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第三屆全國(guó)富錳渣技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈戰(zhàn)略研討會(huì)會(huì)議將于2021年8月18日-22日在著名的絲綢之路要道甘肅張掖市召開。此次會(huì)議將邀請(qǐng)國(guó)家有關(guān)部委相關(guān)部門有關(guān)行業(yè)政策制定負(fù)責(zé)人、行業(yè)專家就以上主要議題作報(bào)告。歡迎錳礦山、錳礦銷售商、富錳渣生產(chǎn)企業(yè)、焦炭企業(yè)、設(shè)備商、硅錳企業(yè)等產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)代表出席參加！
中國(guó)鐵合金網(wǎng)訊：由于炭素材料與石墨材料在外觀、特性上有較多的相似點(diǎn)，現(xiàn)實(shí)中很多人不太了解如何去區(qū)分二者間的關(guān)系。本文就此作一下詳解介紹。
碳元素存在三種最常見的同素異形體：無定形碳、石墨、金剛石。
金剛石
它是一種由碳元素組成的礦物。金剛石是自然界中最堅(jiān)硬的物質(zhì)，素有“硬度之王”和寶石之王的美稱。金剛石的結(jié)晶體的角度是54度44分8秒。20世紀(jì)50年代，美國(guó)以石墨為原料，在高溫高壓下成功制造出人造金剛石，至今人造金剛石已經(jīng)廣泛用于生產(chǎn)和生活中。
無定型碳
一般指木炭、焦炭、骨炭、糖炭、活性炭和炭黑等。除骨炭含碳在10%左右以外，其余主要成分都是單質(zhì)碳。煤炭是天然存在的無定形碳，其中含有一些由碳、氫、氮等組成的化合物。所謂無定形碳，并不是指這些物質(zhì)存在的形狀，而是指其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。實(shí)際上它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不是真正的無定形體，而是具有和石墨近似結(jié)構(gòu)的晶體，只是由碳原子六角形環(huán)狀平面形成的層狀結(jié)構(gòu)零亂且不規(guī)則，晶體形成有缺陷，而且晶粒微小，含有少量雜質(zhì)。
大部分無定形碳是石墨層型結(jié)構(gòu)的分子碎片大致相互平行地，無規(guī)則地堆積在一起，可簡(jiǎn)稱為亂層結(jié)構(gòu)。層間或碎片之間用金剛石結(jié)構(gòu)的四面體成鍵方式的碳原子鍵連起來。當(dāng)這種四面體的碳原子所占的比例多時(shí)，則無定型碳會(huì)比較堅(jiān)硬，如焦碳和玻璃態(tài)碳等屬于這種情況。
工業(yè)上常用的炭素制品是指使用無定型碳原料（例如煤炭、石油焦、瀝青焦等）提純后的碳制品。隨原料和加工工藝的不同，這類炭素制品中的碳元素晶體結(jié)構(gòu)含的石墨晶體結(jié)構(gòu)比例會(huì)有所不同。一般來說是含的石墨晶體結(jié)構(gòu)成分越多，碳的純度越高，性能和價(jià)格就越高。
由于炭素材料與石墨材料本質(zhì)上的區(qū)別并不大，很多炭素制品也被冠以了“石墨XX”的稱謂。這也是石墨和炭素兩個(gè)詞匯概念產(chǎn)生混淆的根源。例如煉鋼工業(yè)中常用的大型電極稱為“石墨電極”，其實(shí)它是炭素制品，并非真正意義上的石墨制成的電極。從外觀形式上說，常見炭素制品體積較大，如冶金用電極、冶煉爐的內(nèi)襯磚（炭素塊），炭素散熱器等等。
石墨
是元素碳的一種同素異形體，每個(gè)碳原子的周邊連結(jié)著另外三個(gè)碳原子（排列方式呈蜂巢式的多個(gè)六邊形）以共價(jià)鍵結(jié)合，構(gòu)成共價(jià)分子。由于每個(gè)碳原子均會(huì)放出一個(gè)電子，那些電子能夠自由移動(dòng)，因此石墨屬于導(dǎo)電體。石墨有天然石墨和人造石墨之分。天然石墨礦又分為土狀石墨和鱗片石墨，其中鱗片石墨是更為優(yōu)質(zhì)的天然石墨。
人造石墨則是指將屬于無定型碳分類的炭素材料進(jìn)深加工，提高了碳的純度，進(jìn)一步增加了石墨狀晶體結(jié)構(gòu)的比例后獲得的石墨材料。石墨材料跟炭素材料一樣可以制成電極、耐火材料等工業(yè)品。但是由于其具有更多的優(yōu)異特性，在許多高端領(lǐng)域都有應(yīng)用。例如耐高溫潤(rùn)滑劑、電池材料包覆改性等等。
炭和石墨材料是以碳元素為主的非金屬固體材料，其中炭材料基本上由非石墨質(zhì)碳組成的材料，而石墨材料則是基本上由石墨質(zhì)碳組成的材料。為了簡(jiǎn)便起見，有時(shí)也把炭和石墨材料統(tǒng)稱為炭素材料（或碳材料）。
炭素制品按產(chǎn)品用途可分為石墨電極類、炭塊類、石墨陽(yáng)極類、炭電極類、糊類、電炭類、炭素纖維類、特種石墨類、石墨熱交換器類等。石墨電極類根據(jù)允許使用電流密度大小，可分為普通功率石墨電極。高功率電極、超高功率電極。炭塊按用途可分為高爐炭塊、鋁用炭塊、電爐塊等。
炭素制品按加工深度高低可分為炭制品、石墨制品、炭纖維和石墨纖維等。炭素制品按原料和生產(chǎn)工藝不同，可分為石墨制品、炭制品、炭素纖維、特種石墨制品等。炭素制品按其所含灰分大小，又可分為多灰制品和少灰制品（含灰分低于l％）。
石墨在工業(yè)上運(yùn)用極廣，幾乎每個(gè)行業(yè)都會(huì)用到。工業(yè)上多用的是人造石墨，也就是特種石墨。按其成型的方式可分為以下幾種。
1.等靜壓石墨。也就是很多人叫的三高石墨，但是并不是三高就是等靜壓。
2.模壓石墨
3.擠壓石墨，多為電極材料。
其中按石墨的顆粒度分，也可分為:細(xì)節(jié)構(gòu)石墨、中粗石墨(一般的顆粒度在0.8mm左右)、還有就是電極石墨(2-4mm)。
我國(guó)炭素制品的國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和部頒技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是按產(chǎn)品不同的用途和不同的生產(chǎn)工藝過程進(jìn)行分類的。這種分類方法，基本上反映了產(chǎn)品的不同用途和不同生產(chǎn)過程，也便于進(jìn)行核算，因此其計(jì)算方法也采用這種分類標(biāo)準(zhǔn)。下面介紹炭素制品的分類及說明。
一， 炭和石墨制品
(一)石墨電極類
主要以石油焦、針狀焦為原料，煤瀝青作結(jié)合劑，經(jīng)煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、石墨化、機(jī)加工而制成，是在電弧爐中以電弧形式釋放電能對(duì)爐料進(jìn)行加熱熔化的導(dǎo)體，根據(jù)其質(zhì)量指標(biāo)高低，可分為普通功率、高功率和超高功率。石墨電極包括：
（1）普通功率石墨電極。允許使用電流密度低于 17A／厘米2的石墨電極，主要用于煉鋼、煉硅、煉黃磷等的普通功率電爐。
（2）抗氧化涂層石墨電極。表面涂覆一層抗氧化保護(hù)層的石墨電極，形成既能導(dǎo)電又耐高溫氧化的保護(hù)層，降低煉鋼時(shí)的電極消耗。
（3）高功率石墨電極。允許使用電流密度為18～25A／厘米2的石墨電極，主要用于煉鋼的高功率電弧爐。
（4）超高功率石墨電極。允許使用電流密度大于 25A／厘米 2的石墨電極。主要用于超高功率煉鋼電弧爐。
（二）石墨陽(yáng)極類
主要以石油焦為原料，煤瀝青作粘結(jié)劑，經(jīng)煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、浸漬、石墨化、機(jī)加工而制成。一般用于電化學(xué)工業(yè)中電解設(shè)備的導(dǎo)電陽(yáng)極。包括：
（1）各種化工用陽(yáng)極板。
（2）各種陽(yáng)極棒。
（三）特種石墨類
主要以優(yōu)質(zhì)石油焦為原料，煤瀝青或合成樹脂為粘結(jié)劑，經(jīng)原料制備、配料、混捏、壓片、粉碎、再混捏、成型、多次焙燒、多次侵漬、純化及石墨化、機(jī)加工而制成。一般用于航天、電子、核工業(yè)部門。
它包括光譜純石墨，高純、高強(qiáng)、高密以及熱解石墨等。
（四）石墨熱交換器
將人造石墨加工成所需要的形狀，再用樹脂浸漬和固化而制成的用于熱交換的不透性石墨制品，它是以人造不透性石墨為基體加工而成的換熱設(shè)備，主要用于化學(xué)工業(yè)。包括：
（1）塊孔式熱交換器；
（2）徑向式熱交換器；
（3）降膜式熱交換器；
（4）列管式熱交換器。
（五）炭電極類
以炭質(zhì)材料如無煙煤和冶金焦（或石油焦）為原料、煤瀝青為粘結(jié)劑，不經(jīng)過石墨化，經(jīng)壓制成型而燒成的導(dǎo)電電極。它不適合熔煉高級(jí)合金鋼的電爐。包括：
（l）多灰電極（用無煙煤、冶金焦、瀝青焦生產(chǎn)的電極）；
（2）再生電極（用人造石墨、天然石墨生產(chǎn)的電極）；
（3）炭電阻棒（即炭素格子磚）；
（4）炭陽(yáng)極（用石油焦生產(chǎn)的預(yù)焙陽(yáng)極）；
（5）焙燒電極毛坯。
（六）炭塊類
以無煙煤、冶金焦為主要原料，煤瀝青為粘結(jié)劑，經(jīng)原料制備、配料、混粘、成型、焙燒、機(jī)加工而制成。其中高爐炭塊作為耐高溫抗腐蝕材料用于砌筑高爐內(nèi)襯；底部炭塊、側(cè)部炭塊、電爐塊則用于鋁電解槽和鐵合金電爐等。包括：
（1）高爐炭塊；
（2）鋁槽炭塊（底部炭塊及側(cè)部炭塊）；
（3）電爐炭塊。
（七）炭糊類
以石油焦、無煙煤、冶金焦為主要原料，煤瀝青為粘結(jié)劑而制成。有的用于各種連續(xù)自焙電爐作為導(dǎo)電電極使用的電極糊；有的用于連續(xù)自焙式鋁槽作為導(dǎo)電陽(yáng)極使用的陽(yáng)極糊；有的用于高爐砌筑的填料和耐火泥漿的粗縫糊和細(xì)縫糊。高爐用自焙炭塊雖用途不同，但和糊類制品的生產(chǎn)工藝相仿，暫歸在糊類制品內(nèi)。包括：
（1）陽(yáng)極糊；
（2）電極糊（包括標(biāo)準(zhǔn)、非標(biāo)準(zhǔn)電極糊）；
（3）底糊（包括多灰、少灰底糊）；
（4）密閉糊（包括多灰、少灰密閉糊）；
（5）其它糊（包括粗縫糊、細(xì)縫糊、自焙炭磚等）。
（八）非標(biāo)準(zhǔn)炭、石墨制品類
這是指用炭、石墨制品經(jīng)過進(jìn)一步加工而改制成的各種異型炭、石墨制品。包括鏟型陽(yáng)極、制氟陽(yáng)極以及各種規(guī)格的坩堝、板、棒、塊等異型品。
（九）不透性石墨類
這是指經(jīng)樹脂及各種有機(jī)物浸漬、加工而制成的各種石墨異型品，包括熱交換器的基體塊。
（十）電炭產(chǎn)品類
這是指炭精棒、電刷等產(chǎn)品。
二，炭素纖維
它包括各種炭纖維、石墨纖維、預(yù)氧絲、炭布、炭帶、炭繩、炭氈及其復(fù)合材料。其中炭纖維為含碳量高于93％的纖維。用聚丙烯睛纖維、粘膠絲和瀝青纖維經(jīng)碳化制成。熱處理溫度由低至高，可分別制成耐熱纖維、碳化纖維和石墨纖維。
綜上所述，從寬泛的意義上說：炭素材料其實(shí)是含有較多無定型碳結(jié)構(gòu)的碳材料。石墨材料則是以石墨晶體為主的碳材料。二者都具有很多相同共性，但又有明顯區(qū)別。
來源：石墨時(shí)訊
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