石墨是碳的一種同素異形體,，為灰黑色,、不透明固體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,，耐腐蝕，同酸,、堿等藥劑不易發(fā)生反應(yīng),。在氧氣中燃燒生成二氧化碳,，可被強(qiáng)氧化劑如濃硝酸、高錳酸鉀等氧化,?？捎米骺鼓?rùn)滑劑,，高純度石墨用作原子反應(yīng)堆中的中子減速劑,，還可用于制造坩堝、電極,、電刷,、干電池、石墨纖維,、換熱器,、冷卻器、電弧爐,、弧光燈,、鉛筆的筆芯等。

　　石墨是原子晶體,、金屬晶體和分子晶體之間的一種過(guò)渡型晶體,。在晶體中同層碳原子間以sp2雜化形成共價(jià)鍵，每個(gè)碳原子與另外三個(gè)碳原子相聯(lián),，六個(gè)碳原子在同一平面上形成正六邊形的環(huán),，伸展形成片層結(jié)構(gòu)。在同一平面的碳原子還各剩下一個(gè)p軌道,，它們互相重疊,，形成離域的π鍵電子在晶格中能自由移動(dòng)，可以被激發(fā),，所以石墨有金屬光澤,，能導(dǎo)電、傳熱,。由于層與層間距離大,，結(jié)合力(范德華力)小，各層可以滑動(dòng),，所以石墨的密度比金剛石小,，質(zhì)軟并有滑膩感。

　　石墨每一網(wǎng)層間的距離為3.40Å,，是以范德華力結(jié)合起來(lái)的,，即層與層之間屬于分子晶體，同一網(wǎng)層中碳原子的間距為1.42Å,，由于同一平面層上的碳原子間結(jié)合很強(qiáng),，極難破壞,，所以石墨的熔點(diǎn)也很高，化學(xué)性質(zhì)也穩(wěn)定,。鑒于它的特殊的成鍵方式,，不能單一的認(rèn)為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,。

　　石墨屬六方晶系,，具完整的層狀解理。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。

　　石墨質(zhì)軟,，為黑灰色,，有油膩感，可污染紙張,。硬度為1～2,，沿垂直方向隨雜質(zhì)的增加其硬度可增至3～5。比重為1.9～2.3,。比表面積范圍集中在1-20m2/g,，在隔絕氧氣條件下，其熔點(diǎn)在3000℃以上,，是最耐溫的礦物之一,。它能導(dǎo)電、導(dǎo)熱,。

　　自然界中純凈的石墨是沒(méi)有的,，其中往往含有SiO2,、Al2O3,、FeO,、CaO、P2O5,、CuO等雜質(zhì),。這些雜質(zhì)常以石英、黃鐵礦,、碳酸鹽等礦物形式出現(xiàn),。此外，還有水,、瀝青,、CO2、H2、CH4,、N2等氣體部分,。因此對(duì)石墨的分析，除測(cè)定固定碳含量外,，還必須同時(shí)測(cè)定揮發(fā)分和灰分的含量。

　　石墨與金剛石,、碳60,、碳納米管、石墨烯等都是碳元素的單質(zhì),，它們互為同素異形體,。

　　石墨由于其特殊結(jié)構(gòu)，而具有如下特殊性質(zhì)：

　　(1)耐高溫性

　　石墨的熔點(diǎn)為3850±50℃,，即使經(jīng)超高溫電弧灼燒,，重量的損失很小，熱膨脹系數(shù)也很小,。石墨強(qiáng)度隨溫度提高而加強(qiáng),，在2000℃時(shí)，石墨強(qiáng)度提高一倍,。

　　(2)導(dǎo)電,、導(dǎo)熱性

　　石墨的導(dǎo)電性比一般非金屬礦高一百倍。導(dǎo)熱性超過(guò)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。石墨能夠?qū)щ娛且驗(yàn)槭忻總€(gè)碳原子與其他碳原子只形成3個(gè)共價(jià)鍵,，每個(gè)碳原子仍然保留1個(gè)自由電子來(lái)傳輸電荷,。

　　(3)潤(rùn)滑性

　　石墨的潤(rùn)滑性能取決于石墨鱗片的大小，鱗片越大,，摩擦系數(shù)越小,，潤(rùn)滑性能越好。

　　(4)化學(xué)穩(wěn)定性

　　石墨在常溫下有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,，能耐酸,、耐堿和耐有機(jī)溶劑的腐蝕。

　　(5)可塑性

　　石墨的韌性好,，可碾成很薄的薄片,。

　　(6)抗熱震性

　　石墨在常溫下使用時(shí)能經(jīng)受住溫度的劇烈變化而不致破壞，溫度突變時(shí),，石墨的體積變化不大,，不會(huì)產(chǎn)生裂紋,。

　　石墨又可分為天然石墨和人造石墨兩大類，天然石墨來(lái)自石墨礦藏,，天然石墨還可分成鱗片石墨,、土狀石墨及塊狀石墨。天然開采得到的石墨含雜質(zhì)較多,，因而需要選礦,，降低其雜質(zhì)含量后才能使用，天然石墨的主要用途是生產(chǎn)耐火材料,、電刷,、柔性石墨制品、潤(rùn)滑劑,、鋰離子電池負(fù)極材料等,，生產(chǎn)部分炭素制品有時(shí)也加入一定數(shù)量的天然石墨。

　　在炭素工業(yè)中生產(chǎn)量最大的是各種人造石墨制品,，人造石墨制品一般用易石墨化的石油焦,、瀝青焦為原料，經(jīng)過(guò)配料,、混捏,、成型、焙燒,、石墨化(高溫?zé)崽幚?和機(jī)械加工等一系列工序而制成,，生產(chǎn)周期長(zhǎng)達(dá)數(shù)十天。

　　人造石墨的種類也很多,，如單晶石墨,、多晶石墨、熱解石墨,、高定向熱解石墨,、聚酰亞胺合成的石墨、石墨纖維等,，多數(shù)人造石墨制品屬于多晶石墨一類,。人造石墨中的主要產(chǎn)品是電弧煉鋼爐及礦熱電爐使用的石墨電極，石墨電極是一種耐高溫,、耐腐蝕的導(dǎo)電材料,。人造石墨在其他許多工業(yè)部門也有廣泛的用途，如機(jī)械工業(yè)中電機(jī)用電刷,、精密鑄造模具,、電火花加工的模具及耐磨部件，化學(xué)工業(yè)中的電解槽使用的導(dǎo)電體或耐腐蝕器材，高純度及高強(qiáng)度人造石墨是核工業(yè)部門的反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料和用作導(dǎo)彈火箭的部件等,。

　　石墨還可制取散熱材料,、密封材料、隔熱材料,、和防輻射材料等,，石墨功能材料廣泛應(yīng)用于冶金、化工,、機(jī)械設(shè)備,、新能源汽車、核電,、電子信息、航空航天和國(guó)防等行業(yè),。歐盟委員會(huì)發(fā)布的《對(duì)歐盟生死攸關(guān)的原料》報(bào)告中,，將石墨列入14 種緊缺礦產(chǎn)原料。

　　礦產(chǎn)分布

　　世界上已發(fā)現(xiàn)的大中型石墨礦床主要分布在中國(guó),、印度,、巴西、捷克,、加拿大,、墨西哥等國(guó)。根據(jù)美國(guó)地質(zhì)勘探局資料,，世界石墨儲(chǔ)量為7100萬(wàn)噸,，中國(guó)石墨儲(chǔ)量為5500萬(wàn)噸，占世界的77%,。巴西石墨礦分布在米納斯吉拉斯(Minas Gerais),、塞阿臘(Ceara)和巴伊亞(Bahia)，最好的石墨分布在米納斯吉拉斯州派德拉亞朱爾(Pedra Azul),，探明礦石儲(chǔ)量2.5億噸,。印度石墨礦主要分布在奧瑞薩邦和拉賈斯坦邦，根據(jù)《印度礦業(yè)年報(bào)》,，印度石墨儲(chǔ)量為1075萬(wàn)噸,，資源量為15802.5 萬(wàn)噸。加拿大石墨礦床分布在安大略省,、不列顛哥倫比亞省和魁北克省,，比塞特克里克(Bissett Creek)石墨礦是北美洲最大的石墨礦床。斯里蘭卡脈狀石墨礦床世界聞名,，是世界上唯一的高度石墨化的脈狀石墨礦床,，位于斯里蘭卡島的西部和西南部。

　　中國(guó)的石墨礦產(chǎn)有晶質(zhì)石墨和隱晶質(zhì)石墨兩種類型。根據(jù)國(guó)土資源部統(tǒng)計(jì)資料,，截至2009年底,，中國(guó)晶質(zhì)石墨礦物儲(chǔ)量為3041萬(wàn)噸，基礎(chǔ)儲(chǔ)量為5432萬(wàn)噸,，資源量為13054萬(wàn)噸,。近20年，我國(guó)晶質(zhì)石墨儲(chǔ)量呈增加態(tài)勢(shì),，但是大鱗片優(yōu)質(zhì)石墨儲(chǔ)量減少到不足500萬(wàn)噸,。晶質(zhì)石墨分布在黑龍江、青島和內(nèi)蒙古等20個(gè)省(自治區(qū)),。

　　資源分類

　　石墨礦床以中,、小型為主，礦床類型大致分為以下5種：①結(jié)晶片巖中的似層狀石墨礦床;②變質(zhì)煤層中的石墨礦床;③霞石正長(zhǎng)巖中的石墨礦床;④矽卡巖中的石墨礦床;⑤結(jié)晶片巖中的脈狀石墨礦床,。

　　天然石墨資源有3類,，它們分別是塊狀石墨、鱗片石墨和土狀石墨(隱晶質(zhì)石墨),，詳見(jiàn)表1,。

　　(1)致密結(jié)晶狀石墨

　　致密結(jié)晶狀石墨又叫塊狀石墨。此類石墨結(jié)晶明顯晶體肉眼可見(jiàn),。顆粒直徑大于0.1毫米,，比表面積范圍集中在0.1-1m/g，晶體排列雜亂無(wú)章,，呈致密塊狀構(gòu)造,。這種石墨的特點(diǎn)是品位很高，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。

　　塊狀石墨是最罕見(jiàn),、價(jià)值最高的石墨礦,，主要在斯里蘭卡發(fā)現(xiàn)。

　　(2)鱗片石墨

　　鱗片石墨是由許多單層的石墨結(jié)合而成,，在變質(zhì)巖中以單獨(dú)的片狀存在,，儲(chǔ)量少、價(jià)值高,，晶體呈鱗片狀,，這是在高強(qiáng)度的壓力下變質(zhì)而成的，有大鱗片和細(xì)鱗片之分,。此類石墨礦石的特點(diǎn)是品位不高,，一般在2～3%,，或10～25%之間。是自然界中可浮性最好的礦石之一,，經(jīng)過(guò)多磨多選可得高品位石墨精礦,。這類石墨的可浮性、潤(rùn)滑性,、可塑性均比其他類型石墨優(yōu)越,，因此它的工業(yè)價(jià)值最大。

　　鱗片石墨主要分布在澳大利亞,、巴西,、加拿大、中國(guó),、德國(guó)和馬達(dá)加斯加,。近幾年，非洲坦桑尼亞和莫桑比克等地也發(fā)現(xiàn)大量的鱗片石墨資源,。有學(xué)者對(duì)莫桑比克Ancuaba及坦桑尼亞Chilalo地區(qū)的鱗片石墨礦石進(jìn)行研究,，結(jié)果表明Ancuaba、Chilalo地區(qū)石墨礦中礦物組成相似,，且均為優(yōu)質(zhì)大鱗片石墨資源。

　　(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,，比表面積范圍集中在1-5m/g，是微晶石墨的集合體,，只有在電子顯微鏡下才能見(jiàn)到晶形,。此類石墨的特點(diǎn)是表面呈土狀，缺乏光澤,，潤(rùn)滑性比鱗片石墨稍差,。品位較高。一般的60～85%,，少數(shù)高達(dá)90%以上,。一般應(yīng)用于鑄造行業(yè)比較多。隨著石墨提純技術(shù)的提高,，土狀石墨應(yīng)用越來(lái)越廣泛,。

　　土狀石墨是儲(chǔ)量最多的一種，鱗片較小,，結(jié)晶度不高,，用于生產(chǎn)低價(jià)值的產(chǎn)品，是3種石墨中價(jià)格最低的一種;土狀石墨主要蘊(yùn)藏在土耳其,、中國(guó),、歐洲,、墨西哥和美國(guó)。

　　全球石墨儲(chǔ)量2015年統(tǒng)計(jì)結(jié)果為23000萬(wàn)t,，其中土耳其石墨儲(chǔ)量為9000萬(wàn)t,，占全球儲(chǔ)量的39.13%，巴西為 7200萬(wàn)t,，占全球儲(chǔ)量的31.30%,，中國(guó)為5500萬(wàn)t，占全球儲(chǔ)量的23.91%,。

　　礦產(chǎn)開發(fā)概況

　　2010年世界天然石墨產(chǎn)量為110萬(wàn)噸,。中國(guó)石墨產(chǎn)量為80萬(wàn)噸(晶質(zhì)石墨和隱晶質(zhì)石墨)，占世界產(chǎn)量的 73%,。近30年來(lái)中國(guó)石墨產(chǎn)量居世界第一,。1995年中國(guó)石墨產(chǎn)量達(dá)到歷史最高，為221.5萬(wàn)噸,，其中晶質(zhì)石墨產(chǎn)量為54.9萬(wàn)噸,，隱晶質(zhì)石墨產(chǎn)量165.6萬(wàn)噸。2008年中國(guó)晶質(zhì)石墨產(chǎn)量創(chuàng)歷史最高水平,，為65萬(wàn)噸;2009年晶質(zhì)石墨產(chǎn)量下降到48萬(wàn)噸,，同期土狀石墨原礦產(chǎn)量約100萬(wàn)噸。中國(guó)晶質(zhì)石墨開發(fā)在內(nèi)蒙古,、黑龍江,、青島、河北,、河南,、湖北、四川等16個(gè)省(自治區(qū)),，重要產(chǎn)地有黑龍江雞西和蘿北,、青島平度和萊西、內(nèi)蒙古興和,、河北赤城,、河南內(nèi)鄉(xiāng)、湖北宜昌和四川南江,。中國(guó)隱晶質(zhì)石墨開發(fā)主要在湖南省郴州地區(qū)和吉林省磐石地區(qū),，湖南省郴州地區(qū)有多家公司采用超高溫技術(shù)生產(chǎn)高純微晶石墨。[4]

　　印度石墨產(chǎn)量列世界第二位,，占世界石墨產(chǎn)量的11.6%,。2009年印度石墨產(chǎn)量為13萬(wàn)噸。石墨開發(fā)主要在奧瑞薩邦和拉賈斯坦邦,，奧瑞薩邦石墨產(chǎn)量占65%～75%,，主要生產(chǎn)商是阿格拉瓦爾石墨工業(yè)公司(Agrawal),，公司有甘若達(dá)爾(Ganjaudar)和泰姆里馬爾(Temtimal) 兩座石墨礦山;TP 礦產(chǎn)公司開發(fā)富爾巴尼(Phulbani)、馬達(dá)古達(dá)爾夫(Madagudarf)和薩爾吉帕里(Sargipali)附近的石墨礦,，兩公司生產(chǎn)鱗片石墨和粉末石墨產(chǎn)品,。阿格拉瓦爾石墨工業(yè)公司計(jì)劃開發(fā)石墨新產(chǎn)品，應(yīng)用于電池行業(yè),。[4]

　　巴西石墨產(chǎn)量居世界第三位,，占世界石墨產(chǎn)量的7.5%。近年來(lái)石墨生產(chǎn)穩(wěn)定,，2009年石墨產(chǎn)量為7.6萬(wàn)噸,。巴西國(guó)家石墨有限公司(National de Grafite)為該國(guó)主要石墨生產(chǎn)商，也是世界天然晶質(zhì)石墨的最大生產(chǎn)商之一,，在米納斯吉拉斯(Minas Gerais)擁有3個(gè)晶質(zhì)石墨礦,， 石墨生產(chǎn)能力為5.2萬(wàn)噸 / 年，產(chǎn)量約占巴西全部產(chǎn)量的2/3;每個(gè)礦山有石墨加工廠,，伊塔派里卡(ltaperica)石墨礦原礦碳含量為16%,，加工廠生產(chǎn)能力為1.44萬(wàn)噸/年，石墨產(chǎn)品用于電池,、電刷和潤(rùn)滑劑;薩爾托達(dá)迪維薩(Salto de Divsa)石墨加工廠生產(chǎn)大鱗片石墨,，產(chǎn)品用于耐火材料、坩堝,、冶金鑄模和高碳鋼添加劑,，生產(chǎn)能力擴(kuò)建到1.44萬(wàn)噸 / 年;派德拉亞朱爾(Pedra Azul) 是巴西最大的石墨礦床，石墨生產(chǎn)能力4.58萬(wàn)噸 / 年,。巴西國(guó)家石墨有限公司計(jì)劃調(diào)整石墨產(chǎn)品結(jié)構(gòu),，開發(fā)生產(chǎn)球化石墨新產(chǎn)品,，用于電池行業(yè),，包括電動(dòng)汽車用大型鋰離子電池。巴西另一個(gè)重要的石墨生產(chǎn)商是格拉費(fèi)塔公司(Grafita MG Ltd.),，也在米納斯吉拉斯地區(qū)開采的石墨,。巴西耐火材料公司Mag-nesita計(jì)劃開發(fā)巴西東部的石墨礦產(chǎn)，在2年內(nèi)石墨生產(chǎn)能力達(dá)到4萬(wàn)噸 / 年,，公司開發(fā)擴(kuò)展到上游礦物原料,，目的是保證石墨原料供應(yīng)自給自足。[4]

　　加拿大石墨產(chǎn)量的2.5萬(wàn)噸,，石墨生產(chǎn)商主要是蒂姆科公司(Timcal)和鷹石墨公司,。Timcal 加拿大公司的礦山和加工廠位于伊勒湖(Lac des Iles)，其生產(chǎn)能力對(duì)外保密,。2007年加拿大有許多開發(fā)商計(jì)劃建設(shè)石墨生產(chǎn)基地,，由于金融危機(jī)這些公司石墨開發(fā)項(xiàng)目暫停,，2010年國(guó)際市場(chǎng)對(duì)石墨需求增加，石墨價(jià)格攀升,，估計(jì)加拿大計(jì)劃新建的石墨開發(fā)項(xiàng)目將會(huì)陸續(xù)開工建設(shè),。工業(yè)礦物公司(IMI)開發(fā)比塞特克里克(Bissett Creek)鱗片石墨礦，位于安大略省瑪利亞城,，公司目標(biāo)是成為北美最大的鱗片石墨生產(chǎn)商,。富通石墨公司(FortuneGraphite Inc.)開發(fā)隱晶質(zhì)石墨和鱗片石墨，礦山位于不列顛哥倫比亞省東南部的庫(kù)登奈山一帶(Kootenay),?？蛲胁傻V公司(Quinto Mining Corp.)開發(fā)蓋雷特湖(LacGueret)石墨礦床 ，位于魁北克東北的科特諾德(Cotenord)地區(qū),，該床礦石墨品位為15%到40%,。環(huán)球石墨有限公司開發(fā)蘇必利爾(Superior)石墨礦床，該礦是鱗片石墨,，礦石儲(chǔ)量5500萬(wàn)噸,。[4]

　　朝鮮石墨礦埋藏較深，需地下開采,，礦山增產(chǎn)不容易,。近年來(lái)石墨產(chǎn)量穩(wěn)定在3萬(wàn)噸;馬達(dá)加斯加石墨開發(fā)商是格蘭德公司 (SocieteMiniere de la Grande Ile)和加洛伊斯公司(EstablissmentsGallois)，2008年石墨減產(chǎn)到0.5萬(wàn)噸,。烏克蘭石墨礦床分布在基洛夫格勒州(KirovogradOblast),，石墨開發(fā)商是扎瓦利夫斯基石墨公司(Zavalivsky Grafitovy Kombinat)，烏克蘭石墨產(chǎn)量為0.75萬(wàn)～1萬(wàn)噸;斯里蘭卡有世界聞名的脈狀石墨礦床,，位于斯里蘭卡島的西部和西南部,，石墨礦脈埋藏較深，需地下開采,。斯里蘭卡伯格拉石墨公司 (Bogala Graphite SriLanka)是德國(guó)GK公司的子公司,，公司從英國(guó)進(jìn)口設(shè)備新裝備了石墨加工廠;捷克有2個(gè)石墨開發(fā)商，科伊努爾石墨公司和泰恩石墨公司,，位于波希米亞(Bohemia)南部,，從17世紀(jì)開始加工生產(chǎn)石墨產(chǎn)品?？埔僚瑺柺鹃_采加工鱗片石墨,。泰恩石墨公司是德國(guó)GK公司的子公司，公司從1965年開始生產(chǎn)石墨產(chǎn)品,，近年來(lái)集中開發(fā)高純石墨,，尤其是電池用石墨產(chǎn)品;[4]奧地利凱瑟貝格公司(Grafitbergbau Kaiserberg)經(jīng)營(yíng)的露采石墨礦位于凱瑟貝格(Kaiserberg) 和特里本(Trieben)，石墨加工廠作業(yè)包括干燥,、分級(jí),、磨礦和浮選及超細(xì)研磨,，該廠有隱晶質(zhì)石墨浮選廠，加工能力3萬(wàn)噸,，公司供應(yīng)微細(xì)石墨,、大顆粒石墨、鱗片石墨和合成石墨;[4]瑞士蒂姆科公司(Timcal)是世界上領(lǐng)先的縱向集成石墨生產(chǎn)商,。石墨開發(fā)分布在加拿大,、歐洲和亞洲，產(chǎn)品分銷機(jī)構(gòu)分布在南非,、澳大利亞,、印度、馬來(lái)西亞和泰國(guó),，該公司取得了我國(guó)內(nèi)蒙古包頭晶元石墨公司85%的權(quán)益;[4]澳大利亞目前沒(méi)有開采石墨,，將來(lái)有可能開發(fā)生產(chǎn)石墨產(chǎn)品。鷹灣資源公司(Eagle Bay)擁有尤利(Uley)石墨礦床,，碳含量7.4%的儲(chǔ)量377 萬(wàn)噸,，碳含量13.7%的儲(chǔ)量244萬(wàn)噸，礦床附近有加工廠,，1993年工廠停產(chǎn),，主要是因?yàn)閲?guó)際市場(chǎng)石墨價(jià)格低。蒙林阿普(Munglinup)石墨礦床有大鱗片石墨,，鋰精礦生產(chǎn)商格瓦利亞公司(Gwalia)的子公司擁有該礦權(quán),，該石墨礦在1953～1956年期間曾經(jīng)開采，因石墨價(jià)格低等原因一直停產(chǎn),，據(jù)估計(jì)探明的和推測(cè)的資源量為140萬(wàn)噸,，平均品位18.2%，深55米,。[4]

　　生產(chǎn)消費(fèi)概況

　　受世界經(jīng)濟(jì)回暖對(duì)石墨產(chǎn)業(yè)的影響,，世界石墨需求量近年來(lái)穩(wěn)中有升。據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)統(tǒng)計(jì),，2012年世界主要石墨生產(chǎn)國(guó)家有中國(guó),、印度,、巴西,、加拿大、朝鮮,、俄羅斯和捷克,。[4]

　　中國(guó)的產(chǎn)量最大，為75萬(wàn)噸,，占世界石墨產(chǎn)量的68%,。天然石墨主要的出口國(guó)分別是中國(guó),、墨西哥、加拿大,、巴西,、馬達(dá)加斯加。這幾個(gè)國(guó)家出口全世界97%的石墨,，占90%的石墨出口額,。土狀石墨主要由墨西哥出口，塊狀石墨為斯里蘭卡出口,，中國(guó),、加拿大、馬達(dá)加斯加則出口晶質(zhì)鱗片石墨,。[4]

　　隨著加熱技術(shù)和酸浸技術(shù)的進(jìn)步,，能夠獲得的石墨純度越來(lái)越高，開拓了石墨在高新科技領(lǐng)域新的應(yīng)用,。提純技術(shù)的革新,，使石墨在碳復(fù)合材料、電子工業(yè),、摩擦材料,、潤(rùn)滑等領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用。以石墨紙為代表的柔性石墨產(chǎn)業(yè)具有很好的市場(chǎng)前景,，大量燃料電池的廣泛應(yīng)用提高了石墨的用量,。[4]

　　中國(guó)是石墨的生產(chǎn)大國(guó)也是消費(fèi)大國(guó)，卻不是石墨強(qiáng)國(guó),。石墨行業(yè)現(xiàn)有落后的加工提純技術(shù)在國(guó)內(nèi)發(fā)展極不平衡,，有些地區(qū)根本無(wú)石墨提純企業(yè)，仍停留在賣石墨資源,，對(duì)一些高技術(shù)含量的天然石墨產(chǎn)品有的還需從無(wú)石墨資源的發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)口,。以便宜的價(jià)格將中碳石墨賣給外商，再?gòu)耐馍桃詭资队谖覀兂隹诘膬r(jià)格購(gòu)進(jìn)高純石墨或石墨深加工產(chǎn)品的被動(dòng)局面仍然存在,。[4]

　　為使我國(guó)由石墨大國(guó)向石墨強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變,，必須走石墨深加工產(chǎn)業(yè)路線，將石墨原料加工成石墨材料,，而為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),，首先必須加強(qiáng)石墨提純技術(shù)研究。[5]

　　存在問(wèn)題

　　早在20世紀(jì)初期,，我國(guó)就已經(jīng)開始開采使用石墨材料,。由于我國(guó)石墨的儲(chǔ)量大且產(chǎn)地集中，給我國(guó)利用石墨發(fā)展提供了諸多的便利條件。目前,，我國(guó)的石墨新型技術(shù)開發(fā)與利用已進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展階段,。許多新型的石墨產(chǎn)品與新型技術(shù)得到了較高的利用與發(fā)展。目前我國(guó)石墨行業(yè)發(fā)展中主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：[8]

　　(1)石墨開采規(guī)劃與統(tǒng)籌不到位

　　我國(guó)的石墨儲(chǔ)量位居世界第二位,，但是由于沒(méi)有對(duì)石墨礦業(yè)的統(tǒng)一投入與規(guī)劃,，導(dǎo)致我國(guó)的石墨沒(méi)有統(tǒng)一的定價(jià)與統(tǒng)籌管理。開采規(guī)模與產(chǎn)值不高,。石墨的開發(fā)與利用主要是依靠高新產(chǎn)品的生產(chǎn)與研發(fā)得到大的附加值與利潤(rùn),，在我國(guó)目前的石墨開發(fā)利用中新產(chǎn)品的開發(fā)與利用呈現(xiàn)出無(wú)序的狀態(tài)，不能將規(guī)劃與統(tǒng)籌相結(jié)合達(dá)到利益最大化,。[8]

　　(2)石墨資源開發(fā)與利用缺少渠道

　　石墨資源是一種不可再生性資源,，只有不斷加大石墨資源的開發(fā)與利用才可以獲得大的產(chǎn)品附加值。目前,，我國(guó)對(duì)于石墨資源的開發(fā)與利用缺少渠道,，石墨的初級(jí)生產(chǎn)較多，但是對(duì)于高新材料的研發(fā)與利用沒(méi)有渠道,。市場(chǎng)中最有效的產(chǎn)品與生產(chǎn)加工相結(jié)合才可以產(chǎn)生多的最大利潤(rùn),，這二者缺一不可。石墨資源與高新產(chǎn)品的結(jié)合必然會(huì)對(duì)石墨產(chǎn)業(yè)起到一個(gè)不可替代的推動(dòng)作用,。目前我國(guó)石墨資源的開發(fā)與利用相結(jié)合的渠道較為單一,，沒(méi)有將市場(chǎng)需求與產(chǎn)品研發(fā)相結(jié)合。[8]

　　(3)石墨礦業(yè)權(quán)設(shè)置無(wú)統(tǒng)一規(guī)劃

　　石墨是一種礦業(yè)產(chǎn)物,，對(duì)于開采的環(huán)境破壞嚴(yán)重,。我國(guó)沒(méi)有對(duì)石墨礦業(yè)權(quán)設(shè)置統(tǒng)一規(guī)劃，導(dǎo)致了大量的無(wú)序開采與資源的浪費(fèi),。石墨礦產(chǎn)開采與其它礦業(yè)開采有著同樣的特點(diǎn),，初期投入生產(chǎn)資本較大、對(duì)環(huán)境影響十分嚴(yán)重,。只有將石墨礦業(yè)開采進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃,，減少不必要的重復(fù)性投入可以適當(dāng)?shù)脑龃笸度肱c產(chǎn)出的比率。[8]

　　(4)盜采現(xiàn)象嚴(yán)重

　　非石墨開采區(qū)的非法開采現(xiàn)象十分嚴(yán)重,。石墨是一種不可再生性資源,，開采利用率決定開采直接經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過(guò)盜采的石墨礦再利用的機(jī)率可以忽略不計(jì),。我國(guó)目前對(duì)于盜采石墨的打擊力度很大,，但是在高額利潤(rùn)面前，仍有不少小礦業(yè)主對(duì)此不加理睬,。強(qiáng)化石墨盜采打擊力度對(duì)于保護(hù)石墨礦業(yè)有著十分重要的意義,。

　　石墨可用于生產(chǎn)耐火材料、導(dǎo)電材料,、耐磨材料,、潤(rùn)滑劑、耐高溫密封材料,、耐腐蝕材料,、隔熱材料、吸附材料,、摩擦材料和防輻射材料等,，這些材料廣泛應(yīng)用于冶金、石油化工,、機(jī)械工業(yè),、電子產(chǎn)業(yè)、核工業(yè)和國(guó)防等,。[9]

　　耐火材料

　　在鋼鐵工業(yè),，石墨耐火材料用于電弧高爐和氧氣轉(zhuǎn)爐的耐火爐襯、鋼水包耐火襯等; 石墨耐火材料主要是整體澆鑄材料,、鎂碳磚和鋁石墨耐火材料,。石墨還用于粉末冶金和金屬鑄造成膜材料，石墨粉加入到鋼水中增加鋼的碳含量,，使高碳鋼具有許多優(yōu)異性能,。[9]

　　導(dǎo)電材料

　　在電氣工業(yè)上用作制造電極、電刷,、碳棒,、碳管、水銀正流器的正極,，石墨墊圈,、電話零件，電視機(jī)顯像管的涂層等,。[9]

　　耐磨潤(rùn)滑材料

　　石墨在機(jī)械工業(yè)中常作為潤(rùn)滑劑,。潤(rùn)滑油往往不能在高速、高溫,、高壓的條件下使用,，而石墨耐磨材料可以在-200～2000℃溫度中在很高的滑動(dòng)速度下，不用潤(rùn)滑油工作,。許多輸送腐蝕介質(zhì)的設(shè)備,，廣泛采用石墨材料制成活塞杯，密封圈和軸承,，它們運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)勿需加入潤(rùn)滑油,。石墨乳也是許多金屬加工(拔絲、拉管)時(shí)的良好的潤(rùn)滑劑。[9]

　　耐腐蝕材料

　　經(jīng)過(guò)特殊加工的石墨,，具有耐腐蝕,、導(dǎo)熱性好，滲透率低等特點(diǎn),，就大量用于制作熱交換器,，反應(yīng)槽、凝縮器,、燃燒塔,、吸收塔、冷卻器,、加熱器,、過(guò)濾器、泵設(shè)備,。廣泛應(yīng)用于石油化工,、濕法冶金、酸堿生產(chǎn),、合成纖維,、造紙等工業(yè)部門，可節(jié)省大量的金屬材料,。[9]

　　高溫冶金材料

　　由于石墨的熱膨脹系數(shù)小,，而且能耐急冷急熱的變化，可作為玻璃器的鑄模,，使用石墨后黑色金屬得到鑄件尺寸精確,，表面光潔成品率高，不經(jīng)加工或稍作加工就可使用,，因而節(jié)省了大量金屬,。生產(chǎn)硬質(zhì)合金等粉末冶金工藝，通常用石墨材料制成壓模和燒結(jié)用的瓷舟,。單晶硅的晶體生長(zhǎng)坩堝,，區(qū)域精煉容器，支架夾具,，感應(yīng)加熱器等都是用高純石墨加工而成的,。此外石墨還可作真空冶煉的石墨隔熱板和底座，高溫電阻爐爐管等元件,。[9]

　　原子能與國(guó)防工業(yè)

　　石墨具有良好的中子減速劑用于原子反應(yīng)堆中,，鈾-石墨反應(yīng)堆是目前應(yīng)用較多的一種原子反應(yīng)堆。作為動(dòng)力用的原子能反應(yīng)堆中的減速材料應(yīng)當(dāng)具有高熔點(diǎn),，穩(wěn)定,，耐腐蝕的性能,，石墨完全可以滿足上述要求。作為原子反應(yīng)堆用的石墨純度要求很高,，雜質(zhì)含量不應(yīng)超過(guò)幾十個(gè)ppm ,。特別是其中硼含量應(yīng)少于0.5ppm。在國(guó)防工業(yè)中還用石墨制造固體燃料火箭的噴嘴,，導(dǎo)彈的鼻錐,，宇宙航行設(shè)備的零件,，隔熱材料和防射線材料,。[9]

　　(1) 石墨還能防止鍋爐結(jié)垢，有關(guān)單位試驗(yàn)表明,，在水中加入一定量的石墨粉(每噸水大約用4～5克)能防止鍋爐表面結(jié)垢,。此外石墨涂在金屬煙囪、屋頂,、橋梁,、管道上可以防腐防銹。[9]

　　(2) 石墨逐漸取代銅成為EDM電極的首選材料,。[9]

　　(3) 石墨深加工產(chǎn)品填加到塑料產(chǎn)品和橡膠產(chǎn)品中,，可使塑料制品和橡膠制品不產(chǎn)生靜電，許多工業(yè)產(chǎn)品需要具有防靜電和屏蔽電磁輻射功能,，石墨產(chǎn)品兼有這兩項(xiàng)功能,，石墨在塑料制品、橡膠制品及其它相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品中的應(yīng)用也會(huì)增加,。[9]

　　此外,，石墨還是輕工業(yè)中玻璃和造紙的磨光劑和防銹劑，是制造鉛筆,、墨汁,、黑漆、油墨和人造金剛石,、鉆石不可缺少的原料,。它是一種很好的節(jié)能環(huán)保材料，美國(guó)已用它做為汽車電池,。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展,，石墨的應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷拓寬，已成為高科技領(lǐng)域中新型復(fù)合材料的重要原料,，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有重要的作用,。

　　現(xiàn)狀

　　由于我國(guó)冶金鋼鐵業(yè)的持續(xù)增長(zhǎng)，世界鋰離子電池的迅猛發(fā)展,，拉動(dòng)對(duì)石墨原料的需求;同時(shí)產(chǎn)業(yè)界,、政府對(duì)石墨戰(zhàn)略資源作用的日益重視,，使石墨礦產(chǎn)品的價(jià)格迅速攀升，扭轉(zhuǎn)了20多年來(lái)其他礦產(chǎn)品都在漲價(jià),、石墨卻不斷降價(jià)的不正常局面,，不僅使石墨行業(yè)效益不斷提高、同時(shí)也使得一些社會(huì)資金不斷涌入石墨行業(yè),。這種大好形勢(shì)對(duì)于石墨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展當(dāng)然是大好時(shí)機(jī),，但是如果不科學(xué)規(guī)劃、合理引導(dǎo),，而一味的擴(kuò)大采選量,，就可能再次發(fā)生20世紀(jì)80年代末亂采亂挖的“黑色風(fēng)暴”，給石墨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展造成重大損失,。[10]

　　我國(guó)是石墨資源大國(guó),，但是長(zhǎng)期以來(lái)石墨產(chǎn)業(yè)內(nèi)部低技術(shù)層次的產(chǎn)量、價(jià)格的惡性競(jìng)爭(zhēng),，資金和技術(shù)投入嚴(yán)重不足,，以生產(chǎn)原礦和選礦的低端產(chǎn)品為主，使得產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期低迷,。這種狀況導(dǎo)致我國(guó)石墨深加工技術(shù)和產(chǎn)品落后于發(fā)達(dá)國(guó)家,，資源大國(guó)卻是深加工弱國(guó)。這與我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展很不適應(yīng),。當(dāng)前和今后一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期,，保護(hù)和科學(xué)利用石墨這種寶貴的戰(zhàn)略資源，發(fā)展石墨深加工技術(shù)和產(chǎn)品是大有可為的一項(xiàng)事業(yè),。[10]

　　我國(guó)鱗片石墨的深加工技術(shù)發(fā)展已經(jīng)有一定基礎(chǔ),，科技部“八五”至“十一五”國(guó)家科技攻關(guān)、支撐計(jì)劃在非金屬礦,、西部開發(fā)項(xiàng)目中分別列入課題,，在深加工技術(shù)進(jìn)步上取得明顯成果。現(xiàn)在,，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有一批效益良好的(鱗片)石墨深加工企業(yè),，規(guī)模最大的柔性石墨企業(yè)主要分布在江浙地區(qū)，負(fù)極材料等電池材料企業(yè)主要分布在深圳等珠三角,、長(zhǎng)三角地區(qū),。[10]

　　我國(guó)原來(lái)微晶石墨的深加工技術(shù)基本空白。近來(lái)研究發(fā)現(xiàn),，由于微晶石墨的晶體微小(≤1μm),，每個(gè)石墨顆粒中有很多微晶無(wú)序堆積，使得顆粒表現(xiàn)出各向同性,。這使得它成為鋰離子電池(特別是動(dòng)力電池)負(fù)極材料和各向同性石墨的極好原料,，在新能源,、核能、軍工等高新技術(shù)領(lǐng)域有重要應(yīng)用價(jià)值,。清華大學(xué)在這方面進(jìn)行了原創(chuàng)性的科技研究與開發(fā),，正在與相關(guān)企業(yè)合作建設(shè)微晶石墨提純、深加工產(chǎn)品的生產(chǎn)線,。

聲明： 本網(wǎng)站所發(fā)布文章,，均來(lái)自于互聯(lián)網(wǎng)，不代表本站觀點(diǎn),，如有侵權(quán),，請(qǐng)聯(lián)系刪除（微信：ymk15762271767）