石墨的百科知識大全

石墨晶體結構圖

石墨集合體

石墨（graphite）是一種結晶形碳。六方晶系,為鐵墨色至深灰色。密度2.25克/厘米3,硬度1.5,溶點3652℃,沸點4827℃。質軟,有滑膩感,可導電。化學性質不活潑,耐腐蝕,與酸、堿等不易反應。在空氣或氧氣中加強熱,可燃燒并生成二氧化碳。強氧化劑會將它氧化成有機酸。用作抗摩劑和潤滑材料,制作坩堝、電極、干電池、鉛筆芯。高純度石墨可在核反應堆上作中子減速劑。常被稱為炭精或黑鉛,因為以前被誤認為是鉛。

目錄

1簡介

2名稱來源

3鑒定特征

4成因和產地

5工業分類

6廣泛應用

7我國石墨資源分布地點

8我國石墨資源及儲量

9別名

10文化底蘊

11最新成果

12相關詞條

13參考文獻

石墨-簡介

石墨晶體結構圖

石墨是晶體結構介于原子晶體、金屬晶體和分子晶體之間的一種屬六方或三方晶系的過渡型晶體的自然元素礦物。與金剛石和以美籍華裔礦物學家趙景德姓氏命名的趙擊石等成同質多象。在晶體中同層碳原子間以sp2雜化形成共價鍵,每個碳原子與另外三個碳原子相聯,六個碳原子在同一平面上形成正六邊形的環,伸展形成片層結構。在同一平面的碳原子還各剩下一個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,可以被激發,所以石墨有金屬光澤,能導電、傳熱。由于層與層間距離大,結合力(范德華力)小,各層可以滑動,所以石墨的密度比金剛石小,質軟并有滑膩感。灰黑,不透明固體,密度2.25g/cm3,熔點3652℃,沸點4827℃,硬度1。化學性質穩定,耐腐蝕,同酸、堿等藥劑不易發生反應。687℃在氧氣中燃燒生成二氧化碳。可被強氧化劑如濃硝酸、高錳酸鉀等氧化成有機酸。可用作抗磨劑、潤滑劑,高純度石墨用作原子反應堆中的中子減速劑,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-名稱來源

源于希臘文“graphein”，意為“用來寫”。由德國化學家和礦物學家A.G.Werner于1789命名。

石墨-鑒定特征

鱗片狀石墨

鐵黑色，硬度低，一組極完全解理，有滑感和染手。

形態：單晶體常呈片狀或板狀，但完整的很少見。集合體通常為鱗片狀，塊狀和土狀。

石墨-成因和產地

石墨是在高溫下形成。石墨最常見于大理巖、片巖或片麻巖中，是有機成因的碳質物變質而成。煤層可經熱變質作用部分形成石墨。少量石墨是火成巖的原生礦物。石墨也常見于隕石中，一般為團塊狀，以一定方位關系組成立方體外形的多晶集合體稱方晶石墨。分布最廣是石墨的變質礦床，系由富含有機質或碳質的沉積巖經區域變質作用而成；著名產地有紐約TIconderoga，馬達加斯加和Ceylon，我國以黑龍江雞西市柳毛為最大的產地。

石墨-工業分類

石墨

工業上將石墨礦石分為晶質(鱗片狀)石墨礦石和穩晶質(土狀)石墨礦石兩大類。晶質石墨礦石又可分為鱗片狀和致密狀兩種。

中國石墨礦石以鱗片狀晶質類型為主，其次為隱晶質類型，致密狀晶質石墨只見于新疆托克布拉等個別礦床中，工業價值不大。

鱗片狀石墨礦石結晶較好，晶體粒徑大于1μm，一般為0.05～1.5mm，大的可達5～10mm，多呈集合體。礦石品位較低，一般為3～13.5%。伴生的礦物有云母、長石、石英、透閃石、透輝石、石榴石和少量硫鐵礦、方解石等，有時還伴有金紅石，釩云母等有用組分。鱗片石墨礦石按其所賦存巖石的巖性不同，分片麻巖型、片巖型、透輝巖型、變粒巖型、混合巖型、大理巖型及花崗巖型等七種，前六種礦石類型產于區域變質成因礦床中，后一種礦石類型則產于巖漿熱液成因礦床中。

穩晶質石墨礦石一般呈微晶集合體，晶體粒徑小于1μm，只有在電子顯微鏡下才能觀察到其晶形。礦石呈灰黑色、鋼灰色，一般光澤暗淡，具有致密塊狀、土狀及層狀、頁片狀構造。隱晶石墨的工藝性能不如鱗片狀石墨，工業應用范圍也較小，礦石品位一般都較高，但礦石可選性差。礦物成分以石墨為主，伴生有紅柱石、水云母、絹云母及少量黃鐵礦、電氣石、褐鐵礦、方解石等。品位一般為60～80%、灰分為15～22%、揮發分為1～2%、水分為2～7%。

石墨-廣泛應用

◇隨著世界工業正在突飛猛進的向前發展，石墨已被國內外視為重要的工業礦物原料之一，特別是最近幾年，科學技術的發展，石墨制品已在各行各業發揮著重要作用。

◇石墨制品保持了鱗片石墨原有的化學特性即耐酸性、抗腐蝕和物理特性即耐高溫3000℃耐低溫-204℃，它的抗壓強度大于800kg/Cm2，而且抗氧化，在450℃空氣中失重1%，回彈率為15-50%（密度1.1-1.5）。還具有很強的自潤滑性能。因此石墨制品已被廣泛的應用在冶金、化工、石油化工、高能物理、航天、電子等方面。

◇利用石墨的特性，人們已經根據工程的需要又靈巧的制成了不同類型的制品：如高純石墨制品、柔性石墨制品、復合石墨制品等等。為了提高使用性能還將石墨與纖維（包括合成纖維）、金屬絲、金屬網、金屬加工板在一起制成復合石墨制品，而大大的增加了它的強度及彈性。復合石墨制品主要是與樹脂類、合成橡膠、塑料（聚四氟材料、乙烯、丙烯等）冷壓或熱合兩種，還有液體石墨制品（即石墨乳等）及半液體石墨制品（即石墨潤滑脂等）。石墨制品在廣闊的領域里發揮著它密封、耐溫、耐腐蝕、導電、保溫、抗壓、耐磨、抗氧化等重要作用，已引起國內外專家的普遍重視。當然石墨制品也在悄悄的進入現代化辦公用品中，如江西一家檔案用品廠利用石墨膨脹加工成一定吸附藥品能力的可保持一年不失藥性的防蟲圓片。還有北墅石墨礦生產的石墨潤滑帶，為國內木材加工行業解決了砂光機（多半是進口砂光機）配件的急需難題，填補了國內同類產品的空白。總之石墨制品已愈來愈被各個工業部門所利用，石墨制品的市場是遠大而廣泛的。

石墨-我國石墨資源分布地點

北京市：房山、海淀、南安河

河北省：懷安縣大岔溝、邢臺、張安鄉、張安北、赤城

山西省：大同郊區、弘賜堡、大同市郊六畝地

石墨分布示意圖

內蒙古：興和縣、黃土夭、察右后旗白古崖、土默特左旗兵州亥鄉什報氣、烏蘭察布盟、武川縣廟溝、阿古旗云華背、白靈廟鄉、大東溝、中后旗八盟武元、中后旗八盟哈德云溝

吉林省：磐石縣煙囪山、敦化縣、東大崴子、集安縣、通化縣

黑龍江省：雞西市柳毛、穆棱縣西河子鄉光義村、呼瑪縣都林場、勃力縣雙河鄉、雞西市麻山、雙鴨山市嶺西、鐵力縣神樹石、蘿北縣、都獸河

山東省：萊西市南墅、北墅、平度市劉戈莊、明村、石嶺、喬戈莊、閻村、梨園唐田、云山、兩目、洪山、古硯麻蘭、威海市

大西莊、牟平縣高陵鄉徐村、乳山縣午極鄉魯家夼、萊陽縣大梁子口山前夼、海陽縣發城姜格莊、文登縣朱家藏格莊

江西省：金溪縣河源峽山、定南縣鵝公地區樂田

福建省：漳平縣高山、建陽縣嶺根墻、華安縣福田

湖北省：宜昌縣樟村坪三岔堙

湖南省：郴州魯塘、冷水江三尖鄉、安仁桂陽宜章

廣東省：吳川縣梅勞鎮、樂東縣、峨文嶺、連平縣梅洞

海南省：瓊海縣煙塘定安

四川省：南江縣坪河鄉、旺蒼縣蠟燭河、南江縣坪河鄉向陽坡、攀枝花市仁和區中壩鄉扎壁

云南省：無陽縣哀牢山棕皮寨、元謀縣牟定

西藏自治區：左貢縣沙龍區巴鄉青谷村

陜西省：眉縣營頭鄉、臨潼縣洪慶鄉驪山崇陽溝、戶縣澇賂銀洞溝、長安縣前山地區、商縣丹地區、鳳縣留壩、隴縣、米脂潼關

河南省：靈寶縣杜家營、內鄉縣杜羅莊、內鄉縣極場鄉、浙川、西峽、鎮平、許山地區曾山、欒川縣河峪鄉平

遼寧省：海城縣小弧山、寬甸縣紅石拉子、風城縣、桓仁縣

江蘇省：新沂地區

新疆：奇臺縣蘇吉泉、博塔拉州的庫西姆奇、哈河地區下河、尉犁縣西山口、將軍廟地區、奇臺縣20余處礦點。

浙江省：青田地區

青海省：諾木洪地區金水江、海西州都蘭

甘肅省：肅北地區安西

安徽省：宣城雙橋地區、歙縣、潛山縣、洪鎮地區、桐城縣奄城

初步統計，全國25個省、市、自治區有近100個礦點。

石墨-我國石墨資源及儲量

我國石墨礦山資源豐富。石墨成形地質條件好、分布廣泛，儲量大、質量好，是我國有優勢的礦產之一。據統計，1991年全國已探明晶質石墨礦物儲量15692萬噸，其中A+B+C級儲量3729萬噸，D級儲量11963萬噸；隱晶質石墨礦石儲量4780萬噸，其中A+B+C級儲量2096萬噸，D級儲量2684萬噸。

我國石墨礦石工業品位，晶質石墨不低于3%，隱晶質石墨不低于65%。晶質石墨礦石中，石墨礦物結晶良好，約有三分之一的礦床石墨中大鱗片含量比較高，少數礦床石墨細鱗片含量較高，并混有隱晶質石墨成分。晶質石墨礦石大多數屬易選礦石，尤其是風化礦石更容易選。

我國晶質石墨礦床礦石大致分：

1、較低礦石品位（3-5%）的，占2%左右；

2、中等礦石品位（6-12%）的，占75%左右；

3、較高礦石品位（13-22%及<22%）的，占20%左右。

我國隱晶質礦床礦石品位一般較高，石墨含量65-80%的占80%左右，有的高達90%以上。

我國石墨資源分布廣，目前已發現全國25個省、市、自治區有石墨礦點。晶質石墨礦主要分布在黑龍江、山東、內蒙、山西、河北五省，石墨保有儲量占全國的90%。隱晶質石墨礦主要分布在湖南、吉林兩省，石墨保有儲量占全國的80%。

從我國已探明的石墨儲量看，晶質石墨占68%左右，隱晶質石墨占32%左右。石墨產量約占世界總產量的45%左右。目前，我國石墨儲量、產量及出口量均居世界之首，對國際石墨市場有較大影響

我國石墨產地礦石儲量統計（2006年參考）

晶質礦石產地儲量（億噸）隱晶質礦石產地儲量（億噸）

黑龍江蘿北縣6.3湖南省1.2

黑龍江雞西市3.6廣東省0.3

內蒙、山西、河北省1.5福建省0.1

山東省4.0吉林省0.2

吉林、遼寧省0.5陜西省0.05

河南省0.5河北省0.1

四川、青海、新疆1.0安徽省0.1

湖北省0.3

江西、海南省0.2

合計18.001.95

總計約20億噸

石墨-別名

石墨在我國應用歷史悠久，因此在各個時期也有不同的名稱：

1、石涅

《本草綱目》

《山海經·西山經》:“女床之山,其陽多赤銅,其陰多石涅。”《本草綱目》卷九《石部·五色石脂·墨石脂》引《名醫別錄》:“一名石墨,一名石涅。”

2、石黑

清·陳元龍《格致鏡原》卷三七《文具類·異墨》引《丹鉛續錄》:“《山海經》有石涅,《孝經·援神契》有黑丹,石涅。黑丹,即今石黑也,一名畫眉石。”

3、石螺

清·袁枚《隨園詩話》卷一引清·裘曰修詩:“玉鏡臺前一笑時,石螺親為畫雙眉。”

4、石黛

南朝陳·徐陵《玉臺新詠》序:“南都石黛最發雙蛾;北地胭脂偏開兩靨。”唐·杜甫《閬水歌》:“嘉陵江色何所似,石黛碧玉相因依。”

5、畫眉石

《本草綱目》“黑石脂”釋名:“(黑石脂)乃石脂之黑者,亦可為墨,其性粘舌,與石炭不同,南人謂之畫眉石。”《明一統志》:“南雄府上產石墨……人或取以畫眉,故又名畫眉石。”

6、黑丹

《山海經》有石涅,《孝經·援神契》有黑丹,石涅。黑丹,即今石黑也,一名畫眉石。”

7、黑石脂

《本草綱目》卷九《石部·五色石脂·墨石脂》

石墨-文化底蘊

微粉石墨

遼寧沈陽新樂遺址出土遺物。屬新樂下層文化。均為小碎塊,多棱狀,亦有球形體。一般直徑4.5厘米。石墨塊表面都有使用及磨擦痕,距今約7,000年。石墨是一種礦物質,鐵黑色,條痕呈光亮的黑色,半金屬光澤,硬度1,有滑感,能導電,具耐腐蝕性,主要產于變質巖中。新樂遺址出土的石墨塊,說明新樂人已經開始注意這種能畫出黑色條痕的礦物質并為己所用。

《新疆歷史詞典》中介紹：石墨即煤炭。始為西域人發現使用。后趙建都于鄴,采石墨,以之為書,又以為火,燃之難盡。亦謂之石炭。宋以后始大盛于中原。

《范子計然書》:“石墨出三輔,上石價八百。”

石墨-最新成果

2008年8月報道:科學家最近研究發現，鉛筆石墨中一種叫做石墨烯的二維碳原子晶體，比鉆石還堅硬，強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍。硅片上有數千個肉眼看不見的小孔。科學家開始采取高科技手段，將硅片放置在電子顯微鏡下進行觀察，科學家花費數天時間，希望能在硅片小孔上發現合適的單原子厚的石墨烯薄片。一旦科學家發現了一些只有100分之一頭發絲寬度的石墨烯薄片后，他們就開始使用原子尺寸的金屬和鉆石探針對它們進行穿刺，從而測試它們的強度。讓科學家震驚的是，石墨烯比鉆石還強硬，它的強度比世界上最好的鋼鐵還高100倍！美國機械工程師杰弗雷·基薩教授用一種形象的方法解釋了石墨烯的強度：如果將一張和食品保鮮膜一樣薄的石墨烯薄片覆蓋在一只杯子上，然后試圖用一支鉛筆戳穿它，那么需要一頭大象站在鉛筆上，才能戳穿只有保鮮膜厚度的石墨烯薄層。

華裔科學家李成古和魏小丁（音譯）在科研活動中

據悉，這一驚人的科學發現是由美國哥倫比亞大學的兩名華裔科學家李成古和魏小丁（音譯）一起研究得出的，而李成古研究“石墨烯”強度的主要工具之一，竟是普通的透明膠帶！李成古向記者解釋他們的“低科技”研究方法說：“為了了解石墨烯的強度，我們首先必須從石墨上剝離出一些石墨烯薄片，于是我們想到了透明膠帶。”科學家先將膠帶粘在一塊石墨上，然后再撕下來，接著科學家又將膠帶粘到了一塊面積只有1平方英寸的硅片上，然后再將膠帶從硅片上撕下來，這時數千小片石墨都粘到了硅片上。

不過據科學家稱，盡管石墨在大自然中非常普遍，并且石墨烯是人類已知強度最高的物質，但科學家可能仍然需要花費數年甚至幾十年時間，才能找到一種將石墨轉變成大片高質量石墨烯“薄膜”的方法，從而可以用它們來為人類制造各種有用的物質。據科學家稱，石墨烯除了異常牢固外，還具有一系列獨一無二的特性，石墨烯還是目前已知導電性能最出色的材料，這使它在微電子領域也具有巨大的應用潛力。研究人員甚至將石墨烯看作是硅的替代品，能用來生產未來的超級計算機。

石墨-相關詞條自然金

自然鉑

螢石

自然硒

石墨

自然砷

鉀鹽

自然硫

自然銅

自然鉍

氯銅礦

自然銻

金剛石

自然銀

石鹽

冰晶石

石墨-參考文獻

【1】、地學辭典

【2】、麥克米倫百科全書

【3】、中國百科大辭典

【4】、中國百科大辭典

【5】、中國博物別名大辭典

【6】、教師百科辭典

【7】、南京大學地球科學數字博物館http://digitalne.nju.edu.cn/museum/default.htm