晶質石墨應用範圍和要求

石墨以耐高低溫、耐腐蝕、導電、導熱、潤滑、表面能低、重量輕、炭化收率高等多種特性,廣泛應用於冶金、化工、機械、核工業、電子、航空航天和國防軍工等領域。從2014 年和2017 年我國石墨產品結構看,我國石墨產品結構正逐步轉型優化。近年我國晶質石墨產量保持在60 ~ 70 萬t,受到鋼鐵行業去產能等因素的影響,耐火和鑄造等傳統領域用產品比重逐年降低,新能源和新材料等新興領域用產品比重不斷增加。

晶质石墨应用范围和要求

圖1 2014 年和2017 年我國天然石墨產品結構對比

晶質石墨的應用領域與其鱗片特徵具有密切的相關性。晶質石墨中的大鱗片石墨可用於製備可膨脹石墨,經插層、水洗、乾燥、高溫膨化等深加工過程,可膨脹石墨不僅保留了天然石墨的耐高溫、良好的導電導熱性、可塑性、化學穩定性等性能,還具有柔軟性、回彈性和自粘性等特性,可進一步應用到柔性石墨(導電導熱石墨紙、密封材料和雙極板)、隱身材料、環保醫療、阻燃材料等領域。大鱗片石墨還可用於製備石墨烯材料。石墨烯由於極高的機械強度、導電導熱率、透光性和化學穩定性等特性,可廣泛應用於電子芯片、導電添加劑、導熱材料、防腐材料、儲能材料、生物材料及環境材料等領域,據中國非金屬礦工業協會對全國石墨烯生產情況的調研統計,目前我國石墨烯產業化仍處於起步階段,2017 年的我國石墨烯粉體產量約為650 t,對應的石墨礦物儲量消耗約為1500t,對晶質石墨的產品結構影響較小。

晶質石墨中的細小鱗片石墨目前主要應用於冶金材料、電池材料(氟化石墨鋰氟電池、鋰離子電池負極材料、高能電池正極導電劑)、膠體石墨和高分子複合材料等領域。值得一提的是,根據2017年中國非金屬礦工業協會的國內石墨烯骨幹企業調研發現,在採用天然晶質石墨製備石墨烯時,雖然國內大多數企業採用的是大鱗片石墨(片徑>0. 15 mm),但在電池導電劑、潤滑油領域採用的多是細小鱗片石墨(片徑<0. 15 mm)。

編輯整理:中國非金屬礦信息平臺(chinanmi)

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