中等礦石品位（6-12%）的，占75%左右；
3、 較高礦石品位（13-22%及<22%）的，占20%左右。
中國隱晶質礦床礦石品位一般較高，石墨含量65-80%的占80%左右，有的高達90%以上。
中國石墨資源分布廣，目前已發現全國25個省、市、自治區有石墨礦點。晶質石墨礦主要分布在黑龍江、山東、內蒙、山西、河北五省，石墨保有儲量占全國的90%。隱晶質石墨礦主要分布在湖南、吉林兩省，石墨保有儲量占全國的80%。
從中國已探明的石墨儲量看，晶質石墨占68%左右，隱晶質石墨占32%左右。石墨產量約占世界總產量的45%左右。目前，中國石墨儲量、產量及出口量均居世界之首，對國際石墨市場有較大影響
| 我國石墨產地礦石儲量統計（2006年參考） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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別名
石墨在我國套用歷史悠久，因此在各個時期也有不同的名稱：
1、石涅
《本草綱目》2、石黑
清·陳元龍《格致鏡原》卷三七《文具類·異墨》引《丹鉛續錄》:“《山海經》有石涅,《孝經·援神契》有黑丹,石涅。黑丹,即今石黑也,一名畫眉石。”
3、石螺
清·袁枚《隨園詩話》卷一引清·裘曰修詩:“玉鏡台前一笑時,石螺親為畫雙眉。”
4、石黛
南朝陳·徐陵《玉台新詠》序:“南都石黛最發雙蛾;北地胭脂偏開兩靨。”唐·杜甫《閬水歌》:“嘉陵江色何所似,石黛碧玉相因依。”
5、畫眉石
《本草綱目》“黑石脂”釋名:“(黑石脂)乃石脂之黑者,亦可為墨,其性粘舌,與石炭不同,南人謂之畫眉石。”《明一統志》:“南雄府上產石墨……人或取以畫眉,故又名畫眉石。”
6、黑丹
《山海經》有石涅,《孝經·援神契》有黑丹,石涅。黑丹,即今石黑也,一名畫眉石。”
7、黑石脂
《本草綱目》卷九《石部·五色石脂·墨石脂》
文化底蘊
微粉石墨《新疆歷史詞典》中介紹：石墨即煤炭。始為西域人發現使用。後趙建都於鄴,採石墨,以之為書,又以為火,燃之難盡。亦謂之石炭。宋以後始大盛於中原。
《范子計然書》:“石墨出三輔,上石價八百。”
特殊性質
1）耐高溫性：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，熱膨脹係數也很小。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。石墨能夠導電是因為石墨中每個碳原子與其他碳原子只形成3個共價鍵,每個碳原子仍然保留1個自由電子來傳輸電荷。
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，可碾成很薄的薄片。
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。
石墨
石墨
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
晶體特徵
晶系和空間群：六方晶系，P63/mmm
晶胞參數：a0=0.246nm，c0=0.670nm
典型的層狀結構，碳原子成層排列，每個碳與相鄰的碳之間等距相連，每一層中的碳按六方環狀排列，上下相鄰層的碳六方環通過平行網面方向相互位移後再疊置形成層狀結構，位移的方位和距離不同就導致不同的多型結構。上下兩層的碳原子之間距離比同一層內的碳之間的距離大得多（層內C-C間距=0.142nm，層間C-C間距=0.340nm）
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
比表面積：5-10m2/g
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；如果將硫酸銅溶液潤濕的鋅粒放在石墨上，則可析出金屬銅的斑點，在與石墨相似的輝鉬礦上則無此反應。[3]
最新成果
2008年8月報導:科學家最近研究發現，鉛筆石墨中一種叫做石墨烯的二維碳原子晶體，比鑽石還堅硬，強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍。矽片上有數千個肉眼看不見的小孔。科學家開始採取高科技手段，將矽片放置在電子顯微鏡下進行觀察，科學家花費數天時間，希望能在矽片小孔上發現合適的單原子厚的石墨烯薄片。一旦科學家發現了一些只有100分之一頭髮絲寬度的石墨烯薄片後，他們就開始使用原子尺寸的金屬和鑽石探針對它們進行穿刺，從而測試它們的強度。讓科學家震驚的是，石墨烯比鑽石還強硬，它的強度比世界上最好的鋼鐵還高100倍！美國機械工程師傑弗雷·基薩教授用一種形象的方法解釋了石墨烯的強度：如果將一張和食品保鮮膜一樣薄的石墨烯薄片覆蓋在一隻杯子上，然後試圖用一支鉛筆戳穿它，那么需要一頭大象站在鉛筆上，才能戳穿只有保鮮膜厚度的石墨烯薄層。
華裔科學家李成古和魏小丁（音譯）在科研活動中不過據科學家稱，儘管石墨在大自然中非常普遍，並且石墨烯是人類已知強度最高的物質，但科學家可能仍然需要花費數年甚至幾十年時間，才能找到一種將石墨轉變成大片高質量石墨烯“薄膜”的方法，從而可以用它們來為人類製造各種有用的物質。據科學家稱，石墨烯除了異常牢固外，還具有一系列獨一無二的特性，石墨烯還是目前已知導電性能最出色的材料，這使它在微電子領域也具有巨大的套用潛力。研究人員甚至將石墨烯看作是矽的替代品，能用來生產未來的超級計算機。
新用途
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。
輕工業套用
此外，石墨還是輕工業中玻璃和造紙的磨光劑和防鏽劑，是製造鉛筆、墨汁、黑漆、油墨和人造金剛石、鑽石不可缺少的原料。它是一種很好的節能環保材料，美國已用它做為汽車電池。隨著現代科學技術和工業的發展，石墨的套用領域還在不斷拓寬，已成為高科技領域中新型複合材料的重要原料，在國民經濟中具有重要的作用。
