
【机】 graphitic anthracite
black lead; graphite; plumbago; pot lead
【化】 black lead; graphite; mineral black; mineral carbon; pot lead
【医】 black leaching; graphite; plumbago
account; certificate; condition; shape; state; written complaint
【医】 appearance
anthracite; blind coal
【化】 anthracite
【医】 anthracite
石墨状无烟煤(Graphitic Anthracite)是一种高煤化程度的无烟煤亚种,其分子结构呈现类似石墨的层状有序排列。该术语在矿物学和能源工业领域具有以下核心特征:
物理性质
石墨状无烟煤具有金属光泽和高度致密结构,其碳含量通常超过95%,挥发分低于5%(中国煤炭分类标准,GB/T 5751-2009)。其导电性与天然石墨接近,摩氏硬度介于2.0-2.5之间,常见于变质程度极高的煤层中。
化学结构特征
通过X射线衍射分析可见,其碳原子呈现sp²杂化形成的六方晶格结构,层间距约为0.336 nm,接近天然石墨的0.335 nm(《Coal Geology》期刊,2020年研究报告)。这种结构源于地质变质过程中高温高压导致的芳香环高度缩合。
工业应用
主要作为石墨替代材料用于锂离子电池负极、核反应堆减速剂等高新技术领域(美国地质调查局USGS 2022年度矿产报告)。在冶金工业中,因其高固定碳含量和低灰分特性,常用于生产高纯度碳素制品。
鉴别标准
与普通无烟煤的区别在于:
(国际煤岩学委员会ICCP 2018年分类指南)
“石墨状无烟煤”是无烟煤经过进一步变质或人工处理形成的特殊形态,兼具无烟煤的物理特性和石墨的部分结构特征。以下是详细解释:
基本性质
无烟煤是煤化程度最高的煤种,含碳量达86%-97% 。其特点是质地坚硬(莫氏硬度2-3)、呈金属光泽,燃烧时无烟且发热量高(约6000-6500千卡/公斤)。
石墨化形成条件
当无烟煤在高温(通常超过2000℃)或地质高压环境下,碳原子会重新排列成层状结构,形成类似石墨的晶体排列,此时被称为“石墨状无烟煤”。这一过程在工业上可通过人工石墨化处理实现。
特性与应用
与普通无烟煤的区别
| 特性 | 普通无烟煤 | 石墨状无烟煤 |
|--------------|------------------|--------------------|
| 碳结构 | 无序排列 | 层状有序排列 |
| 导电性 | 不导电 | 具导电性 |
| 硬度 | 较高(莫氏2-3) | 略低(接近石墨) |
| 典型用途 | 燃料、过滤材料 | 电极、高温材料 |
需注意,自然界中完全石墨化的无烟煤较为罕见,多数石墨状无烟煤需通过工业处理获得。
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