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碳石墨材料的特性及其在多晶硅工业上的应用

1.概述

1.1两大类别的石墨

本报告，是在围绕半导体、光伏产业用（即电子工程用）石墨制品的品种、生产制造过程、

产品性能、生产厂家、具体应用领域情况、市场规模及发展趋势等方面做的行业调研的基础

上编写的。

石墨（graphite）材料的来源分为天然石墨和人造石墨两类。尽管天然石墨优异的理化性能

使之在各个科技工程领域受到重视和广泛的应用，但是天然石墨的粉体形态使其应用受到了

很大限制，因此发展出人造石墨，成为一项具有广阔市场前景的重要任务。本报告所涉及、

调研的半导体、光伏产业用石墨制品，主要就是由人造石墨材料作为原料制出的。

天然石墨最常见于变质岩中，是有机碳物质变质形成的，煤层经热变质也可形成石墨。有些

火成岩中也可出现少量石墨。天然石墨外形一般为鳞片状或颗粒状的粉体。自然界中纯净的

石墨是没有的。它往往含有Si02、Al203、Fe0、CaO、P2O5、Cu0等杂质。这些杂质常以

石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。此外，还有水、沥青、CO2、H2、CH4、N2等气

体部分。

天然石墨的结晶形态不同的石墨矿物，具有不同的工业价值和用途。可将工业应用的天然石

墨根据结晶形态不同分为三类，即致密结晶状石墨、鳞片石墨、隐晶质石墨。

我国具有丰富的天然石墨资源，特别是晶质的鳞片石墨，储量、产量以及国际贸易量均居世

界首位，堪称石墨大国。世界已探明的晶质石墨储量2.3亿t，我国占有1.7亿t，世界远景

储量7亿t,我国为4亿t。

目前产业界内大量使用的成形石墨都是人造石墨（SyntheticGraphite，日文：“人造黑铅”）

材料。人造石墨是其石油焦、煤类、硬沥青焦等为主要原料，经过3000℃左右高温石墨化，

再添加特种添加剂制成制作石墨制品的原材料。因天然石墨的粉体形态使其应用受到很大限

制，因此发展出人造石墨制品及相关产业成为今后重要方面。

1.2石墨在工业领域的广泛应用

石墨有广阔的应用市场，它在许多工业领域中得到应用。

碳-石墨的应用领域例：钢铁工业、有色金属工业、高温技术、汽车工业、赛车/赛艇用品、

体育装备、工业织物、航天航空、卫星技术、防御技术、海事技术、能源工业、太阳能技术、

发电技术、核技术、化学工业、环境保护、制药技术、化肥工业、机械工程、工艺设备、密

封技术、工具制造、塑料、玻璃陶瓷、造纸、建筑技术、家用电器、电子工业、半导体技术、

电工技术、医用工业、测量和试验工业。

碳-石墨的应用产品例：石墨电极、阴极块、炉衬、碳电极、电子半导体用碳石墨、工业用

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碳石墨、高温用碳石墨、汽车机械用碳石墨、电工用石墨、防腐工艺技术、碳纤维、刹车片、

工业复合材料、航空航天复合材料、燃料电池组件、天然膨胀石墨。

高科技产业发展为高附加值的优质高纯石墨产品带来了市场发展的机遇。石墨材料在高速、

耐磨、防腐、节能、超小型等高科技应用领域中又有了新的应用。有关统计资料预测，目前

我国每年还大量的进口氟化石墨、高分子石墨复合材料、高分子石墨复合材料中添加剂石墨

微粉（如着色剂、强化剂、导电剂）、导电用石墨、润滑脂等。特别是半导体材料的发展、

新能源（如太阳电池）的发展都在制造过程中需求石墨制品。目前在电子工程用的许多石墨

制品还需要大量的依靠国外供应。这些市场的需求，导致石墨近年来进口大幅的增加。这无

疑是石墨工业经济发展的良机，也是石墨企业开拓新市场的重大机遇。

目前在电子产品应用市场中，需求呼声最高的一类石墨制品是具有高强度、高密度、高纯度

（含碳量在99.99%以上）的石墨制品（简称为