石墨礦成分檢測 石墨固定碳含量檢測 

1.石墨礦簡介

石墨礦是一種由碳元素構(gòu)成的礦物，具有六方晶系的片狀晶體，結(jié)晶格架呈六方層狀，平行于（0001）解理極完全。石墨礦的顏色為鉛灰色，不透明，具有金屬光澤，硬度具異向性，垂直解理面方向?yàn)?—5，平行解理面方向?yàn)?—2，比重為2.2—2.37，容重1.5—1.8。

石墨礦的形成主要有以下幾種方式：

（1）由沉積巖（如泥巖、頁巖、灰?guī)r等）在高溫高壓下經(jīng)過變質(zhì)作用而形成的變質(zhì)巖型石墨。

（2）由火山噴發(fā)或巖漿侵入時(shí)攜帶的碳質(zhì)物質(zhì)在地殼中冷卻凝固而形成的巖漿巖型石墨。

（3）由地下深處的高溫高壓流體將碳質(zhì)物質(zhì)遷移至裂隙或脈體中而形成的流體型石墨。

（4）由生物活動產(chǎn)生的有機(jī)物質(zhì)在地表或近地表經(jīng)過長期氧化還原作用而形成的表生型石墨。

2.石墨礦的檢測介紹

2.1 石墨礦的化學(xué)分析方法

石墨礦的化學(xué)分析方法主要有以下幾種：

（1）碳酸鈉熔融-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法，用于測定硅、鋁、鈣、鎂、鐵、鈦、錳和磷含量。該方法的原理是將樣品與碳酸鈉混合，在高溫下熔融，使樣品中的元素與碳酸鈉反應(yīng)生成相應(yīng)的碳酸鹽或氧化物，然后用水溶解，用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀測定溶液中的元素含量。該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡便，靈敏度高，精密度好，適用于各種類型的石墨礦樣品。該方法的缺點(diǎn)是受到干擾元素和基體效應(yīng)的影響，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)男Ｕ蜆?biāo)準(zhǔn)化。該方法的標(biāo)準(zhǔn)是JC/T 非金屬礦物和巖石化學(xué)分析方法 第5部分 石墨礦化學(xué)分析方法。

（2）偏硼酸鋰熔融-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法，用于測定鉀、鈉、硅、鋁、鈣、鎂、鐵、鈦、錳和磷含量。該方法的原理是將樣品與偏硼酸鋰混合，在高溫下熔融，使樣品中的元素與偏硼酸鋰反應(yīng)生成相應(yīng)的硼酸鹽或氧化物，然后用水溶解，用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀測定溶液中的元素含量。該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡便，靈敏度高，精密度好，適用于各種類型的石墨礦樣品。該方法的缺點(diǎn)是受到干擾元素和基體效應(yīng)的影響，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)男Ｕ蜆?biāo)準(zhǔn)化。該方法也是JC/T 非金屬礦物和巖石化學(xué)分析方法 第5部分 石墨礦化學(xué)分析方法1中規(guī)定的一種方法。

（3）微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法，用于測定銅、鉛、鋅、鈷、鎳和鉻含量。該方法的原理是將樣品與強(qiáng)氧化劑（如硝酸或高氯酸）混合，在微波消解儀中加熱，使樣品中的元素被氧化并溶解于酸液中，然后用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定溶液中的元素含量。該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作快速，靈敏度高，精密度好，適用于各種類型的石墨礦樣品。該方法的缺點(diǎn)是受到干擾元素和基體效應(yīng)的影響，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)男Ｕ蜆?biāo)準(zhǔn)化。該方法的標(biāo)準(zhǔn)是JC/T 非金屬礦物和巖石化學(xué)分析方法 第5部分 石墨礦化學(xué)分析方法中規(guī)定的一種方法。

（4）直接測定差減法，用于測定固定碳含量。該方法的原理是將樣品在氧氣流中燃燒，使樣品中各種形態(tài)的碳全部以二氧化碳的形式逸出并被堿石棉吸收稱重，得到總碳含量，然后再用鹽酸分解法使樣品中含有的有機(jī)碳和碳酸鹽碳被溶解并逸出，得到非固定碳含量，兩者相減得固定碳含量。該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，精密度好，適用于各種類型的石墨礦樣品。該方法的缺點(diǎn)是受到樣品中其他元素的影響，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)男Ｕ蜆?biāo)準(zhǔn)化。該方法的標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 石墨。

2.2 石墨礦的物理性能檢測

石墨礦的物理性能檢測主要有以下幾種：

（1）硬度檢測，用于測定石墨礦的摩氏硬度。該方法的原理是用不同硬度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在石墨礦表面劃出劃痕，比較劃痕的深淺，確定石墨礦的硬度等級。該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，結(jié)果直觀，適用于各種類型的石墨礦樣品。該方法的缺點(diǎn)是受到樣品表面狀態(tài)和劃痕判斷標(biāo)準(zhǔn)的影響，精密度較低。該方法沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，一般參考GB/T 巖土工程試驗(yàn)方法 第1部分：巖石試驗(yàn)。

（2）灰分檢測，用于測定石墨礦在高溫下完全氧化后所剩余的無機(jī)物質(zhì)含量。該方法的原理是將樣品在高溫（一般為800℃）下灼燒一定時(shí)間（一般為2小時(shí)），使樣品中除碳以外的所有元素被氧化成氧化物或其他無機(jī)物質(zhì)，并稱重計(jì)算灰分含量。該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，精密度好，適用于各種類型的石墨礦樣品。該方法的缺點(diǎn)是受到灼燒溫度和時(shí)間等條件的影響，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)男Ｕ蜆?biāo)準(zhǔn)化。該方法沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，一般參考GB/T 石墨。

（3）粘度檢測，用于測定石墨在高溫下流動性能。該方法的原理是將樣品在高溫（一般為3000℃）下加壓（一般為10MPa）一定時(shí)間（一般為30分鐘），使樣品變成柱形，并測量其長度和直徑，計(jì)算其粘度系數(shù)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠反映出石墨在高溫下流動性能和結(jié)晶程度等特征，適用于特定行業(yè)或部門內(nèi)的各類產(chǎn)品和服務(wù)。

（4）密度檢測，用于測定石墨礦的真密度和表觀密度。該方法的原理是用水飽和氦氣或氮?dú)庾鳛榱黧w介質(zhì)，通過比重瓶或氣比重儀測量樣品在流體中的體積和質(zhì)量，計(jì)算其密度。該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，精密度好，適用于各種類型的石墨礦樣品。該方法的缺點(diǎn)是受到樣品中其他氣體和水分的影響，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)母稍锖吞幚怼Ｔ摲椒]有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，。

（5）結(jié)晶度檢測，用于測定石墨礦的結(jié)晶程度和結(jié)晶結(jié)構(gòu)。該方法的原理是用X射線衍射儀或拉曼光譜儀對樣品進(jìn)行掃描，分析其衍射峰或拉曼峰的位置、強(qiáng)度和形狀，計(jì)算其結(jié)晶參數(shù)，如層間距、層厚、層片數(shù)、晶粒大小等。該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作快速，靈敏度高，適用于各種類型的石墨礦樣品。該方法的缺點(diǎn)是受到儀器分辨率和校準(zhǔn)等因素的影響，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)男Ｕ蜆?biāo)準(zhǔn)化。

（6）熱膨脹系數(shù)檢測，用于測定石墨礦在不同溫度下的線性膨脹率和體積膨脹率。該方法的原理是用熱膨脹儀對樣品進(jìn)行加熱或冷卻，并記錄其長度或體積隨溫度變化的曲線，計(jì)算其熱膨脹系數(shù)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，精密度好，適用于各種類型的石墨礦樣品。該方法的缺點(diǎn)是受到樣品形態(tài)和尺寸等因素的影響，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇和處理。