石墨是生產鎂碳質耐火材料重要的原材料之一，根據天然石墨層和層之間的位置不同，導致天然石墨會存在兩種不同類型的晶體結構，其中一種是在1917年由科學家Hull第一次猜測出來，而在1924年由Hassel和Mark兩人通過使用X射線衍射儀(XRD)測定出來，從而得到了石墨的第一種結構即ABAB型結，也就是我們常說的六方晶系圖a結構，也是石墨理想的晶體結構。另一種天然石墨結構是在1942年Lipson和St℃kes兩個人測定得出，即ABC型結構，也是我們常說的菱面晶系圖b結構。在石墨的這兩種晶體結構中，理想的六方晶繫結構佔主要的部分，而菱面結構主要是和六方晶細結構混在一起，以少量為主。
石墨是具有晶質結構的礦物，以單質形式存在，素有「黑金子」的美譽，具有層狀結構，分子間以分子鍵、離子鍵、共價鍵形式存在。石墨具有金屬光澤、顏色偏灰黑色、有滑潤性、含油性、疏水性等優良特性，使得石墨具有以下特性：
(1)化學穩定性：
在高於500℃條件下，石墨才開始被氧化，所以一般情況下，石墨的化學活性低，與有機/無機酸鹼或溶劑都不會發生反應(氫氟酸也只是和其中的二氧化矽和金屬礦反應)，所以其具備優良的化學性質，可以製備反應容器或藥品的存儲器件。
(2)導熱性：
石墨由於具備層狀結構所以容易導熱，其導熱性能比一般的非金屬和金屬材料都要好，而和其他導熱材料最大的區別是：石墨的承受溫度與導熱系呈負相關關係，即溫度越高導熱係數越低，在溫度較高的情況下石墨可以成為絕熱材料。
(3)導電性：
由於石墨中存在容易移動的電子，從而導致石墨具有導電性能，其導電性比一般的非金屬要高很多倍，而比一般的金屬差不多或略高於一般金屬的導電性，因此電池的負極材料、導電油墨等都用石墨做原料。
(4)可塑性：
石墨具備優良的可塑性，因為石墨在軟時可以舒展成厚度為0.2μm的片層，硬時強度高於金剛石。當石墨微粒的直徑在5~10μm時，可以很好地吸附在固體表面，所以可以將其作為填料應用在重防腐塗料裡面也可以製成不同形狀的石墨產品如：石墨墊圈、石墨膜，石墨紙等。
(5)特殊的抗熱震性：
石墨在常溫下不會因溫度的快速變化而受到影響，當溫度達到在2500℃時石墨的強度會比常溫時高出1倍左右，因為石墨的熱膨脹係數很小約為1.2×10-6，所以石墨在高溫下體積變化不明顯，而且不會出現裂紋等現象。
(6)潤滑性：
潤滑性是石墨具備優良的性質之一，由於在潤滑體系中石墨的摩擦係數小(≤0.1)，所以是潤滑劑中常添加的填料。由於石墨的層狀結構，所以其具有潤滑性能，其性能和天然鱗片石墨的大小呈正相關，即天然鱗片石墨片越大其潤滑性越好，由於微晶石墨的片層比較小所以其潤滑性能則沒鱗片石墨好。
(7)耐高溫性：
石墨因其沸點為4250℃，熔點在3850℃左右，是目前發現最耐高溫和應用最廣泛的非金屬材料之一。石墨因其較低的熱膨脹係數即使被高溫灼燒其重量也損失較少。因此在耐火或耐高溫材料中都會使用石墨作為首選材料。