石墨加工、石墨、扬州东润

碳素行业的未来发展方向

碳素是炭和石墨材料是以碳元素为主的非金属固体材料，其中炭材料基本上由非石墨质碳组成的材料，石墨模具，而石墨材料则是基本上由石墨质碳组成的材料。为了简便起见，有时也把炭和石墨材料统称为炭素材料（或碳材料）。炭素制品按产品用途可分为石墨电极类、炭块类、石墨阳极类、炭电极类、糊类、电炭类、炭素纤维类、特种石墨类、石墨热交换器类等。石墨电极类根据允许使用电流密度大小，可分为普通功率石墨电极。高功率电极、**高功率电极。炭块按用途可分为高炉炭块、铝用炭块、电炉块等。炭素制品按加工深度高低可分为炭制品、石墨制品、炭纤维和石墨纤维等。炭素制品按原料和生产工艺不同，可分为石墨制品、炭制品、炭素纤维、特种石墨制品等。炭素制品按其所含灰分大小，又可分为多灰制品和少灰制品（含灰分低于l％）。我国炭素制品的国家技术标准和部颁技术标准是按产品不同的用途和不同的生产工艺过程进行分类的。这种分类方法，基本上反映了产品的不同用途和不同生产过程，也便于进行核算，因此其计算方法也采用这种分类标准。碳素行业的上游企业主要有：无烟煤的煅烧企业；煤焦油加工生产企业；石油焦生产及煅烧企业。

碳素石墨制品是太阳能光伏发电行业发展的产业基础，两者共生共荣。碳素在太阳能光伏发电领域的应用主要集中在多晶硅原材料制造、单晶硅棒拉制以及多晶硅锭铸造等环节。由于碳素石墨材料密度、硬度、抗压度都非常好，具有耐高温、耐高压、耐腐蚀、良导电性、性能稳定等优点，在太阳能光伏发电产业的上游——硅片制造环节，碳素石墨材料可制成硅石料的加热容器——石墨坩埚，可作为提纯多晶硅、拉制硅棒、制造硅锭的热场，也可以将其做成在晶硅切片过程要用到的“垫子”等。由于碳素的**性能表现，至今尚无其他材料可以取代。而这些碳素石墨材料制品无疑成为太阳能光伏发电产业链上游关键设备的制造基础。对于碳素石墨材料制品对于太阳能光伏发电行业的贡献，由于目前太阳能光伏发电产业的市场还是以政策为主导，要想降低成本，石墨，实现市场的普遍接受，碳素石墨材料制品是与多晶硅同样重要的基础材料。如果碳素石墨材料没有做好，那么太阳能光伏发电产业提高光电转化效率、降低成本的梦想就不可能单翅而翔。太阳能电池的光电转化效率在很大程度上是由硅片纯度决定的，要提高太阳能电池的光电转化效率，一方面需要不断改进硅提纯工艺，以提高晶片纯度。另一方面则需要完善晶硅提纯环境——石墨热场要提纯。如果石墨纯度不高，杂质过多，晶硅拉制环境受到污染，晶片的品质就得不到保证，那太阳能电池效率也不可能有提升。

2009年碳素大省山西碳素制品出口开始出现复苏迹象，4月份经检验出口的碳素制品有20批，石墨加工，共计1868．17吨，货值198．08万美元，同比分别增长566．67％、164．87％、174．39％。一季度，该省经检验出口的碳素制品共43批、4996吨、货值607．5万美元。仅3月份经检验出口的碳素制品就达32批、3434．16吨、货值404．94万美元、同比分别增长700％、119．45％、139．42％。以山西太谷山晋碳素有限公司，山西俄铝碳素有限公司为代表的主要出口产品生产企业的出口重新活跃起来，对美国、加拿大、俄罗斯、澳大利亚等主要碳素输入国都有新订单。该省是国内碳素制品出口的大户，近年来，每年的碳素制品出口金额在3000万美元以上，出口产品主要有铝用碳素和钢用碳素。

石墨的性质与结构

石墨是碳质元素结晶矿物，石墨，它的结晶格架为六边形层状结构，见图1-1，每一网层间的距离为3.40A，同一网层中碳原子的间距为1.42A。属六方晶系，具完整的层状解理。解理面以分子键为主，对分子吸引力较弱，故其**可浮性很好。

石墨质软，黑灰色，有油腻感，可污染纸张。硬度为1～2沼垂直方向随杂质的增加其硬度可增至3—5。比重为1.9～2.3。在隔绝氧气的条件下，其熔点在3000℃以上，是较耐温的矿物之一。

自然界中纯净的石墨是没有的，其中往往含有SiO2、Al2O3、FeO、CaO、P2O5、CuO等杂质。这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。此外，还有水、沥青、CO2、H2、CH4、N2等气体部分。因此对石墨的分析，除测定固定碳含量外，还必须同时测定挥发分和灰分的含量。

石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。结晶形态不同的石墨矿物，具有不同的工业价值和用途。工业上，根据结晶形态不同，将**石墨分为三类。

1、致密结晶状石墨

   致密结晶状石墨又叫块状石墨。此类石墨结晶明显，晶体肉眼可见。颗粒直径大于0.1毫米。晶体排列杂乱无章，呈致密块状构造。这种石墨的特点是品位很高，一般含碳量为60～65%，有时达80～98%，但其可塑性和滑腻性不如鳞片石墨好。

2、鳞片石墨

    石墨晶体呈鳞片状，这是在高强度的压力下变质而成的，有大鳞片和细鳞片之分。此类石墨矿石的特点是品位不高，一般在2～3%，或100～25%之间。是自然界中可浮性好的矿石之一，经过多磨多选可得高品位石墨精矿，这类石墨的可浮性、润滑性、可塑性均比其他类型石墨优越，因此它的工业价值大。

3、隐晶质石墨

隐晶质石墨又称非晶质石墨或土状石墨，这种石墨的晶体直径一般小于1微米，是微晶石墨的集合体，只有在电子显微镜下才能见到晶形。此类石墨的特点是表面呈土状，缺乏光泽，润滑性也差。品位较高。一般60～80%，少数高达90%以上。矿石可选性较差。

**石墨以块状石墨和鳞片石墨为好，用途较广。我国还没有发现大规模的块状石墨矿床，鳞片石墨和隐晶质石墨均有较大矿床，并形成了大规模开采基地。

**石墨具有许多优良的性质，因而广泛应用于国民经济各部门，尤其在冶金、机械、电器、化工工业中得到广泛的应用。

石墨具有**的而高温和而低温的性质，膨胀系数很小，体积稳定，因此能抗急冷急热的变化，石墨的耐高温性质和一般金属不同，当温度升高时，它不是趋于软化，而其强度反而增高。

石墨是热和电的良导体，其传热性能和导电性能和大多数金属差不多，但又有其特点，一般的金属当温度升高时，导热系数也随之升高，而石墨的导热系数相反，温度升高时，其导热系数反而下降。在较高的温度下，石墨趋于绝缘状态，因此在**高温条件下，石墨隔热性能是很可靠的。

石墨的可塑性和润滑性早已在工业上获得应用，鳞片越大，摩擦系数越小，因此鳞片石墨较滑，润滑性好，致密结晶状石墨次之，土状石墨润滑性较差。

石墨是化学工业的**级材料，它的化学稳定性非常**，它耐酸、耐碱、耐腐蚀，在化工工业中具有特殊地位。

石墨还是原子反应堆优良的减速剂，使石墨的用途进入了一个新的历史阶段，为了制造优良的减速剂，石墨的提纯工艺得到了进一步发展，因此石墨已成为原子能工业的重要材料。