一、基本性质
外观与颜色:石墨外观呈铁黑至钢灰色,条痕为光亮的黑色,具有强金属光泽。在土状形态下,其光泽较为暗淡。
硬度与密度:石墨是世界上最软的矿物之一,硬度仅为1~2(莫氏硬度),沿垂直方向随杂质的增加其硬度可增至3~5。其比重为1.9~2.3。
稳定性:石墨在常温下具有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。同时,石墨的韧性好,可碾成很薄的薄片,且能在常温下经受住温度的剧烈变化而不致破坏。
二、物理特性
耐高温:石墨的熔点极高,达到3850±50℃,即使在隔绝氧气条件下,其熔点在3000℃以上,是最耐温的矿物之一。
导电性与导热性:石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍,导热性也超过钢、铁、铅等金属材料。石墨能够导电是因为其结构中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。
润滑性:石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小,鳞片越大,摩擦系数越小,润滑性能越好。这使得石墨在机械工业中常作为润滑剂使用。
三、分类与来源
分类:石墨可分为天然石墨和人造石墨两大类。天然石墨通常分为鳞片状石墨和隐晶质石墨,广泛分布于变质矿床中。人造石墨则是通过人工方法制得,纯度较高。
来源:石墨矿藏在全球范围内的分布极不均匀,主要集中在中国、印度、巴西、捷克、加拿大和墨西哥等国。中国是全球石墨资源最为丰富的国家之一,石墨矿产品的开发已进入新阶段。
四、应用领域
耐火材料:石墨是生产耐火材料的重要原料,如耐火砖、坩埚、连续铸造粉等。在炼钢工业中,石墨耐火材料的应用尤为广泛。
电气工业:石墨在电气工业中广泛用作电极、电刷、碳棒、碳管等。其中,石墨电极在冶炼各种合金钢、铁合金时发挥着重要作用。
机械工业:石墨在机械工业中常作为润滑剂使用,同时还可用于制作活塞环、密封圈和轴承等部件。
新能源:石墨是锂离子电池负极材料的重要组成部分,具有可逆容量高、充放电效率好和工作电压稳定等优点。此外,石墨还可用于制作石墨烯等新型材料,在半导体、柔性电子、生物医学等领域具有巨大潜力。
其他领域:石墨还可用于制作膨胀石墨、氟化石墨等深加工产品,在航空航天、军事、化工等领域具有广泛应用前景。
综上所述,石墨作为一种重要的非金属矿物材料,在多个领域发挥着不可替代的作用。随着科技的进步和产业的发展,石墨的应用领域还将不断拓展和深化。