天然高純石墨

工業上通常將天然石墨按照晶體直徑劃分為晶質石墨（晶體直徑大于1μm）與隱晶質石墨或稱非晶質石墨（晶體直徑小于1μm）。晶質石墨一般指鱗片石墨，按照其粒徑不同，劃分為大鱗片石墨（晶體直徑大于147μm）與小鱗片石墨（晶體直徑小于147μm）。天然鱗片石墨具有較高的石墨化程度。其特點是輕質、硬度低、加工性能好、電阻率低、熱導率高，具有一定的磁導率。鱗片石墨與其他類型的石墨相比，雖品位不高，常與石英、石榴子石、云母、長石和方解石等伴生，但具有較好的可浮性、可塑性和潤滑性，可通過反復磨礦和多次選別、富集等方法，獲得較高品位的石墨精礦，含碳量一般可以達到80%~99.5%，擁有較高的工業應用價值。

隱晶質石墨，晶體直徑小于1μm，是微晶集合體，其礦石品位普遍較高，但選礦難度較大，提純效果差。隱晶質石墨的傳統利用方式是生產鉛筆、炭棒、耐火材料及鑄造等。這些下游產品主要利用土狀石墨價格低廉且碳元素含量較高，并未真正利用土狀石墨的獨特形貌和物性。隱晶質石墨和晶質石墨最大的區別是粒徑細小，且呈近似球形，作為各向同性石墨的原料具有先天性優勢。中國科學院山西煤化所、清華大學等科研單位將隱晶質石墨用于各向同性石墨的成型過程中，發現隱晶質石墨的引入對石墨制品的孔隙和各向同性均有積極作用。這一發現給非晶質石墨的利用提供了新的可能性。

自然界中沒有純凈的石墨，石墨礦中往往含有SiO2、Al2O3、FeO、CaO、P2O5、CuO等雜質，這些雜質常以石英、黃鐵礦、碳酸鹽等礦物形式出現，還有水、瀝青、CO2、H2、CH4，N2等氣體部分。因此，石墨的分析除了測定固定碳含量之外，還必須測定揮發分和灰分的含量。石墨的提純工藝就是取有效的手段除去這部分雜質。石墨純度越高，即含碳量越高，其價值也越高，應用范圍越廣。

利用天然石墨制備高純石墨往往是先利用浮選方法對石墨礦進行初步提純，而后利用堿酸法、氫氟酸法對浮選精礦進一步提純，最終利用高溫法或高溫氯化法獲得高純石墨產品。

人造高純石墨

人造石墨通常是指利用優質石油焦、瀝青焦作為骨料，加入煤瀝青作為粘結劑及其他輔料通過一系列高溫石墨化處理獲得的石墨材料。一般是將原料經過初步處理后放入特制高溫反應爐中進行石墨化和提純，主要爐型有艾奇遜石墨化爐、內熱串接石墨化爐和連續式石墨化電爐三類。主要是利用高溫爐的超高溫度將石油焦和瀝青焦石墨化并通入鹵素氣體與雜質反應使之氣化而揮發，從而獲得高純石墨。

人造高純石墨生產過程中雖然可以利用高溫煅燒過程，除去部分石油焦和瀝青焦中的雜質，但對石油焦原料中硫含量和灰分有著明確要求。伴隨著目前高硫原油的使用量逐漸增多，高硫石油焦也逐漸增多，為了使石油焦硫含量滿足人造高純石墨生產用低硫石油焦硫含量要求，合理高效的石油焦脫硫工藝被眾多學者進行深入探索。

石墨純度決定石墨深加工產品的使用性能和綜合性能，石墨純度越高，應用價值越高。例如石墨作為負極材料被大量應用于鋰離子電池生產行業，純度要求99.98%以上；天然石墨用于合成人造金剛石，純度要求99.999%以上，其中B含量更是要求小于0.01×10-6；用于航空航天、國防、核工業的特種石墨，純度要求99%~99.99%甚至更高；石墨粉用于合成第三代半導體SiC晶圓，純度要求更是高達99.9995%以上。石墨的提純是制備所有石墨材料的基礎，是石墨材料發展的共性問題。能耗低、產能高、污染少的石墨提純工藝是目前研發的重點。