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,河南,湖北,湖南,廣東,四川,貴州,云南,陜西,甘肅,青海,臺灣,內(nèi)蒙古,廣西,寧夏等,如;鋼廠,硅廠.
耐火材料廠.碳化硅廠.單晶硅企業(yè).多晶硅廠.金屬廠.鐵合金廠.鈦廠,棕剛玉廠,白剛玉,化工廠.不銹鋼廠.等電弧爐.冶金.
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1石墨是碳的一種同素異形體,為灰黑色、不透明固體,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,耐腐蝕,同酸、堿等藥劑不生反應(yīng)。在氧氣中燃燒生成二氧化碳,
可被強(qiáng)氧化劑如濃、等氧化。可用作抗磨劑、潤滑劑,高純度石墨用作原子反應(yīng)堆中的中子減速劑,還可用于制造坩堝、電極、
電刷、干電池、石墨纖維、換熱器、冷卻器、電弧爐、弧光燈、鉛筆的筆芯等
2石墨是原子晶體、金屬晶體和分子晶體之間的一種過渡型晶體。在晶體中同層碳原子間以sp2雜化形成共價鍵,每個碳原子與另外三個碳原
子相聯(lián),六個碳原子在同一平面上形成正六邊形的環(huán),伸展形成片層結(jié)構(gòu)。在同一平面的碳原子還各剩下一個p軌道,它們互相重疊,形成
離域π鍵電子在晶格中能自由移動,可以被激發(fā),所以石墨有金屬光澤,能導(dǎo)電、傳熱。由于層與層間距離大,結(jié)合力(范德華力)小,各
層可以滑動,所以石墨的密度比金剛石小,質(zhì)軟并有滑膩感。
3石墨又可分為天然石墨和人造石墨兩大類,天然石墨來自石墨礦藏,天然石墨還可分成鱗片石墨、土狀石墨及塊狀石墨。天然開采得到的
石墨含雜質(zhì)較多,因而需要選礦,降低其雜質(zhì)含量后才能使用,天然石墨的主要用途是生產(chǎn)耐火材料、電刷、柔性石墨制品、潤滑劑、鋰離
子電池負(fù)極材料等,生產(chǎn)部分炭素制品有時也加入一定數(shù)量的天然石墨。 [2]
在炭素工業(yè)中生產(chǎn)量的是各種人造石墨制品,人造石墨制品一般用易石墨化的石油焦、瀝青焦為原料,經(jīng)過配料、混捏、成型、焙燒、
石墨化(高溫?zé)崽幚恚┖蜋C(jī)械加工等一系列工序而制成,生產(chǎn)周期長達(dá)數(shù)十天
4人造石墨的種類也很多,如單晶石墨、多晶石墨、熱解石墨、高定向熱解石墨、聚酰亞胺合成的石墨、石墨纖維等,多數(shù)人造石墨制品屬
于多晶石墨一類。人造石墨中的主要產(chǎn)品是電弧煉鋼爐及礦熱電爐使用的石墨電極,石墨電極是一種耐高溫、耐腐蝕的導(dǎo)電材料。人造石墨
在其他許多工業(yè)部門也有廣泛的用途,如機(jī)械工業(yè)中電機(jī)用電刷、精密鑄造模具、電火花加工的模具及耐磨部件,化學(xué)工業(yè)中的電解槽使用
的導(dǎo)電體或耐腐蝕器材,高純度及高強(qiáng)度人造石墨是核工業(yè)部門的反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料和用作的部件等。 [2]
石墨還可制取散熱材料、密封材料、隔熱材料、和防輻射材料等,石墨功能材料廣泛應(yīng)用于冶金、化工、機(jī)械設(shè)備、新能源汽車、核電、電
子信息、航空航天和國防等行業(yè)。歐盟委員會發(fā)布的《對歐盟生死攸關(guān)的原料》報告中,將石墨列入14 種緊缺礦產(chǎn)原料。
5世界上已發(fā)現(xiàn)的大中型石墨礦床主要分布在中國、印度、巴西、捷克、加拿大、墨西哥等國。根據(jù)美國地質(zhì)勘探局資料,世界石墨儲量
為7100萬噸,中國石墨儲量為5500萬噸,占世界的77%。巴西石墨礦分布在米納斯吉拉斯(Minas Gerais)、塞阿臘(Ceara)和巴伊亞
。˙ahia),的石墨分布在米納斯吉拉斯州派德拉亞朱爾(Pedra Azul),探明礦石儲量2.5億噸。印度石墨礦主要分布在奧瑞薩邦和拉
賈斯坦邦,根據(jù)《印度礦業(yè)年報》,印度石墨儲量為1075萬噸,資源量為15802.5 萬噸。加拿大石墨礦床分布在安大略省、不列顛哥倫比亞
省和魁北克省,比塞特克里克(Bissett Creek)石墨礦是北美洲的石墨礦床。斯里蘭卡脈狀石墨礦床世界聞名,是世界上的高度石墨
化的脈狀石墨礦床,位于斯里蘭卡島的西部和西南部。 中國的石墨礦產(chǎn)有晶質(zhì)石墨和隱晶質(zhì)石墨兩種類型。根據(jù)國土資源部統(tǒng)計資料,截至
2009年底,中國晶質(zhì)石墨礦物儲量為3041萬噸,基礎(chǔ)儲量為5432萬噸,資源量為13054萬噸。近20年,我國晶質(zhì)石墨儲量呈增加態(tài)勢,
但是大鱗片石墨儲量減少到不足500萬噸。晶質(zhì)石墨分布在黑龍江、山東和內(nèi)蒙古等20個。ㄗ灾螀^(qū))。
6石墨礦床以中、小型為主,礦床類型大致分為以下5種:①結(jié)晶片巖中的似層狀石墨礦床;②變質(zhì)煤層中的石墨礦床;③霞石正長巖中
的石墨礦床;④矽卡巖中的石墨礦床;⑤結(jié)晶片巖中的脈狀石墨礦床
天然石墨資源有3類,它們分別是塊狀石墨、鱗片石墨和土狀石墨(隱晶質(zhì)石墨)。
(1)致密結(jié)晶狀石墨
致密結(jié)晶狀石墨又叫塊狀石墨。此類石墨結(jié)晶明顯晶體肉眼可見。顆粒直徑大于0.1毫米,比表面積范圍集中在0.1-1m/g,晶體排列雜亂無章,
呈致密塊狀構(gòu)造。這種石墨的特點是品位很高,一般含碳量為60~65%,有時達(dá)80~98%,但其可塑性和滑膩性不如鱗片石墨好。
塊狀石墨是最罕見、價值的石墨礦,主要在斯里蘭卡發(fā)現(xiàn)。
(2)鱗片石墨
鱗片石墨是由許多單層的石墨結(jié)合而成,在變質(zhì)巖中以單獨的片狀存在,儲量少、價值高,晶體呈鱗片狀,這是在高強(qiáng)度的壓力下變質(zhì)而成的
,有大鱗片和細(xì)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。是自然界中可浮性的礦石之一,經(jīng)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(yōu)越,因此它的工業(yè)價值。
鱗片石墨主要分布在澳大利亞、巴西、加拿大、中國、德國和馬達(dá)加斯加。 [4] 近幾年,非洲坦桑尼亞和莫桑比克等地也發(fā)現(xiàn)大量的鱗片石墨
資源。有學(xué)者對莫桑比克Ancuaba及坦桑尼亞Chilalo地區(qū)的鱗片石墨礦石進(jìn)行研究,結(jié)果表明Ancuaba、Chilalo地區(qū)石墨礦中礦物組成相似,
且均為大鱗片石墨資源。
。3)隱晶質(zhì)石墨
隱晶質(zhì)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于1微米,比表面積范圍集中在1-5m/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(shù)高達(dá)90%以上。
一般應(yīng)用于鑄造行業(yè)比較多。隨著石墨提純技術(shù)的提高,土狀石墨應(yīng)用越來越廣泛。
土狀石墨是儲量最多的一種,鱗片較小,結(jié)晶度不高,用于生產(chǎn)值的產(chǎn)品,是3種石墨中價格的一種;土狀石墨主要蘊藏在土耳其、
中國、歐洲、墨西哥和美國。全球石墨儲量2015年統(tǒng)計結(jié)果為23000萬t,其中土耳其石墨儲量為9000萬t,占全球儲量的39.13%,巴西為
、 7200萬t,占全球儲量的31.30%,中國為5500萬t,占全球儲量的23.91%
7石墨可用于生產(chǎn)耐火材料、導(dǎo)電材料、耐磨材料、潤滑劑、耐高溫密封材料、耐腐蝕材料、隔熱材料、吸附材料、摩擦材料和防輻射材料等,
這些材料廣泛應(yīng)用于冶金、石油化工、機(jī)械工業(yè)、電子產(chǎn)業(yè)、核工業(yè)和國防等。 耐火材料;在鋼鐵工業(yè),石墨耐火材料用于電弧高爐和氧氣轉(zhuǎn)爐的耐火爐襯、鋼水包耐火襯等; 石墨耐火材料主要是整體澆鑄材料、鎂碳磚和鋁石墨耐火材料。石墨還用于粉末冶金和金屬鑄造成膜材料,石墨粉加入到鋼水中增加鋼的碳含量,使高碳鋼具有許多優(yōu)異性能。 [8]
導(dǎo)電材料在電氣工業(yè)上用作制造電極、電刷、碳棒、碳管、正流器的正極,石墨墊圈、電話零件,電視機(jī)顯像管的涂層等。耐磨潤滑材料石墨在機(jī)械工業(yè)中常作為潤滑劑。潤滑油往往不能在高速、高溫、高壓的條件下使用,而石墨耐磨材料可以在-200~2000℃溫度中在很高的滑動速度下,不用潤滑油工作。許多輸送腐蝕介質(zhì)的設(shè)備,廣泛采用石墨材料制成活塞杯,密封圈和軸承,它們運轉(zhuǎn)時勿需加入潤滑油。石墨乳也是許多金屬加工(拔絲、拉管)時的良好的潤滑劑。 [8]
耐腐蝕材料;經(jīng)過特殊加工的石墨,具有耐腐蝕、導(dǎo)熱性好,滲透率低等特點,就大量用于制作熱交換器,反應(yīng)槽、凝縮器、燃燒塔、吸收塔、冷卻器、加熱器、過濾器、泵設(shè)備。廣泛應(yīng)用于石油化工、濕法冶金、酸堿生產(chǎn)、合成纖維、造紙等工業(yè)部門,可節(jié)省大量的金屬材料。 [8]
高溫冶金材料由于石墨的熱膨脹系數(shù)小,而且能耐急冷急熱的變化,可作為玻璃器的鑄模,使用石墨后黑色金屬得到鑄件尺寸,表面光潔成品率高,不經(jīng)加工或稍作加工就可使用,因而節(jié)省了大量金屬。生產(chǎn)硬質(zhì)合金等粉末冶金工藝,通常用石墨材料制成壓模和燒結(jié)用的瓷舟。單晶硅的晶體生長坩堝,區(qū)域精煉容器,支架夾具,感應(yīng)加熱器等都是用高純石墨加工而成的。此外石墨還可作真空冶煉的石墨隔熱板和底座,高溫電阻爐爐管等元件。 [8]
原子能與國防工業(yè)
石墨具有良好的中子減速劑用于原子反應(yīng)堆中,鈾-石墨反應(yīng)堆是目前應(yīng)用較多的一種原子反應(yīng)堆。作為動力用的原子能反應(yīng)堆中的減速材料應(yīng)當(dāng)具有高熔點,穩(wěn)定,耐腐蝕的性能,石墨完全可以滿足上述要求。作為原子反應(yīng)堆用的石墨純度要求很高,雜質(zhì)含量不應(yīng)超過幾十個ppm 。特別是其中硼含量應(yīng)少于0.5ppm。在國防工業(yè)中還用石墨制造固體燃料的噴嘴,的鼻錐,宇宙航行設(shè)備的零件,隔熱材料和防射線材料。 [8]
。1) 石墨還能防止鍋爐結(jié)垢,有關(guān)單位試驗表明,在水中加入一定量的石墨粉(每噸水大約用4~5克)能防止鍋爐表面結(jié)垢。此外石墨涂在金屬煙囪、屋頂、橋梁、管道上可以防腐防銹。 [8]
。2) 石墨逐漸取代銅成為EDM電極的材料。 [8]
(3) 石墨深加工產(chǎn)品填加到塑料產(chǎn)品和橡膠產(chǎn)品中,可使塑料制品和橡膠制品不產(chǎn)生靜電,許多工業(yè)產(chǎn)品需要具有防靜電和屏蔽電磁輻射功能,石墨產(chǎn)品兼有這兩項功能,石墨在塑料制品、橡膠制品及其它相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品中的應(yīng)用也會增加。 [8]
此外,石墨還是輕工業(yè)中玻璃和造紙的磨光劑和防銹劑,是制造鉛筆、墨汁、黑漆、油墨和人造金剛石、鉆石不可缺少的原料。它是一種很好的節(jié)能環(huán)保材料,美國已用它做為汽車電池。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展,石墨的應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷拓寬,已成為高科技領(lǐng)域中新型復(fù)合材料的重要原料,在國民經(jīng)濟(jì)中具有重要的作用。