自然石墨与人造石墨的区别与联系
- 分类：行业动态
- 作者：网络
- 泉源：网络
- 宣布时间：2021-04-12
- 会见量：0
【提要形貌】鉴于以自然石墨为质料制备出来的通常是狭义的人造石墨，因此本文仅剖析和讨论自然石墨与狭义上的人造石墨的区别与联系。
自然石墨与人造石墨的区别与联系
【提要形貌】鉴于以自然石墨为质料制备出来的通常是狭义的人造石墨，因此本文仅剖析和讨论自然石墨与狭义上的人造石墨的区别与联系。
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鉴于以自然石墨为质料制备出来的通常是狭义的人造石墨，因此本文仅剖析和讨论自然石墨与狭义上的人造石墨的区别与联系。
晶体结构
自然石墨的晶体发育较完善，自然鳞片石墨的石墨化度通常在98%以上， 而自然微晶石墨的石墨化度通常在93%以下。
人造石墨的晶体发育水平取决于原质料及热处置惩罚温度，一样平常来说，热处置惩罚温度越高，其石墨化水平也越高。现在工业生产的人造石墨，其石墨化水平通常低于90%。
组织结构
自然鳞片石墨是一种单晶体，组织结构较简朴，仅保存结晶学上的缺陷（点缺陷、位错、层错等），宏观上体现出各向异性的结构特征。自然微晶石墨的晶粒较小，晶粒之间杂乱排列且保存杂质脱除后的孔洞，宏观上体现出各向同性的结构特征。
人造石墨可看作是一种多相质料，包括石油焦或沥青焦等炭质颗 粒转化的石墨相、包覆在颗粒周围的煤沥青粘结剂转化的石墨相、颗粒群集或煤沥青粘结剂经热处置惩罚后形成的气孔等。
物理形态
自然石墨通常以粉体形态保存，可以单独使用，但通常与其它质料复合后使用。
人造石墨的形态较多，既有粉状，也有纤维状和块状，而狭义的人造石墨通常为块状，使用时需加工成一定形状。
理化性子
自然石墨与人造石墨既有共性，也保存性能上的差别。如自然石墨与人造石墨都是热和电的良导体，但关于相同纯度和粒度的石墨粉体来说，自然鳞片石墨的传热性能和导电性能最好、自然微晶石墨次之，人造石墨最低。
石墨具有的较好的润滑性和一定的可塑性，自然鳞片石墨的晶体发育较完善，摩擦系数较小，润滑性最好，可塑性最高，而致密结晶状石墨和隐晶质石墨次之，人造石墨较差。
应用领域
石墨具有许多优良的性子，因而在冶金、机械、电气、化工、纺织、国防等工业部分获得普遍应用。自然石墨与人造石墨的应用领域既有相互重叠的部分，也有不相同的地方。
在冶金工业中，自然鳞片石墨因抗氧化性较好可用于生产镁碳砖和铝碳砖等耐火质料。
人造石墨可以作炼钢电极，而自然石墨制成的电极就难以用于使用条件较苛刻的炼钢电炉。
在机械工业中，石墨质料通常用作耐磨和润滑质料。自然鳞片石墨的润滑性较好，常用作润滑油的添加剂。
运送侵蚀介质的装备，普遍接纳人造石墨制成的活塞环、密封圈和轴承，事情时无需加入润滑油。
自然石墨与高分子树脂复合质料也可用于上述领域，但耐磨性不如人造石墨。
人造石墨具有耐侵蚀、导热性好、渗透率低等特点，在化学工业中普遍用于制作热交流器、反应槽、吸收塔、过滤器等装备。
自然石墨与高分子树脂复 合质料也可用于上述领域，但导热性、耐侵蚀性不如人造石墨。
以自然石墨为质料开发人造石墨
现实上，借鉴人造石墨的制备工艺开发石墨新产品，在人造石墨行业早已不是新鲜话题。以自然石墨作主要原质料或辅助质料按人造石墨生产工艺制备的炭石墨制品已许多，有的甚至已形成较大的工业。
锌锰电池炭棒：以自然微晶石墨和煤沥青为主要质料，经混捏、挤压成型、焙烧、机加工、浸蜡等工序生产的锌锰电池（俗称干电池）炭棒。
主要使用自然微晶石墨的高导电性和价钱低廉的特点，对灰分含量要求不高，但对铁、硫等杂质含量的要求较严酷。
自然石墨电刷 ：以自然鳞片石墨和煤沥青为主要质料，经混捏、轧片、磨粉、模压成型、焙烧（须要时还需石墨化处 理）、机加工等工序生产的电机电刷。
主要使用自然鳞片石墨的高导电性和高取向性的特点，要求铁、硫等杂质含量较 低且灰分含量不高于2%，机加工时要注重鳞片石墨的取向。
机械用炭石墨质料 ：以自然石墨和煤沥青为主要质料，经混捏、轧片、磨粉、模压成型、焙烧等工序生产的块状质料， 需凭证使用要求举行细密机加工。
主要使用自然石墨的润滑性和耐高温、耐侵蚀的特征，对灰分和杂质含量有较高要求。
从上述几个例子可以看出，与狭义的人造石墨相比，以自然石墨作主要原质料或辅助质料，按人造石墨生产工艺制备的炭石墨制品在生产工艺和产品性能等方面保存以下差别 ：
（1）前者通常需要经由2500℃以上的石墨化处置惩罚，以获得所需的理化性能，此后者既可以经由石墨化处置惩罚，也可以不经由石墨化处置惩罚。
为降低生产本钱通常不举行石墨化处置惩罚，因此其组织结构中保存由粘结剂沥青转化而成的“炭”相。
这种位于石墨颗粒 周围并使石墨颗粒团结在一起的炭，硬度较大、导电性远低于自然石墨，因此对产品的使用性能有较大影响。
（2）由于自然石墨通常以粉体形态保存且与煤沥青的结协力较差，以自然石墨为原质料制备的炭石墨制品通常保存气孔率较大、机械强度偏低、抗氧化性和抗热震性较差等弱点，因此产品规格不可太大，应用领域也受到较大的限制。
凭证上述剖析和讨论，笔者以为以自然石墨为质料开发人造石墨时，在手艺方面需要注重以下几个问题 ：
自然石墨的外貌改性。与石油焦、沥青焦等炭质质料相比，自然石墨的外貌含氧官能团较少，活性较低，与煤沥青的结协力较差，
因此以自然石墨，特殊是自然鳞片石墨作主要原质料，按人造石墨生产工艺制备的炭石墨制品不可阻止地保存力学性能较差的问题。需要对自然石墨举行适当的外貌处置惩罚，增添其外貌含氧官能团含量。
自然石墨的纯化。石油焦、沥青焦等炭质质料的纯度较高，灰分含量通常低于0.5%，而经浮选处置惩罚的自然石墨的纯度较低，碳含量通常在90%以下，
因此以自然石墨为质料制备的炭石墨制品往往因纯度较低，综合性能较差而使其应用领域受到限制。对自然石墨举行高纯化处置惩罚，是解决这一问题的途径之一。
化学纯化本钱较低，但洗涤历程中用水量大，污染较大，而高温纯化则保存本钱较高的问题。也有人以为可以先按人造石墨的生产工艺制备出块状石墨，再通过2500℃以上的高温热处置惩罚，
在使“炭”相石墨化的同时去除自然石墨相中的杂质，但一是增添了生产本钱，二是杂质气化后形成的缺陷往往会造成产品性能下降。
自然石墨的粒度。为了改善工艺性能和产品性能，除细结构炭石墨制品外，大大都炭石墨制品在配料历程中都需要接纳差别粒级的炭质质料，某些大规格制品，炭质质料的颗粒尺寸甚至抵达16毫米，而经浮选处置惩罚的自然石墨往往呈细粉状，颗粒尺寸仅几十到几百微米，因此以自然石墨为质料仅限于制备细结构炭石墨制品。
虽然可以获得粒级差别的自然微晶石墨，但因其纯度较低，高温纯化处置惩罚本钱过高，以是也未见以自然微晶石墨为质料制备粗结构炭石墨制品的报道。 为解决大颗粒自然石墨缺乏的问题，建议接纳人造石墨行业处置惩罚炭 黑质料时的“二次焦”工艺。
制备历程的体积缩短。在人造石墨的制备历程中，特殊是在石墨化历程中，由于碳原子的排列逐渐向规整的石墨结构转变，因此制品的体积缩短较大。
这种体积缩短的有利之处是可提高制品的密度，但缩短不匀称时，容易造成制品开裂。而以自然石墨作质料时，由于炭化和石墨化历程的体积缩短较小，因此制品的密度和力学性能较低。
别的，在以自然石墨为质料开发人造石墨时，还需要思量综合生产本钱的问题。
由于经由浮选的自然石墨的价钱与煅后石油焦、沥青焦相近，而再经由纯化处置惩罚至碳含量达98%时，自然石墨的价钱已靠近煅后石油焦、沥青焦的二倍，因此除了前述的几种已形成较大工业的炭石墨制品外，大大都手艺蹊径和手艺步伐的提出都会使生产本钱大幅度增添。
结 语
综上所述，以自然石墨为质料开发人造石墨制品不失为拓展自然石墨应用领域的主要途径之一。
自然石墨作为辅助质料早已用于部分人造石墨生产，但以自然石墨为主要质料开发人造石墨制品还保存较多需要解决的问题。
充分熟悉和使用自然石墨的结构与特征，接纳适合的工艺蹊径和要领，生产具有特殊结构、性能和用途的人造石墨产品，应该是实现这一目的的较佳方法。
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