石墨的发现与用途
化学先生 / 2019-05-21
人类对金刚石的认识和开发具有悠久的历史。早在公元前3世纪古印度就发现了金刚石。因为钻石是由金刚石锤炼而成，自公元纪年起至今，钻石一直是国家与王宫贵族、达官显贵的财富、权势、地位的象征。
世界金刚石矿产资源不丰富，1996年世界探明金刚石储量基础仅19亿克拉，远不能满足室石与工业消费的需要。20世纪60年代以来，人工合成金石技术兴起，至90年代日完善，人造金刚石几乎已完全取代工业用天然金石，其用量占世界工业用金刚石消费量的90％以上(在中国已达99％以上)。金石主要生产国为演大利亚、俄罗斯、南非、博淡瓦钠和扎伊尔等世界钻石的经销主要由迪比尔斯中央销售组织控。
中国发现金刚石约在200-300年前，在明清朝之际(约17世纪)，湖南省农民在河秒中淘到过金刚石。金刚石的地质查工作始于20世纪50年代迄今，在中国发现的重量大于90克拉的著名金刚石有6颗，如重约158克拉的“常林钻石”等。
中国金刚石矿产资源比较贫乏，通过近50年的地质工作，仅在辽宁，、山东、湖南和江苏4省探明了储量。截至1996年底，中国保有金刚石储量2089.78万克拉，在世界上不占重要地位。在质量上，中国辽宁省所产金刚石质地优良，宝石级金刚石产量约占总产量的70％。20世纪90年代以来，中国年产金刚石10万-15万克拉，远不能满足本国消费的需要。国家所需工业用金刚石9％以上依赖国产人造金刚石1997年中国人造金刚石产量达4.4亿克拉，天然工业用金刚石所占消费比重极为有限。
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埃，同一网层中碳原子的间距为1.42埃。属六方晶系，具完整的层状解理。解理面以分子健为主，对分子吸引力较弱，故其天然可浮性很好。
石墨典型的层状结构，碳原子成层排列，每个碳与相邻的碳石墨之间等距相连，每一层中的碳按六方环状排列。上下相邻的碳六方环通过平行网面方向相互位移后再叠置形成层状结构。位移的方位和距离不同就导致不同的多型结构。金制石、纳米管等都是碳元素的单质，。它们互为同素异形体。
山东省薬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，有油感，可污染纸张。硬度为1＝2多级，沿垂直方向随杂质的地其硬度可增至3-5数。比重为1.92.3，比表面积范围集中在120平方米/克，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FeO、CaO、P2O，、CuO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，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0.1～1平方米/克，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片石墨好。
(2)解片石墨。石墨晶体呈片状，这是在高强度的压力下变质而成的，有大麟片和细鱗片之分。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，因此它的工业价值最大。
(3)隐晶质石墨，又称非晶质石墨或土状石墨。这种石墨的品体直径一般小于1微米，比表面积范围集中在1-5平方米/克，是微品石墨的集合体，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，润滑性也差。品位较高般的60％-80％，少数高达90％以上，矿石可选性较差。
闽ICP备15011996号-4
|
闽公网安备32011202000099号
|
