石墨分子式為C,分子量為12.01。天然石墨呈鐵黑色、鋼灰色,條痕亮黑色,金屬光澤,不透明。晶體屬?gòu)?fù)六方雙錐晶類,常見單形有平行雙面、六方雙錐、六方柱,但完好晶形少見,一般呈鱗片狀或板狀。
石墨是元素碳的一種同素異形體(其它同素異形體有金剛石、碳60、碳納米管和石墨烯),每個(gè)碳原子的周邊連接著另外三個(gè)碳原子(擺放方式呈蜂巢式的多個(gè)六邊形)以共價(jià)鍵結(jié)合,構(gòu)成共價(jià)分子。由于每個(gè)碳原子均會(huì)放出一個(gè)電子,那些電子可以自由移動(dòng),因而石墨屬于導(dǎo)電體。解理面以分子鍵為主,對(duì)分子吸引力較弱,故其天然可浮性很好。鑒于石墨特殊的成鍵方式,不能單一的認(rèn)為石墨是單晶體或者是多晶體,現(xiàn)在普遍認(rèn)為石墨是一種混合晶體。
按石墨結(jié)晶形態(tài)和工藝特性,將天然石墨分為三類:
1.細(xì)密結(jié)晶狀石墨
細(xì)密結(jié)晶狀石墨又名塊狀石墨。此類石墨結(jié)晶顯著,晶體肉眼可見。顆粒直徑大于0.1毫米,比表面積規(guī)模會(huì)集在0.1-1m2/g,晶體擺放雜亂無(wú)章,呈細(xì)密塊狀結(jié)構(gòu)。這類石墨礦檔次很高,一般含碳量為60~65%,有時(shí)達(dá)80~98%,但其可塑性和滑膩性不如鱗片石墨好。
2.鱗片石墨
鱗片石墨晶體呈鱗片狀;這是在高溫高壓下變質(zhì)而成的,有大鱗片和細(xì)鱗片之分。此類石墨礦檔次不高,一般在2~3%,或10~25%之間。它是自然界中可浮性最好的礦石之一,經(jīng)過(guò)多磨多選可得高檔次石墨精礦。這類石墨的可浮性、光滑性、可塑性均比其他類型石墨優(yōu)越,因而其工業(yè)價(jià)值最大。
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,比表面積規(guī)模會(huì)集在1-5m2/g,是微晶石墨的集合體,只要在電子顯微鏡下才干見到晶形。此類石墨的特點(diǎn)是表面呈土狀,缺少光澤,光滑性比鱗片石墨稍差。檔次較高,一般固定碳含量60~85%。少量高達(dá)90%以上。一般使用于鑄造職業(yè)比較多。首要蘊(yùn)藏在湖南郴州魯塘。隨著石墨提純技能的進(jìn)步,土狀石墨的使用將越來(lái)越廣泛。
人造石墨(特種石墨),按成型方式可分為:
1.等靜壓石墨(三高石墨),但并非三高就是等靜壓;
2.模壓石墨;
3.擠壓石墨,多為電極材料。
按石墨顆粒度分為:
1、細(xì)結(jié)構(gòu)石墨;
2、中粗石墨(一般的顆粒度在0.8mm左右);
3、電極石墨(2-4mm)。
石墨具有如下特殊性質(zhì):
1、耐高溫性:石墨熔點(diǎn)為3850±50℃,沸點(diǎn)為4250℃,即使經(jīng)超高溫電弧灼燒,重量丟失很小,熱膨脹系數(shù)也很小。石墨強(qiáng)度隨溫度進(jìn)步而加強(qiáng),在2000℃時(shí),石墨強(qiáng)度進(jìn)步一倍。
2、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性:石墨導(dǎo)電性比一般非金屬礦高一百倍。導(dǎo)熱性超越鋼、鐵、鉛等金屬材料。導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而降低,甚至在極高的溫度下,石墨成絕熱體。
3、光滑性:石墨光滑功能取決于石墨鱗片的巨細(xì),鱗片越大,摩擦系數(shù)越小,光滑功能越好。
4、化學(xué)穩(wěn)定性:石墨在常溫下有杰出的化學(xué)穩(wěn)定性,能耐酸、耐堿和耐有機(jī)溶劑的腐蝕。5、可塑性:石墨的耐性好,可碾成很薄的薄片。
6、熱震性:石墨在常溫下使用時(shí)能飽嘗住溫度的劇烈改變而不致?lián)p壞,溫度驟變時(shí),石墨的體積改變不大,不會(huì)產(chǎn)生裂紋。