天然微晶石墨应用技术现状

天然微晶石墨具有耐高温、耐化学腐蚀、导电、导热、自润滑等特性，广泛用于冶金、电气、耐火材料、电池材料等领域。

1 冶金领域的应用

天然微晶石墨作为增碳剂、升温剂和脱模剂在冶金领域广泛使用。

富经纯等采用工业废料、微晶石墨配制钢铁模铸保护渣。江西钢厂在5 t 和25 t电弧炉上推广应用微晶石墨代替生铁增碳。

严红燕等研究了在1 600 ℃下微晶石墨原矿的增碳效果以及对钢中S、N、O 等元素质量分数的影响，结果表明，微晶石墨的增碳效果与其他增碳剂相当，对钢中S、N、O 基本没有影响。在电解铝行业，阳极炭块与钢爪完成组装前，需要在钢爪爪腿的一定高度喷涂或蘸涂石墨以防止高温磷生铁过度侵蚀钢爪爪腿进而使磷生铁环易从钢爪爪腿表面脱离，国内普遍采用煤油与微晶石墨混合物或水与微晶石墨混合物来蘸涂阳极钢爪。

2 接地领域的应用

为防止受到雷电袭击时造成损害，确保人身和财产安全，输电线路杆塔、变电站、高层建筑物等的某些部分需要与地面连接，称为接地。石墨由于具有导电性、导热、化学稳定性好等优点，是理想的接地材料。

吴少鹏等通过在沥青混泥土中添加适量微晶石墨制备了导电混泥土。国内部分企业将微晶石墨压制成接地降阻模块。

刘德州等采用微晶石墨降阻剂改善接地电阻，实践证明，在沙漠以及干旱少雨的山区等高电阻率地区，通过铺洒微晶石墨来降低土壤电阻率的方法，对降低接地网的接地电阻具有显著的效果。

3 耐火材料领域的应用

为了提高耐火材料的抗热震性和抗渣侵蚀性，传统生产配料中通常加入一定量的大鳞片石墨。近年来，随着特种钢冶炼的需要，开发和应用低碳耐火材料受到广泛关注。为保证少量石墨在制品中的均匀分布，需减小所用石墨的粒度。微晶石墨本身晶体细小，且更易超细制粉，采用微晶石墨逐步替代鳞片石墨制备低碳耐火材料成为一种发展趋势。

王同生等在炭砖中添加超细微晶石墨，结果表明微晶石墨的加入促进了材料中碳化硅晶须的生成，明显提高了炭砖的耐压强度和热传导系数，增大了材料中1 μm 以下超微孔的容积率。

梁雄等将微晶石墨作为一种活性碳源引入到含金属铝粉、硅粉和二氧化硅微粉的铝碳耐火材料制备中，结果表明天然微晶石墨比鳞片石墨具有更高的反应活性，引入微晶石墨可促进材料基体内氮化铝和碳化硅晶须的形成，有利于提高铝碳材料的力学性能。

4 电池材料领域的应用

以天然微晶石墨为骨料， 煤沥青为黏结剂，经混捏-挤压成型-焙烧-打磨-浸蜡等工艺制备干电池用炭棒具有较长的生产历史。湖南长宁炭素股份有限公司、郴州永发石墨制品有限公司等企业年产各类微晶石墨基干电池炭棒2 万余t， 占全球产量的60%以上，在一定程度上提高了天然微晶石墨的应用价值。天然微晶石墨晶粒微小且取向不同，有利于吸收因锂离子嵌入和脱出产生的形变能量，具有较佳的结构稳定性和倍率性能，在锂离子动力电池负极材料领域具有很好的应用前景。近年来，天然微晶石墨基锂离子电池负极材料的研究越来越多。

何明等在微晶石墨表面包覆一层树脂炭制备出具有核壳结构的包覆微晶石墨，降低了微晶石墨的首次不可逆容量。

何月德等采用液相浸渍工艺在球形微晶石墨颗粒表面包覆树脂炭改善其电化学性能，首次库伦效率从包覆前的81.0%提高到92.7%。

林政宇等以微晶石墨为导电骨料，热固性树脂为黏结剂，通过模压成型工艺制备质子交换膜燃料电池用微晶石墨/树脂复合材料双极板。以含量为18%～20%的双酚A 乙烯基树脂为黏结剂， 粒度为200 目～250 目的微晶石墨粉为导电骨料，在固化温度140～145 ℃、成型压力15～20 MPa 及模压时间18～22 min 的成型条件下制备的双极板的性能为：弯曲强度>25 MPa、电导率>100 S/cm、气体渗透率<3×10-5 mL/(s·cm2)。

5 橡胶填料等领域的应用

橡胶配方中经常加入大量不同功能的填料来实现其使用价值。目前，炭黑是最重要的橡胶补强填料，其用量约占总质量的40%～50%。炭黑虽然性能优异，但存在加工污染大、能耗大、添加时易飞扬等缺点，因此橡胶行业一直在寻求炭黑的替代材料。

吕佳萍等研究了微晶石墨部分替代炭黑N550 对乙烯-丙烯酸酯橡胶(AEM)胶料性能的影响，结果表明,微晶石墨部分替代炭黑N550 后AEM胶料的硫化时间大幅缩短，在耐热老化性能和耐油性能保持的前提下，降低了生热和原材料成本。

伍江涛等研究了不同矿区天然微晶石墨对天然橡胶(NR)性能的影响，结果表明微晶石墨对NR 胶料的物理性能均有一定程度的改善，但不同矿区微晶石墨对NR 胶料物理性能的影响有较大差异， 微晶石墨的粒径对NR 胶料的物理性能有较大影响， 当粒径大于5 μm 时微晶石墨在NR 胶料中的用量存在临界值，且存在析出现象。上述研究表明，由于微晶石墨具有与炭黑相似的化学组成和微观结构，使其部分替代炭黑用于橡胶补强填料存在可能。且微晶石墨具有化学稳定性好、导热、润滑等特性，超细粉碎后在橡胶基体中容易分散，有利于提高橡胶制品的性能。因此天然微晶石墨作为新型橡胶补强填料具有极好的潜在应用价值。

6 电炭制品领域的应用

天然微晶石墨具有石墨化程度高，导电、导热、润滑性好，与沥青、树脂等黏结剂结合力强等优点，在电炭制品领域具有很好的应用价值。炭石墨制品的最终性能在很大程度上取决于黏结剂沥青与骨料颗粒在混捏过程中的相互作用。

段生治以天然微晶石墨和铜粉为主要原料，采用粉末冶金法研究制备铜/炭复合材料，研究了微晶石墨纯度及配比对复合材料的微观结构、电导率、抗折强度、硬度以及摩擦磨损性能的影响，结果表明，随着微晶石墨纯度升高，铜/炭复合材料主要性能指标呈升高趋势，当微晶石墨占比为7.5%时， 铜/炭复合材料的电导率及摩擦磨损性能相对最优，微晶石墨对铜/炭复合材料润滑性较鳞片石墨稍有不足，但能降低复合材料磨损率。

7 其他新材料领域的应用

杨星等采用脉冲激光轰击循环水中悬浮石墨颗粒的方法合成了纳米金刚石，并且对金刚石的合成工艺、提纯工艺、纳米金刚石的形成机理以及碳颗粒大小和相结构对合成的影响进行了研究，结果表明颗粒细小的微晶石墨比颗粒较大的鳞片石墨更容易合成纳米金刚石。

魏霖荫等以钨酸钠为钨源，天然微晶石墨为碳源，研究了二者在高温氩气气氛下的转化过程及规律，结果表明，钨酸钠与微晶石墨按不同比例混合的样品在氩气气氛下经高温处理可以生成不同的钨碳化合物。

Vlastimil Vyskocil 等研发了以天然微晶石墨-聚苯乙烯复合膜为传感器的新型伏安型脱氧核糖核酸生物传感器，用于研究模型致癌物质2-氨基芴（研究最广泛的芳香胺类致癌物） 和小牛胸腺双链脱DNA。

Dana Deylová 等以天然微晶石墨-聚苯乙烯复合传感器改进的p-Ag SAE 电极， 采用直流伏安法（DCV）和差分脉冲伏安法研究了2-氨基-6-硝基苯并噻唑和5-硝基苯并咪唑两种基因毒性硝基化合物的伏安行为，并在饮用水和河水模型样本上验证了新方法的实际适用性。

谢炜等采用挤出压延法制备了天然微晶石墨/低密度聚乙烯（MG/LDPE）复合材料，并研究了其电磁吸收性能，发现当厚度为2.0~2.1 mm 时在低频和高频出现两个吸收峰，且微晶石墨的含量和粒径对MG/LDPE 复合材料的电磁吸收性能有很大影响，表明MG/LDPE 复合材料在电磁吸收领域具有较好的应用前景。

对天然微晶石墨基本结构及特性的深入全面了解是指引微晶石墨产业发展的关键，因此应进一步加强微晶石墨基础研究。同时应进一步加大高效、环保、低成本纯化技术和颗粒整形、表面改性等技术的开发力度，鼓励自主创新和产品研发，推动相关科研成果产业化。随着相关新理论、新技术、新装备的不断发展， 天然微晶石墨将在新型耐火材料、新能源材料、先进复合材料等领域广泛应用，并产生深远影响。