| 词条 | 石墨 |
| 释义 | § 简介 石墨晶体结构图石墨是晶体结构介于原子晶体、金属晶体和分子晶体之间的一种属六方或三方晶系的过渡型晶体的自然元素矿物。与金刚石和以美籍华裔矿物学家赵景德姓氏命名的赵击石等成同质多象。在晶体中同层碳原子间以sp2杂化形成共价键,每个碳原子与另外三个碳原子相联,六个碳原子在同一平面上形成正六边形的环,伸展形成片层结构。 在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道,它们互相重叠,形成离域的π键电子在晶格中能自由移动,可以被激发,所以石墨有金属光泽,能导电、传热。由于层与层间距离大,结合力(范德华力)小,各层可以滑动,所以石墨的密度比金刚石小,质软并有滑腻感。灰黑,不透明固体,密度2.25g/cm3,熔点3652℃,沸点4827℃,硬度1。化学性质稳定,耐腐蚀,同酸、碱等药剂不易发生反应。687℃在氧气中燃烧生成二氧化碳。可被强氧化剂如浓硝酸、高锰酸钾等氧化成有机酸。可用作抗磨剂、润滑剂,高纯度石墨用作原子反应堆中的中子减速剂,还可用于制造坩埚、电极、电刷、干电池、石墨纤维、换热器、冷却器、电弧炉、弧光灯、铅笔的笔芯等。 § 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。 § 鉴定特征 鳞片状石墨铁黑色，硬度低，一组极完全解理，有滑感和染手。 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。 § 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。 § 工业分类 石墨工业上将石墨矿石分为晶质(鳞片状)石墨矿石和稳晶质(土状)石墨矿石两大类。晶质石墨矿石又可分为鳞片状和致密状两种。 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%。 § 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。 § 我国石墨资源分布地点 北京市： 房山、海淀、南安河 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、大同市郊六亩地石墨分布示意图内蒙古： 兴和县、黄土夭、察右后旗白古崖、土默特左旗兵州亥乡什报气、乌兰察布盟、武川县庙沟、阿古旗云华背、白灵庙乡、大东沟、中后旗八盟武元、中后旗八盟哈德云沟 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。 § 我国石墨资源及储量 我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，是我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。 我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。 我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。 我国石墨资源分布广，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%。 从我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，我国石墨储量、产量及出口量均居世界之首，对国际石墨市场有较大影响 我国石墨产地矿石储量统计（2006年参考） 晶质矿石产地储量（亿吨）隐晶质矿石产地储量（亿吨） 黑龙江萝北县6.3湖南省1.2 黑龙江鸡西市3.6广东省0.3 内蒙、山西、河北省1.5福建省0.1 山东省4.0吉林省0.2 吉林、辽宁省0.5陕西省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 合计18.00 1.95 总计约20亿吨 § 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《本草纲目》《山海经·西山经》:“女床之山,其阳多赤铜,其阴多石涅。”《本草纲目》卷九《石部·五色石脂·墨石脂》引《名医别录》:“一名石墨,一名石涅。” 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》 § 文化底蕴 微粉石墨辽宁沈阳新乐遗址出土遗物。属新乐下层文化。均为小碎块,多棱状,亦有球形体。一般直径4.5厘米。石墨块表面都有使用及磨擦痕,距今约7,000年。石墨是一种矿物质,铁黑色,条痕呈光亮的黑色,半金属光泽,硬度1,有滑感,能导电,具耐腐蚀性,主要产于变质岩中。新乐遗址出土的石墨块,说明新乐人已经开始注意这种能画出黑色条痕的矿物质并为己所用。 《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。” § 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。华裔科学家李成古和魏小丁（音译）在科研活动中据悉，这一惊人的科学发现是由美国哥伦比亚大学的两名华裔科学家李成古和魏小丁（音译）一起研究得出的，而李成古研究“石墨烯”强度的主要工具之一，竟是普通的透明胶带！李成古向记者解释他们的“低科技”研究方法说：“为了了解石墨烯的强度，我们首先必须从石墨上剥离出一些石墨烯薄片，于是我们想到了透明胶带。”科学家先将胶带粘在一块石墨上，然后再撕下来，接着科学家又将胶带粘到了一块面积只有1平方英寸的硅片上，然后再将胶带从硅片上撕下来，这时数千小片石墨都粘到了硅片上。 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。[1] |
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