石墨特性及其用途

由於石墨具有許多優良的性能，因而在冶金、機械、電氣、化工、紡織、國防等工業部門獲得廣泛應用。

1 ．作耐（nài）火材料
石墨的一個主要用途是（shì）生產耐火（huǒ）材料，包括（kuò）耐火磚，柑禍，連續鑄造粉，鑄模芯，鑄模（mó）洗（xǐ）滌（dí）劑和耐高材料（liào）。近20 年來，耐火材料工業中兩個重（chóng）要的（de）變化是鎂碳磚在煉鋼爐內襯中被廣泛應用，以及鋁碳磚在（zài）連續鑄造中的應用。使石墨耐火材料與煉鋼業緊密相連，全世（shì）界煉鋼業約消耗（hào）70 ％的耐（nài）火材料。
（ l ）鎂碳磚（zhuān）鎂碳耐（nài）火材料是60 年代中（zhōng）期，由美國研製成功，70 年代，日本煉鋼（gāng）業開始把鎂碳磚用於水冷卻電弧爐煉鋼中。目（mù）前在世界範圍內鎂碳磚已大（dà）量用於煉鋼，並（bìng）已成為石墨的一種傳（chuán）統用途。80 年代初，鎂碳磚開始用於（yú）氧氣頂吹轉爐的爐襯。目前英國用作氧氣頂吹（chuī）煉鋼爐襯的材（cái）料大部分（fèn）是鎂碳磚，爐襯壽命為1000 次一1500 次，而日本，爐襯的壽（shòu）命為2000 次一2500 次。
（ 2 ）鋁碳磚（zhuān）鋁碳耐火材料主（zhǔ）要用於連續鑄造、扁鋼坯自（zì）位輸管道的保護罩，水（shuǐ）下噴管以（yǐ）及油井爆（bào）破筒等。在日本用連（lián）續鑄造生產的（de）鋼占總生產量的（de）90 ％以上，英國為60 ％。
（ 3 ）坩（gān）鍋及有（yǒu）關製品用石墨製造的成型和（hé）耐火的坩鍋及其有關（guān）製（zhì）品，例如坩鍋、曲頸瓶、塞頭和噴嘴等，具有高耐火性，低的熱膨脹性，熔煉金屬過程中，受到金屬浸潤和衝（chōng）刷時亦穩定，高下良好的熱震（zhèn）穩定性和優良的熱傳導（dǎo）性，所以石墨增鍋及其有關製品（pǐn）被廣泛用（yòng）於直（zhí）接熔融金屬的工藝中。
傳統的石（shí）墨粘土（tǔ）坩鍋用含碳量大於（yú）85 ％的鱗片石墨製造，通常石墨鱗片應大於100 目（BSS 篩（shāi）），而目前國外在柑禍生產技術中的（de）重要改進是（shì），所用石墨的類型、鱗片大小（xiǎo）和質量有了更大的靈活性（xìng）；其次是用碳化矽石墨柑禍替代了傳統的粘土石墨坩鍋，這是（shì）隨（suí）著煉（liàn）鋼工業中恒壓技術的引進（jìn）而產生的（de）。采用恒壓技術還可以使小鱗片石墨得到應（yīng）用，在粘土石墨增鍋（guō）中，含碳量達（dá）90 ％的大鱗片石墨約占45 ％ ，而在碳（tàn）化矽石墨坩鍋中，大鱗（lín）片成分的含量僅占30 ％ ，石（shí）墨的含碳量降為80 ％。

2 ．煉鋼
石墨和其他雜（zá）質（zhì）材料用於煉鋼工業時可作為增碳劑。滲碳使用的碳質材料的範圍, 很廣，包括人造石墨、石油焦、冶金焦炭和天然石墨。在世界範圍（wéi）內煉（liàn）鋼增碳劑用石（shí）墨仍是土狀石墨的主要用途之一。

3 ．作導電材料
石墨在電氣工業中廣泛用來（lái）作電極、電刷、碳棒（bàng）、碳管（guǎn）、水銀（yín）整流器的正極、石墨墊（diàn）圈、電話零件、電視（shì）機顯像管的塗層（céng）等等。其中以石墨電極應（yīng）用最廣，在冶煉各種合金（jīn）鋼、鐵合金時，使用石墨電極，這時強（qiáng）大的電流通過電極導入電爐的熔煉區，產生電弧，使電能轉化為熱能，度（dù）升高到2000 ℃ 左（zuǒ）右，從而達（dá）到（dào）熔（róng）煉（liàn）或反應的目的。此外，在電解金屬鎂、鋁、鈉時，電解槽的陽極也用石墨電極。生產金剛砂（shā）的電阻爐也用石墨電極作爐頭導電（diàn）材（cái）料。
電氣工業中所使用的石墨，對粒度和品位要求很高。如堿性蓄（xù）電池和一些特殊的電碳製品，要求石墨（mò）粒度（dù）控製在150 目～325 目（o . lmm 一o . o42mm ）範圍內，品位90 ％ - 99 ％以上，有害雜質（主（zhǔ）要是金屬鐵）要求在（zài）10 ％以下（xià）。電視機顯像管所用的石墨，粒度要求在（zài）0 . 5 拜m 以下。

4 ．作耐磨和潤滑材料
石墨在機械工業中常作潤滑劑。潤（rùn）滑油往往不能在高速、高（gāo）溫、高壓的條（tiáo）件下使用（yòng），而石墨耐磨材料可以在一200 ℃ 一2000 ℃ 度並在很高的滑（huá）動速度下（100m / S ）不用潤滑油工作。許多輸送腐蝕介質的設備，廣泛采用石墨材料製成活塞環、密封圈和軸承，它們運轉時，勿需加入潤滑油，石墨乳也是許多金屬加工（拔絲、拉管）時（shí）的良好的（de）潤滑劑。

5 ．作耐腐蝕材料
石墨具有良好的化學（xué）穩（wěn）定（dìng）性。經過特（tè）殊加工的石墨，具有（yǒu）耐腐蝕、導熱性好、滲透率低等特點，而廣（guǎng）泛用於（yú）製作熱交換器、反應槽、凝縮器、燃（rán）燒塔、吸收塔（tǎ）、冷（lěng）卻器、加熱器、過濾器、泵（bèng）等設備。這些設（shè）備用於石油化工、濕法冶金、酸堿生產、合成纖維、造紙等工業部（bù）門，可（kě）節省大量的金屬材料。

6 ．作（zuò）鑄造、翻砂、壓模及高冶金材料
由於石墨的膨脹係數小，而且能耐（nài）急冷（lěng）急熱（rè）的變化，可作為玻璃器皿的鑄模（mó），使用石墨後（hòu），黑（hēi）色金屬得到的鑄件尺寸精確，表麵光潔（jié），成品率（lǜ）高，不經加工（gōng）或稍作加工（gōng）就（jiù）可使用，因而節省（shěng）了大量金屬。生產硬質合金等粉末冶金工藝，通常用石墨材（cái）料製成壓模和燒（shāo）結用的舟皿。單晶矽的晶體生長柑禍、區域精煉容器、支架、夾具、感應加熱器等，都是用高純石（shí）墨加工而成的。此外，石墨（mò）還可以（yǐ）作真空冶煉的石墨隔（gé）熱板（bǎn）和底座，高電阻爐爐管、棒、板、格棚等元件。

7 ．用於原子能（néng）工業和國防工業
石墨（mò）具有良好的中子減速性能，最早作為減速劑用於原（yuán）子反應堆中，鈾一石墨反應堆是（shì）目前應用（yòng）較多的一種原子反應堆。作（zuò）為動力（lì）用的原（yuán）子能反應堆中的減速材料應當具有高熔點、穩（wěn）定、耐腐（fǔ）蝕的性能，石墨（mò）完全可以滿足上述要求。作為原子反應堆用的石墨純度要求很高，雜質含量不應超過幾十（shí）個PPm （ PPm 為百（bǎi）萬分（fèn）之一），特別是其中硼的含量應小於O . SPPm 。在國（guó）防工業中還用石墨製造固體燃料火箭的噴嘴，導（dǎo）彈的鼻錐，宇宙航行（háng）設備的零（líng）件，隔熱材（cái）料和防射線材料。

8 ．作（zuò）防（fáng）垢（gòu）防鏽材料
石墨能防止鍋爐（lú）結垢，有關單位試驗表明，在水中加入（rù）一定量的石墨粉（每噸水大約用49 一59 ） ，能防止鍋爐表麵結垢。此外石墨（mò）塗在金屬（shǔ）煙囪、屋（wū）頂、橋（qiáo）梁、管道（dào）上可以防腐和防鏽。

9 ．石（shí）墨新用途
隨著科學技術的不斷發展，人們對石墨也開發了許多新用途。柔性石墨製（zhì）品。
柔性石墨又稱膨脹石墨，是70 年代開發的一種新的石墨製品。1971 年美國研究成功柔性（xìng）石墨密封材料，解決了原子能閥門泄漏問題，隨後德、日、法也開始研製生產。這種產（chǎn）品（pǐn）除（chú）具有天然（rán）石墨所具有的特性外，還具（jù）有特殊的柔性和彈性。因此，是一種理想的密封材料。廣泛用於石油化工、原（yuán）子能（néng）等（děng）工業領域。國際市（shì）場需求量逐年增長。

製作半金（jīn）屬摩擦材料。自70 年代以來，離合器和自動襯廣泛使用半金屬摩擦材（cái）料。半金屬摩擦（cā）材料是將石墨和金屬（shǔ）粉、鋼纖維、陶土粉用合成樹脂粘結而成。這些自動襯主要可用（yòng）於高速設備，如（rú）飛機、卡車以及越野車的（de）製動裝置和離合器（qì）片。近幾年（nián）來，石棉逐漸被石墨所取代，在一些半金屬（shǔ）襯麵中，石（shí）墨的含量已從（cóng）1 ％一2 ％增加到（dào）巧％。該領域石墨消耗量取決於汽車工業的（de）發展狀況。