石墨的特性與用途

石墨是碳的一種同素異形體，為灰黑色、不透明固體，化學性質(zhì)穩(wěn)定，耐腐蝕，同酸、堿等藥劑不易發(fā)生反應。天然石墨來自石墨礦藏，也能夠以石油焦、瀝青焦等為質(zhì)料，經(jīng)過一系列工序處理而制成人造石墨。石墨在氧氣中燃燒生成二氧化碳，可被強氧化劑如濃硫酸、高錳酸鉀等氧化。可用作抗磨劑、潤滑劑，高純度石墨用作原子反應堆中的中子減速劑，還可用于制作坩堝、電極、電刷、干電池、石墨纖維、換熱器、冷卻器、電弧爐、弧光燈、鉛筆的筆芯等。現(xiàn)在石墨已經(jīng)在各個范疇傍邊“發(fā)光發(fā)熱”，其首要涉及有以下方面：
1.能夠用作耐火資料
    石墨及其制品具有耐高溫、高強度的性質(zhì)，在冶金工業(yè)中首要用來制作石墨坩堝，在煉鋼中常用石墨坩堝，在煉鋼中常用石墨作鋼錠之保護劑，冶金爐的內(nèi)襯。
2.煉鋼
    石墨和其他雜質(zhì)資料用于煉鋼工業(yè)時可作為增碳劑。滲碳運用的碳質(zhì)資料的規(guī)模，很廣，包括人造石墨、石油焦、冶金焦炭和天然石墨。在世界規(guī)模內(nèi)煉鋼增碳劑用石墨仍是土狀石墨的首要用途之一。
3.作導電資料
    石墨的導電性能力是由其分子結(jié)構(gòu)決定的，它的分子結(jié)構(gòu)是由層狀的碳原子構(gòu)成的，這些碳原子之間通過共價鍵相互連接，形成了一個平面的六角形結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使得石墨具有了十分好的導電性能力。石墨的電導率能夠達到十分高的數(shù)值。這是因為石墨的分子結(jié)構(gòu)中存在著很多的自在電子，這些自在電子能夠在石墨中自在移動，從而形成了電流。此外，石墨的導電性能力還受到溫度和壓力等要素的影響。在高溫文高壓的情況下，石墨的導電性能力會愈加強壯。
    石墨的導電性能力使得它在許多范疇都有著廣泛的運用。例如，在電子工業(yè)中，石墨被用作電極資料、導電資料和電熱資料等。在化學工業(yè)中，石墨被用作催化劑和電極資料等。此外，石墨還被廣泛運用于航空航天、轎車制作、建筑資料等范疇。
4.作耐磨和潤滑資料
    石墨在機械工業(yè)中常作潤滑劑。潤滑油往往不能在高速、高溫、高壓的條件下運用，而石墨耐磨資料能夠在200℃-2000℃并在很高的滑動速度下（100m/s）不用潤滑油作業(yè)。許多運送腐蝕介質(zhì)的設備，廣泛采用石墨資料制成活塞環(huán)、密封圈和軸承，它們運轉(zhuǎn)時，勿需參加潤滑油，石墨乳也是許多金屬加工（拔絲、拉管）時的杰出的潤滑劑。
5.作耐腐蝕資料
    石墨具有杰出的化學穩(wěn)定性。經(jīng)過特殊加工的石墨，具有耐腐蝕、導熱性好、滲透率低一級特色，能夠很多用于制作熱交換器、反應槽、凝縮器、燃燒塔、吸收塔、冷卻器、加熱器、過濾器、泵等設備。這些設備用于石油化工、濕法冶金、酸堿出產(chǎn)、合成纖維、造紙等工業(yè)部門，可節(jié)省很多的金屬資料。
6.作鑄造、翻砂、壓模及高冶金資料
    由于石墨的膨脹系數(shù)小，并且能耐急冷急熱的改變，可作為玻璃器皿的鑄模，運用石墨后，黑色金屬得到的鑄件尺寸精確，表面光潔，成品率高，不經(jīng)加工或稍作加工就可運用，因而節(jié)省了很多金屬。出產(chǎn)硬質(zhì)合金等粉末冶金工藝，通常用石墨資料制成壓模和燒結(jié)用的舟皿。單晶硅的晶體生長坩堝、區(qū)域精煉容器、支架、夾具、感應加熱器等都是用高純石墨加工而成的。此外，石墨還能夠作真空冶煉的石墨隔熱板和底座，高電阻爐爐管、棒、板、格棚等元件。
7.用于原子能工業(yè)和國防工業(yè)
    石墨具有杰出的中子減速性能，最早作為減速劑用于原子反應堆中，鈾一石墨反應堆是現(xiàn)在運用較多的一種原子反應堆。作為動力用的原子能反應堆中的減速資料應當具有高熔點、穩(wěn)定、耐腐蝕的性能，石墨完全能夠滿意上述要求。作為原子反應堆用的石墨純度要求很高，雜質(zhì)含量不應超越幾十個PPm（PPm為百萬分之一），特別是其間硼的含量應小于0.5PPm。在國防工業(yè)中還用石墨制作固體燃料火箭的噴嘴，導彈的鼻錐，字宙航行設備的零件，隔熱資料和防射線資料。
8.作防垢防銹資料
    石墨能防止鍋爐結(jié)垢，研討表明，在水中參加一定量的石墨粉（每噸水大約用49—59），能防止鍋爐表面結(jié)垢。此外石墨涂在金屬煙囪、房頂、橋梁、管道上能夠防腐和防銹。