石墨概论

石墨（Graphite）的化学成分主要是单一的碳元素，是一种自然元素矿物。碳元素是非金属元素，所以说它非金属矿物。但是，他却有金属材料的导电、导热性能，还具有象有机塑料一样的可塑性，并且还有特殊的热性能，化学稳定性，润滑和能涂敷在固体表面的等等一些良好的工艺性能，因此，石墨在冶金、机械、电气、化工、纺织、轻工、建筑及国防等许多工业部门都得到了广泛的应用。

人类发现石墨这种矿物的历史悠悠远久。但在历史上对石墨的本质却存在过一些比较模糊的认识。在中国明朝的文献上可见到把煤和石墨相混淆的描述。美国在十六世纪发现石墨时，因石墨可以把手抹成铅黑色，所以误以为它含有铅，称它为 黑铅 （black lead）。也正因为石墨容易沾污手的特性，它在发现不久就被人们用作书写材料。它的正式命名Graphite也是由希腊语的 书写 转化而来。

石墨资源在世界上的分布比较广泛，亚洲、欧洲、非洲、美洲、大洋洲都有石墨矿床的存在，但亚洲产出的石墨最多。除中国等少数国家有大型矿床外，一般多为中、小型矿床。石墨资源集中分布的地区主要是中国、俄罗斯、墨西哥、朝鲜、斯里兰卡、马达加斯加、德国、印度及奥地利等国家。

中国的石墨矿产很丰实，总储量位于世界前列，我国石墨矿产地分布广泛而又相对集中于黑龙江、山东、内蒙古及湖南四个主要产区。我国石墨矿石工业类型齐全。晶质石墨和隐晶质石墨都有分布，而且以工业利用价值高的晶质石墨为主。然而，我国不论是晶质石墨还是隐晶质石墨，其工艺性能都比较好，可与斯里兰卡、马达加斯加的优质石墨在国际上共享盛誉。此外，我国现已探明的石墨矿山的交通运输及开采技术条件较好，为生产提供了有利的条件。

郴州地区是我国无定形石墨最重要的产区，其开采已有70多年的历史，产出的石墨高碳低硫，品质优良，无论国际国内都有很高的声誉，储量大，产量高，在石墨行业中具有举足轻重的影响。

石墨在机械工业中的应用

1、用作铸造涂料：把石墨涂敷于固体的表面，能形成粘附牢固的光滑薄膜，这便是石墨所表现出的良好的涂敷性能。在机械铸造的时候，把石墨这种涂敷剂涂敷在铸模的模面上，就能使铸件的表面和铸模的模面既光滑又易于脱模免于粘连。我国用作铸造涂敷剂的石墨用量很大，约占国内石墨总用量的30%。

2、用作润滑剂：石墨的润滑性能良好，常被制成润滑剂，广泛用于机械工业中。石墨润滑剂的优点是润滑性能好，能耐高温，既可制成各种液体润滑剂又能制成固体润滑剂，使用起来很方便，适用性广。常用的石墨润滑剂有水剂、油剂、胶体石墨及润滑脂等。这些润滑剂广泛用于金属拉丝，压延和冲击无缝管材的工艺中。

3、另外，用石墨与石棉纤维或植物纤维可制成润滑性的机械零件如密封圈，活塞圈，车辆制动器等。石墨还可与金属制成无油润滑轴承以及石墨密封圈等。它们能够耐高温、防腐蚀，广泛用于深井水泵及用作航空、轮船、车辆、气缸等机械传动装置中。据统计，石墨润滑剂的使用量占润滑剂使用总量的10%左右。

石墨在电气工业中的应用

因为石墨的导电性和导热性相当良好，它被用于电气工业是不足为怪的。但是，石墨在电气工业中应用的方面之广，门类之多却是其他行业无法比拟的。这主要是因为石墨不仅具有良好的导电导热性能，而且还能耐高温、耐腐蚀、润滑，易涂敷，价格便宜，易成形等优良特性，这些都是金属无法比拟的。

石墨在电器工业主要用于制造电极、电刷、电池碳棒、碳管、阳极板、垫圈等电碳器件，此外，石墨还用于通讯器材的零部件，如电话机零件，水银整流器的阴极以及及电插板，轴承垫圈、无感电阻传导涂敷剂和电接触器的充填剂、集中电路零件和可控硅烧结载体。还有硅剂胶体石墨常用作现代电子工业示波管和高真空阴极射线管内外部的涂敷剂。如电视机的显像管需要用胶体石墨。

据有关资料统计，我国用于电气工业的石墨约占我国石墨总用量的10-20%。

石墨在化学工业中的应用

石墨经过特殊加工后就成为不锈性石墨。它的特点是密度高，对气体和液体的渗透性很小，可视为零泄漏；它的导热性比一般石墨更好，也有良好的化学稳定性和热稳定性，在温度骤变的情况下能保持体积不变形、不裂纹；其导热性能仅次于铜和铝，比不锈钢大五倍；它的质量轻、易于加工成型，又不污染介质，不结垢。正因为不透性石墨制品具有以上优点，被公认为防腐蚀的超级材料，可以保证化学反应的正常进行。

尤其在制造高纯度化学物品时它常起着决定性作用。还可以替代大量的不锈钢材的贵重的有色金属合金。不渗性石墨已广泛用来制造热交换器、反应槽、凝缩器、燃烧塔、冷却塔、加热器、过滤器、泵设备及输送氨气及氧化氨气的防腐蚀管材和石墨热交换管材等。在石油、温法冶金、合成纤维、造纸等方面它也得到利用。

石墨和纤维合成在一起制成的石墨纤维布和多孔质碳素，已被有效的用作化学液体及气体的过滤和吸附剂。例如用石墨纤维布制成的煤气过滤器已在煤气的综合利用上发挥作用。石墨纤维和塑料可以制成各种耐腐蚀性的器皿和设备。此外，使墨还可作生产化肥的催化剂。目前，石墨在我国化工上用量尚有限。

石墨在原子能工业及其它高新技术行业的应用

自1942年，美国在原子弹制造中成功的利用石墨作为中子减速剂以来，石墨在原子能工业中一直被作为中子减速剂而得到广泛的应用。铀 石墨反应堆是当前应用较多的一种原子反应堆。用高纯石墨作原子能反应堆中的中子减速剂，能使核裂变时产生的中子减速而不被俘获，从而达到有效的控制核反应速度。另外，原子能工业中也需要经过特殊处理的不透性石墨。

在国防工业和宇航工业中，可用石墨作固体燃料的喷嘴、导弹的鼻锥、宇航设备零件和导电结构材料等。用石墨作火箭发动机的喷嘴，能耐2700摄氏度的瞬时高温，并且容易加工到很精细的程度。国外曾用石墨、石膏和水合成混合料把火箭的喷嘴固定在不锈钢外壳里，并在石墨上涂抹铝和锆的氧化物、碳化硅、浸渍树脂、脂油类和金属等制成火箭和导弹上的各种机件。许多材料在宇宙射线长时间照射后自身结构遭到严重破坏，唯有石墨不受影响，因此石墨成为最理想的防射线材料。

另外，有一种定向高密度的石墨，是通过人工方法使天然高纯石墨晶体的质点从杂乱无章状态变为定向排列，使其顺向的导热系数大大提高。这种定向石墨遭到高温时容易传热，不留下任何热区。因此，耐高温的天然石墨变成能耐高温的定向高密度石墨，其制品也在火箭和其他尖端技术中应用。

石墨在其他部门的用途

石墨用于制造铅笔，这是人们比较熟悉的，50-60%细碎石墨粉，与20%的锑粉（用以加深颜色）和不定量的粘土（调节软硬）配合，在压制成形，制成铅笔芯。这种用途的石墨也不算少。在我国，据有关人士统计，有将近15%的石墨用于制造铅笔。石墨是黑色颜料、复写纸、印油、鞋油及油漆的原料、粉剂胶体石墨是染料和火药的研磨剂，它能控制无烟火药的燃烧速度并防止火药柱间的过分摩擦。

石墨在玻璃生产时作镜面抛光剂。

在橡胶工业中，石墨作混合剂和涂料。

石墨也可作防腐剂涂在金属烟囱、屋顶、桥梁、管道的表面，防止二氧化硫和酸碱等的腐蚀。

将石墨涂敷锅炉可以防止结垢。

人造金刚石也需用高纯石墨作原料。

地质勘探钻探中，用石墨作泥浆的添加剂可以加强其润滑性能。

综上所述，石墨的用途确实很广。石墨制品以其优良的特性向着取代部分金属材料和其它非金属材料及有机材料的方向发展。它在工业上的作用也越来越受到人们的重视。