Graphite

Graphite , как алмаз, Это форма природного кристаллического углерода с атомами, расположенными в гексагональной структуре, которая является непрозрачной и имеет цвет от темно-серого до черного. Встречается в виде шестиугольных кристаллов, гибких пластин, чешуек или больших масс. Он может быть землистым, гранулированным или компактным. Графит образуется в результате метаморфизма углеродистых отложений и реакции соединений углерода с гидротермальными растворами. В этой форме он встречается в природе и является наиболее стабильной формой углерода в стандартных условиях. При высоких давлениях и температурах превращается в алмаз. Он сильно отличается от алмаза и находится на другом конце шкалы твердости. Его мягкость обусловлена ​​тем, как атомы углерода связаны друг с другом. Кольца из шести атомов углерода расположены в виде широко расставленных горизонтальных слоев. Атомы прочно связаны внутри колец, но очень слабо связаны между слоями. Он используется в карандашах и смазках. Его высокая проводимость делает его полезным в электронных продуктах, таких как электроды, батареи и солнечные панели.

Имя: от греческого «писать», намекая на его использование в качестве мелка.

Объединение: Большое разнообразие полезные ископаемые устойчив в метаморфических условиях, при которых образуется графит. В метеоритах, в конкрециях с троилитом, силикатами

Полиморфизм и серия: Полиморфный с чаоитом, алмази лонсдейлит.

химические свойства

Химическая классификация Родной элемент
Формула C

Физические свойства графита

Цвет От стального серого до черного
Полоса Черный
Блеск Металлический, иногда землистый
Расщепление Идеально в одном направлении
Прозрачность Непрозрачные
Твердость по Моосу 1 - 2
Кристальная система Гексагональный
Упорство Гибкий Подход
Плотность 2.09 – 2.23 г/см3 (измерено) 2.26 г/см3 (рассчитано)
Перелом Слюдяной

Оптические свойства графита

Анизотропизм Крайний
Цвет/плеохроизм сильный
Оптический знак Одноосный (-)
Двойное лучепреломление экстремальное двойное лучепреломление

Графит

Образуется в результате метаморфизма осадочного углеродистого материала путем восстановления углеродистых соединений; основной компонент в Магматические породы. Это происходит в метаморфических пород в результате восстановления осадочных соединений углерода при метаморфических горные породы. Он также встречается в магматических породах и метеоритах. Связанные с ним полезные ископаемые кварц, кальцит, маленький и турмалин. Китай, Мексика, Канада, Бразилия и Мадагаскар являются основными источниками экспорта руды.

Синтетический графит

Синтетический графит — материал, состоящий из графитового углерода, полученный графитированием неграфитового углерода, методом ХОПФ из углеводородов при температуре выше 2500 К, разложением термически нестойких карбидов или кристаллизацией из расплавов металлов, пересыщенных углеродом.

Термин «искусственный» часто используется как синоним синтетического графита. Однако термин «синтетический графит» предпочтительнее, поскольку считается, что его кристаллы состоят из макромолекул углерода. Термин синтетический графит используется преимущественно для графитизированного углерода, хотя термин CVD включает пиролитический графит, а также остатки разложения карбида. Такое общее использование совпадает с определением выше. Синонимами этого наиболее важного типа синтетического графита являются графит Ачесона и электрограф.

Область использования

  • Природный графит в основном используется для огнеупоров, аккумуляторов, производства стали, расширенного графита, тормозных накладок, литейных покрытий и смазочных материалов.
  • В тиглях начали использовать очень крупный чешуйчатый графит и углеродно-магнезитовый кирпич, требующий не такого большого чешуйчатого графита; для этих и других теперь существует гораздо больше гибкости в отношении размера требуемых чешуек, а аморфный графит больше не ограничивается низкокачественными огнеупорами.
  • Использование графита в батареях увеличилось за последние 30 лет. Натуральные и синтетические используются для изготовления электродов в основных аккумуляторных технологиях.
  • Спрос на аккумуляторы. Например, литий-ионный аккумулятор полностью электрического Nissan Leaf содержит почти 40 кг графита.
  • Природный графит в сталеплавильном производстве в основном используется для повышения содержания углерода в расплавленной стали, а также может использоваться для смазки штампов, используемых для экструзии горячей стали.
  • Природный аморфный и мелкочешуйчатый графит используется в тормозных накладках или тормозных колодках для более тяжелых (неавтомобильных) транспортных средств и стал важным в связи с необходимостью замены асбеста.
  • Литейная облицовочная смывка представляет собой аморфную или мелкочешуйчатую краску на водной основе. Нанесение им внутренней части формы и последующее высыхание оставляет тонкое графитовое покрытие, которое облегчит отделение отлитого объекта после того, как горячий металл остынет.

Использование синтетического графита

  • Высокоочаговый пиролитический графит (ВОПГ) представляет собой синтетическую форму графита высочайшего качества. В научных исследованиях он используется в качестве эталона длины для калибровки сканера, особенно в сканирующем зондовом микроскопе.
  • Электроды несут электричество, плавящее лом железо и стали в электродуговых печах, в большинстве сталеплавильных печей, а иногда и в плавке железа прямого восстановления (ПВР). Они сделаны из нефть кокс после смешивания с уголь деготь деготь.
  • электролитический алюминий при плавке также используются графитовые угольные электроды. В гораздо меньших масштабах синтетические разрядные электроды используются для изготовления форм для литья пластмасс под давлением в процессе электрического разряда (EDM).
  • Специальные сорта синтетического графита, такие как гильзоуглерод, находят применение в качестве матрицы и замедлителя нейтронов в ядерных реакторах. Низкое нейтронное сечение также рекомендует использование в рекомендованных термоядерных реакторах.
  • Это (углеродное) волокно и углеродные нанотрубки также используются в пластиках, армированных углеродным волокном, и термостойких композитах, таких как армированный углерод-углерод (RCC). Коммерческие конструкции, изготовленные из композитов из углеродного волокна и графита, включают удочки, стержни клюшек для гольфа, велосипедные рамы, панели кузова спортивных автомобилей, корпус Boeing 787 Dreamliner и корпус маркеров для бассейнов.
  • Современный бездымный порох покрыт графитом для предотвращения накопления статического заряда.
  • Он использовался как минимум в трех радиопоглощающих материалах. Sumpf и Schornsteinfeger, используемые в трубках подводных лодок для уменьшения поперечного сечения радара, были смешаны с резиной. F-117 Nighthawk также использовался на тайлах секретных ударных истребителей.
  • Графитовые композиты используются в качестве поглотителей частиц высоких энергий (например, в отвале пучка LHC).

Переработка графита

Наиболее распространенный способ утилизации графита происходит, когда синтетические графитовые электроды производятся и разрезаются на куски или выбрасываются токарными станками, или когда электрод (или другой) используется до электрододержателя. Новый электрод заменяет старый, но большая часть старого остается. Его измельчают и сортируют по размеру, и полученный графитовый порошок в основном используется для увеличения содержания углерода в расплавленной стали. Огнеупоры, содержащие его, иногда перерабатываются, но часто не из-за графита: самые крупные сыпучие материалы, такие как углемагнезитовые кирпичи, содержащие всего 15-25% графита, часто содержат очень мало графита. Однако некоторые переработанные углемагнезитовые кирпичи используются в качестве основы для материалов для ремонта печей, а битые углемагнезитовые кирпичи используются в шлаковых кондиционерах. Тигли имеют высокое содержание графита, в то время как использованные и затем переработанные тигли имеют небольшой объем.

Высококачественный продукт из чешуйчатого графита, очень похожий на натуральный листовой графит, может быть получен при выплавке стали. Киш представляет собой большой объем расплавленных отходов, отфильтрованных от подачи расплавленного железа в кислородную печь, и состоит из смеси графита (осажденного из пересыщенного железа), богатого известью шлака и некоторого количества железа. Чугун перерабатывается на месте, и остается смесь графита и шлака. Наилучший процесс извлечения использует гидравлическую сортировку (используя поток воды для разделения минералов по удельному весу: графит легкий и почти выпадает в осадок) для получения 70% графитового концентрата. При выщелачивании этого концентрата соляной кислотой получают 95% графитовый продукт с размером чешуек до 10 сит.

Распределение

Многочисленные места, но только некоторые из них дают хорошо кристаллизованные образцы.

  • В США в Monroe and Ticonderoga, Essex Co., Нью-Йорк; во Франклине и Стерлинг-Хилл, Огденсбург, Сассекс, Нью-Джерси.
  • В Канаде коммерчески значимые находки в Квебеке, Букингеме и Гренвилле, а также в прилегающих частях Онтарио.
  • В России из Нижней Тунгуски, восточнее Туруханска, у Енисея, в Сибири; Шуньга, Карелия.
  • Вокруг Ратнапура, Матара и Курунегале, Шри-Ланка, большие депозиты из чистого материала.
  • Пассау, Бавария, Германия.
  • Из Паргаса, Финляндия.
  • В Англии, в Барроудейле, недалеко от Кесвика, Камбрия.
  • В Мексике, в Санта-Мария, Сонора, образовались в результате метаморфизма угольных пластов.

Рекомендации

  • Боневиц, Р. (2012). Камни и минералы. 2-е изд. Лондон: Издательство ДК.
  • Справочник минералогии.org. (2019). Справочник минералогия. [онлайн] Доступно по адресу: http://www.handbookofmineralogy.org [По состоянию на 4 марта 2019 г.].
  • Mindat.org. (2019). Графит: информация о минералах, данные и местонахождения .. [онлайн] Доступно по адресу: https://www.mindat.org/ [Доступно. 2019].
  • Смит.эду. (2019). Науки о Земле | Колледж Смита. [онлайн] Доступно по адресу: https://www.smith.edu/academics/geosciences [По состоянию на 15 марта 2019 г.].