石墨可分为天然石墨与人造石墨,二者结构相近,物理化学性质相似,但用途却有着较大差别。众多研究中,某些研究者没有注意到两者的区别而笼统地称之为石墨。这种将二者混为一谈的结果造成了很多的误导,甚至是决策的错误,带来很大的资源浪费和经济损失。本文就从天然石墨与人造石墨结构组成、性能的角度出发,谈谈两者的特点与区别,以及重要联系与应用进展。
天然石墨是富碳有机物在高温高压地质环境长期作用下转变形成的,是大自然的结晶。天然石墨的工艺特性主要取决于它的结晶形态。结晶形态不同的矿物,具有不同的工业价值和用途。天然石墨的种类较多,根据结晶形态不同,工业上将天然石墨分为致密结晶状石墨、鳞片石墨和隐晶质石墨三类。我国主要有鳞片石墨和隐晶质石墨两大类。
天然石墨:晶体发育较为完善,鳞片石墨的石墨化程度更在98%以上,而天然微晶石墨的石墨化程度通常在93%以下。
天然鳞片石墨:是一种单晶,组织结构较简单,仅存在结晶学上的缺陷(如点缺陷、位错、层错等),宏观上表现出各向异性的特征。天然微晶石墨的晶粒较小,晶粒之间杂乱排列且存在杂质脱除后的孔洞,宏观上表现出各向同性。
天然石墨具有规则的层状结构,锂离子在嵌入时速度十分缓慢,且由于材料各向异性较高,极易导致活性物质与集流体接触不充分,从而造成天然石墨倍率性能较差。
天然石墨具有良好的可浮性,在对天然石墨进行分选提纯时,浮选通常作为步使用的方法。现阶段工业生产中基本上所有的天然石墨均采用浮选来进行分选,选矿技术采用多段磨矿、多段选别的工艺流程,并在此基础上, 针对不同性质的矿石研究更有效、更合理的设备及流程,从而大限度地提高固定碳含量和保护石墨鳞片结构。