一,石墨简介

   石墨(Graphite)的化学成分主要是单一的碳(C)元素(和金刚石的成分相同),是一种自然元素矿物.因为碳元素是非金属元素,所以说它非金属矿物;但是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极其远久.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.
   天然产出的石墨很少是纯净的,常含有10%～20%的杂质.石墨矿物呈铁黑,钢灰色,条痕光亮黑色;金属光泽,隐晶集合体光泽暗淡,不透明;质软,有滑腻感,易污染手指.
   石墨能耐高温并具特殊的热性能.石墨的熔点为3850℃,沸点为4250℃,经高温电弧灼烧重量损失极小,在2500℃时其强度比常温时提高1倍,热膨胀系数小(1.2×10-6),温度骤变时其体积变化不大.由于石墨晶体中存在容易流动的电子,因此其导电,导热性能不亚于金属.但随温度升高,导热系数反而减少,在极高温度下趋于不导热状态.石墨的化学稳定性好,不受酸,碱及有机溶剂的侵蚀.此外,石墨还具涂敷性和可塑性,将其涂敷在固体物体表面,可形成薄膜牢固粘附而起保护固体作用,并可制成任何复杂形状的制品.
   由于石墨的工艺性能及用途主要决定于其结晶程度,据此,我国工业上将石墨矿石主要分为晶质(鳞片状)石墨矿石和隐晶质(土状)石墨矿石两种工业类型.
   晶质(鳞片状)石墨矿石中,石墨晶体直径大于1μm,呈鳞片状;矿石品位较低,但可选性好;与石墨伴生的矿物常有云母,长石,石英,透闪石,透辉石,石榴子石和少量黄铁矿,方解石等,有的还伴生有金红石及钒等有用组分;矿石呈鳞片状,花岗鳞片或粒状变晶结构,片状,片麻状或块状构造.
   隐晶质(土状)石墨矿石中,石墨晶体直径小于1μm,呈微晶的集合体,在电子显微镜下才能见到晶形;矿石品位高,但可选性差;与石墨伴生的矿物常有石英,方解石等;矿石呈微细鳞片-隐晶质结构,块状或土状构造.
   中国石墨矿石绝大多数为晶质(鳞片状)矿石,约占总保有石墨矿石储量的98%,分布于区域变质型及岩浆热液型石墨矿床中;隐晶质(土状)石墨矿石则主要分布于接触变质型矿床中.实际上石墨矿石中的石墨片径是参差不齐的,所谓晶质石墨矿石中,也可能含隐晶质石墨,含量较多时通常称为混合型石墨矿石,隐晶质石墨矿石中也可能含少量片径略大于1μm的鳞片石墨.
   石墨矿石的自然类型通常按其赋矿岩石的岩性划分,各类矿床有其专属的石墨矿石自然类型.晶质(鳞片状)石墨矿石在区域变质矿床中,主要有片麻岩类,片岩类以及大理(透辉)岩类,变粒岩类,混合岩类等矿石自然类型;在岩浆热液矿床中主要发育花岗岩类及闪长岩类,长英岩类等矿石自然类型.隐晶质(土状)石墨矿石在接触变质矿床中主要发育板岩类和千枚岩类矿石自然类型.
   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.