由碳（C）組成的六方晶系或三方晶系的天然元素礦物。 因可用于書寫而得名。 與金剛石一樣，它是碳的均質多晶型物。 該晶體具有層狀結構，碳原子呈層狀排列成六方環。 由于層在垂直方向上的堆疊順序不同，因此存在兩種多型變體：2H和3R。 聚集體通常是鱗片狀或塊狀，在平行堿基上具有極其完全的解理。 顏色和條痕均為黑色，半金屬光澤。 莫氏硬度1，易沾手； 有滑滑的感覺。 床單是有彈性的。 比重為2.09~2.23。 良好的導電性。 主要由煤層或碳質沉積巖區域變質作用形成。 常見于大理石、片巖或片麻巖中。 用于制造鉛筆芯、高溫坩堝、潤滑劑、電極、模具表面涂層、原子反應堆的中子慢化劑，以及作為人造金剛石的原料。中國、俄羅斯、朝鮮、墨西哥、馬達加斯加、斯里蘭卡等是主要產區
石墨是碳元素的結晶礦物之一。 具有潤滑性、化學穩定性、耐高溫性、導電性、特殊導熱性、可塑性、涂層性等優良性能。 它有廣泛的應用。 石墨在冶金工業中主要用作耐火材料； 鑄造行業用作模具、防銹涂料； 在電氣工業中用于生產碳電極、電極碳棒、電池等。 石墨乳可用于電視機，顯像管涂料制成的碳制品可用于發電機、電機、通訊設備等許多方面； 機械工業用作飛機、船舶、火車等高速運轉機械的潤滑油； 化學工業用于制造各種防腐器具和設備； 在核工業中用作原子反應堆中的中子慢化劑和防護材料； 在航空航天工業中，用作火箭發動機尾噴管喉襯、火箭和導彈的隔熱耐熱材料以及衛星上的無線電鏈路信號和導電結構材料。 此外，石墨還是輕工業中玻璃、紙張的拋光劑和防銹劑，以及制造鉛筆、墨水、黑漆、墨汁和人造金剛石的原料。 隨著現代科學技術和工業的發展，石墨的應用領域仍在不斷擴大，已成為高新技術領域新型復合材料的重要原材料，在國民經濟中發揮著重要作用。
■礦石礦物原料特性
石墨的化學成分是碳（C）。 天然產生的石墨很少是純凈的，常含有10%～20%的雜質，包括SiO2、MgO、CaO、P2O5、CuO、V2O5、H2O、S、FeO和H、N、CO2、CH4、NH3等。 石墨礦物呈鐵黑色、鋼灰色，有亮黑色條紋； 金屬光澤，隱晶集合體光澤暗淡，不透明； 解理{0001}完全，硬度各向異性，垂直解理面為3～5個，平行解理面織構為1～2個； 質地柔軟，密度2.09～2.23g/cm3，有油膩感，易沾污手指。 礦物片在透射光下一般不透明，極薄的片可透光，呈淺綠灰色、單軸晶體，折射率為1.93～2.07。 反射光下呈淺棕灰色，具有明顯的反射多色性，Ro灰色帶棕色，Re為深藍灰色，反射率Ro23（紅色），Re5.5（紅色），顯著的反光色和雙反射，非均質性強，偏光顏色為稻草黃色。 石墨屬于復合六方雙錐晶型，呈沿{0001}方向的六方板狀晶體。 常見的單一形狀包括平行雙面、六角雙錐體和六角棱柱。 然而，完整的晶體形式很少見。 一般呈鱗片狀或板狀，集合體呈致密塊狀、土狀或球狀。
石墨晶體具有典型的層狀結構，碳原子呈六邊形網絡層排列，表面網絡節點上的碳原子相對于上下相鄰層網格的中心。 若重復層數為2，則為石墨2H多型體，屬于六方晶系，通常簡稱為石墨； 如果重復層數為3，則為石墨3R多型體，屬于三方晶系，但在天然石墨結構中找不到。 將其分開。 在石墨晶體結構中，層內碳原子的配位數為3，有共價金屬鍵，間距為0。各層之間通過間距為0的分子鍵連接。這種特殊的晶體結構和化學鍵合賦予石墨的一些特殊的工藝性能。
由于碳原子緊密排列在石墨晶格的原子層中，熱振動困難，因此石墨能承受高溫，具有特殊的熱性能。 石墨的熔點為3850℃，沸點為4250℃，吸熱量為6.9036×107J/kg。 高溫電弧燃燒后，重量損失極小。 在2500℃時，其強度比常溫提高一倍，且熱膨脹系數小（1.2×10-6），溫度突變時體積變化不大。 由于石墨晶體中存在容易流動的電子，其導電性和導熱性不亞于金屬。 但隨著溫度升高，導熱系數降低，在極高溫度下趨于不導熱。 石墨具有良好的化學穩定性，不被酸、堿和有機溶劑腐蝕。 石墨的潤滑性能與二硫化鉬、四氟化烯相似，在潤滑介質中摩擦系數小于0.1。 特別是鱗片石墨具有更好的潤滑性。 此外，石墨還具有涂層性能和可塑性。 當它涂覆在固體物體表面時，能形成牢固粘附的薄膜，保護固體，并可制成任何復雜形狀的產品。
由于石墨的工藝性能和用途主要取決于其結晶程度，我國工業界將石墨礦石分為晶質（片狀）石墨礦石和隱晶質（土狀）石墨礦石兩種工業類型。 結晶（片狀）石墨礦石中，石墨晶體直徑大于1μm，呈鱗片狀； 礦石品位低，但選擇性好； 與石墨相關的礦物通常包括云母、長石、石英、透閃石和螢石。 輝石、石榴石及少量黃鐵礦、方解石等，有的還伴有金紅石、釩等有用成分； 礦石形態為鱗片狀、花崗巖鱗片狀或粒狀變形晶體結構、片狀、片麻巖或塊狀結構。 在隱晶質（類土）石墨礦石中，石墨晶體直徑小于1μm，是微晶的集合體。 晶型只能在電子顯微鏡下觀察到； 礦石品位高，但選擇性差； 與石墨相關的礦物通常是石英。 、方解石等； 礦石具有細粒狀隱晶結構、塊狀或土狀結構。 我國石墨礦石絕大多數為晶質（片狀）礦石，約占石墨礦石總儲量的98%，分布于區域變質和巖漿熱液石墨礦床中； 隱晶質（類土）石墨礦主要分布于接觸變質礦床中。 事實上，石墨礦石中石墨片的直徑是不均勻的。 所謂的結晶石墨礦石也可能含有隱晶質石墨。 當含量較大時，通常稱為混合石墨礦。 隱晶質石墨礦石也可能含有隱晶質石墨。 少量片狀石墨，片徑略大于1μm。
石墨礦石的自然類型通常根據含礦巖石的巖性來劃分，各種礦床都有其專屬的石墨礦石自然類型。 區域變質礦床中的晶（鱗）石墨礦石主要有片麻巖、片巖、大理巖（透輝石）巖、變質巖、混合巖等天然類型礦石； 巖漿熱液礦床中礦石主要有花崗巖、閃長巖、霏細巖等天然類型。 隱晶質（土狀）石墨礦石主要發育于接觸變質礦床中的天然類型板巖和千枚巖礦石。
片麻巖型石墨礦石有石墨花崗片麻巖、石墨黑云斜長片麻巖、石墨透輝石片麻巖、石墨輝石片麻巖等。石墨呈鱗片狀或片狀，與黑云母等片狀礦物或黑云母等纖維狀礦物緊密共生。透閃石和硅線石。 一般沿片狀結構排列，均勻分布在長石、石英等脈中。 石材礦物顆粒之間。 片狀石墨的直徑為0.04~4mm，常隨脈石顆粒的大小而變化。 脈石顆粒越粗，周圍石墨片的直徑也越大，一般為0.1~0.5mm。 片巖石墨礦石包括石墨片巖、石墨石英片巖、云母石墨片巖、石英石墨片巖等。石墨是與云母、絹云母等片狀礦物緊密共生的片狀集合體，沿片狀礦物如云母、絹云母等片狀礦物之間的片理排列。石英和斜長石。 石墨片的直徑為0.01~1.5mm，以0.1~0.2mm居多。 石墨大理巖、石墨透輝石、石墨麻粒巖均具有粒狀變質構造和塊狀構造。 礦石中的石墨常呈鱗片狀或不規則片狀，隨機分散在脈石礦物顆粒之間或解理內，形成充隙結構。 石墨片直徑一般在麻粒巖礦石中為0.1~0.3mm，在大理石礦石中為0.1~0.5mm，在透輝石礦石中為0.5~1mm，較大的可達5~10mm。 。 石墨混合巖一般疊置在片麻巖、片巖或麻粒巖礦石上，作為混合產物，常呈條狀或脈狀。 由于大量石英物質的加入、混合作用、重熔、再結晶、成分遷移和重新分布等，使礦石的礦物成分和結構非常不均勻，出現條紋狀構造、眼球狀構造和陰影狀構造。 化學成分發生巨大變化。
礦石的固定碳含量一般為2.5%～4.5%。 石墨片分布不均勻，有時局部富集，片徑增大，一般為0.2～0.5mm。 花崗巖礦石是由巖漿和熱液不同階段的結晶礦物和石墨組成的各種含石墨花崗巖。 與石墨共生的礦物比較復雜，往往含有多種金屬和稀有金屬礦物。 石墨以浸染狀分布在花崗巖中。 在一些富含氣液的巖漿礦床中，石墨可堆積成球狀或豆狀，形成球狀石墨花崗巖。 鱗片石墨的直徑一般為0.1～0.2毫米。 存在于板巖和千枚巖中的隱晶質石墨礦石。 石墨主要是隱晶質鱗片的集合體。 粒徑一般在0.2mm左右。 主要呈不定形花瓣狀、片狀，一般含有一些部分。 微晶鱗片石墨具有1～2μm的大片徑。 與石墨共生的粘土礦物有伊利石或高嶺石，還有石英、水云母、絹云母、紅柱石、黃鐵礦等。隱晶質石墨礦石常保留原巖的層理結構，不完全變質部分還可能含有一些未變質的礦物。無煙煤，保留煤巖結構。 一些隱晶質石墨礦床的礦石分為軟石墨和硬石墨兩種類型。 軟質石墨礦已完全變質，品質良好。 硬質石墨一般是石墨和無煙煤之間的過渡帶，質量較差。 上述各類石墨礦石的化學成分含量見表4.13.1。
■表4.13.1 中國石墨礦石化學成分含量（%）
