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| 天然石墨和人造石墨的區別與聯(lián)系 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-05-20 10:26:25 瀏覽次數： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/文龍）石墨可分為天然石墨與人造石墨，二者結構相近，物理化學(xué)性質(zhì)相似，但用途卻有著(zhù)較大差別。眾多研究中，某些研究者沒(méi)有注意到兩者的區別而籠統地稱(chēng)之為石墨。這種將二者混為一談的結果造成了很多的誤導，甚至是決策的錯誤，帶來(lái)很大的資源浪費和經(jīng)濟損失。本文就從天然石墨與人造石墨結構組成、性能的角度出發(fā)，談?wù)剝烧叩奶攸c(diǎn)與區別，以及重要聯(lián)系與應用進(jìn)展。
1. 石墨分類(lèi)與特點(diǎn)：
1.1 天然石墨
天然石墨是富碳有機物在高溫高壓地質(zhì)環(huán)境長(cháng)期作用下轉變形成的，是大自然的結晶。天然石墨的工藝特性主要取決于它的結晶形態(tài)。結晶形態(tài)不同的礦物，具有不同的工業(yè)價(jià)值和用途。天然石墨的種類(lèi)較多，根據結晶形態(tài)不同，工業(yè)上將天然石墨分為致密結晶狀石墨、鱗片石墨和隱晶質(zhì)石墨三類(lèi)。我國主要有鱗片石墨和隱晶質(zhì)石墨兩大類(lèi)。
1.2 人造石墨
人造石墨類(lèi)似于結晶學(xué)中的多晶體。人造石墨種類(lèi)繁多，生產(chǎn)工藝千差萬(wàn)別。廣義上來(lái)說(shuō)，一切通過(guò)有機物炭化再經(jīng)石墨化高溫處理后得到的石墨材料均可統稱(chēng)為人造石墨，如炭（石墨）纖維、熱解炭（石墨）、泡沫石墨等。而狹義上的人造石墨通常是指以雜質(zhì)含量較低的炭質(zhì)原料（石油焦、瀝青焦等）為骨料、煤瀝青等為粘結劑，經(jīng)過(guò)配料、混捏、成型、炭化（工業(yè)上稱(chēng)為焙燒）和石墨化等工序制得的塊狀固體材料，如石墨電極、熱等靜壓石墨等。
2.天然石墨與人造石墨的區別和聯(lián)系
鑒于以上天然石墨為原料制備出來(lái)的通常是狹義的人造石墨，現僅分析和討論天然石墨與狹義人造石墨的區別與聯(lián)系。
2.1 晶體結構
天然石墨：晶體發(fā)育較為完善，鱗片石墨的石墨化程度更在98%以上，而天然微晶石墨的石墨化程度通常在93%以下。
人造石墨：晶體發(fā)育程度取決于原材料及熱處理溫度。一般來(lái)說(shuō)，熱處理溫度越高，其石墨化程度也就越高。目前工業(yè)生產(chǎn)的人造石墨，其石墨化程度通常低于90%。
2.2 組織結構
天然鱗片石墨：是一種單晶，組織結構較簡(jiǎn)單，僅存在結晶學(xué)上的缺陷（如點(diǎn)缺陷、位錯、層錯等），宏觀(guān)上表現出各向異性的特征。天然微晶石墨的晶粒較小，晶粒之間雜亂排列且存在雜質(zhì)脫除后的孔洞，宏觀(guān)上表現出各向同性。
人造石墨：可看作是一種多相材料，包括石油焦或瀝青焦等炭質(zhì)顆粒轉化的石墨相、包覆在顆粒周?chē)拿簽r青粘結劑轉化的石墨相、顆粒堆積或煤瀝青粘結劑經(jīng)熱處理后形成的氣孔等。
2.3 物理形態(tài)
天然石墨：通常以粉體形態(tài)存在，可單獨使用，但通常與其它材料復合后使用。
人造石墨：形態(tài)較多，既有粉狀，也有纖維狀和塊狀，而狹義的人造石墨通常為塊狀，使用時(shí)需要加工成一定形狀。
2.4 理化性質(zhì)
在理化性質(zhì)方面，天然石墨與人造石墨既有共性，也存在性能上的差異。如天然石墨與人造石墨都是熱和電的良導體，但對于相同純度和粒度的石墨粉體來(lái)說(shuō)，天然鱗片石墨的傳熱性能和導電性能最好、天然微晶石墨次之，人造石墨最低。石墨具有的較好的潤滑性和一定的可塑性，天然鱗片石墨的晶體發(fā)育較完善，摩擦系數較小，潤滑性最好，可塑性最高，而致密結晶狀石墨和隱晶質(zhì)石墨次之，人造石墨較差。
3. 天然石墨與人造石墨的應用領(lǐng)域
石墨具有許多優(yōu)良的性質(zhì)，因而在冶金、機械、電氣、化工、紡織、國防等工業(yè)部門(mén)獲得廣泛應用。天然石墨與人造石墨的應用領(lǐng)域既有相互重疊的部分，也有不相同的地方。
3.1 冶金工業(yè)
在冶金工業(yè)中，天然鱗片石墨因抗氧化性較好可用于生產(chǎn)鎂碳磚和鋁碳磚等耐火材料。人造石墨可以作為煉鋼電極，而天然石墨制成的電極就難以用于使用條件較苛刻的煉鋼電爐。
3.2 機械工業(yè)
在機械工業(yè)中，石墨材料通常用作耐磨和潤滑材料。天然鱗片石墨的潤滑性較好，常用作潤滑油的添加劑。輸送腐蝕介質(zhì)的設備，廣泛采用人造石墨制成的活塞環(huán)、密封圈和軸承，工作時(shí)無(wú)需加入潤滑油。天然石墨與高分子樹(shù)脂復合材料也可用于上述領(lǐng)域，但耐磨性不如人造石墨。
3.3 化學(xué)工業(yè)
人造石墨具有耐腐蝕、導熱性好、滲透率低等特點(diǎn)，在化學(xué)工業(yè)中廣泛用于制作熱交換器、反應槽、吸收塔、過(guò)濾器等設備。天然石墨與高分子樹(shù)脂復合材料也可用于上述領(lǐng)域，但導熱性、耐腐蝕性不如人造石墨。
4. 結語(yǔ)
隨著(zhù)研究技術(shù)的不斷發(fā)展，人造石墨應用前景不可估量。就目前來(lái)看，以天然石墨為原料開(kāi)發(fā)人造石墨制品不失為拓展天然石墨應用領(lǐng)域的重要途徑之一。天然石墨作為輔助原料早已用于部分人造石墨生產(chǎn)，但以天然石墨為主要原料開(kāi)發(fā)人造石墨制品則研究不夠。充分認識和利用天然石墨的結構與特性，采用合適的工藝、路線(xiàn)和方法，生產(chǎn)具有特殊結構、性能和用途的人造石墨制品，是實(shí)現這一目標的最佳方式。
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