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第三屆全國富錳渣技術創新和產業鏈戰略研討會會議將于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。此次會議將邀請國家有關部委相關部門有關行業政策制定負責人、行業專家就以上主要議題作報告。歡迎錳礦山、錳礦銷售商、富錳渣生產企業、焦炭企業、設備商、硅錳企業等產業鏈相關企業代表出席參加！
中國鐵合金網訊：由于炭素材料與石墨材料在外觀、特性上有較多的相似點，現實中很多人不太了解如何去區分二者間的關系。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硬的物質，素有“硬度之王”和寶石之王的美稱。金剛石的結晶體的角度是54度44分8秒。20世紀50年代，美國以石墨為原料，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廣泛用于生產和生活中。
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，并不是指這些物質存在的形狀，而是指其內部結構。實際上它們的內部結構并不是真正的無定形體，而是具有和石墨近似結構的晶體，只是由碳原子六角形環狀平面形成的層狀結構零亂且不規則，晶體形成有缺陷，而且晶粒微小，含有少量雜質。
大部分無定形碳是石墨層型結構的分子碎片大致相互平行地，無規則地堆積在一起，可簡稱為亂層結構。層間或碎片之間用金剛石結構的四面體成鍵方式的碳原子鍵連起來。當這種四面體的碳原子所占的比例多時，則無定型碳會比較堅硬，如焦碳和玻璃態碳等屬于這種情況。
工業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構含的石墨晶體結構比例會有所不同。一般來說是含的石墨晶體結構成分越多，碳的純度越高，性能和價格就越高。
由于炭素材料與石墨材料本質上的區別并不大，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詞匯概念產生混淆的根源。例如煉鋼工業中常用的大型電極稱為“石墨電極”，其實它是炭素制品，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，每個碳原子的周邊連結著另外三個碳原子（排列方式呈蜂巢式的多個六邊形）以共價鍵結合，構成共價分子。由于每個碳原子均會放出一個電子，那些電子能夠自由移動，因此石墨屬于導電體。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質的天然石墨。
人造石墨則是指將屬于無定型碳分類的炭素材料進深加工，提高了碳的純度，進一步增加了石墨狀晶體結構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、耐火材料等工業品。但是由于其具有更多的優異特性，在許多高端領域都有應用。例如耐高溫潤滑劑、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碳組成的材料，而石墨材料則是基本上由石墨質碳組成的材料。為了簡便起見，有時也把炭和石墨材料統稱為炭素材料（或碳材料）。
炭素制品按產品用途可分為石墨電極類、炭塊類、石墨陽極類、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％）。
石墨在工業上運用極廣，幾乎每個行業都會用到。工業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:細節構石墨、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)。
我國炭素制品的國家技術標準和部頒技術標準是按產品不同的用途和不同的生產工藝過程進行分類的。這種分類方法，基本上反映了產品的不同用途和不同生產過程，也便于進行核算，因此其計算方法也采用這種分類標準。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，煤瀝青作結合劑，經煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、石墨化、機加工而制成，是在電弧爐中以電弧形式釋放電能對爐料進行加熱熔化的導體，根據其質量指標高低，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層的石墨電極，形成既能導電又耐高溫氧化的保護層，降低煉鋼時的電極消耗。
（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）石墨陽極類
主要以石油焦為原料，煤瀝青作粘結劑，經煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、浸漬、石墨化、機加工而制成。一般用于電化學工業中電解設備的導電陽極。包括：
（1）各種化工用陽極板。
（2）各種陽極棒。
（三）特種石墨類
主要以優質石油焦為原料，煤瀝青或合成樹脂為粘結劑，經原料制備、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、機加工而制成。一般用于航天、電子、核工業部門。
它包括光譜純石墨，高純、高強、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備，主要用于化學工業。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
以炭質材料如無煙煤和冶金焦（或石油焦）為原料、煤瀝青為粘結劑，不經過石墨化，經壓制成型而燒成的導電電極。它不適合熔煉高級合金鋼的電爐。包括：
（l）多灰電極（用無煙煤、冶金焦、瀝青焦生產的電極）；
（2）再生電極（用人造石墨、天然石墨生產的電極）；
（3）炭電阻棒（即炭素格子磚）；
（4）炭陽極（用石油焦生產的預焙陽極）；
（5）焙燒電極毛坯。
（六）炭塊類
以無煙煤、冶金焦為主要原料，煤瀝青為粘結劑，經原料制備、配料、混粘、成型、焙燒、機加工而制成。其中高爐炭塊作為耐高溫抗腐蝕材料用于砌筑高爐內襯；底部炭塊、側部炭塊、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，煤瀝青為粘結劑而制成。有的用于各種連續自焙電爐作為導電電極使用的電極糊；有的用于連續自焙式鋁槽作為導電陽極使用的陽極糊；有的用于高爐砌筑的填料和耐火泥漿的粗縫糊和細縫糊。高爐用自焙炭塊雖用途不同，但和糊類制品的生產工藝相仿，暫歸在糊類制品內。包括：
（1）陽極糊；
（2）電極糊（包括標準、非標準電極糊）；
（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、細縫糊、自焙炭磚等）。
（八）非標準炭、石墨制品類
這是指用炭、石墨制品經過進一步加工而改制成的各種異型炭、石墨制品。包括鏟型陽極、制氟陽極以及各種規格的坩堝、板、棒、塊等異型品。
（九）不透性石墨類
這是指經樹脂及各種有機物浸漬、加工而制成的各種石墨異型品，包括熱交換器的基體塊。
（十）電炭產品類
這是指炭精棒、電刷等產品。
二，炭素纖維
它包括各種炭纖維、石墨纖維、預氧絲、炭布、炭帶、炭繩、炭氈及其復合材料。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：炭素材料其實是含有較多無定型碳結構的碳材料。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，但又有明顯區別。
來源：石墨時訊
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- [責任編輯：李慧]
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