天然石墨和人造石墨有什么區(qū)別與聯(lián)系?
1.石墨分類與特征:
天然石墨
天然石墨是富碳有機物在高溫高壓地質(zhì)環(huán)境長期效果下改變構(gòu)成的,是大自然的結(jié)晶。天然石墨的工藝特性首要取決于它的結(jié)晶形狀。結(jié)晶形狀不同的礦產(chǎn),具有不同的工業(yè)價值和用處。天然石墨的種類較多,依據(jù)結(jié)晶形狀不同,工業(yè)大將天然石墨分為細密結(jié)晶狀石墨、鱗片石墨和隱晶質(zhì)石墨三類。我國首要有鱗片石墨和隱晶質(zhì)石墨兩大類。
人工石墨
人工石墨類似于結(jié)晶學(xué)中的多晶體。人工石墨種類繁多,出產(chǎn)工藝千差萬別。廣義上來說,全部通過有機物炭化再經(jīng)石墨化高溫處理后得到的石墨材料均可總稱為人工石墨,如炭(石墨)纖維、熱解炭(石墨)、泡沫石墨等。而狹義上的人工石墨一般是指以雜質(zhì)含量較低的炭質(zhì)質(zhì)料(石油焦、瀝青焦等)為骨料、煤瀝青等為粘結(jié)劑,通過配料、混捏、成型、炭化(工業(yè)上稱為焙燒)和石墨化等工序制得的塊狀固體材料,如石墨電極、熱等靜壓石墨等。
2.天然石墨與人工石墨的差異和聯(lián)絡(luò)
鑒于以上天然石墨為質(zhì)料制備出來的一般是狹義的人工石墨,現(xiàn)僅分析和談?wù)撎烊皇c狹義人工石墨的差異與聯(lián)絡(luò)。
晶體結(jié)構(gòu)
天然石墨:晶體發(fā)育較為完善,鱗片石墨的石墨化程度更在98%以上,而天然微晶石墨的石墨化程度一般在93%以下。
人工石墨:晶體發(fā)育程度取決于原材料及熱處理溫度。一般來說,熱處理溫度越高,其石墨化程度也就越高。現(xiàn)在工業(yè)出產(chǎn)的人工石墨,其石墨化程度一般低于90%。
組織結(jié)構(gòu)
天然鱗片石墨:是一種單晶,組織結(jié)構(gòu)較簡略,僅存在結(jié)晶學(xué)上的缺陷(如點缺陷、位錯、層錯等),微觀上表現(xiàn)出各向異性的特征。天然微晶石墨的晶粒較小,晶粒之間凌亂排列且存在雜質(zhì)脫除后的孔洞,微觀上表現(xiàn)出各向同性。
人工石墨:可看作是一種多相材料,包含石油焦或瀝青焦等炭質(zhì)顆粒轉(zhuǎn)化的石墨相、包覆在顆粒周圍的煤瀝青粘結(jié)劑轉(zhuǎn)化的石墨相、顆粒堆積或煤瀝青粘結(jié)劑經(jīng)熱處理后構(gòu)成的氣孔等。
物理形狀
天然石墨:一般以粉體形狀存在,可獨自運用,但一般與其它材料復(fù)合后運用。
人工石墨:形狀較多,既有粉狀,也有纖維狀和塊狀,而狹義的人工石墨一般為塊狀,運用時需要加工成必定形狀。
理化性質(zhì)
有理化性質(zhì)方面,天然石墨與人工石墨既有共性,也存在功用上的差異。如天然石墨與人工石墨都是熱和電的良導(dǎo)體,但關(guān)于相同純度和粒度的石墨粉體來說,天然鱗片石墨的傳熱功用和導(dǎo)電功用最好、天然微晶石墨次之,人工石墨最低。石墨具有的較好的光滑性和必定的可塑性,天然鱗片石墨的晶體發(fā)育較完善,摩擦系數(shù)較小,光滑性最好,可塑性最高,而細密結(jié)晶狀石墨和隱晶質(zhì)石墨次之,人工石墨較差。
3.天然石墨與人工石墨的使用領(lǐng)域
石墨具有許多優(yōu)秀的性質(zhì),因而在冶金、機械、電氣、化工、紡織、國防等工業(yè)部門獲得廣泛使用。天然石墨與人工石墨的使用領(lǐng)域既有互相重疊的部分,也有不相同的地方。
冶金工業(yè)
在冶金工業(yè)中,天然鱗片石墨因抗氧化性較好可用于出產(chǎn)鎂碳磚和鋁碳磚等耐火材料。人工石墨可以作為煉鋼電極,而天然石墨制成的電極就難以用于運用條件較嚴苛的煉鋼電爐。
機械工業(yè)
在機械工業(yè)中,石墨加工石墨材料一般用作耐磨和光滑材料。天然鱗片石墨的光滑性較好,常用作光滑油的添加劑。運送腐蝕介質(zhì)的設(shè)備,廣泛選用人工石墨制成的活塞環(huán)、密封圈和軸承,作業(yè)時無需參與光滑油。天然石墨與高分子樹脂復(fù)合材料也可用于上述領(lǐng)域,但耐磨性不如人工石墨。
化學(xué)工業(yè)
人工石墨具有耐腐蝕、導(dǎo)熱性好、浸透率低一級特征,在化學(xué)工業(yè)中廣泛用于制作熱交換器、反響槽、吸收塔、過濾器等設(shè)備。天然石墨與高分子樹脂復(fù)合材料也可用于上述領(lǐng)域,但導(dǎo)熱性、耐腐蝕性不如人工石墨。