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石墨矿情况介绍

作者:Las Vegas 日期:2021-01-01 08:22 人气:

  石墨(graphite)是有机成因的碳质物变质而成,最常见于大理岩、片岩或片麻岩中。煤层可经热变质作用部分形成石墨,而少量石墨则是火成岩的原生矿物。石墨由于其特殊结构,具有耐高温性、抗热震性、导电性、润滑性、化学稳定性以及可塑性等众多特性,一直是军工与现代工业及高、新、尖技术发展中不可或缺的重要战略资源,石墨应用范围广泛,国际曾有专家预言“20世纪是硅的世纪,21世纪将是碳的世纪”。

  石墨鉴定特征:1、铁黑色,硬度低,一组极完全解理,有滑感和染手。2、石墨是在高温下形成。3、石墨最常见于大理岩、片岩或片麻岩中,是有机成因的碳质物变质而成。煤层可经热变质作用部分形成石墨。少量石墨是火成岩的原生矿物。石墨也常见于陨石中,一般为团块状,以一定方位关系组成立方体外形的多晶集合体称方晶石墨。

  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0.1-1m2/g,晶体排列杂乱无章,呈致密块状构造。这类石墨矿品位很高,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。

  鳞片石墨晶体呈鳞片状;这是在高温高压下变质而成的,有大鳞片和细鳞片之分。此类石墨矿品位不高,一般在2~3%,或10~25%之间。它是自然界中可浮性最好的矿石之一,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优越,因此其工业价值最大。

  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1-5m2/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,一般固定碳含量60~85%。少数高达90%以上。一般应用于铸造行业比较多。主要蕴藏在湖南郴州鲁塘。随着石墨提纯技术的提高,土状石墨的应用将越来越广泛。

  人造石墨(特种石墨),按成型方式可分为: (1)等静压石墨(三高石墨),但并非三高就是等静压;

  (2)中粗石墨(一般的颗粒度在0.8mm左右); (3)电极石墨(2-4mm)。 (二)石墨工艺性质与用途 1、石墨的特殊性质

  (1)耐高温性:石墨熔点为3850±50℃,沸点为4250℃,即使经超高温电弧灼烧,重量损失很小,热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强,在2000℃时,石墨强度提高一倍。

  (2)导电、导热性:石墨导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低,甚至在极高的温度下,石墨成绝热体。石墨能够导电是因为石墨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。

  (3)润滑性:石墨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。

  (4)化学稳定性:石墨在常温下有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。

  (5)可塑性:石墨的韧性好,可碾成很薄的薄片。 (6)抗热震性:石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏,温度突变时,石墨的体积变化不大,不会产生裂纹。

  (7)高传导透明性:碳原子构成的单层片状结构二维晶体--石墨烯,导电导热透明,无与伦比。

  (1)耐火材料:石墨及其制品具有耐高温、高强度的性质,冶金工业上主要用来制造石墨坩埚,炼钢上常用石墨作钢锭之保护剂,冶金炉的内衬。

  (2)导电材料:在电气工业上用作制造电极、电刷、碳棒、碳管、水银正流器的正极,石墨垫圈、电话零件,电视机显像管的涂层等。

  (3)耐磨润滑材料:润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用,而石墨耐磨材料可在200-2000 ℃温度及很高滑动速度下,代替润滑油工作。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。

  腐蚀、导热性好,渗透率低等特点,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。

  (5)铸造、翻砂、压模及高温冶金材料:因石墨的热膨胀系数小,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精确,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,棒、板、格棚等元件。

  (6)原子能工业和国防工业:石墨具良好的中子减速剂用于原子反应堆中,铀一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 。国防工业中还用石墨制造固体燃料火箭的喷嘴,导弹的鼻锥,宇宙航行设备的零件,隔热材料和防射线)防锅炉结垢:在水中加入一定量的石墨粉(每吨水

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