石墨矿石性质与矿物结构.doc

济源锦生炭素有限公司

lenovo
2012-8-21

    2、矿床的工业类型

铅笔原料
石墨的化学成分为碳(Ｃ)。天然产出的石墨很少是纯净的，常含有10%～20%的杂质，包括SiO2、Al2O3、MgO、CaO、P2O5、CuO、V2O5、H2O、S、FeO以及H、N、CO2、CH4、NH3等。石墨矿物呈铁黑、钢灰色，条痕光亮黑色；金属光泽，隐晶集合体光泽暗淡，不透明；解理｛0001｝完全，硬度具异向性，垂直解理面为3～5，平行解理面为1～2；质软，密度为2.09～2.23g/cm3，有滑腻感，易污染手指。矿物薄片在透射光下一般不透明，极薄片能透光，呈淡绿灰色，一轴晶，折射率1.93～2.07，在反射光下呈浅棕灰色，反射多色性明显，Ro灰色带棕，Re深蓝灰色，反射率Ro23(红)，Re5.5(红)，反射色、双反射均显著，非均质性强，偏光色为稻草黄色。石墨属复六方双锥晶类，沿｛0001｝呈六方板状晶体，常见单形有平行双面、六方双锥、六方柱，但完好晶形少见，一般呈鳞片状或板状，集合体呈致密块状、土状或球状。石墨晶体具典型的层状结构，碳原子排列成六方网状层，面网结点上的碳原子相对于上下邻层网格的中心。重复层状为2的是石墨2Ｈ多型，属六方晶系，即通常所指的石墨；若重复层状为3的则为石墨3Ｒ多型，属三方晶系，但在天然石墨结构中不能单独分离出来。在石墨晶体结构中，层内碳原子的配位数为3，具共价金属键，间距0.142nm，层与层间以分子键相连，间距为0.340nm，此种特殊的晶体结构和化学键性使石墨具有一些特殊的工艺性能。
LG(－)45-98
LG(－)100-98

75或80
LC500-99.9
0.50
LG(一）100-98
水分
LG180-96
75或80

75或80
水分
LG40-99
75或80
LG125-97
　中国石墨产品分为鳞片石墨和微晶石墨两大类：鳞片石墨指天然晶质石墨，其形似鱼鳞状，系由晶质(鳞片状)石墨矿石经加工、选矿、有的经提纯而得的产品；微晶石墨曾称土状石墨或无定形石墨，指由微小的天然石墨晶体构成的致密状集合体，系由隐晶质(土状)石墨矿石经加工、有的经选矿、提纯而得的产品。鳞片石墨根据固定碳含量分为高纯石墨、高碳石墨、中碳石墨及低碳石墨4类，依照产品粒径、固定碳含量共分为212种牌号，各种牌号石墨产品的技术要求见表4.13.2。高纯石墨(固定碳含量大于或等于99.9%)主要用于柔性石墨密封材料，代替白金坩埚用于化学试剂熔融及润滑剂基料等；高碳石墨(固定碳含量94.0%～99.9%)主要用于耐火材料、润滑剂基料、电刷原料、电碳制品、电池原料、铅笔原料、填充料及涂料等；中碳石墨(固定碳含量80%～94%)主要用于坩埚、耐火材料、铸造材料、铸造涂料、铅笔原料、电池原料及染料等。低碳石墨(固定碳含量大于或等于50.0%～80.0%)主要用于铸造涂料。微晶石墨分为有铁要求者和无铁要求者2类，依照产品固定碳含量、最大粒径分为60个牌号，各种牌号石墨产品其外观要求产品中不得有肉眼可见的木屑、铁屑、石粒等杂物，产品不被其他杂质污染，其技术要求见表4.13.3。微晶石墨中酸溶铁含量不大于1%者，主要用于铅笔、电池、焊条、石墨乳剂、石墨轴承的配料及电池碳棒的原料等；无铁要求的微晶石墨主要用于铸造材料、耐火材料、染料及电极糊等原料。

≤20.0
LG(－)75-97

    有些石墨尾矿中含有黄铁矿、金红石等有用组分，为增加企业的经济效益和更有效地利用矿物资源，可对这些有用组分进行综合回收，其回收利用情况见表3。
LG125-96
耐火材料
99.99
    石墨的主要选矿方法，工艺流程特征及采用的浮选药剂等情况列于表1。
润滑剂基料
LG(一）325-97

    随着工业的发展，对石墨的产品要求向高纯、超细方向发展。一方面要求高纯大鳞片的石墨晶体，另一方面要求超细(为-5μm,-1μm,-0.5μm等等)的石墨粉。石墨提纯方法有化学提纯法、高温提纯法和混合法，其中化学提纯法又可分为湿法和干法两种。详见表2。
75或90

电池原料
由于碳原子在石墨结晶格子的原子层中排列紧密热振动困难，因而石墨能耐高温并具特殊的热性能。石墨的熔点为3850℃，沸点为4250℃，吸热量6.9036×107J/kg，经高温电弧灼烧重量损失极小，在2500℃时其强度比常温时提高1倍，热膨胀系数小(1.2×10-6)，温度骤变时其体积变化不大。由于石墨晶体中存在容易流动的电子，因此其导电、导热性能不亚于金属。但随温度升高，导热系数反而减少，在极高温度下趋于不导热状态。石墨的化学稳定性好，不受酸、碱及有机溶剂的侵蚀。石墨的润滑性能类似于二硫化钼和四氟化烯，摩擦系数在润滑介质中小于0.1，尤以鳞片状石墨的润滑性更好。此外，石墨还具涂敷性和可塑性，将其涂敷在固体物体表面，可形成薄膜牢固粘附而起保护固体作用，并可制成任何复杂形状的制品。
    4)大理岩中接触交代或热液矿床：石墨富集在硅化碳酸盐岩中，有的是明显的接触交代矿床，有的则是典型的热液矿床。这类矿床矿石品位很低，规模较小。
LG(－)100-95
99.00

LG25-99
75或90
≤20.0
  鳞片石墨可浮性好，多采用浮选法，浮选前要先将矿石进行破碎与磨矿。其主要选矿工序包括：原矿石粗碎、细碎、粗磨、浮选、精矿再磨、精矿脱水、干燥分级和包装等过程。无定形石墨晶体极小，石墨颗粒常常嵌布在粘土中，分离很困难，但由于品位很高(一般在60—90%之间)，所以国内外许多石墨矿山，将采出的矿石直接进行粉碎加工，出售石墨粉产品，其工艺流程为：原矿→粗碎→中碎→烘干→磨矿→分级→包装。
≥75.0
95

LG25-95
LG150-99

96
LG(一）100-96
LG(－)150-94
LG(一）200-98

LG(一）200-95
电炭制品
    1)硅质沉积变质岩中浸染状鳞片石墨矿床：世界石墨产量的大部分来自像石英云母片岩、长石石英岩或云母石英岩和片麻岩之类的硅质沉积变质岩中。
LG50-99

牌号
75或90
75或90
1、矿床的成因类型
94.00
LG125-98
75或90
高碳石墨技术经济指标
固定碳

LG300-95
LG150-95

LG125-94
LG35-95
LG(一）100-99
≤20.0
LC(－)75-99.99
LG18-99
75或90
75或90
LG300-96
耐火材料
LG500-94
    5)浸染在大理岩中的鳞片石墨矿床，这类矿床的石墨可能来源于含碳杂质，一般石墨含量不到岩石的1%，有的局部可达5%。此类矿床构造复杂，变化大，对世界石墨生产影响较小。
LG(－)75-94
75或80
LG35-96
电池原料
挥发份
LG500-96
LG150-98
96.00
LG500-99
LG500-97

牌号
电炭制品
≥75.0
LG(－)45-95
75或80

LG100-99

75或90
LG125-99

筛余量
LG300-99
75或90
75或80
75或90
  石墨的矿石性质
LG80-99
LC(－)150-99.99

LG100-98
≤20.0
LG(－)150-97
LG180-95
LG(一）325-96
    2)煤或富碳沉积物变质形成的矿床：该类矿床的石墨几乎都是微晶质变种。世界非晶质石墨矿床大部分是来自这类矿床。
75或80
LG(－)100-96
筛下物含量/%(不大于)
电炭制品

LG(一）200-97
LC300-99.99
电碳制品
电刷原料
75或90
LG(－)45-99
主要用途
  技术指标要求及加工技术
75或90

75或80
75或90
≤20.0

　　技术指标>>高纯石墨
  矿石的性质
润滑剂基料
铅笔原料

高纯石墨的技术经济指标
LG100-98
LG150-96
75或90
≤20.0
LG(－)125-98

LG80-96

1.00
99.90

≤20.0
代替白金坩埚，用于化学试剂熔融
≥75.0
LC(－)150-99.9
LG－)125-96
不大于

LG25-96
筛上物含量/%(不小于)
LG300-98
LC(－)45-99.9
LG500-95
LG180-98
75或80

LC(－)45-99.99

基料、涂料
LG(一）120-98
LG35-97

电池原料
LG(一）325-94
LC(－)75-99.9
LG25-97
75或80
75或80
润滑剂基料电刷原料

LG(－)100-99
石墨矿石性质与矿物结构 

0.20

LG(－)100-94

LG125-95
LG(－)45-94
75或90 

填充料  矿床成因

97.00

≤20.0

 固定碳不小于

75或90
LG(－)150-99
75或80

牌号
LG(一）325-98LG(－)45-96

    石墨与煤，虽然化学成分都是碳（C），但是它们的形成条件却是迥然不同的。
煤，是过去地质年代中的大量植物，由于地质作用深埋地下在隔氧的环境里形成的。
石墨，是在高温、低压条件下形成的。以煤层或含碳沉积岩经过变质作用形成的石墨最常见。在岩浆岩与石灰岩的接触带，也有石墨产出，这是由于石灰岩分解出二氧化碳又经变质作用而形成的。

75或80
LG35-98

润滑剂基料

98.00
LG500-98
1.20

填充料

97

电碳制品

75或80
LG(－)125-97

75或80
LG180-99

≥75.0
LG(－)75-95

LG180-97

75或90

75或80

LG50-97

75或80
LG25-98

主要用途
75或80

LG35-99
LG300-94
  应用领域铅笔原料

筛余量

LC300-99.9
LG80-95

LG(－)125-94
LG180-94
75或80

LG(－)125-99
LG50-95
75或80

75或90

95.00
LG(－)45-97
≥80.0

LG100-94

LG(－)150-98

≥80.0

LG(一）200-96

≥75.0    工业上将石墨矿石分为晶质(鳞片状)石墨矿石和隐晶质(土状)石墨矿石两大类，晶质石墨矿又可分为鳞片状和致密状两种。中国石墨矿石以鳞片状晶质类型为主，其次为隐晶质类型，致密状晶质石墨只见于新疆托克布拉等个别矿床，工业意义不大。
柔性石墨密封材料

LG(一）100-97

耐火材料
LG150-94

主要用途

LG(一）100-94
LG100-96
固定碳含量/%(不小于)

  LC180-99.9

柔性石墨密封材料

水分含量/%(不大于)

LG(－)75-99

    3)充填断裂裂隙和洞穴的脉状矿床：脉状石墨矿床是独特的围岩裂隙或洞穴的填充物，它的独特的层状或带状。在较薄的矿脉中的石墨呈密集的束状、粒状、长板状垂直于脉壁定向排列。
粒度

1.20
99

75或80 LG(－)75-96

不大于

LG100-99
电炭制品
不小于
LG(－)100-97

75或90

不大于
0.5

LG(一）200-99
LG80-97LG(一）120-99

75或80

75或80LG80-98
LG(一）200-94
润滑剂基料涂料

75或80

75或90
润滑剂

  矿产分布
LG100-95
LG(－)75-98
LG100-97
LG(一）100-95

LG(－)150-95

LG(－)125-95

LG(一）325-99

LG150-97
LG(一）325-95
98

LG18-98

1.20

LG50-94
≥75.0
全世界石墨矿产的资源分布：
    石墨矿床产在火山岩、沉积岩和变质岩中。世界石墨矿床分布比较广，但是有些石墨矿床由于开采条件不佳、矿石质量差，没有商业开发价值。
    据美国地调局资料，世界石墨储量为8600万吨，储量基础为28686万吨。已发现石墨资源相对集中分布在中国、捷克、墨西哥、巴西、朝鲜、印度和马达加斯加。
   据国土资源部统计资料，中国晶质石墨储量3085万吨，基础储量5280万吨；隐晶质石墨储量1358万吨，基础储量2371万吨，中国石墨储量占世界的 70%以上。中国石墨资源分布比较广，晶质石墨分布在19个省（自治区），其中黑龙江省拥有可开发石墨储量2200万吨多、山东省有可开发石墨储量 1200万吨，内蒙古有可开发石墨储量400万吨；隐晶质石墨分布在湖南省和吉林省。中国著名的石墨矿床有黑龙江萝北县白云山石墨矿床，山东南墅石墨矿床，内蒙古兴和石墨矿，湖南鲁塘隐晶质石墨矿。据美国地调局资料和英国工业矿物杂志，捷克石墨储量1140万吨；墨西哥石墨矿产隐晶质石墨，储量310万吨；马达加斯加石墨储量94万吨；印度石墨矿床位于奥里萨州桑巴普尔地区，储量80万吨；巴西石墨储量36万吨，石墨矿床位于Minas Gerais 州，矿床赋含有大鳞片石墨；加拿大石墨矿床位于安大略和魁北克，安大略Bissett Creek石墨矿赋有鳞片石墨，石墨资源量64万吨。朝鲜、斯里兰卡、加拿大等国家石墨储量合计约为510万吨

LG(－)150-96
中碳石墨经济技术指标

LG50-98

LG50-9675或80
1.20
LG300-97