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1石墨是碳的一种同素异形体，为灰黑色、不透明固体，化学性质稳定，耐腐蚀，同酸、碱等药剂不生反应。在氧气中燃烧生成二氧化碳，
可被强氧化剂如浓、等氧化。可用作抗磨剂、润滑剂，高纯度石墨用作原子反应堆中的中子减速剂，还可用于制造坩埚、电极、
电刷、干电池、石墨纤维、换热器、冷却器、电弧炉、弧光灯、铅笔的笔芯等
2石墨是原子晶体、金属晶体和分子晶体之间的一种过渡型晶体。在晶体中同层碳原子间以sp2杂化形成共价键，每个碳原子与另外三个碳原
子相联，六个碳原子在同一平面上形成正六边形的环，伸展形成片层结构。在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道，它们互相重叠，形成
离域π键电子在晶格中能自由移动，可以被激发，所以石墨有金属光泽，能导电、传热。由于层与层间距离大，结合力（范德华力）小，各
层可以滑动，所以石墨的密度比金刚石小，质软并有滑腻感。
3石墨又可分为天然石墨和人造石墨两大类，天然石墨来自石墨矿藏，天然石墨还可分成鳞片石墨、土状石墨及块状石墨。天然开采得到的
石墨含杂质较多，因而需要选矿，降低其杂质含量后才能使用，天然石墨的主要用途是生产耐火材料、电刷、柔性石墨制品、润滑剂、锂离
子电池负极材料等，生产部分炭素制品有时也加入一定数量的天然石墨。 [2]
在炭素工业中生产量的是各种人造石墨制品，人造石墨制品一般用易石墨化的石油焦、沥青焦为原料，经过配料、混捏、成型、焙烧、
石墨化（高温热处理）和机械加工等一系列工序而制成，生产周期长达数十天
4人造石墨的种类也很多，如单晶石墨、多晶石墨、热解石墨、高定向热解石墨、聚酰亚胺合成的石墨、石墨纤维等，多数人造石墨制品属
于多晶石墨一类。人造石墨中的主要产品是电弧炼钢炉及矿热电炉使用的石墨电极，石墨电极是一种耐高温、耐腐蚀的导电材料。人造石墨
在其他许多工业部门也有广泛的用途，如机械工业中电机用电刷、精密铸造模具、电火花加工的模具及耐磨部件，化学工业中的电解槽使用
的导电体或耐腐蚀器材，高纯度及高强度人造石墨是核工业部门的反应堆结构材料和用作的部件等。 [2]
石墨还可制取散热材料、密封材料、隔热材料、和防辐射材料等，石墨功能材料广泛应用于冶金、化工、机械设备、新能源汽车、核电、电
子信息、航空航天和等行业。欧盟发布的《对欧盟生死攸关的原料》报告中，将石墨列入14 种紧缺矿产原料。
5世界上已发现的大中型石墨矿床主要分布在中国、印度、巴西、捷克、加拿大、墨西哥等国。根据美国地质勘探局资料，世界石墨储量
为7100万吨，中国石墨储量为5500万吨，占世界的77%。巴西石墨矿分布在米纳斯吉拉斯（Minas Gerais）、塞阿腊（Ceara）和巴伊亚
（Bahia），的石墨分布在米纳斯吉拉斯州派德拉亚朱尔（Pedra Azul），探明矿石储量2.5亿吨。印度石墨矿主要分布在奥瑞萨邦和拉
贾斯坦邦，根据《印度矿业年报》，印度石墨储量为1075万吨，资源量为15802.5 万吨。加拿大石墨矿床分布在安大略省、不列颠哥伦比亚
省和魁北克省，比塞特克里克（Bissett Creek）石墨矿是北美洲的石墨矿床。斯里兰卡脉状石墨矿床世界，是世界上的高度石墨
化的脉状石墨矿床，位于斯里兰卡岛的西部和西南部。 中国的石墨矿产有晶质石墨和隐晶质石墨两种类型。根据国土资源部统计资料，截至
2009年底，中国晶质石墨矿物储量为3041万吨，基础储量为5432万吨，资源量为13054万吨。近20年，我国晶质石墨储量呈增加态势，
但是大鳞片石墨储量减少到不足500万吨。晶质石墨分布在黑龙江、山东和内蒙古等20个省（自治区）。
6石墨矿床以中、小型为主，矿床类型大致分为以下5种：①结晶片岩中的似层状石墨矿床；②变质煤层中的石墨矿床；③霞石正长岩中
的石墨矿床；④矽卡岩中的石墨矿床；⑤结晶片岩中的脉状石墨矿床
天然石墨资源有3类，它们分别是块状石墨、鳞片石墨和土状石墨（隐晶质石墨）。
（1）致密结晶状石墨
致密结晶状石墨又叫块状石墨。此类石墨结晶明显晶体肉眼可见。颗粒直径大于0.1毫米，比表面积范围集中在0.1-1m/g，晶体排列杂乱无章，
呈致密块状构造。这种石墨的特点是品位很高，一般含碳量为60～65%，有时达80～98%，但其可塑性和滑腻性不如鳞片石墨好。
块状石墨是、价值的石墨矿，主要在斯里兰卡发现。
（2）鳞片石墨
鳞片石墨是由许多单层的石墨结合而成，在变质岩中以单的片状存在，储量少、价值高，晶体呈鳞片状，这是在高强度的压力下变质而成的
，有大鳞片和细鳞片之分。此类石墨矿石的特点是品位不高，一般在2～3%，或10～25%之间。是自然界中可浮性的矿石之一，经过多磨
多选可得高品位石墨精矿。这类石墨的可浮性、润滑性、可塑性均比其他类型石墨，因此它的工业价值。
鳞片石墨主要分布在澳大利亚、巴西、加拿大、中国、德国和马达加斯加。 [4] 近几年，非洲坦桑尼亚和莫桑比克等地也发现大量的鳞片石墨
资源。有学者对莫桑比克Ancuaba及坦桑尼亚Chilalo地区的鳞片石墨矿石进行研究，结果表明Ancuaba、Chilalo地区石墨矿中矿物组成相似，
且均为大鳞片石墨资源。
（3）隐晶质石墨
隐晶质石墨又称微晶石墨或土状石墨，这种石墨的晶体直径一般小于1微米，比表面积范围集中在1-5m/g，是微晶石墨的集合体，只有在电子
显微镜下才能见到晶形。此类石墨的特点是表面呈土状，缺乏光泽，润滑性比鳞片石墨稍差。品位较高。一般的60～85%，少数高达90%以上。
一般应用于铸造行业比较多。随着石墨提纯技术的提高，土状石墨应用越来越广泛。
土状石墨是储量多的一种，鳞片较小，结晶度不高，用于生产值的产品，是3种石墨中价格的一种；土状石墨主要蕴藏在土耳其、
中国、欧洲、墨西哥和美国。石墨储量2015年统计结果为23000万t，其中土耳其石墨储量为9000万t，占储量的39.13%，巴西为
、 7200万t，占储量的31.30%，中国为5500万t，占储量的23.91%
7石墨可用于生产耐火材料、导电材料、耐磨材料、润滑剂、耐高温密封材料、耐腐蚀材料、隔热材料、吸附材料、摩擦材料和防辐射材料等，
这些材料广泛应用于冶金、石油化工、机械工业、电子产业、核工业和等。 耐火材料；在钢铁工业，石墨耐火材料用于电弧高炉和氧气转炉的耐火炉衬、钢水包耐火衬等； 石墨耐火材料主要是整体浇铸材料、镁碳砖和铝石墨耐火材料。石墨还用于粉末冶金和金属铸造成膜材料，石墨粉加入到钢水中增加钢的碳含量，使高碳钢具有许多性能。 [8]
导电材料在电气工业上用作制造电极、电刷、碳棒、碳管、正流器的正极，石墨垫圈、电话零件，电视机显像管的涂层等。耐磨润滑材料石墨在机械工业中常作为润滑剂。润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用，而石墨耐磨材料可以在－200～2000℃温度中在很高的滑动速度下，不用润滑油工作。许多输送腐蚀介质的设备，广泛采用石墨材料制成活塞杯，密封圈和轴承，它们运转时勿需加入润滑油。石墨乳也是许多金属加工（拔丝、拉管）时的良好的润滑剂。 [8]
耐腐蚀材料；经过特殊加工的石墨，具有耐腐蚀、导热性好，渗透率低等特点，就大量用于制作热交换器，反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵设备。广泛应用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门，可节省大量的金属材料。 [8]
高温冶金材料由于石墨的热膨胀系数小，而且能耐急冷急热的变化，可作为玻璃器的铸模，使用石墨后黑色金属得到铸件尺寸，表面光洁成品率高，不经加工或稍作加工就可使用，因而节省了大量金属。生产硬质合金等粉末冶金工艺，通常用石墨材料制成压模和烧结用的瓷舟。单晶硅的晶体生长坩埚，区域精炼容器，支架夹具，感应加热器等都是用高纯石墨加工而成的。此外石墨还可作真空冶炼的石墨隔热板和底座，高温电阻炉炉管等元件。 [8]
原子能与工业
石墨具有良好的中子减速剂用于原子反应堆中，铀-石墨反应堆是目前应用较多的一种原子反应堆。作为动力用的原子能反应堆中的减速材料应当具有高熔点，稳定，耐腐蚀的性能，石墨完全可以满足上述要求。作为原子反应堆用的石墨纯度要求很高，杂质含量不应超过几十个ppm 。特别是其中硼含量应少于0.5ppm。在工业中还用石墨制造固体燃料的喷嘴，的鼻锥，宇宙航行设备的零件，隔热材料和防射线材料。 [8]
（1） 石墨还能防止锅炉结垢，有关单位试验表明，在水中加入一定量的石墨粉（每吨水大约用4～5克）能防止锅炉表面结垢。此外石墨涂在金属烟囱、屋顶、桥梁、管道上可以防腐防锈。 [8]
（2） 石墨逐渐取代铜成为EDM电极的材料。 [8]
（3） 石墨深加工产品填加到塑料产品和橡胶产品中，可使塑料制品和橡胶制品不产生静电，许多工业产品需要具有防静电和屏蔽电磁辐射功能，石墨产品兼有这两项功能，石墨在塑料制品、橡胶制品及其它相关工业产品中的应用也会增加。 [8]
此外，石墨还是轻工业中玻璃和造纸的磨光剂和防锈剂，是制造铅笔、墨汁、黑漆、油墨和人造金刚石、钻石不可缺少的原料。它是一种很好的节能环保材料，美国已用它做为汽车电池。随着现代科学技术和工业的发展，石墨的应用领域还在不断拓宽，已成为高科技领域中新型复合材料的重要原料，在国民经济中具有重要的作用。
石墨坩埚以天然鳞片石墨为主体原料，以可塑性耐火粘土或炭质为粘结剂加工而成，具有耐高温、
导热性能强、抗腐蚀性能好，使用寿命长等特点。在高温使用过程中，热膨胀系数小，对急冷
、急热具有一定抗应变性能。对酸性、碱性溶液抗蚀性较强，具有优良的化学稳定性，在熔炼过
程中不参与任何化学反应。石墨坩埚内壁平滑，被熔化的金属液体不易渗漏和粘附在坩埚内壁
，使金属液体有良好的流动性和浇铸性，适用于各种不同模具浇铸成型。由于石墨坩埚具有以
上优良特性，被广泛用于合金工具钢冶炼和有色金属及其合金的冶炼
石墨坩埚的主要原料有石墨、碳化硅、硅石、耐火粘土、沥青和焦油等。石墨是坩埚生产的主要原料，
在配料中占45～55%，以结晶形的鳞片状和针（块）状石墨为佳。我国生产石墨坩埚普遍采用鳞片状中碳
石墨，含碳量一般为85～93%。根据坩埚的性能用途、型号规格选择石墨粒度。通常容积在100#以上的
大型坩埚，采用32目以上的大鳞片石墨；容积在60#～80#的中型坩埚，采用80目鳞片石墨；容积在50#
以下的小型坩埚，采用100目鳞片石墨；手工成型异形坩埚采用-100目细鳞片石墨。耐火粘土主要起
可塑成型无机粘结剂的作用。要求粘土成分纯洁，可塑性强，理化性能稳定。并具有较高的耐火度和良好的
热效应。由于坩埚熔炼的物质和使用条件的不同，在生产配料中，各种原料的配合比例不一。应根据坩
埚的性能、用途和使用条件合理确定。
石墨坩埚主要用于金属材料的熔融，它分天然石墨质和人造石墨质两类。1)天然石墨质它是以天然鳞片状
石墨为主要原材料，加入粘土及其它耐火质原料制成的，一般叫做粘土石墨坩埚，而把以沥青为粘结剂的
叫做炭素粘结剂型坩埚，单靠粘土的烧结力制成的叫徽粘土粘结剂型坩埚，前者在强度和抗热冲击性方面
。它用于钢铁、铜、铜合金及其它有色金属的熔解，其大小各式各样，熔融容量从250g到500kg不等。
这类坩埚包括撇渣勺、盖、接合环、坩埚支架和搅拌捧等附件。2)人造石墨质上述的天然石墨坩埚通常含有
50%左右的粘土质矿物，而人造石墨坩埚的杂质（灰分）小于1%，用于精炼高纯度金属，还有经过特殊纯
化处理的高纯石墨（灰分<20ppm）。人造石墨坩埚往往用于熔融少量的贵金属和高属或高熔点金属
和氧化物等。还可用作为钢铁中气体分析用坩埚。
石墨坩埚的制造工艺可分为手塑成型、旋塑成型和压塑成型三种。坩埚质量的优劣与工艺成型方法有重要
关系。成型方法决定坩埚坯体的结构、密度、气孔率和机械强度。手塑成型用于特殊用途的异型坩埚，不
能用旋塑和压塑成型方法的情况下。有些特殊异型坩埚，可采用旋塑与手塑相结合的方法成型。旋塑成型
是以旋罐机带动塑模运转，利用内刀挤塑泥料完成坩埚塑型。压塑成型是应用油压、水压或气压等压力设
备为动能，以钢模为塑具进行坩埚成型。它与旋塑成型法相比，具有工艺简单、生产周期短、成品率与效
率高、劳动强度低、成型水分少、坩埚收缩率和气孔率低、产品质量和密度高等优点
石墨坩埚应注意防潮。石墨坩埚怕受潮，受潮后对质量有很大影响，如果使用受潮的坩埚会出现破裂
、爆片、掉帮和掉底等现象，造成熔化金属的损失，甚至发生工伤事故。所以石墨坩埚在仓储保管和使
用过程中，注意防潮。储存石墨坩埚的库房要干燥通风，并将温度保持在5℃~25℃之间，相对湿度
为50～60%，切不可把坩埚放在砖土或水泥地面上储存，以免受潮。散装的石墨坩埚应放在木架上，以
离地面25～30cm为宜；以木箱、柳条筐篓或草袋包装的整装件，货垛下面须垫枕木，离地面不低于
20cm，在枕木上铺垫一层油毡更利于隔潮。码放一段时期倒垛，把下层的倒在上层，是上下
层相对地倒。倒垛时间间隔不可过长，一般两个月倒垛一次，如果地面潮气不大，可三个月倒垛一次。
总之，勤倒垛才能收到好的防潮效果。 [1]
