石墨烯来源 石墨 石墨-简介，石墨-名称来源

石墨（graphite）是一种结晶形碳。是元素碳的一种同素异形体，每个碳原子的周边连结著另外三个碳原子（排列方式呈蜂巢式的多个六边形）以共价键结合，构成共价分子。由于每个碳原子均会放出一个电子，那些电子能够自由移动，因此石墨属于导电体。石墨是其中一种最软的矿物，它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂。碳是一种非金属元素，位于元素周期表的第二周期IVA族。拉丁语为Carbonium，意为“煤，木炭”，汉字“碳”字由木炭的“炭”字加石字旁构成，从“炭”字音。六方晶系，为铁墨色至深灰色。密度2.25克/厘米3，硬度1.5，溶点3652℃，沸点4827℃。质软,有滑腻感,可导电。化学性质不活泼,耐腐蚀,与酸、碱等不易反应。在空气或氧气中加强热,可燃烧并生成二氧化碳。强氧化剂会将它氧化成有机酸。用作抗摩剂和润滑材料,制作坩埚、电极、干电池、铅笔芯。高纯度石墨可在核反应堆上作中子减速剂。常被称为炭精或黑铅,因为以前被误认为是铅。

石墨_石墨 -简介

石墨_石墨 -名称来源

源于希腊文“graphein”，意为“用来写”。由德国化学家和矿物学家A.G.Werner于1789命名。

石墨_石墨 -碳元素

碳是一种很常见的元素，它以多种形式广泛存在于大气和地壳之中。碳单质很早就被人认识和利用，碳的一系列化合物――有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。碳能在化学上自我结合而形成大量化合物，在生物上和商业上是重要的分子。生物体内大多数分子都含有碳元素。

石墨_石墨 -碳化合物

碳化合物一般从化石燃料中获得，然后再分离并进一步合成出各种生产生活所需的产品，如乙烯、塑料等。

石墨_石墨 -存在形式

碳的存在形式是多种多样的，有晶态单质碳如金刚石、石墨；有无定形碳如煤；有复杂的有机化合物如动植物等；碳酸盐如大理石等。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同，各有各的外观、密度、熔点等。

石墨_石墨 -分类

人造石墨

高纯石墨:
规格:粒度0.5mm-1μm,含碳量99-99.99%
性能:鳞片结晶完整，片薄且韧性好，物理化学性能优异，具有良好的耐温性、自润滑性、传导性、抗热震性、耐腐蚀性等性能。
描述：高纯石墨具有强度高、抗热震性好、耐高温、抗氧化、电阻系数小、耐腐蚀、易于精密机加工等优点，是理想的无机非金属材料。用于加工制作电加热元件、结构铸造模、冶炼高纯金属用坩埚舟皿、单晶炉用加热器、电火花加工石墨、烧结模具、电子管阳极、金属涂镀、半导体技术用的石墨坩埚、发射电子管、闸流管和汞弧整流器用的石墨阳极、栅极等。
特种石墨：应用于光伏产业生产多晶硅，单晶硅炉中粗结构材料及保温原件，还广泛应用于铸造、化工、电子、有色金属、高温处理、石英玻璃、陶瓷及耐火材料等行业。
等静压石墨:
按成型方式分等静压.模压.挤压
等静压也叫同向性石墨,它是制造单晶炉、金属连铸石墨结晶器、电火花加工用石墨电极等不可替代的材料，更是制造火箭喷嘴、石墨反应堆的减速材料和反射材料的绝好材料。
1、直接式单晶硅炉用石墨材料：
半导体单晶炉采用石墨材料制造钳锅、加热器、隔热屏以及配件。配套石墨件规格为下表：
2、有色冶金连铸用石墨结晶器：
至今铜、铝材基本实现了连生产，结晶器用高纯石墨，钢材连铸产量已达到80%以上(但结晶器大部分未用石墨)。
等静压石墨主要用于大型铜材生产线。自1985年开始，我国从奥地利、法国、瑞士、日本等国先后引进30多条生产线，而国内自行设计制造的生产线已达到100多条，均采用石墨结晶器。
据统计2006年我国铜材产量已达到360多万吨，其中大部分采用连铸。按每吨铜材需要石墨量为2.5kg计，则年需石墨量为486T，按加工成品率70%计，年需石墨毛坯量为2700T。近年来又有较快发展，预测年石墨需要量近期为4000T左右。
3、电火花加工用石墨：
电火花加工是当今模具行业的一次革命，它不仅简化了传统工艺手段，而且使制造异形模具成为可能。等静压石墨因具有各向同性，是制造电火花石墨电极的最佳材料。
4、单晶硅生产石英坩埚模具用石墨材料：
石英坩埚是直拉单晶硅的容器，而制造石英坩埚用石墨坩埚作为成型材料。
5、其他方面：
除上述几个主要用途之外，等静压石墨在硬质合金(真空炉发热器、烧结板等)、采矿(制造钻头模具)、化工(换热器及防腐件)、冶金(钳锅)、机械(机械密封)、宇航(喷嘴等)、石墨反应堆(减速材及反射材)等领域被广泛使用。
石墨电极:

石墨电极包括：
（1）普通功率石墨电极
允许使用电流密度低于17A/厘米2的石墨电极，主要用于炼钢、炼硅、炼黄磷等的普通功率电炉。电阻率为9-10
（2）高功率石墨电极。允许使用电流密度为18～25A/厘米2的石墨电极，主要用于炼钢的高功率电弧炉。电阻率为7-8
（3）超高功率石墨电极。允许使用电流密度大于25A/厘米2的石墨电极。主要用于超高功率炼钢电弧炉.电阻率小于7
炭炭复合材料：炭/炭复合材料是炭纤维增强炭基本复合材料，或石墨化的脂碳（沥青）以及化学气相沉积（CVD）碳所形成的复合材料，是具有特殊性能的新型工程材料.具有质量轻、耐烧蚀性好、抗热冲击好、损伤容限高、高温强度高、可设计性强等突出特点，现应用于航空、航天、电路级和太阳能级晶硅生产、高温炉等应用领域。
碳涂料:高温导电抗氧化石墨涂料
膨胀石墨:膨胀石墨是一种性能优良的吸附剂.对有机化合物具有强大的吸附能力，被设计成各种工业油脂和工业油料的吸附剂。
复合石墨:石墨和其他材料复合,如:铜,锑,陶瓷等，用作高强石墨复合垫片，具有优异的耐腐蚀性，耐高低温，良好的压缩回弹性，较好的强度
氟化石墨:氟化石墨是碳和氟直接反应而制得的一种石墨层间化合物。1.氟化石墨是重要的无机非金属材料，具有优良的润滑性.2.用作电池、电极的活性材料.
碳电极:没有经过石墨化处理.1米的为8000元/吨，最高Φ700，振动可以做到Φ1000，4000*1000*900电阻率30-60。
再生石墨：由废石墨粉重新制成，电阻率高，价格降半。汨罗、宜兴、邯郸较多。只有Φ200以下产品。

石墨_石墨 -发展

早在二十世纪三十年代，我国黑龙江鸡西柳毛、山东南墅石墨矿就开始了石墨的生产加工。当时选矿工艺流程简单，工人劳动条件差，生产率极低，年产量仅有几千吨。经过几十年的发展，我国石墨及碳素制品产量快速上升，2004-2011年，石墨及碳素制品产量年复合增长率达22.12%。2011年，中国石墨及碳素制品产量为2556.17万吨，同比增长21.98%。

石墨及碳素制品具备优良的性能，应用日益广泛，产能及效益近年来呈快速增长趋势。2011年，中国石墨及碳素制品行业发展迅速，行业内企业对成本费用的管理控制能力较高，盈利能力较强。国家统计局数据显示，2011年，中国石墨及碳素制品行业实现工业总产值1675.64亿元;实现销售收入1677.65亿元，同比增长40.58%;实现利润总额109.59亿元，同比增长50.87%。随着应用的不断推广，中国石墨及碳素制品行业的竞争也日趋激烈。

中国规模以上石墨及碳素制品企业较多，集中度低。截至2011年末，中国规模以上石墨及碳素制品企业达871家，销售收入排名前十的企业销售收入总额仅占全行业的13.46%。从世界石墨及碳素制品市场的发展趋势和竞争格局来看，未来我国石墨及碳素制品行业将逐步向大集团集中，石墨及碳素制品行业的集中度将会进一步提高。

随着中国冶金、化工、机械、医疗器械、核能、汽车、航空航天等行业的快速发展，这些行业对石墨及碳素制品的需求将会不断增长，中国石墨及碳素制品行业将保持快速增长。根据《中国石墨及碳素制品行业发展前景与投资战略规划分析报告前瞻》数据，2006-2011年，中国石墨及碳素制品行业销售收入年复合增长率为36.56%。根据当前国内外经济形势，结合2006-2011年中国石墨及碳素制品行业销售收入数据及中国经济增长数据，粗略估计2012-2015年我国石墨及碳素制品行业销售收入年复合增长率为21%，2015年，中国石墨及碳素制品行业销售收入将达到3400亿元。

石墨_石墨 -无序出口

多年以来，中国一直是天然石墨产品的最大出口国，在石墨深加工产品技术上领先的发达国家，则对天然石墨实行“以购代采”的战略，并且进行技术封锁。

不可再生的天然石墨资源，以初级产品出口的方式持续流失。国内企业需要的石墨尖端产品，只能再以出口石墨上百倍的价格进口。

据USGS(美国地质勘探局)数据，2013年探明的全球天然石墨储量约1.3亿吨，储量前三位的国家为巴西、中国和印度，其中中国储量约为5500万吨，占全球储量的42%。2013年全球天然石墨产量为119万吨，其中中国生产81万吨，占全球产量的68%，位居全球首位。

中国生产的天然石墨产品中，绝大部分是最初级的加工产品。这些初级加工产品，都面临着产能过剩的问题，而产能过剩又压制了价格。2011年之前，天然石墨产量最大的初级产品鳞片石墨粉的价格逐年递升，一直到2011年时达到6700元/吨。随后其价格又开始连续下跌，截至当前，石墨精粉的价格较高位时已跌去超过50%。

多年来，中国一直是出口石墨初级产品最多的国家，每年出口总量占世界总出口量的50%左右。中国海关的数据显示，2011～2013年，国内“天然石墨”出口数量分别为44万吨、25万吨、25万吨。海关统计的“天然石墨”主要是石墨精粉，其中纯度较低的一些产品出口时价格甚至不足3000元/吨。而进口的一些负极材料，可以达到10万~20万元/吨；而一些氟化石墨产品，能达到30万~50万元/吨。

石墨_石墨 -鉴定特征

形态：单晶体常呈片状或板状，但完整的很少见。集合体通常为鳞片状，块状和土状。

石墨_石墨 -成因和产地

石墨是在高温下形成。石墨最常见于大理岩、片岩或片麻岩中，是有机成因的碳质物变质而成。煤层可经热变质作用部分形成石墨。少量石墨是火成岩的原生矿物。石墨也常见于陨石中，一般为团块状，以一定方位关系组成立方体外形的多晶集合体称方晶石墨。分布最广是石墨的变质矿床，系由富含有机质或碳质的沉积岩经区域变质作用而成；著名产地有纽约Ticonderoga，马达加斯加和Ceylon，我国以黑龙江鸡西市柳毛为最大的产地。

石墨_石墨 -工业分类

中国石墨矿石以鳞片状晶质类型为主，其次为隐晶质类型，致密状晶质石墨只见于新疆托克布拉等个别矿床中，工业价值不大。

鳞片状石墨矿石结晶较好，晶体粒径大于1μm，一般为0.05～1.5mm，大的可达5～10mm，多呈集合体。矿石品位较低，一般为3～13.5%。伴生的矿物有云母、长石、石英、透闪石、透辉石、石榴石和少量硫铁矿、方解石等，有时还伴有金红石，钒云母等有用组分。鳞片石墨矿石按其所赋存岩石的岩性不同，分片麻岩型、片岩型、透辉岩型、变粒岩型、混合岩型、大理岩型及花岗岩型等七种，前六种矿石类型产于区域变质成因矿床中，后一种矿石类型则产于岩浆热液成因矿床中。

稳晶质石墨矿石一般呈微晶集合体，晶体粒径小于1μm，只有在电子显微镜下才能观察到其晶形。矿石呈灰黑色、钢灰色，一般光泽暗淡，具有致密块状、土状及层状、页片状构造。隐晶石墨的工艺性能不如鳞片状石墨，工业应用范围也较小，矿石品位一般都较高，但矿石可选性差。矿物成分以石墨为主，伴生有红柱石、水云母、绢云母及少量黄铁矿、电气石、褐铁矿、方解石等。品位一般为60～80%、灰分为15～22%、挥发分为1～2%、水分为2～7%。

石墨_石墨 -广泛应用

随着世界工业正在突飞猛进的向前发展，石墨已被国内外视为重要的工业矿物原料之一，特别是最近几年，科学技术的发展，石墨制品已在各行各业发挥着重要作用。

石墨制品保持了鳞片石墨原有的化学特性即耐酸性、抗腐蚀和物理特性即耐高温3000℃耐低温-204℃，它的抗压强度大于800kg/Cm2，而且抗氧化，在450℃空气中失重1%，回弹率为15-50%（密度1.1-1.5）。还具有很强的自润滑性能。因此石墨制品已被广泛的应用在冶金、化工、石油化工、高能物理、航天、电子等方面。

利用石墨的特性，人们已经根据工程的需要又灵巧的制成了不同类型的制品：如高纯石墨制品、柔性石墨制品、复合石墨制品等等。为了提高使用性能还将石墨与纤维（包括合成纤维）、金属丝、金属网、金属加工板在一起制成复合石墨制品，而大大的增加了它的强度及弹性。复合石墨制品主要是与树脂类、合成橡胶、塑料（聚四氟材料、乙烯、丙烯等）冷压或热合两种，还有液体石墨制品（即石墨乳等）及半液体石墨制品（即石墨润滑脂等）。石墨制品在广阔的领域里发挥着它密封、耐温、耐腐蚀、导电、保温、抗压、耐磨、抗氧化等重要作用，已引起国内外专家的普遍重视。当然石墨制品也在悄悄的进入现代化办公用品中，如江西一家档案用品厂利用石墨膨胀加工成一定吸附药品能力的可保持一年不失药性的防虫圆片。还有北墅石墨矿生产的石墨润滑带，为国内木材加工行业解决了砂光机（多半是进口砂光机）配件的急需难题，填补了国内同类产品的空白。总之石墨制品已愈来愈被各个工业部门所利用，石墨制品的市场是远大而广泛的。

石墨_石墨 -资源分布

河北省： 怀安县大岔沟、邢台、张安乡、张安北、赤城

山西省： 大同郊区、弘赐堡、大同市郊六亩地

吉林省： 磐石县烟囱山、敦化县、东大崴子、集安县、通化县

黑龙江省：鸡西市柳毛、穆棱县西河子乡光义村、呼玛县都林场、勃力县双河乡、鸡西市麻山、双鸭山市岭西、铁力县神树石、萝北县、都兽河

山东省： 莱西市南墅、北墅、平度市刘戈庄、明村、石岭、乔戈庄、阎村、梨园唐田、云山、两目、洪山、古砚麻兰、威海市

大西庄、牟平县高陵乡徐村、乳山县午极乡鲁家夼、莱阳县大梁子口山前夼、海阳县发城姜格庄、文登县朱家藏格庄

江西省： 金溪县河源峡山、定南县鹅公地区乐田

福建省： 漳平县高山、建阳县岭根墙、华安县福田

湖北省： 宜昌县樟村坪三岔堙

湖南省： 郴州鲁塘、冷水江三尖乡、安仁桂阳宜章

广东省： 吴川县梅劳镇、乐东县、峨文岭、连平县梅洞

海南省： 琼海县烟塘定安

四川省： 南江县坪河乡、旺苍县蜡烛河、南江县坪河乡向阳坡、攀枝花市仁和区中坝乡扎壁

云南省：无阳县哀牢山棕皮寨、元谋县牟定

西藏自治区：左贡县沙龙区巴乡青谷村

陕西省： 眉县营头乡、临潼县洪庆乡骊山崇阳沟、户县涝赂银洞沟、长安县前山地区、商县丹地区、凤县留坝、陇县、米脂潼关

河南省： 灵宝县杜家营、内乡县杜罗庄、内乡县极场乡、浙川、西峡、镇平、许山地区曾山、栾川县河峪乡平

辽宁省： 海城县小弧山、宽甸县红石拉子、风城县、桓仁县

江苏省：新沂地区

新 疆： 奇台县苏吉泉、博塔拉州的库西姆奇、哈河地区下河、尉犁县西山口、将军庙地区、奇台县20余处矿点。

浙江省： 青田地区

青海省： 诺木洪地区金水江、海西州都兰

甘肃省： 肃北地区安西

安徽省： 宣城双桥地区、歙县、潜山县、洪镇地区、桐城县奄城

初步统计，全国25个省、市、自治区有近100个矿点。

石墨_石墨 -资源储量

中国石墨矿山资源丰富。石墨成形地质条件好、分布广泛，储量大、质量好，是中国有优势的矿产之一。据统计，1991年全国已探明晶质石墨矿物储量15692万吨，其中A+B+C级储量3729万吨，D级储量11963万吨；隐晶质石墨矿石储量4780万吨，其中A+B+C级储量2096万吨，D级储量2684万吨。

中国国石墨矿石工业品位，晶质石墨不低于3%，隐晶质石墨不低于65%。晶质石墨矿石中，石墨矿物结晶良好，约有三分之一的矿床石墨中大鳞片含量比较高，少数矿床石墨细鳞片含量较高，并混有隐晶质石墨成分。晶质石墨矿石大多数属易选矿石，尤其是风化矿石更容易选。

我国晶质石墨矿床矿石大致分：

1、 较低矿石品位（3-5%）的，占2%左右；

2、 中等矿石品位（6-12%）的，占75%左右；

3、 较高矿石品位（13-22%及<22%）的，占20%左右。

中国隐晶质矿床矿石品位一般较高，石墨含量65-80%的占80%左右，有的高达90%以上。

中国石墨资源分布广，目前已发现全国25个省、市、自治区有石墨矿点。晶质石墨矿主要分布在黑龙江、山东、内蒙、山西、河北五省，石墨保有储量占全国的90%。隐晶质石墨矿主要分布在湖南、吉林两省，石墨保有储量占全国的80%。

从中国已探明的石墨储量看，晶质石墨占68%左右，隐晶质石墨占32%左右。石墨产量约占世界总产量的45%左右。目前，中国石墨储量、产量及出口量均居世界之首，对国际石墨市场有较大影响

石墨_石墨 -别名

石墨在我国应用历史悠久，因此在各个时期也有不同的名称：

1、石涅

2、石黑

清・陈元龙《格致镜原》卷三七《文具类・异墨》引《丹铅续录》:“《山海经》有石涅,《孝经・援神契》有黑丹,石涅。黑丹,即今石黑也,一名画眉石。”

3、石螺

清・袁枚《随园诗话》卷一引清・裘曰修诗:“玉镜台前一笑时,石螺亲为画双眉。”

4、石黛

南朝陈・徐陵《玉台新咏》序:“南都石黛最发双蛾;北地胭脂偏开两靥。”唐・杜甫《阆水歌》:“嘉陵江色何所似,石黛碧玉相因依。”

5、画眉石

《本草纲目》“黑石脂”释名:“(黑石脂)乃石脂之黑者,亦可为墨,其性粘舌,与石炭不同,南人谓之画眉石。”《明一统志》:“南雄府上产石墨……人或取以画眉,故又名画眉石。”

6、黑丹

《山海经》有石涅,《孝经・援神契》有黑丹,石涅。黑丹,即今石黑也,一名画眉石。”

7、黑石脂

《本草纲目》卷九《石部・五色石脂・墨石脂》

石墨_石墨 -文化底蕴

《新疆历史词典》中介绍：石墨即煤炭。始为西域人发现使用。后赵建都于邺,采石墨,以之为书,又以为火,燃之难尽。亦谓之石炭。宋以后始大盛于中原。

《范子计然书》:“石墨出三辅,上石价八百。”

石墨_石墨 -特殊性质

石墨_石墨 -最新成果

2008年8月报道:科学家最近研究发现，铅笔石墨中一种叫做石墨烯的二维碳原子晶体，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。硅片上有数千个肉眼看不见的小孔。科学家开始采取高科技手段，将硅片放置在电子显微镜下进行观察，科学家花费数天时间，希望能在硅片小孔上发现合适的单原子厚的石墨烯薄片。一旦科学家发现了一些只有100分之一头发丝宽度的石墨烯薄片后，他们就开始使用原子尺寸的金属和钻石探针对它们进行穿刺，从而测试它们的强度。让科学家震惊的是，石墨烯比钻石还强硬，它的强度比世界上最好的钢铁还高100倍！美国机械工程师杰弗雷・基萨教授用一种形象的方法解释了石墨烯的强度：如果将一张和食品保鲜膜一样薄的石墨烯薄片覆盖在一只杯子上，然后试图用一支铅笔戳穿它，那么需要一头大象站在铅笔上，才能戳穿只有保鲜膜厚度的石墨烯薄层。

不过据科学家称，尽管石墨在大自然中非常普遍，并且石墨烯是人类已知强度最高的物质，但科学家可能仍然需要花费数年甚至几十年时间，才能找到一种将石墨转变成大片高质量石墨烯“薄膜”的方法，从而可以用它们来为人类制造各种有用的物质。据科学家称，石墨烯除了异常牢固外，还具有一系列独一无二的特性，石墨烯还是目前已知导电性能最出色的材料，这使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。研究人员甚至将石墨烯看作是硅的替代品，能用来生产未来的超级计算机。

石墨_石墨 -新用途

随着科学技术的不断发展，人们对石墨也开发了许多新用途。

柔性石墨制品。柔性石墨又称膨胀石墨，是年代开发的一种新的石墨制品。 美国研究成功柔性石墨密封材料，解决了原子能阀门泄漏问题，随后德、日、法也开始研制生产。这种产品除具有天然石墨所具有的特性外，还具有特殊的柔性和弹性。

因此，是一种理想的密封材料。广泛用于石油化工、原子能等工业领域。国际市场需求量逐年增长。
轻工业应用

此外，石墨还是轻工业中玻璃和造纸的磨光剂和防锈剂，是制造铅笔、墨汁、黑漆、油墨和人造金刚石、钻石不可缺少的原料。它是一种很好的节能环保材料，美国已用它做为汽车电池。随着现代科学技术和工业的发展，石墨的应用领域还在不断拓宽，已成为高科技领域中新型复合材料的重要原料，在国民经济中具有重要的作用。

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