石墨矿中固定碳的分析与探讨

石墨产业发展现状及对策研究天然石墨属稀有的非金属矿物材料之一，是国防、军工、现代工业及高、新材料研发中不可缺少的重要战略资源，在国民经济发展和现代化建设中占有重要的地位。

着眼于国内石墨产业的发展现状和现阶段存在科技创新能力低、基础原料的采选业生产比较粗放等问题，提出在政策上加大对石墨资源的掌控力度，在发展上走生态化道路，在产业上延伸产业链获取高附加值的对策。

标签：石墨产业；产业链；可持续发展天然石墨属稀有的非金属矿物材料之一，它具有耐高温、导电、导热、自润滑等特性，是国防、军工、现代工业及高、新材料研发中不可缺少的重要战略资源，在国民经济发展和现代化建设中占有重要的地位。

石墨资源作为一次性不可再生的矿产资源，随着社会的不断进步，石墨的用途会越来越广泛。

专家预言“20世纪是硅的世纪，21世纪将是碳的世纪”，这一预言是基于碳材料越来越广泛的用途。

一、石墨产业的发展现状天然石墨分为晶质（鳞片）石墨和隐晶质（土状）石墨两种。

据美国地调局（USGS）2003至2007年的调查资料和英国工业矿物杂志统计：世界石墨储量为8 600万吨，基础储量为28 686万吨，相对集中分布在中国、捷克、墨西哥、印度、美国、巴西和马达加斯加等国家和地区，中国石墨储量居世界首位（见图1）。

据2009年我国国土资源部统计资料，中国晶质石墨储量为3 068万吨，基础储量为5 235万吨，资源量为17 702万吨，矿区91个；中国石墨矿储量占世界总储量的76%。

中国石墨产量占世界总产量的45%，其中40%出口，主要出口日本、美国、韩国、欧盟、独联体、印度等国家和地区。

我国是石墨生产和出口大国，同时也是进口大国，大部分以中碳或高碳形式直接出口，而高、精、尖工艺需要的石墨产品大部分从国外进口。

一些发达国家把石墨列入战略储备资源，严格限制其开采、加工与出口，并且对石墨研发技术做了严格的保密规定。

我国虽然是石墨大国，但不是石墨强国。

目前仅能加工初级产品，缺少高附加值精深加工石墨产品及制品，石墨高技术产品需要大量进口，进口价约为出口价格的24.6倍。

石墨矿石性质与矿物结构周杨2001年5月18日摘要石墨矿石性质以及成矿原因的分析，矿石的世界分布，石墨的技术应用等技术内容。

碳原子在石墨矿占有重要的意义而且石墨现在已经广泛的应用于各行各业中，在社会生活中的地位愈来愈重要，而且石墨的技术也在不断的革新中。

关键词：石墨；矿石；性质；成因；应用领域；技术；加工；黑色；结构石墨的矿石性质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。

矿石的性质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。

石墨矿资源石墨是碳元素的结晶矿物之一，具有润滑性、化学稳定性、耐高温、导电、特殊的导热性和可塑性、涂敷性等优良性能，其应用领域十分广泛。

石墨在冶金工业中主要用作耐火材料；在铸造业中用作铸模和防锈涂料；在电气工业中用于生产碳素电极、电极碳棒、电池，制成的石墨乳可用作电视机显像管涂料，制成的碳素制品可用于发电机、电动机、通讯器材等诸多方面；在机械工业中用作飞机、轮船、火车等高速运转机械的润滑剂；在化学工业中用于制造各种抗腐蚀器皿和设备；在核工业中用作原子反应堆中的中子减速剂和防护材料等；在航天工业中可做火箭发动机尾喷管喉衬，火箭、导弹的隔热、耐热材料以及人造卫星上的无线电连接信号和导电结构材料。

此外，石墨还是轻工业中玻璃和造纸的磨光剂和防锈剂，制造铅笔、墨汁、黑漆、油墨和人造金刚石的原料。

随着现代科学技术和工业的发展，石墨的应用领域还在不断拓宽，已成为高科技领域中新型复合材料的重要原料，在国民经济中具有重要的作用。

一、矿石矿物原料特点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。

湖北省石墨矿矿产特征及成矿规律易承生【摘要】湖北省石墨矿属中国Ⅲ级成矿(区)带—上扬子中东部(坳褶带)Ⅲ-77-② 湘鄂西-黔中南-磷-铝土矿-硫铁矿-石墨成矿亚带,文章对湖北省石墨矿产资源已知矿床的成矿规律进行分析研究.研究结果表明:湖北省主要出产晶质石墨,矿床类型主要以区域变质型为主;湖北省石墨矿主要赋存于前寒武纪地层中,代表层位为上太古界—下元古界水月寺(岩群),中元古界红安(岩)群和震旦系陡山沱组;湖北省鳞片状晶质石墨矿主要分布在宜昌、广水和红安等地;湖北省石墨矿矿石类型有片岩型、片麻岩型、变粒岩型、混合岩型、透辉岩型及大理岩型,其中,构成工业矿床的主要为大理岩型、片岩、片麻岩型,以大理岩型质量最好;湖北省隐晶质石墨矿主要分布在枣阳、随县、十堰,但品位较低,难以加工利用.【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(042)003【总页数】10页(P361-369,386)【关键词】湖北省;石墨矿;矿床;地质;矿石;成矿规律【作者】易承生【作者单位】湖北非金属地质公司,湖北武汉 430000【正文语种】中文【中图分类】P619.290 引言2010年欧盟委员会发布题为《欧盟生死攸关的原料》的报告,提出了欧盟稀有矿产原料短缺预警及对策。

报告将石墨等14种重要矿产原料列入“紧缺”名单。

我国国土资源部最近出台的《全国矿产资源规划(2016—2020年)》将新兴矿种(如石墨)的勘探、开发首次列入,可见,石墨在现代工业中的重要战略意义。

2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功分离出自由状态的石墨烯,荣获2010年的诺贝尔物理学奖。

随着石墨烯技术研究的深入,石墨烯产业化成为一种可能,而石墨烯的发展也带动了优质石墨矿开发。

湖北省在石墨矿石资源分布上以宜昌大鳞片晶质石墨为代表。

本文通过对湖北省18个石墨矿点的成矿规律与矿床特征进行分析研究,对湖北省石墨矿床进行综合分类,系统阐述了湖北省石墨矿的成矿规律,为进一步寻找与开发石墨资源提供建议。

锂电池负极材料石墨检测方法及参考标准石墨检验检测石墨作为一种重要的非金属矿产资源，具有导电性、导热性、润滑性、可塑性和耐高温性等五大特性，使得它在工业上有广泛的应用。

在本节中，我将重点介绍石墨在锂离子电池领域的应用，以及相关的检测标准和方法。

锂离子电池锂离子电池是一种以锂离子为主要活性物质的二次电池。

锂离子电池具有能量密度高、自放电率低、无记忆效应、环保等优点，是目前最先进的可充电电池之一。

锂离子电池的主要组成部分有正极、负极、隔膜和电解液。

正极材料通常是含锂的金属氧化物或磷酸盐，如LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4等；负极材料通常是碳材料或锂金属，如石墨、硬碳、软碳等；隔膜是一种具有微孔结构的聚合物薄膜，如聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）等；电解液是一种含有锂盐的有机溶剂，如乙酸乙酯（EC）、二甲亚碳酸甲酯（DMC）、二甲亚碳酸乙酯（DEC）等。

锂离子电池的工作原理是利用锂离子在正极和负极之间的嵌入和脱出来实现充放电过程。

当电池充电时，锂离子从正极脱出，经过隔膜和电解液到达负极，并嵌入负极材料中；当电池放电时，锂离子从负极脱出，经过隔膜和电解液到达正极，并嵌入正极材料中。

同时，伴随着锂离子的运动，还有相应的电子在外部回路中流动，形成电流。

石墨作为负极材料石墨是目前最常用的锂离子电池负极材料之一。

石墨具有层状结构，每一层由六边形排列的碳原子组成。

层与层之间通过范德华力相连，形成层间距。

这些层间距可以容纳大量的锂离子，并且不会造成体积的显著变化。

石墨作为负极材料的优点有：（1）容量高：理论上，每个碳原子可以嵌入一个锂原子，形成LiC6化合物，其比容量可达372 mAh/g。

（2）循环寿命长：由于石墨嵌入和脱出锂离子时体积变化小，因此不会造成结构的损坏，从而保证了循环寿命的长久。

（3）成本低：石墨是一种丰富的自然资源，其价格相对较低，有利于降低锂离子电池的成本。

石墨作为负极材料的缺点有：（1）电压低：石墨嵌入锂离子时的平台电压约为0.1 V，这意味着锂离子电池的输出电压会受到限制。

第1篇一、实验背景石墨作为一种重要的碳质材料，在工业、科研等领域具有广泛的应用。

本实验旨在通过对石墨样品的分析，了解其化学组成、结构特性以及相关性能，为石墨的进一步研究和应用提供数据支持。

二、实验目的1. 确定石墨样品的化学组成。

2. 分析石墨的结构特性。

3. 评估石墨的性能指标。

4. 探讨石墨的制备方法和应用前景。

三、实验方法本实验主要采用以下方法进行石墨分析：1. 化学分析方法：通过X射线荧光光谱（XRF）和原子吸收光谱（AAS）等手段，对石墨样品进行化学组成分析。

2. 结构分析方法：采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等手段，对石墨的结构特性进行分析。

3. 性能分析方法：通过电学测试、力学测试等方法，评估石墨的性能指标。

4. 制备方法研究：探讨不同制备方法对石墨性能的影响。

四、实验结果与分析1. 化学组成分析：XRF和AAS结果表明，石墨样品主要由碳元素组成，并含有少量杂质，如硅、铝、铁等。

2. 结构特性分析：XRD和SEM结果表明，石墨样品具有良好的层状结构，层间距约为0.34纳米。

石墨烯层间存在少量缺陷，如石墨烯层间的空隙、石墨烯层内的杂质等。

3. 性能指标分析：电学测试结果显示，石墨样品的电阻率为0.05Ω·m，导电性能良好。

力学测试结果显示，石墨样品的弯曲强度为150MPa，具有良好的力学性能。

4. 制备方法研究：通过对比不同制备方法制备的石墨样品，发现微机械剥离法制备的石墨样品具有更好的结构特性和性能。

五、实验结论1. 本实验成功地对石墨样品进行了化学组成、结构特性和性能指标分析。

2. 石墨样品具有良好的层状结构，层间距约为0.34纳米，并含有少量杂质。

3. 石墨样品具有良好的导电性能和力学性能。

4. 微机械剥离法制备的石墨样品具有更好的结构特性和性能。

六、实验讨论1. 本实验采用多种分析方法对石墨样品进行了全面分析，为石墨的进一步研究和应用提供了数据支持。

重铬酸钾氧化-非水滴定法测定石墨矿中固定碳代建强;姚永生;张亚增【摘要】以低温(温度小于500℃)燃烧和加磷酸至无气泡的方式除去试样中的有机碳和碳酸盐后,将其置于通入氧气的密闭实验装置中低温加热,以硫酸为介质,在硫酸银的催化作用下,用重铬酸钾在短时间内将固定碳(石墨碳)氧化成二氧化碳.将生成的气体经过除氟化氢、硫化氢和水分的装置后,用由氢氧化钾、乙醇和乙醇胺组成的吸收液(预先用乙醇-乙醇胺滴定溶液调至蓝色)吸收,同时采用乙醇-乙醇胺滴定溶液进行滴定,以百里香酚酞为指示剂,使吸收液始终保持蓝色至1 min内颜色不变为终点.据此,建立了非水滴定法测定石墨矿中固定碳(质量分数小于30％)的方法.将实验方法应用于石墨矿标准样品中固定碳的测定,测定值与认定值基本相符,相对标准偏差(RSD,n=10)为1.1％～3.1％.采用实验方法对实际样品中固定碳进行测定,测定值与重量法和高温灼烧-非水滴定法测定值基本一致.方法回收率为98％～103％.【期刊名称】《冶金分析》【年(卷),期】2015(035)012【总页数】5页(P23-27)【关键词】非水滴定法;石墨矿;固定碳;重铬酸钾;乙醇;乙醇胺【作者】代建强;姚永生;张亚增【作者单位】河南省有色金属地质矿产局第一地质大队,河南安阳455000;河南省有色金属地质矿产局第一地质大队,河南安阳455000;河南省有色金属地质矿产局第一地质大队,河南安阳455000【正文语种】中文石墨属六方晶体，其化学成分是碳，石墨中的碳称固定碳或石墨碳。

石墨矿是元素碳结晶的矿物，可用于生产耐火材料、导电材料、耐磨材料、耐腐蚀材料、吸附材料和防辐射材料等。

随着现代科学技术的发展，石墨的应用领域不断拓宽，石墨矿在国民经济发展中的作用也越来越重要。

石墨矿中的全碳量包括有机碳、碳酸盐中的碳和石墨碳(工业指标上要求称为固定碳)。

固定碳含量是石墨矿分析的基本项目，也是石墨矿床被开采、加工和利用的重要指标，工业上常以其含量为指标来评价石墨矿的质量，因此，石墨矿中固定碳的测定意义重大[1-2]。

石墨矿情况介绍一、石墨简介（一）石墨概念石墨（graphite）是有机成因的碳质物变质而成，最常见于大理岩、片岩或片麻岩中。

煤层可经热变质作用部分形成石墨，而少量石墨则是火成岩的原生矿物。

石墨由于其特殊结构，具有耐高温性、抗热震性、导电性、润滑性、化学稳定性以及可塑性等众多特性，一直是军工与现代工业及高、新、尖技术发展中不可或缺的重要战略资源，石墨应用范围广泛，国际曾有专家预言“20世纪是硅的世纪，21世纪将是碳的世纪”。

石墨鉴定特征：1、铁黑色，硬度低，一组极完全解理，有滑感和染手。

2、石墨是在高温下形成。

3、石墨最常见于大理岩、片岩或片麻岩中，是有机成因的碳质物变质而成。

煤层可经热变质作用部分形成石墨。

少量石墨是火成岩的原生矿物。

石墨也常见于陨石中，一般为团块状，以一定方位关系组成立方体外形的多晶集合体称方晶石墨。

（二）石墨的分类1、天然石墨按石墨结晶形态和工艺特性，将天然石墨分为三类：（1）致密结晶状石墨致密结晶状石墨又叫块状石墨。

此类石墨结晶明显，晶体肉眼可见。

颗粒直径大于0．1毫米，比表面积范围集中在0.1-1m2/g，晶体排列杂乱无章，呈致密块状构造。

这类石墨矿品位很高，一般含碳量为60～65%，有时达80～98%，但其可塑性和滑腻性不如鳞片石墨好。

（2）鳞片石墨鳞片石墨晶体呈鳞片状；这是在高温高压下变质而成的，有大鳞片和细鳞片之分。

此类石墨矿品位不高，一般在2～3%，或10～25%之间。

它是自然界中可浮性最好的矿石之一，经过多磨多选可得高品位石墨精矿。

这类石墨的可浮性、润滑性、可塑性均比其他类型石墨优越，因此其工业价值最大。

（3）隐晶质石墨隐晶质石墨又称微晶石墨或土状石墨，这种石墨的晶体直径一般小于1微米，比表面积范围集中在1-5m2/g，是微晶石墨的集合体，只有在电子显微镜下才能见到晶形。

此类石墨的特点是表面呈土状，缺乏光泽，润滑性比鳞片石墨稍差。

品位较高，一般固定碳含量60～85%。

⽯墨矿情况介绍⽯墨矿情况介绍⼀、⽯墨简介（⼀）⽯墨概念⽯墨（graphite）是有机成因的碳质物变质⽽成，最常见于⼤理岩、⽚岩或⽚⿇岩中。

煤层可经热变质作⽤部分形成⽯墨，⽽少量⽯墨则是⽕成岩的原⽣矿物。

⽯墨由于其特殊结构，具有耐⾼温性、抗热震性、导电性、润滑性、化学稳定性以及可塑性等众多特性，⼀直是军⼯与现代⼯业及⾼、新、尖技术发展中不可或缺的重要战略资源，⽯墨应⽤范围⼴泛，国际曾有专家预⾔“20世纪是硅的世纪，21世纪将是碳的世纪”。

⽯墨鉴定特征：1、铁⿊⾊，硬度低，⼀组极完全解理，有滑感和染⼿。

2、⽯墨是在⾼温下形成。

3、⽯墨最常见于⼤理岩、⽚岩或⽚⿇岩中，是有机成因的碳质物变质⽽成。

煤层可经热变质作⽤部分形成⽯墨。

少量⽯墨是⽕成岩的原⽣矿物。

⽯墨也常见于陨⽯中，⼀般为团块状，以⼀定⽅位关系组成⽴⽅体外形的多晶集合体称⽅晶⽯墨。

（⼆）⽯墨的分类1、天然⽯墨按⽯墨结晶形态和⼯艺特性，将天然⽯墨分为三类：（1）致密结晶状⽯墨致密结晶状⽯墨⼜叫块状⽯墨。

此类⽯墨结晶明显，晶体⾁眼可见。

颗粒直径⼤于0．1毫⽶，⽐表⾯积范围集中在0.1-1m2/g，晶体排列杂乱⽆章，呈致密块状构造。

这类⽯墨矿品位很⾼，⼀般含碳量为60～65%，有时达80～98%，但其可塑性和滑腻性不如鳞⽚⽯墨好。

（2）鳞⽚⽯墨鳞⽚⽯墨晶体呈鳞⽚状；这是在⾼温⾼压下变质⽽成的，有⼤鳞⽚和细鳞⽚之分。

此类⽯墨矿品位不⾼，⼀般在2～3%，或10～25%之间。

它是⾃然界中可浮性最好的矿⽯之⼀，经过多磨多选可得⾼品位⽯墨精矿。

这类⽯墨的可浮性、润滑性、可塑性均⽐其他类型⽯墨优越，因此其⼯业价值最⼤。

（3）隐晶质⽯墨隐晶质⽯墨⼜称微晶⽯墨或⼟状⽯墨，这种⽯墨的晶体直径⼀般⼩于1微⽶，⽐表⾯积范围集中在1-5m2/g，是微晶⽯墨的集合体，只有在电⼦显微镜下才能见到晶形。

此类⽯墨的特点是表⾯呈⼟状，缺乏光泽，润滑性⽐鳞⽚⽯墨稍差。

品位较⾼，⼀般固定碳含量60～85%。

陕西某石墨矿选矿试验研究佚名【摘要】陕西某石墨矿为晶质片状石墨,固定碳含量为11.21％,脉石矿物主要为石英、透闪石、绿帘石.采用浮选法,经一粗一扫,粗精矿六次再磨七次精选,中矿顺序返回闭路试验流程,获得固定碳含量为95.32％,回收率为88.39％的石墨精矿.【期刊名称】《湖南有色金属》【年(卷),期】2018(034)006【总页数】4页(P17-19,29)【关键词】石墨矿;浮选;阶磨阶浮【正文语种】中文【中图分类】TD923石墨具有优良的耐高温性、导热导电性、润滑性、化学稳定性等性能，被广泛应用于冶金、化工、军工、航天、电子、核能、环保、新能源汽车等多个领域，是高新技术产业发展中不可或缺的战略资源［1～3］。

2016年，全球石墨储量2.5亿t，主要分布在土耳其、中国和巴西三国，总储量占世界储量的86.8%，其中中国占比22%［4，5］。

本文以陕西某晶质石墨矿为研究对象，采用阶磨阶浮工艺流程获得了良好的精矿指标，为该矿石的合理开发利用提供依据。

1 原矿性质原矿主要目的矿物为石墨，以叶片状结构，分布于脉石矿物颗粒间，脉石矿物有石英、透闪石、绿帘石、斜长石和铁质等。

原矿化学多元素及固定碳含量分析结果见表1。

表1 原矿主要化学成分分析结果 %成分 Al2 O3 SiO2 P2 O5 SO3 K2 O Na2O含量5.33 36.38 0.46 2.73 0.58 1.21成份 CaO MgO Cl MnO Fe2 O3 TiO2含量烧失量固定碳含量21.56 1.53 0.09 0.08 7.85 0.41成份 SrO BaO 0.04 0.12 21.63 11.212 试验方法根据该石墨矿的性质，选用柴油、水玻璃（WG）、碳酸钠、SC和2#油作浮选药剂，磨矿为XMQΦ240×90 mm锥形球磨机和XMB-70棒磨机，浮选采用XFD-1.5 L、1.0 L、0.5 L单槽浮选机，分别进行了磨矿细度、捕收剂种类与用量、调整剂、抑制剂、起泡剂用量试验及闭路试验研究。