中國(guó)發(fā)現(xiàn)和利用天然石墨的歷史悠久。古籍中曾有不少關(guān)于石墨的記載。如《水經(jīng)注》載“洛水側(cè)有石墨山。山石盡黑,可以書(shū)疏,故以石墨名山矣?!睆目脊磐诰虺鰜?lái)的甲骨、玉片、陶片發(fā)現(xiàn),早在3000多年前商代就有用石墨書(shū)寫(xiě)的文字,一直延續(xù)至東漢末年(公元220年),石墨作為書(shū)墨才被松煙制墨所取代。清朝道光年間(公元1821~1850年),湖南郴州農(nóng)民開(kāi)采石墨做燃料,稱之為“油碳”。
天然石墨是富碳有機(jī)物在高溫高壓地質(zhì)環(huán)境長(zhǎng)期作用下轉(zhuǎn)變形成的,是大自然的結(jié)晶。天然石墨的工藝特性主要取決于它的結(jié)晶形態(tài)。結(jié)晶形態(tài)不同的礦物,具有不同的工業(yè)價(jià)值和用途。天然石墨的種類(lèi)較多,根據(jù)結(jié)晶形態(tài)不同,工業(yè)上將天然石墨分為致密結(jié)晶狀石墨、鱗片石墨和隱晶質(zhì)石墨三類(lèi)。我國(guó)主要有鱗片石墨和隱晶質(zhì)石墨兩大類(lèi)。
天然鱗片石墨具有良好的耐高溫、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、潤(rùn)滑、可塑及耐酸堿等性能。根據(jù)固定碳含量分類(lèi)四類(lèi):高純石墨(FC:99.9%-99.99%)、高碳石墨(FC:97-99.8%)、中碳石墨(FC:90-96%)、低碳石墨(FC:70-90%)。
人造石墨具有耐腐蝕、導(dǎo)熱性好、滲透率低等特點(diǎn),在化學(xué)工業(yè)中廣泛用于制作熱交換器、反應(yīng)槽、吸收塔、過(guò)濾器等設(shè)備。天然石墨與高分子樹(shù)脂復(fù)合材料也可用于上述領(lǐng)域,但導(dǎo)熱性、耐腐蝕性不如人造石墨。
目前,商業(yè)化的碳負(fù)極材料仍以石墨材料為主。其中天然石墨負(fù)極由天然石墨加工而成。天然石墨具儲(chǔ)量大、成本低、安全等優(yōu)點(diǎn)。且天然石墨具有比較完整的石墨片層結(jié)構(gòu)和很高的石墨化度,適合鋰離子在其中脫嵌和穿梭。
天然石墨具有良好的可浮性,在對(duì)天然石墨進(jìn)行分選提純時(shí),浮選通常作為步使用的方法?,F(xiàn)階段工業(yè)生產(chǎn)中基本上所有的天然石墨均采用浮選來(lái)進(jìn)行分選,選礦技術(shù)采用多段磨礦、多段選別的工藝流程,并在此基礎(chǔ)上, 針對(duì)不同性質(zhì)的礦石研究更有效、更合理的設(shè)備及流程,從而大限度地提高固定碳含量和保護(hù)石墨鱗片結(jié)構(gòu)。