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石墨分子式為C，分子量為12.01。天然石墨呈鐵黑色、鋼灰色，條痕亮黑色，金屬光澤，不透明。晶體屬?gòu)?fù)六方雙錐晶類，常見單形有平行雙面、六方雙錐、六方柱，但完好晶形少見，一般呈鱗片狀或板狀。

石墨是元素碳的一種同素異形體（其它同素異形體有金剛石、碳60、碳納米管和石墨烯），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。解理面以分子鍵為主，對(duì)分子吸引力較弱，故其天然可浮性很好。鑒于石墨特殊的成鍵方式，不能單一的認(rèn)為石墨是單晶體或者是多晶體，現(xiàn)在普遍認(rèn)為石墨是一種混合晶體。

按石墨結(jié)晶形態(tài)和工藝特性，將天然石墨分為三類：

1．致密結(jié)晶狀石墨

致密結(jié)晶狀石墨又叫塊狀石墨。此類石墨結(jié)晶明顯，晶體肉眼可見。顆粒直徑大于0．1毫米，比表面積范圍集中在0.1-1m2/g，晶體排列雜亂無(wú)章，呈致密塊狀構(gòu)造。這類石墨礦品位很高，一般含碳量為60～65%，有時(shí)達(dá)80～98%，但其可塑性和滑膩性不如鱗片石墨好。

2．鱗片石墨

鱗片石墨晶體呈鱗片狀；這是在高溫高壓下變質(zhì)而成的，有大鱗片和細(xì)鱗片之分。此類石墨礦品位不高，一般在2～3%，或10～25%之間。它是自然界中可浮性最好的礦石之一，經(jīng)過多磨多選可得高品位石墨精礦。這類石墨的可浮性、潤(rùn)滑性、可塑性均比其他類型石墨優(yōu)越，因此其工業(yè)價(jià)值最大。

3．隱晶質(zhì)石墨

隱晶質(zhì)石墨又稱微晶石墨或土狀石墨，這種石墨的晶體直徑一般小于1微米，比表面積范圍集中在1-5m2/g，是微晶石墨的集合體，只有在電子顯微鏡下才能見到晶形。此類石墨的特點(diǎn)是表面呈土狀，缺乏光澤，潤(rùn)滑性比鱗片石墨稍差。品位較高，一般固定碳含量60～85%。少數(shù)高達(dá)90%以上。一般應(yīng)用于鑄造行業(yè)比較多。主要蘊(yùn)藏在湖南郴州魯塘。隨著石墨提純技術(shù)的提高，土狀石墨的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。

人造石墨（特種石墨），按成型方式可分為：

1．等靜壓石墨（三高石墨），但并非三高就是等靜壓；

2．模壓石墨；

3．?dāng)D壓石墨，多為電極材料。

按石墨顆粒度分為：

1、細(xì)結(jié)構(gòu)石墨；

2、中粗石墨（一般的顆粒度在0.8mm左右）；

3、電極石墨（2-4mm）。

石墨具有如下特殊性質(zhì)：

1、耐高溫性：石墨熔點(diǎn)為3850±50℃，沸點(diǎn)為4250℃，即使經(jīng)超高溫電弧灼燒，重量損失很小，熱膨脹系數(shù)也很小。石墨強(qiáng)度隨溫度提高而加強(qiáng)，在2000℃時(shí)，石墨強(qiáng)度提高一倍。

2、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性：石墨導(dǎo)電性比一般非金屬礦高一百倍。導(dǎo)熱性超過鋼、鐵、鉛等金屬材料。導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而降低，甚至在極高的溫度下，石墨成絕熱體。

3、潤(rùn)滑性：石墨潤(rùn)滑性能取決于石墨鱗片的大小，鱗片越大，摩擦系數(shù)越小，潤(rùn)滑性能越好。

4、化學(xué)穩(wěn)定性：石墨在常溫下有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐酸、耐堿和耐有機(jī)溶劑的腐蝕。

5、可塑性：石墨的韌性好，可碾成很薄的薄片。

6、熱震性：石墨在常溫下使用時(shí)能經(jīng)受住溫度的劇烈變化而不致破壞，溫度突變時(shí)，石墨的體積變化不大，不會(huì)產(chǎn)生裂紋。