天然石墨

自然界天然形成的石墨
天然石墨(natural graphite),又称为炭精,[1]是天然产出的黑色带有光泽的非金属矿物晶体石墨,化学成分为碳(C)。[1][4][5]天然石墨常与石英长石等共生,组成含石墨的岩石。[6]天然产出的石墨很少是纯净的,常含有灰分杂质(主要是硅、铝、铁等氧化物),[7]天然石墨矿石按照结晶形态可分成晶质石墨(鳞片状)和隐晶质石墨(土状)两种类型。[6][8]
天然石墨外观呈深灰色或黑色,半金属光泽,隐晶集合体光泽暗淡,不透明;硬度具异向性,密度为2.09~2.23g/cm3,质软,有滑腻感,易污染手指。天然石墨是一轴晶,折射率为1.03~2.07。[8]天然石墨属于六方晶系,复六方双锥晶体,具有层状结构。[6][8][9]天然石墨熔点为(3850±50)°C,沸点为4250℃,有良好的导电性和导热性,[10]导电性比一般非金属矿高100倍,导热性超过钢、铁、铅等金属材料。热导率随温度的升高而降低。天然石墨的润滑性能取决于其石墨鳞片的大小,鳞片越大,润滑性能越好。天然石墨韧性好,可塑性强,抗热震性较好。天然石墨在常温下有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱及耐有机溶剂的腐蚀,其天然可浮性很好。[3][4]自然界中,天然石墨与金刚石和煤炭互为同素异构体。[6]
天然石墨在近代工业用途非常广泛,可用作耐火材料、导电材料、耐磨润滑材料、在多个领域替代金属材料;高温冶金材料、用于核工业和国防工业、用于防止锅炉结垢、制造特殊材料等。[9]
天然石墨从3000多年前中国商代就被用于书写文字,[5]16世纪开始被应用,其应用领域是随着科学技术进步不断扩大的。[5]天然石墨是一种重要的不可再生矿产资源,截至2016年1月,世界天然石墨储量为23000万吨,土耳其和巴西是世界第一、第二大石墨资源国;中国是世界最大的石墨消费国,约占世界消费总量的50%。[11]2015年,中国天然石墨产量约占世界总产量的65.5%,是全球石墨最主要出口国,出口量占全球出口总量的55%以上。[5][11]在石墨工业发展中,发展中国家和发达国家采取的模式具有较大差异。[11]

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