石墨资源概述及主要用途
一、资源状况
虽然众多国家都已发现石墨矿产,但具有一定规模可供工业利用的矿床并不多,相对集中分布于少数国家中。晶质石墨矿主要蕴藏在中国、乌克兰、斯里兰卡、马达加斯加、巴西等国,其中马达加斯加盛产大鳞片石墨,斯里兰卡盛产高品位的致密块状石墨;隐晶质石墨矿主要分布于印度、韩国、墨西哥和奥地利等国。多数国家只产一种石墨,矿床规模以中、小型居多,只有中国等四五个国家晶质和隐晶质石墨都有产出,大型矿床较多。
据不完全统计,世界石墨储量约为15亿t,其中晶质石墨约5亿t。由于石墨储量有的按矿物量统计,有的按矿石量统计,统计对象不同和数据来源的不一,各种储量统计数据出入较大,但许多资料都表明中国的石墨储量居世界第1位。截至1996年底止,全国累计探明B+C+D级晶质石墨矿物储量17701万t和隐晶质石墨矿石储量4853万t,共计22554万t;历年已经消耗晶质石墨矿物储量394万t和隐晶质石墨矿石储量360万t,共计754万t;全国保有晶质石墨矿物储量17317万t和隐晶质石墨矿石储量4493万t,共计21810万t。据有关资料综合估计,中国晶质石墨矿物资源量可达三四亿吨,隐晶质石墨矿石资源量近亿吨,总资源量近四五亿吨。
二、资源特点
(一)矿床规模
中国石墨矿的规模以大、中型为主,保有储量的矿产地中,大型矿占23%,中型矿占44%,小型矿占33%。其中:晶质石墨矿的规模以大、中型矿居多,占矿产地总数的70%(大型矿占26%、中型矿占44%),全国晶质石墨保有矿物储量约88%集中分布于大型矿中,其中:黑龙江省萝北县云山、勃利县佛岭、鸡西市柳毛和四川省攀枝花市中坝4处为世界罕见规模特大的矿床,各矿保有储量为大型矿规模下限的15～40多倍,共计保有矿物储量占全国晶质石墨保有矿物储量的66%,其他中型和小型矿的保有储量只占11%和1%;隐晶质石墨矿的规模以中、小型为主(中型矿占38%、小型矿占54%),但唯一的湖南省桂阳县荷叶大型矿却集中了隐晶质石墨保有矿石储量的57%,其他中型矿的储量占39%,小型矿的储量只占4%。
三、矿物性质
石墨的化学成分为碳(C)。纯净石墨结晶的性质列于表1。
石墨质软，有滑腻感，具有良好的导电、导热和耐高温性能。石墨矿物晶体结构越完整、规则，这些特性就越明显。
表1 石墨的主要性质
化学成分
密度，g/cm3
莫氏硬度
形状
晶系
颜色
光泽
条痕
C
1～2
六角板状鳞片状
六方
铁黑钢灰
金属光泽
光亮黑色
四、矿石类型
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%。
在片麻岩和片岩类石墨矿石中富含铅硅酸盐矿物长石和云母，在风化作用下常水解为高岭石和水云母，颜色呈褐黄色，选矿厂称之为“黄矿石”。黄矿石结构松散，石墨易单体分离，易磨易选。
各种矿石分类、化学成分，分别列于表2、表3。
表2 鳞片状晶质石墨矿石分类
矿石类型
矿石颜色
矿石构造
主要矿物成分
次要矿物成分
石墨鳞片尺寸，mm
矿石品位%
主要矿区
片麻岩型石墨矿石
灰、青灰、黑灰
细粒中鳞片花岗岩变质，部分为纤维花岗变晶结构，片麻构造较明显
石英、斜长石、石墨、透辉石、黑云母、夕线石、辉石、透闪石等
白云母、绢云母、黝帘石、阳起石、符山石、硅灰石、绿泥石、高岭土、角闪石
1.0～0.5、最小0.04、最大4
2.0～11.95
南墅、兴和、金溪、柳毛、三岔垭等
片岩型石墨矿石
灰-灰黑色
中-细粒鳞片花岗变晶结构片状构造
石英、云母、黑云母、石墨、透辉石、石榴石、斜长石
绿泥石、绢云母
0.1～0.2，最小0.01，最大1.5
6～10，最高21.82
南墅、兴和、金溪、柳毛、三岔垭等
透辉岩型石墨矿石
灰-黑灰色
不等粒变晶结构、块状构造
透辉石、斜长石、石墨
石英
0.5～1，最大5～10，石墨鳞片状无定向排列
3～5
变质岩型石墨矿石
灰-灰白色
粒状变晶结构，块状、条带或条纹结构，少量呈不规则形状无定向排列
斜长石、石英、透辉石、透闪石、黑云母、白云母、石墨
0.1～0.3
3～5
原岩结构、构造均发生变化
由于矿物重新组合，大量石英物质加入，矿物组成发生变化，化学成分变化也很大
0.2～0.5
2.5～4
大理岩型石墨矿石
灰白色
不等粒变晶结构，块状构造，石墨鳞片沿方解石成白云石颗粒间呈浸染状分布
0.1～0.5
2.5～4.5
花岗岩型石墨矿石(矿石所含石墨混杂花岗岩)
浅灰色
变残斑状细粒花岗结构，块状构造，石墨为鳞片或鳞状集合体，石墨鳞片常聚集构成直径达10cm的球状体
条纹长石、石英、更长石、钠长石、角闪石、黑云母、石墨
0.1～0.2，最大0.5，最小0.01～0.015
2.5～10
表3 鳞片状晶质石墨矿石化学成分①，%
大理岩型
花岗岩型
SiO2
43.46～66.83
48.00～87.67
39.15
63.40
37.31
47.56～69.66
Al2O3
8.09～17.39
3.44～10.54
10.68
13.98
9.33
10.36～15.67
Fe2O3
2.30～12.32
1.49～6.06
10.90
3.59
8.79
1.75～5.90
CaO
0.78～24.40
0.07～14.23
13.62
12.96
13.36
0.93～1.39
MgO
1.24～9.26
0.17～2.77
12.01
7.39
12.35
0.66～2.24
K2O
2.35～4.20
0.57～2.79
1.36
3.68
2.02
3.48～4.28
Na2O
0.46～4.35
0.03～1.14
0.51
0.58
0.60
0.77～2.24
S
1.01～3.61
0.01～2.11
3.44
4.30
0.11～0.94(SO3)
TiO2
0.32～0.65
0.06～0.68
0.35
0.65
0.35
0.33～0.61
P2O5
0.06～0.55
0.34
0.15
0.27
0.02～0.07
C
2～11
6～10
3～5
3～5
2.5～4.5
2.5～10
①根据典型矿区的一般数值统计。
五、主要用途
（一）石墨的特殊性质
石墨有如下特性
(1)耐高温性：石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强，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，石墨呈绝热体。
(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、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。
(5)可塑性：石墨的韧性很好，可碾成很薄的薄片。
(6)抗热震性：石墨在高温下使用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，不会产生裂纹。
（二）主要用途
由于石墨具有上述的特殊性能，所以在冶金、机械、石油、化工、核工业、国防等领域得到广泛的应用，其主要用途为：
(1)耐火材料：在冶炼工业中，用石墨制造石墨坩埚、作钢锭的保护剂、作冶炼炉内衬的镁碳砖。
(2)导电材料：在电器工业中，广泛采用石墨作电极、电刷、电棒、碳管以及电视机显像管的涂料等。
(3)耐磨材料和润滑剂：在许多机械设备中，用石墨作耐磨和润滑材料，可以在-200～2000℃温度范围内以100m/s的速度滑动，不用或少用润滑油。
(4)密封材料：用柔性石墨作离心泵、水轮机、汽轮机和输送腐蚀介质的设备的活塞环垫圈、密封圈等。
(5)耐腐蚀材料：用石墨制作器皿、管道和设备，可耐各种腐蚀性气体和液体的腐蚀，广泛用于石油、化工、湿法冶金等部门。
(6)隔热、耐高温、防辐射材料：石墨可作为核反应堆中中子减速剂以及火箭的喷嘴、导弹的鼻锥、宇航设备零件、隔热材料、防射线材料等。
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石墨又添新用途
国非金属矿协会网(WWW.CHINAIM.COM.CN)11月28日曾发表文章呼吁进行应用非金属矿治理海上油污的研究，因为我们的行业有许多吸附性非金属矿产，关键是缺少足够的够深度的动手进行应用研究的人员和迅速到位的立项资金—“高工”太多，“研究工”太少。
现在这个课题在世界上已经被攻克了，12月俄罗斯公布了这样的消息：开发出消除油污的最有效手段—利用石墨，会使环保领域发生一场革命。
莫斯科一家新型材料研究所研制的泡沫石墨，吞噬石油的能力比世界上最好的吸着剂高出13倍，1克材料覆盖面积达250平方米。
泡沫石墨就象海绵那样吸着石油和石油产品，然后对它进行挤压，吸入的98%石油可以被挤压出来，挤压出来的石油可以使用，泡沫石墨本身也乁可以继续使用。经过多次使用后，将它压成块状用做燃料，其燃烧质量不次于最优质的煤炭。
非金属矿协会网站曾经登载过“铅笔的发明与石墨”，也登载过高纯超细石墨用于锂电池，大家更不会对“石墨炸弹”感到陌生，现在，石墨的用途又要改写了。谁把握住新的机遇，谁就可以在下一次战役中胜出。我们的目标是不但要赢，而且要不断能赢。过去我们讲“从胜利走向胜利”那是狂热的想当然，不经历失败是不可能的，但是不断地把握新的机遇，对于我们行业来说，机会永远是有的。 | 
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游客于2009-10-28 18:25:49写道：