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石墨是什么材料啊?石墨是一种最软的矿物,是元素碳的一种同素异形体,是碳质元素结晶矿物,它的结晶格架为六边形层状结构;每一网层间的距离为340皮米,同一网层中碳原子的间距为142皮米,属六方晶系,具有完整的层状解理,解理面以分子键为主,对分子吸引力较弱,故其天然可浮性很好;每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子以共价键结合,构成共价分子;由于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,因此石墨属于导电体,石墨的用途包括制造铅笔芯和润滑剂等。 石墨晶体为混合晶型,是层状结构: 在每一层内,碳原子为sp2杂化,每个碳原子与其他3个碳原子以共价键结合形成六边形网状结构;在层与层之间,是以分子间作用力(准确的说是色散力)结合的。 化学性质不活泼,耐腐蚀,与酸、碱等不易反应。在空气或氧气中加强热,可燃烧并生成二氧化碳。强氧化剂会将它氧化成有机酸。用作抗摩剂和润滑材料, *** 坩埚、电极、干电池、铅笔芯。高纯度石墨可在核反应堆上作中子减速剂。常被称为炭精或黑铅,因为以前被误认为是铅。 石墨是什么东西?石墨是碳质元素结晶矿物,它的结晶格架为六边形层状结构。每一网层间的距离为3.40人,同一网层中碳原子的间距为1.42A。属六方晶系,具完整的层状解理。解理面以分子键为主,对分子吸引力较弱,故其天然可浮性很好。 山东省莱西市为我国石墨重要产地之一,石墨探明储量687.11万吨,现保有储量639.93万吨. 石墨质软,黑灰色;有油腻感,可污染纸张。硬度为1~2,沿垂直方向随杂质的增加其硬度可增至3~5。比重为1.9~2.3。在隔绝氧气条件下,其熔点在3000℃以上,是最耐温的矿物之一。 自然界中纯净的石墨是没有的,其中往往含有Si02、A1203、Fe0、CaO、P2O5、Cu0等杂质。这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。此外,还有水、沥青、CO2、H2、CH4、N2等气体部分。因此对石墨的分析,除测定固定碳含量外,还必须同时测定挥发分和灰分的含量。 石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。结晶形态不同的石墨矿物,具有不同的工业价值和用途。工业上,根据结晶形态不同,将天然石墨分为三类。 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。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。 2.鳞片石墨 石墨晶体呈鳞片状;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100~25%之间。是自然界中可浮性更好的矿石之一,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;因此它的工业价值更大。 3.隐晶质石墨 隐品质石墨又称非晶质石墨或土状石墨,这种石墨的晶体直径一般小于1微米,是微晶石墨的 *** 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,润滑性也差。品位较高。一般的60~80%。少数高达90%以上。矿石可选性较差。 石墨由于其特殊结构,而具有如下特殊性质: 1) 耐高温型:石墨的熔点为3850±50℃,沸点为4250℃,即使经超高温电弧灼烧,重量的损失很小,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:石墨的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。 3) 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。 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,可年成很薄的薄片。 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。 名字来源:源于希腊文“graphein”,意为“用来写”。由德国化学家和矿物学家A. G. Werner 于1789命名; 化学组成:成分纯净者极少,往往含各种杂质; 类别:自然元素-非金属元素-碳族 晶系和空间群:六方晶系,P63/mmm; 晶胞参数:a0=0.246nm,c0=0.670nm; 形态:单晶体常呈片状或板状,但完整的很少见。 *** 体通常为鳞片状,块状和土状; 颜色:铁黑色; 条痕:光亮黑色 透明度:不透明 光泽:呈半金属光泽 硬度:1-2 解理和断口:平行解理极完全; 比重:2.21-2.26g/cm3 其他性质:薄片具挠性,有滑感,易污手,具有良好的导电性; 鉴定特征铁黑色,硬度低,一组极完全解理,有滑感和染手; 成因和产状:石墨是在高温下形成。分布最广是石墨的变质矿床,系由富含有机质或碳质的沉积岩经区域变质作用而成; 主要用途:石墨在工业上用途很广,用于 *** 冶炼上的高温坩埚、机械工业的润滑剂、 *** 电极和铅笔芯;广泛用于冶金工业的高级耐火材料与涂料、军事工业火工材料安定剂、轻工业的铅笔芯、电气工业的碳刷、电池工业的电极、化肥工业催化剂等。鳞片石墨经过深加工,又可生产出石墨乳、石墨密封材料与复合材料、石墨制品、石墨减磨添加剂等高新技术产品,成为各个工业部门的重要非金属矿物原料 石墨新用途: 随着科学技术的不断发展,人们对石墨也开发了许多新用途。 柔性石墨制品。柔性石墨又称膨胀石墨,是年代开发的一种新的石墨制品。 年美国研究成功柔性石墨密封材料,解决了原子能阀门泄漏问题,随后德、日、法也 开始研制生产。这种产品除具有天然石墨所具有的特性外,还具有特殊的柔性和弹性。 因此,是一种理想的密封材料。广泛用于石油化工、原子能等工业领域。国际市场需求 量逐年增长。 著名产地:纽约Ticonderoga,马达加斯加和Ceylon,我国以黑龙江鸡西市柳毛为更大的产地。 石墨粉里“飞”出金刚石 提起钻石,人们就会联想到光彩夺目、闪烁耀眼的情景,它随着拥有者的活动而光芒四射。但因它的昂贵价格,大多数人只能望而却步。尽管如此,人们对钻石还是很向往的。你知道钻石是什么吗?它的化学成分是碳(C),天然的钻石是由金刚石经过琢磨后才能称之谓“钻石”。天然的钻石是非常稀少的,世界上重量大于1000克拉(1克=5克拉)的钻石只有2粒,400克拉以上的钻石只有多粒,我国迄今为止发现的更大的金刚石重158.786克拉,这就是“常林钻石”。物以稀为贵,正因为可做“钻石“用的天然金刚石很罕见,人们就想“人造“金刚石来代替它,这就自然地想到了金刚石的“孪生“兄弟--石墨了。 金刚石和石墨的化学成分都是碳(C),称“同素异形体”。从这种称呼可以知道它们具有相同的“质”,但“形”或“性”却不同,且有天壤之别,金刚石是目前最硬的物质,而石墨却是最软的物质之一。 石墨和金刚石的硬度差别如此之大,但人们还是希望能用人工合成 *** 来获取金刚石,因为自然界中石墨(碳)藏量是很丰富的。但是要使石墨中的碳变成金刚石那样排列的碳,不是那么容易的。石墨在5-6万大气压((5-6)×103MPa)及摄氏1000至2000度高温下,再用金属铁、钴、镍等做催化剂,可使石墨转变成金刚石。 目前世界上已有十几个国家(包括我国)均合成出了金刚石。但这种金刚石因为颗粒很细,主要用途是做磨料,用于切削和地质、石油的钻井用的钻头。当前,世界金刚石的消费中,80%的人造金刚石主要是用于工业,它的产量也远远超过天然金刚石的产量。 最初合成的金刚石颗粒呈黑色,0.5mm大小,重约0.1克拉(用于宝石的金刚石一般最小不能小于0.1克拉)。现在我国研制的大颗粒金刚石达3mm以上,美国、日本等已制成6.1克拉多的金刚石。我们说金刚石已从石墨中“飞”出,宝石级的人造金刚石也会在不久的将来供应于市场。 什么叫石墨石墨是碳质元素结晶矿物,它的结晶格架为六边形层状结构,见图1—1。每一网层间的距离为3.40人,同一网层中碳原子的间距为1.42A。属六方晶系,具完整的层状解理。解理面以分子键为主,对分子吸引力较弱,故其天然可浮性很好。 石墨质软,黑灰色;有油腻感,可污染纸张。硬度为1~2,沿垂直方向随杂质的增加其硬度可增至3~5。比重为1.9~2.3。在隔绝氧气条件下,其熔点在3000℃以上,是最耐温的矿物之一。 自然界中纯净的石墨是没有的,其中往往含有Si02、A1203、Fe0、CaO、P2O5、Cu0等杂质。这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。此外,还有水、沥青、CO2、H2、CH4、N2等气体部分。因此对石墨的分析,除测定固定碳含量外,还必须同时测定挥发分和灰分的含量。 石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。结晶形态不同的石墨矿物,具有不同的工业价值和用途。工业上,根据结晶形态不同,将天然石墨分为三类。 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。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。 2.鳞片石墨 石墨晶体呈鳞片状;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100~25%之间。是自然界中可浮性更好的矿石之一,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;因此它的工业价值更大。 3.隐晶质石墨 隐品质石墨又称非晶质石墨或土状石墨,这种石墨的晶体直径一般小于1微米,是微晶石墨的 *** 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,润滑性也差。品位较高。一般的60~80%。少数高达90%以上。矿石可选性较差。 石墨由于其特殊结构,而具有如下特殊性质: 1)耐高温型:石墨的熔点为3850±50℃,沸点为4250℃,即使经超高温电弧灼烧,重量的损失很小,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:石墨的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。 3)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。 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,可年成很薄的薄片。 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。 天然石墨以块状石墨和鳞片石墨更好,用途最广。我国还没有发现大规模的块状石墨矿床,鳞片石墨和隐晶质石墨均有较大矿床,并形成了大规模开采的基地。 天然石墨具有许多优良的性质,因而广泛应用于国民经济各部门,尤其在冶金、机械、电器、化工工业中得到广泛的应用。 石墨具有突出的耐高温和耐低温的性质,膨胀系数很小,体积稳定,因此能抗急冷急热的变化,石墨的耐高温性质和一般金属不同当温度升高时,它不是趋于软化,而其强度反而增高。 石墨是热和电的良导体,其传热性能和导电性能和大多数金属差不多,但又有其特点,一般的金属当温度升高时,导热系数也随之升高,而石墨的导热系数相反,温度升高时,其导热系数反而下降。在极高的温度下,石墨趋于绝缘状态,因此在超高温条件下,石墨的 隔热性能是很可靠的。 石墨的可塑性和润滑性早已在工业上获得应用,鳞片越大,摩擦系数越小,因此鳞片石墨最滑,润滑性更好,致密结晶状石墨次之,土状石墨润滑性较差。 石墨是化学工业的超级材料,它的化学稳定性非常突出,它耐酸、耐碱、耐腐蚀,在化工工业中具有特殊地位。 石墨还是原子反应堆优良的减速剂,使石墨的用途进入了一个新的历史阶段,为了制造优良的减速剂,石墨的提纯工艺得到了进一步发展,因此石墨已成为原子能工业的重要材料。 石墨是什么 |
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