天然石墨的分类与性质

石墨是一种仅由带有π电子的sp2pz杂化碳原子组成的矿物，存在于变质岩和火成岩中。它是一种非常柔软的薄片，比重很低。石墨是热和电的良好导体，具有很高的常规刚度和强度。石墨可在高达3600°C的温度下保持其硬度和强度。它是一种高润滑材料，具有化学惰性和耐腐蚀性[。这些特殊性质使其具有多种应用。一般而言，石墨分为天然石墨和合成石墨。天然石墨进一步分为三大类型：结晶小鳞片石墨（或片状石墨）、结晶脉或块状石墨和非晶态石墨（极细鳞片石墨），它们具有不同的物理性质、外观、化学成分和杂质。

固体石墨碳的直接沉积是脉状石墨形成的基础，源自地下高温流体。虽然 90% 品位的脉状石墨是一种非常有价值的高级天然石墨，但它是一种稀缺材料，在斯里兰卡开采。一般来说，块状/脉状石墨的纯度和品位相对比片状石墨要好得多。然而，片状石墨更适合许多实际应用。

结晶鳞片石墨，即石墨，是一种具有六边形结构的板状颗粒，边缘不规则呈碎片状。鳞片石墨在商业上分为粗鳞片（直径 150–850 µm）和细鳞片（直径 45–150 µm）。后者可进一步细分为直径 100–150 µm、75–100 µm 和小于 75 µm 的尺寸。鳞片石墨的来源是钙质沉积岩或变质岩。这种石墨的矿石品位相对较好，净化后纯度可提高到 90% 以上。目前，鳞片石墨的用途相当广泛，约占天然石墨总消费量的 49%，而块状材料仅占 1% 。片状石墨和块状石墨在结晶度方面具有相似的结构，但在品位方面存在明显差异。

最丰富的天然石墨是无定形石墨，通常称为微晶石墨，其含量最低。无定形石墨的起源是先前存在的无烟煤层变质的结果。这里的“无定形”一词（材料科学中指无任何长程有序的非晶态材料）表示石墨中存在非常细小的不可见颗粒。微晶石墨的等级在石墨含量的 20%-40% 之间变化，其纯度在加工后在 70% 到 85% 碳之间波动。