石墨(C)——分类、性能及应用

米利暗杜尔马丁Frommherz /上面

碳存在于两个天然水晶同素异形forms-graphite和diamond-each拥有自己独立的晶体结构和属性。

石墨一词来源于希腊语“graphein”,这意味着写作。材料通常grayish-black在颜色、不透明,辐射黑色光泽。石墨是一种不同的材料,因为它显示了一个金属和非金属的性质。

虽然石墨是灵活的,没有弹性,高电气和热导率。这也是化学惰性和高度耐火材料。自石墨显示低吸附的x射线和中子,在核应用程序是非常宝贵的。

这个不寻常的组合属性是由于石墨的晶体结构。六角形的碳原子是集平面压缩环系统。层堆积相互平行。环内的原子共价成键,而层由范德华力松散联系在一起。石墨具有高度的各向异性,这是由两种类型的粘结作用在不同晶体的方向。

例如,石墨的能力开发一个固体膜润滑剂的结果这两个截然不同的化学键。弱的范德华力控制每一层之间的粘结,他们可以对另一个幻灯片,使石墨理想的润滑剂。2000年,全球石墨生产估计约为602000吨,与中国的最大生产国,紧随其后的是印度、墨西哥、巴西、捷克共和国。

石墨的分类

石墨可以分为两个主要types-natural和合成。

天然石墨

天然石墨是一种石墨碳组成的矿物。它在结晶度有很大变化。大多数的商业(自然)石墨开采,通常包含其他矿物质。石墨开采后,它通常需要大量的矿物加工像泡沫浮选石墨精矿。

天然石墨是热和电的优良导体,在广泛的温度稳定,一个高度耐火材料具有高熔点的3650°C。

有三种类型的天然石墨:

• 高结晶
• 非晶
• 片

晶体石墨

据说水晶静脉石墨来自原油储量转化为石墨通过时间,温度和压力。静脉石墨裂缝通常测量1厘米到1米厚,通常有一个纯度超过90%。

尽管在全球范围内,可以找到这种类型的石墨只有斯里兰卡商业矿山,使用传统的轴或地表采矿技术。

无定型石墨

无定型石墨是最天然石墨石墨。然而,这个术语“无定形”是不正确的材料仍然是水晶。无定形石墨可以发现微小颗粒在床中间的岩石如煤炭、板岩、页岩沉积。欧洲杯猜球平台石墨含量从25%变化到85%根据地质环境。

传统的挖掘技术用于提取无定形石墨,这主要发生在墨西哥,北朝鲜,韩国,和奥地利。

片状石墨

片状石墨可以在变质岩中找到一些均匀分布在身体的矿石或集中lens-shaped口袋。碳浓度的范围从5%到40%不等。片状石墨可以找到薄板或鳞片状形式在特定的变质岩,如石灰石、片麻岩、片岩。

泡沫浮选是用来提取片状石墨。“漂浮”石墨石墨含量80% - -90%。超过98%的片状石墨是由使用化学选矿流程。片状石墨可以在全球很多地方都可以找到。

人造石墨

合成石墨可以从可口可乐和生产。虽然这石墨晶体不如天然石墨,它可能有较高的纯度。基本上有两种类型的合成石墨。一个是人造石墨,纯碳生产煤焦油沥青和电炉煅烧石油焦。第二个是合成石墨,由煅烧石油沥青加热到2800°C。

从本质上讲,合成石墨具有较高的电阻和孔隙度、密度和较低。其增强的孔隙使其不适合耐火材料的应用。

合成石墨包含主要石墨碳,石墨化,获得了热处理的non-graphitic碳,或从碳氢化合物在化学汽相淀积温度在2100 K。

关键属性

财产	商业石墨
体积密度(g / cm3)	1.3 - -1.95
孔隙度(%)	-53 - 0.7
弹性模量(GPa)	地位
抗压强度(MPa)	20 - 200
抗弯强度(MPa)	-100 - 6.9
热膨胀系数(x106°C)	1.2 - -8.2
导热系数(W /该调查)	25 - 470
比热容(J / kg.K)	710 - 830
电阻率(Ω.m)	5 x106-30年x106

应用程序

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由于其高温稳定性和化学惰性,石墨耐火材料是完美的人选。用于生产耐火砖以及“Mag-carbon耐火砖(Mg-C)。此外,石墨是用于制造坩埚,钢包,模具对熔融金属。此外,石墨是一种最基本的物质生产功能耐火材料用于钢的连续铸造。欧洲杯足球竞彩

石墨片是与氧化铝和氧化锆混合,然后isostatically被迫创建组件,如塞棒分项喷嘴,钢包寿衣用于调节钢液的流动和维护对氧化。这种类型的材料也可以用作高温计的保护。

生产铁、石墨块用于生产高炉内壁的一部分。高温结构强度,耐热震性,高的热导率,低的热膨胀,和良好的抗化学腐蚀在这个应用程序中都十分重要。

电极用在许多从石墨电冶金炉是批量生产的,例如,用于处理钢电弧炉。

化学工业

在化学领域,石墨是受雇于许多高温应用程序,就像生产磷和电石在电弧炉。石墨用作阳极在特定的水性电解过程,如卤素(氯和氟)的生产。

核工业

大量的高纯度人造石墨用于生产主持人在核反应堆棒和反射器组件。人造石墨来自它的适用性低吸收中子,高导热系数、高强度更高的温度。

电子应用

石墨主要用作电子材料制造电机的碳刷。在这里,组件的使用寿命和性能很大程度上取决于等级和结构。

机械的应用

石墨被广泛用作工程材料在各种各样的应用程序如活塞环、推力轴承、径向轴承和叶片。碳基海豹被用在一些飞机喷气发动机的燃料泵和轴。

其他应用程序

无定形石墨中使用:

• 冶金
• 涂料
• 润滑剂
• 耐火材料
• 油漆生产
• 铅笔生产

地区结晶石墨可以包括:

• 润滑剂
• 粉末冶金
• 磨轮
• 电池

片状石墨耐火材料中使用应用程序,通常在二级炼钢。除此之外,它也可以用于铅笔、粉末冶金、涂料、润滑油。

许多天然石墨的来源还用于石墨薄膜的发展。

领域包括:使用合成石墨

• 航空航天应用
• 碳刷
• 石墨电极电弧炉、冶金处理
• 主持人在核电厂棒
• 电池

合成石墨的更高层次的孔隙度使它不适合在耐火材料的应用。