石墨是元素碳的一種同素異形體,每個(gè)碳原子的周邊連結(jié)著另外三個(gè)碳原子(排列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)碳原子均會放出一個(gè)電子,那些電子能夠自由移動(dòng),因此石墨屬于導(dǎo)電體。 石墨是其中一種軟的礦物,它的用途包括制造鉛筆芯和潤滑劑。
石墨由于其特殊結(jié)構(gòu),而具有如下特殊性質(zhì):
耐高溫性:石墨的熔點(diǎn)為3850±50℃,沸點(diǎn)為4250℃,即使經(jīng)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。
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)熱性超過鋼、鐵、鉛等金屬材料。導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而降低。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)自由電子來傳輸電荷。
潤滑性:石墨的潤滑性能取決于石墨鱗片的大小,鱗片越大,摩擦系數(shù)越小,潤滑性能越好。
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。
可塑性:石墨的韌性好,可碾成很薄的薄片。
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,不會產(chǎn)生裂紋。
主要用途:
1、作耐火材料:石墨及其制品具有耐高溫、高強(qiáng)度的性質(zhì),在冶金工業(yè)中主要用來制造石墨坩堝,在煉鋼中常用石墨作鋼錠之保護(hù)劑,冶金爐的內(nèi)襯。
2.作導(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。
3.作耐磨潤滑材料:石墨在機(jī)械工業(yè)中常作為潤滑劑。潤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,不用潤滑油工作。許多輸送腐蝕介質(zhì)的設(shè)備,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)勿需加入潤滑油。石墨乳也是許多金屬加工(拔絲、拉管)時(shí)的良好的潤滑劑。
4.石墨具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。經(jīng)過特殊加工的石墨,具有耐腐蝕、導(dǎo)熱性好,滲透率低等特點(diǎn),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、過濾器、泵設(shè)備。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)省金屬材料。
5.作鑄造、翻砂、壓模及高溫冶金材料: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,棒、板、格棚等元件。
6、用于原子能工業(yè)和國防工業(yè):石墨具有良好的中子減速劑用于原子反應(yīng)堆中,鈾一石墨反應(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)超過幾十個(gè)PPM 。特別是其中硼含量應(yīng)少于0.5PPM 。在國防工業(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。
7.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。
8.石墨可作鉛筆芯、顏料、拋光劑。石墨經(jīng)過特殊加工以后,可以制作各種特殊材料用于有關(guān)工業(yè)部門。
柔性石墨制品。柔性石墨又稱膨脹石墨,是一種新的石墨制品。美國研究成功柔性石墨密封材料,解決了原子能閥門泄漏問題,隨后德、日、法也開始研制生產(chǎn)。這種產(chǎn)品除具有天然石墨所具有的特性外,還具有特殊的柔性和彈性。因此,是一種密封材料。用于石油化工、原子能等工業(yè)領(lǐng)域。市場需求量逐年增長。
輕工業(yè)應(yīng)用。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。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)域中新復(fù)合材料的重要原料,在國民經(jīng)濟(jì)中具有重要的作用。
針對石墨的主要應(yīng)用領(lǐng)域,上海卓亞礦機(jī)生產(chǎn)的ZYM三環(huán)微粉磨、YGM高壓懸輥磨、VGM磨粉機(jī)、球磨機(jī)其產(chǎn)品細(xì)度從30目到2500目可調(diào)。
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