石墨

石墨是一种古老而神奇的材料，被人类利用于各种创作和记录活动中。它无声无息地见证了人类文明的演进，并继续为我们带来无尽的创作灵感。石墨也是碳元素的结晶矿物之一，具有润滑性、化学稳定性、耐高温、导电、特殊的导热性和可塑性、涂敷性等优良性能，其应用领域十分广泛。

在古代，石墨被广泛用于绘画和书写。它是一种黑色的矿石，可以轻松地描绘出清晰的线条和阴影。许多古代艺术家利用石墨绘制出栩栩如生的画作，展示了他们对世界的观察和理解。石墨也被用于制作写字工具，使得文字的记录和传播更加容易和普遍。在古代文明的发展中，石墨在各个领域都起到了非常重要的作用。 www.qwbaike.cn

​​石墨也叫炭精是指碳的同素异形体，黑灰色的半结晶体，鳞片状含油脂。这些特性将它的用途局限在把它作为一种艺术家的颜料使用，但是人们的确很乐意将之用作铅笔（PENCILS），特殊工业涂料，或是作润滑剂。1664年石墨首次在英国的巴罗戴尔（Barrowdale）开采，并将一小块固定在细棒上来书写。然而直到18世纪，石墨的真实成分才被确定，并且被命名为石墨（graphite）。在这以前它被称作炭精或黑铅（plumbago或black lead）。后面这个误称仍保留在现代石墨铅笔的名称中，即石墨铅笔（LEAD pencil）。石墨现在和黏土的混合物现用来制作铅笔，铅笔是1795年法国人尼古拉斯·雅克·孔泰（Nicolas Jacques Conté）和奥地利人约瑟夫·哈德马斯（Joseph Hardmuth）在两地各自同时发明的。石墨还能用电流通过粒状的无烟煤来人工制造。石墨还可以用来制作搅拌棒和盛金属熔液的坩埚，用于熔化的金属液铸造雕塑。由于石墨在高温下极端稳定，它不会污损金属铸件或是传导金属的热量。

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石墨呈浸染状分布于花岗岩中，在一些富气液的岩浆矿床中，石墨可呈球状、豆状聚积，构成球状石墨花岗岩，石墨片径一般为0.1～0.2mm。赋存于板岩和千枚岩中的隐晶质石墨矿石，石墨呈隐晶质鳞片集合体为主，粒径一般在0.2mm左右，主要为无定形花瓣状、叠层状，一般含有部分微晶鳞片石墨，片径大的可达1～2μm，与石墨共生的有伊利石或高岭石等粘土矿物，以及石英、水云母、绢云母、红柱石、黄铁矿等。隐晶质石墨矿石常残留原岩的层理构造，变质不彻底的部分还可含部分未变质的无烟煤，保留煤岩结构。有的隐晶质石墨矿床的矿石分为软质石墨与硬质石墨两种，软质石墨矿石变质彻底，质量好，硬质石墨一般为石墨与无烟煤的过渡带，质量次。​​ www.qwbaike.cn

中国发现和利用石墨的历史悠久。古籍中已经有很多关于石墨的记载。比如《水经注》“洛水侧有石墨山。山石皆黑，故书可疏，故石墨为名山。考古发掘出的甲骨、玉片、陶片发现，早在3000年前，商朝就用石墨写字，一直延续到东汉末年(公元220年)松烟油墨取代石墨作为书籍油墨。清朝道光年间(从1821年到1850年)湖南郴州农民开采石墨作燃料，称为“油碳” www.qwbaike.cn

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20世纪初，用石墨制作电池和铅笔的技术传入中国，当时被称为“电煤”和“笔铅”石墨开始用于现代工业，促进了我国石墨矿业的发展。兴和、南江、磐石石墨矿先后于1916年至1928年开采，1929年在湖南耒阳开采、郴州、宜章等地设置了7个石墨矿1932年，湖南贵阳发现优质石墨，十余家铅公司参与开采或采购矿石。陕西省眉县于1936年成立了Pen铅矿公司，年产石墨矿约3000吨。

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1931年9月以后，岩石、柳毛、1937年7月后的星河矿和南墅、丁 安等矿被侵华日军掠夺开采，估计被抢走石墨5万多吨。当时抗战后的四川南江平和地区有9个矿山和2个公司开采石墨和研磨粉，年产量200吨，1947年停产。抗日战争胜利后，人民 1948年，解放区人民政府接管了柳毛、磐石、南墅矿恢复生产；国民党统治区曾经有20多家笔芯公司，1949年只剩下郴州、梅县两个企业，合计年产石墨5915t。 www.qwbaike.cn

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随着石墨矿的开发，自20世纪20年代以来，一些学者开展了中国石墨矿床的地质工作例如，金亮 福建南平铅矿调查与侯德峰南、曾世录、南延宗、廖友仁、卢衍豪、高俊西、李均衡、王岳伦等人到了四川、河南、福建、陕西、甘肃等地部分矿山调查。然而，在1949年之前，矿山没有进行正式的地质勘探工作。 www.qwbaike.cn

人民政府成立后中华人民共和国中国在1949年，国家投入了大量的地质勘探工作在石墨矿山。早在20世纪50年代初，华东工业部就派出地质队勘探南墅的石墨资源。后来建材和地矿的地质队在60年代勘探南墅、兴和、鲁塘、磐石和其他矿山在20世纪70年代对南江进行了勘探、北墅、什报气、上世纪80年代，三岔崖和其他矿山勘探了柳毛、金溪和其他矿山在1990年代勘探了穆棱、赤城等矿。40年来，我们不仅查明和扩大了老矿山的储量，而且发现了大量的新矿点，查明了大量的工业储量和丰富的后备资源，全面掌握了我国石墨矿产资源的特点和分布规律丰富的地质成果为中国石墨矿业的可持续发展提供了可靠的依据。

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建国后中华人民共和国中国，冶金、机械、随着电气等行业的发展，石墨生产蓬勃发展。1950年至1952年，国家投资兴建南墅、柳毛、兴和、鲁塘、南江等矿1952年生产石墨1.22万t。从1953年到1957年，通过技术改造和工艺设备的充实，初步改变了石墨矿的落后面貌1957年，中国有8个矿山生产石墨4.33万t，产品已出口。1958年新办小矿21个，全国产量15万t，但开采不平衡，产品质量下降。1962年调整后，产品质量有所提高，但产量下降，到1966年产量为8.9 t，1970年才开始改进，已经拉平、冷水江、穆棱、麻山、灵宝等矿相继建成，1977年全国产量达到20座.6万t。从1978年开始，石墨行业徘徊了四年，全国年产量一直保持在18万t左右。 www.qwbaike.cn

中国实行改革、开放政策后，石墨工业有了新的活力。莱西在20世纪80年代得到了恢复和发展、武川、伍园、西峡等矿，广东佛冈煤矿鸡西磷矿都有石墨生产矿。到了1985年，县级以上的县就多了、现有中型石墨企业25家，小型乡镇企业200多家，年产量27.9万吨，出口量由1.37万吨增加到8.1万t，成为非金属矿产中的大宗出口产品。1990年，中国 美国石墨产量达到顶峰，年产量为67.9万吨，出口量14.1万吨，1992年减少到50吨.8万吨，出口量15.5万t。1995年出现一个新的高峰，年产量为216.3万吨，其中鳞片石墨产量为54.9万吨，出口量15.4万t。目前有9个国有骨干矿，15个地方国有矿，187个集体和乡镇矿山厂矿，180多个各种加工厂，形成了一个黑龙江的柳毛、山东南墅、内蒙古兴和的结晶石墨生产基地，湖南芦塘的隐晶质石墨，国有重点矿山产量占全国产量的38%，集体和乡镇企业的产量分别占62% www.qwbaike.cn

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经过70多年的风雨沧桑，中国石墨矿业总体上有了长足的发展，虽然建国以来几经波折中华人民共和国中国到1995年，年产量不仅是1949年的365倍，而且形成了矿业、选矿、加工、品质提纯等一系列石墨产品的配套综合产业。年产量约占世界产量的一半，位居第一。20多种产品，272种产品品牌，产品质量、粒度分级和粉碎加工方法达到世界先进水平。同时，由于深加工产品的不断开发，产品结构也有了很大改善，已能生产代表当代国际先进水平的彩电显像管用石墨乳和GRT节能减磨添加剂、可膨胀石墨、石墨板材、石墨密封件石墨耐火材料等六大类近千种深加工产品。长期以来，石墨一直是中国占主导地位的非金属矿产之一，并将继续稳步发展。 www.qwbaike.cn

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2020年6月25日，大同发现超大型石墨矿床，资源量约1亿吨据了解，大同市新荣区石墨矿带位于新荣区东南130，白山村与红茨堡之间，距离约8000米。石墨矿带呈南西—它分布在东北部，长约23000米，宽50至800米。  www.qwbaike.cn

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成分结构

石墨的化学成分是碳(C)天然石墨很少是纯的，通常含有10%～20%杂质，包括二氧化硅、Al2O3、MgO、CaO、P2O5、CuO、V2O5、H2O、S、FeO以及H、N、CO2、CH4、NH3等。石墨矿物呈铁黑、钢灰色，带亮黑色条纹；金属光泽，隐晶质骨料暗淡不透明；解理{0001}完整，硬度各向异性，垂直解理面3 ~ 5，平行解理面1 ~ 2；质软，密度为2.09～2.23g/Cm3，有滑腻感，容易污染手指。矿物薄片在透射光下通常是不透明的，极薄的薄片是浅绿灰色，单轴的，折射率为1.93～2.07，反射光下为浅棕灰色，反射多色明显，Ro灰色带棕色，Re深蓝灰色，反射率Ro23(红)，Re5.5(红)，反射色、双反射明显，非均质性强，偏振色为稻草黄色。石墨是一种复合的六方双锥晶体，沿{0001}它是六角板晶体，常见的单形有平行双面、六方双锥、六角柱状，但完整的晶形很少，一般呈鳞片状或板状，聚集体致密块状、土状或球状。

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石墨晶体具有典型的层状结构，碳原子呈六边形网络层排列，表面网络节点处的碳原子相对于上下相邻层网格的中心。重复层为2的石墨是2H多型体，属于六方晶系，通常称为石墨；如果重复层为3，则为石墨的3R多型，属于三元系，但在天然石墨结构中不能单独分离。在石墨的晶体结构中，层中碳原子的配位数为3，具有共价金属键，间距为0.142nm，各层通过分子键连接，间距为0.340nm，这种特殊的晶体结构和化学键使石墨具有一些特殊的工艺性能。 www.qwbaike.cn

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理化性质

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由于碳原子紧密排列在石墨晶格的原子层中，热振动困难，所以石墨可以耐高温，具有特殊的热性能。石墨的熔点为3850℃，沸点为4250℃，吸热为6.9036×107J/Kg，高温电弧燃烧后的失重很小，2500℃时强度比室温下提高一倍，热膨胀系数小(1.2×10-6)当温度突然变化时，它的体积变化很小。因为石墨晶体中有容易流动的电子，所以是导电的、导热性不亚于金属。但随着温度的升高，热导率降低，在极高的温度下趋于非热状态。石墨具有良好的化学稳定性，不受酸的影响、碱和有机溶剂的腐蚀。石墨的润滑性能与二硫化钼和四氟乙烯相似，在润滑介质中摩擦系数小于0.1，尤其是鳞片石墨具有更好的润滑性。此外，石墨具有包覆性和可塑性当它涂在固体物体表面时，能形成一层薄膜并牢固附着保护固体，可制成任何复杂形状的产品。

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中国石墨产品分为鳞片石墨和微晶石墨两大类：鳞片石墨指的是天然的结晶石墨，看起来像鱼鳞，由晶体构成(鳞片状)石墨矿石经加工、选矿、一些产品被提纯；微晶石墨，曾被称为土壤石墨或无定形石墨，是指由微小的天然石墨晶体组成的致密集合体，由隐晶质物质组成(土状)石墨矿石经加工、有的经选矿、提纯而得的产品。 www.qwbaike.cn

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鳞片石墨

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按其固定碳含量分为高纯石墨、高碳石墨、中碳石墨和低碳石墨，根据产品粒度而定、固定碳含量分为212个品牌，各品牌石墨产品的技术要求见表4.13.2。高纯石墨(固定碳含量大于或等于99.9%主要用作柔性石墨密封材料，代替铂坩埚用于化学试剂熔炼和润滑剂基料；高碳石墨(固定碳含量94.～99.9%主要用于耐火材料、润滑剂基料、电刷原料、电碳制品、电池原料、铅笔原料、填充料及涂料等；中碳石墨(固定碳含量80%～94%主要用于坩埚、耐火材料、铸造材料、铸造涂料、铅笔原料、电池材料和染料等。低碳石墨(固定碳含量大于或等于50.～80.主要用于铸造涂料。微晶石墨可分为有铁要求的和无铁要求的两类，含碳量根据产品而定、最大粒径分为60个等级，各等级石墨制品的外观要求制品中不能有肉眼可见的锯末、铁屑、石颗粒等杂质，产品不受其他杂质污染，其技术要求见表4.13.3。微晶石墨中酸溶性铁含量不超过1%，主要用于铅笔、电池、焊条、石墨乳剂、石墨轴承的配料，电池碳棒的原料等；不含铁的微晶石墨主要用于铸造材料、耐火材料、染料电极糊等原材料。 www.qwbaike.cn

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自然类型

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通常，根据含矿岩石的岩性，各种矿床都有其天然类型的石墨矿。晶质(鳞片状)石墨矿主要是区域变质矿床中的片麻岩、片岩类以及大理(透辉)岩类、变粒岩类、天然类型的矿石，如混合岩；花岗岩和闪长岩主要发育在岩浆热液矿床中、矿石的自然类型，如长英质岩石。隐晶质(土状)石墨矿主要发育接触变质矿床中的天然板岩和千枚岩。 www.qwbaike.cn

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片麻岩类

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包括石墨花岗岩片麻岩、石墨黑云母斜长片麻岩、石墨平线闪长岩片麻岩、石墨辉石片麻岩等。石墨呈片状或片状，混有黑云母或透闪石等片状矿物、锡石等纤维状矿物紧密共生，一般沿平行片麻岩定向排列，在长石中均匀分布、在应时煤矸石的矿物颗粒之间。石墨片径0.04 ~ 4 mm，常随脉石颗粒的大小而异粗脉石颗粒周围的石墨薄片直径较大，一般为0.1～0.5mm较多。片岩石墨矿包括石墨片岩、石墨石英片岩、云母石墨片岩、石英石墨片岩等。石墨是鳞片状集合体，云母、绢云母和其他片状矿物在应时沿片理方向紧密共生排列、在颗粒矿物之间，比如斜长石。石墨片径0.01～1.5mm，以0.1～0.2mm的较多。 www.qwbaike.cn

石墨大理岩、石墨透辉岩、石墨变质岩都具有粒状变质结构和块状结构。矿石中的石墨常呈鳞片状或不规则片状，随机嵌布在脉石矿物颗粒中或解理中，形成间隙结构。变质岩型矿石中的石墨薄片直径一般为0.1～0.3mm，在大理岩型矿石中一般为0.1～0.5mm，在辉绿岩矿石中一般为0.5 ~ 1毫米，大的可达5 ~ 10毫米。石墨混合岩通常叠加在片麻岩上，是混合岩化的产物、在片岩或麻粒岩矿石中，它通常呈带状或脉状。由于大量应时物质的加入，混合岩化作用的重熔重结晶，组分迁移和再分布，矿石的矿物组成和结构很不均匀，出现条带状结构、眼球结构和阴影结构的化学成分变化很大。矿石的固定碳含量一般为2.5%～4.5%石墨鳞片分布不均匀，有时局部富集，鳞片直径增大，一般为0.2～0.5mm。花岗岩矿物是各种含石墨花岗岩，由岩浆热液不同阶段的结晶矿物和石墨组成与石墨伴生的矿物很复杂，往往含有多种金属和稀有金属矿物。

随着科技的进步，如今的石墨在艺术和文学创作中扮演着不可或缺的角色。在绘画领域，许多艺术家仍然钟爱使用石墨进行素描。石墨的柔软和可塑性使得艺术家能够以各种方式表现出他们的创造力，创作出独一无二的艺术品。石墨的特殊质地和纯黑色也给作品带来一种古朴和神秘感。

而在文学创作方面，石墨也发挥着重要的作用。很多作家和诗人喜欢使用石墨来记录他们的灵感和想法。在写作的过程中，石墨的自由流动和柔软性给他们提供了更多的自由度和表达方式。通过使用石墨，他们能够将内心的世界完整而深刻地展现在纸上，让读者感受到更加真实和生动的情感。 www.qwbaike.cn

除了在传统艺术和文学领域中的应用，石墨也被广泛用于现代科技和工业创新中。石墨在电子设备的制造中具有重要地位，它能够成为导电材料，使得电子设备的工作更加稳定和高效。石墨的热导性能也使得它成为热管理领域的理想材料，能够帮助设备散热，保持温度稳定。

作用

石墨在冶金工业中主要用作耐火材料；铸造工业中用作铸模和防锈涂料；在电气工业中用于生产碳电极、电极碳棒、电池，石墨乳液可用作电视显像管的涂料，碳素制品可用于发电机、电动机、通讯设备等诸多方面。在机械工业中用作飞机、轮船、火车等高速运行机械的润滑剂；在化学工业中用于制造各种耐腐蚀的器皿和设备；在核工业中用作中子减速剂和原子反应堆的保护材料；在航天工业中，它可用作火箭发动机尾喷管火箭的喉衬、导弹的隔热、人造卫星上的耐热材料和无线电连接信号和导电结构材料。此外，石墨还是轻工业中玻璃和造纸的抛光剂和防锈剂，制造铅笔、墨汁、黑漆、墨水和人造金刚石的原料。随着现代科学技术和工业的发展，石墨的应用领域还在不断扩大，已经成为高科技领域新型复合材料的重要原料，在国民经济中发挥着重要作用。 www.qwbaike.cn