石墨分子式为C，分子量为12.01。天然石墨呈铁黑色、钢灰色，条痕亮黑色，金属光泽，不透明。晶体属复六方双锥晶类，常见单形有平行双面、六方双锥、六方柱，但完好晶形少见，一般呈鳞片状或板状。

石墨是元素碳的一种同素异形体（其它同素异形体有金刚石、碳60、碳纳米管和石墨烯），每个碳原子的周边连结著另外三个碳原子（排列方式呈蜂巢式的多个六边形）以共价键结合，构成共价分子。由于每个碳原子均会放出一个电子，那些电子能够自由移动，因此石墨属于导电体。解理面以分子键为主，对分子吸引力较弱，故其天然可浮性很好。鉴于石墨特殊的成键方式，不能单一的认为石墨是单晶体或者是多晶体，现在普遍认为石墨是一种混合晶体。

按石墨结晶形态和工艺特性，将天然石墨分为三类：

1．致密结晶状石墨

致密结晶状石墨又叫块状石墨。此类石墨结晶明显，晶体肉眼可见。颗粒直径大于0．1毫米，比表面积范围集中在0.1-1m2/g，晶体排列杂乱无章，呈致密块状构造。这类石墨矿品位很高，一般含碳量为60～65%，有时达80～98%，但其可塑性和滑腻性不如鳞片石墨好。

2．鳞片石墨

鳞片石墨晶体呈鳞片状；这是在高温高压下变质而成的，有大鳞片和细鳞片之分。此类石墨矿品位不高，一般在2～3%，或10～25%之间。它是自然界中可浮性最好的矿石之一，经过多磨多选可得高品位石墨精矿。这类石墨的可浮性、润滑性、可塑性均比其他类型石墨优越，因此其工业价值最大。

3．隐晶质石墨

隐晶质石墨又称微晶石墨或土状石墨，这种石墨的晶体直径一般小于1微米，比表面积范围集中在1-5m2/g，是微晶石墨的集合体，只有在电子显微镜下才能见到晶形。此类石墨的特点是表面呈土状，缺乏光泽，润滑性比鳞片石墨稍差。品位较高，一般固定碳含量60～85%。少数高达90%以上。一般应用于铸造行业比较多。主要蕴藏在湖南郴州鲁塘。随着石墨提纯技术的提高，土状石墨的应用将越来越广泛。

人造石墨（特种石墨），按成型方式可分为：

1．等静压石墨（三高石墨），但并非三高就是等静压；

2．模压石墨；

3．挤压石墨，多为电极材料。

按石墨颗粒度分为：

1、细结构石墨；

2、中粗石墨（一般的颗粒度在0.8mm左右）；

3、电极石墨（2-4mm）。

石墨具有如下特殊性质：

1、耐高温性：石墨熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量损失很小，热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强，在2000℃时，石墨强度提高一倍。

2、导电、导热性：石墨导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低，甚至在极高的温度下，石墨成绝热体。

3、润滑性：石墨润滑性能取决于石墨鳞片的大小，鳞片越大，摩擦系数越小，润滑性能越好。

4、化学稳定性：石墨在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。

5、可塑性：石墨的韧性好，可碾成很薄的薄片。

6、热震性：石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。