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特大鳞片石墨

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石墨 (矿物)

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石墨 (矿物)

发布日期:2018-04-18 作者: 点击:

   石墨是元素碳的一种同素异形体,每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子(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?#24066;?#21644;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。



  

  发展历程

  

  早在二十世纪三十年代,中国黑龙江鸡西柳毛、山东南墅石墨矿就开?#21058;?#30707;墨的生产加工。当时选矿工艺流?#30899;?#21333;,工人劳动条件差,生产?#22987;?#20302;,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,我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?#32454;擼?#30408;利能力较强。国家统计?#36136;?#25454;显示,2011年,我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?#27426;?#25512;广,看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%。?#37038;?#30028;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?#36739;?#22823;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?#27426;?#22686;长,我国石墨及碳素制品行业将保持快速增长。2006-2011年,我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,?#33268;?#20272;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,我国石墨及碳素制品行业销售收入将达到3400亿元。

  

  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?#31181;?#19968;。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。

  

  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?#20849;?#21516;,各有各的外观、密度、熔点等。

  

  性质特征

  

  常温下单质碳的化学性质比较稳定,不溶于水、稀酸、

  

  稀碱和有机溶剂;高温下与氧反应燃烧,生成二氧化碳或一氧化碳;在卤素中只有氟能与单质碳直接反应;在加热下,单质碳较易被酸氧化;在高温下,碳还能与许多金属反应,生成金属碳化物。碳具有还原性,在高温下可以冶炼金属。此外,近年的?#33455;?#21457;现,石墨可以被?#28982;?#37240;溶解,形成单层石墨烯的?#28982;?#37240;“溶液?#34180;?[2]

  

  石墨是碳质元素结晶矿物,它的结晶格架为六边形层状结构。每一网层间的距离为340pm,同一网层中碳原子的间距为142pm;。属六方晶系,具完整的层状解理。解理面以分子键为主,对分子吸引力较弱,故其天然可浮性很好。

  

  石墨由于其特殊结构,而具有如下特殊性质:

  

  1) 耐高温性:石墨的熔点为3850±50℃,沸点为4250℃,?#35789;?#32463;超高温电弧灼烧,重量的损失很小,热膨胀系数也很小。石墨强?#20154;?#28201;度提高而加强,在2000℃时,石墨强度提高一倍。

  

  2) 导电、导热性:石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低,甚至在极高的温度下,石墨成绝热体。石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。

  

  3)润滑性:石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小,鳞片越大,摩擦系数越小,润滑性能越好。

  

  4)化学稳定性:石墨在常温下有良好的化学稳定性,能耐酸、?#22270;?#21644;耐有机溶剂的腐蚀。

  

  5)可塑性:石墨的韧性好,可碾成很薄的薄片。

  

  6)抗热震性:石墨在常温?#29575;?#29992;时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏,温度突变时,石墨的体积变化不大,不会产生?#30416;啤?/span>

  

  石墨熔点

  

  金刚石的熔点是3823K,石墨的熔点是3925K。石墨熔点高于金刚石。

  

  比较石墨和金刚石的熔点不能单纯地从键能的方面予以考虑,如果忽视掉熔化时断裂键的个数,那么得到的数据也不可取。

  

  同素异形体

  

  石墨与金刚石、碳60、碳纳米管、石墨烯等都是碳元素的单质,它们互为同素异形体。


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