Właściwości fizyczne i zdjęcia grafitu. Grafit naturalny: budowa, właściwości i zastosowanie skały

[treść]

Tak powszechny pierwiastek chemiczny jak węgiel występuje w przyrodzie w postaci dwóch odmian polimorficznych. Te odmiany to grafit i diament. Chociaż formuły grafitu i diamentu są identyczne i są naturalnymi przejawami tego samego pierwiastka chemicznego, różnią się one dość dramatycznie właściwościami fizycznymi i strukturą.

Grafit to kamień stosowany w przemyśle

Różnice te wynikają z cech strukturalnych sieci krystalicznej grafitu. Obecność wolnych elektronów, którymi charakteryzuje się sieć krystaliczna grafitu, determinuje jej właściwości fizyczne.

Właściwości grafitu

Grafit naturalny to szara substancja o słabym metalicznym połysku. Ma wysoki stopień przewodności cieplnej, który wynosi około 3,55 W/stopień/cm. Liczba ta jest kilkakrotnie wyższa niż w przypadku prostych cegieł glinianych. Tak wysoką przewodność cieplną tłumaczy się obecnością ruchomych elektronów w jego sieci krystalicznej.

Ruchome elektrony determinują nie tylko wysoką przewodność cieplną elementu, ale także taką właściwość fizyczną, jak wysoka przewodność elektryczna. Specyficzna rezystancja materiału na prąd elektryczny wynosi od 0,4 do 0,6 oma. Tak niska granica oporu elektrycznego jest charakterystyczna dla wszystkich typów i stanów skupienia, jakie występuje.

Jeśli weźmiemy pod uwagę jego właściwości chemiczne, jest on obojętny i nierozpuszczalny w roztworach aktywnych chemicznie. Jego całkowite rozpuszczenie może nastąpić jedynie w metalach o wysokiej temperaturze topnienia. W procesie tym powstają węgliki. Takie związki chemiczne mają bardzo zróżnicowane właściwości chemiczne i fizyczne, które wykorzystuje się do produkcji nowoczesnych materiałów węglikowych.

Węgliki są podstawą do produkcji wszystkich znanych dzisiaj twardych stopów. Najczęściej stosowanymi związkami są węgiel z wolframem i tytanem. Ich zastosowanie umożliwia wytwarzanie narzędzi skrawających posiadających takie właściwości użytkowe, jak stabilność termiczna i odporność na zużycie.

Niski współczynnik tarcia oraz odporność na wysokie temperatury czynią go niezastąpionym materiałem do produkcji wyrobów, których głównym zadaniem funkcjonalnym jest zapewnienie szczelności różnorodnych połączeń. Takie produkty grafitowe umożliwiają produkcję wysokiej jakości materiałów uszczelniających bez użycia żywic i różnych wypełniaczy nieorganicznych.

W tym celu przemysł produkuje grafit ekspandowany termicznie. Do jego produkcji wykorzystuje się naturalny grafit płatkowy, który poddaje się działaniu kwasów nieorganicznych. Przetwarzanie naturalnej płatkowej wersji materiału pozwala uzyskać elastyczną i chemicznie obojętną próbkę używaną do produkcji uszczelnień i smarów stosowanych do uszczelniania połączeń.

Biorąc pod uwagę, że alotropowa forma węgla charakteryzuje się specyficzną siecią krystaliczną, ma on następujące formy strukturalne:

• Wyraźnie krystaliczny
• Kryptokrystaliczny
• Wysoko rozproszone materiały zwane węglem

Istnieje klasyfikacja dzieląca grafity naturalne ze względu na strukturę i wielkość kryształów:

• Gęsto krystaliczne grafity
• Grafity płatkowe

Opcje sztuczne i naturalne

Nagromadzenia tego minerału o znaczeniu przemysłowym znajdują się w Chinach, Korei, Indiach i Brazylii. Kraje te są głównymi dostawcami grafitu naturalnego na rynek światowy. Eksploatacja złóż grafitu odbywa się na Ukrainie, w Rosji i Czechach. Ze względu na duże zapotrzebowanie na ten minerał, jego naturalne złoża nie są w stanie zaspokoić jego rosnącej popularności.

Zaletą grafitu otrzymywanego sztucznie jest jego czystość chemiczna. Zawartość węgla wynosi 99%. Największą gęstość grafitu obserwuje się w wersjach rekrystalizowanych. Ta opcja jest wytwarzana poprzez obróbkę termomechaniczną i termochemiczną. Dzięki tym metodom przetwarzania znacznie zwiększają się wskaźniki gęstości. Wskaźnik ten jest niezwykle ważny dla przewodności cieplnej materiałów.

Wśród sztucznych odmian tego materiału wyróżnić należy grafit silikonowany. Ten nowoczesny materiał powstaje poprzez impregnację porowatego grafitu krzemem. Proces impregnacji odbywa się w wysokiej temperaturze i ciśnieniu. W wyniku tej obróbki uzyskuje się materiał o wysokim stopniu odporności na zużycie.

Główną zaletą tego materiału jest niski współczynnik tarcia. Tę sztuczną opcję stosuje się do produkcji części pracujących w wysokich temperaturach, gdy nie jest wymagana wysoka wytrzymałość mechaniczna i twardość.

Inną odmianą tego minerału jest grafit izostatyczny, otrzymywany poprzez prasowanie w wysokich temperaturach. Głównym zastosowaniem tej odmiany jest produkcja form odlewniczych. Wykorzystywany jest także do produkcji urządzeń grzewczych.

Mechaniczna odporność na skrawanie tego materiału jest kilkukrotnie niższa niż stali i żeliwa. Dlatego produkcja części z grafitu izostatycznego jest znacznie tańsza niż produkcja podobnych części z innych materiałów. Jednocześnie właściwości użytkowe grafitu izostatycznego są kilkakrotnie wyższe niż w przypadku analogów wykonanych z materiałów alternatywnych.

Każda gałąź współczesnego przemysłu, która wykorzystuje ten minerał jako surowiec do produkcji niektórych wyrobów, stawia własne wymagania dotyczące jakości grafitu. Dlatego współczesny przemysł wytwarza na jego bazie dość dużą gamę surowców, w zależności od potrzeb klientów.

Główne zastosowania

Odporność na wysoką temperaturę węgla naturalnego determinuje jego główny zakres zastosowania. Są to produkty, które pracują w wysokich temperaturach otoczenia. Wykorzystuje się je na przykład do wykonywania form, w których utwardzane są różne narzędzia.

Naturalny minerał i zawierające go preparaty są podstawą takich produktów jak formy odlewnicze, farby i lakiery ognioodporne, smary do łożysk tocznych itp.

Przy produkcji elektrod z ładunkiem dodatnim pomaga poprawić przewodność elektryczną. Chemiczna obojętność minerału czyni go idealnym surowcem do materiałów pracujących w agresywnym środowisku.

Materiały wykonane na jego bazie mogą pracować tam, gdzie inne materiały konstrukcyjne nie mogą działać, bez zmiany ich właściwości użytkowych.

Główne marki

Istnieje następująca klasyfikacja gatunków tego materiału:

• Tygiel
• Odlew
• Pierwiastkowy
• Ołówek
• Węgiel elektryczny
• Możliwość ładowania

Każda z tych marek różni się procentem czystego węgla. Współczesny przemysł wytwarza tak innowacyjny materiał, jak węgiel szklisty na bazie grafitu. Materiał ten ma praktycznie zerową porowatość. Wskaźnik ten jest niezwykle ważny dla charakterystyki wydajności.

Głównym obszarem zastosowania jest produkcja zastawy stołowej odpornej chemicznie. Wytrzymuje temperatury do 3000 stopni. Co więcej, jest w stanie wytrzymać takie temperatury zarówno w warunkach próżni, jak i w agresywnym środowisku.

W ostatniej dekadzie zainteresowanie tym minerałem znacznie wzrosło. Na bazie włókien węglowych produkowane są następujące rodzaje nowoczesnych materiałów:

• Materiały z włókna węglowego
• Sorbenty z włókna węglowego
• Tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem węglowym
• Materiały kompozytowe z włókna węglowego

Szczególną uwagę zwraca się na zastosowanie tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem węglowym, które są coraz częściej stosowane w budowie maszyn, przemyśle chemicznym i wielu innych dziedzinach. Stosowane są jako alternatywa dla wyrobów metalowych. Pod względem wytrzymałości nie ustępują wyrobom metalowym, ale pod względem parametrów, takich jak odporność na korozję i odporność na wysokie temperatury, znacznie je przewyższają.

Grafity to substancje o szarej barwie, o metalicznym połysku, o składzie amorficznym, krystalicznym lub włóknistym, tłuste w dotyku, o ciężarze właściwym od 1,9 do 2,6.
Z wyglądu grafit ma metaliczną, ołowiowo-szarą barwę, od srebrnej do czarnej, z charakterystycznym tłustym połyskiem.
Dlatego też konsumenci często nazywają wyraźnie krystaliczne grafity srebrem, a kryptokrystaliczne grafity czarnym.
Grafit jest tłusty w dotyku i łatwo się brudzi. Na powierzchniach z łatwością tworzy błyszczące wykończenie od srebrnego do czarnego. Grafit wyróżnia się zdolnością do przylegania do powierzchni stałych, co pozwala na tworzenie cienkich warstw podczas pocierania o powierzchnie ciał stałych.
Grafit jest alotoropiczną formą węgla, która charakteryzuje się specyficzną strukturą krystaliczną, która ma osobliwą strukturę.

W zależności od budowy strukturalnej grafity dzielą się na:
wyraźnie krystaliczny,
kryptokrystaliczny,
grafitoidy,
wysoko rozproszone materiały grafitowe, zwane potocznie węglami.
Z kolei grafity wyraźnie krystaliczne ze względu na wielkość i strukturę kryształów dzielą się na:
gęsto krystaliczny (złoże grafitu Bogotol),
łuszczący się (złoże grafitu Taiginskoye).

W grafitach płatkowych kryształy mają kształt płytek lub listków. Ich łuski są tłuste, plastyczne i mają metaliczny połysk.

Kopalnia grafitu. Zdjęcie: ur. 1945

Sieć krystaliczna grafitu składa się wyłącznie z atomów węgla. Sieć krystaliczna grafitu charakteryzuje się wyraźną strukturą warstwową, odległość między warstwami wynosi 0,335 nm. W sieci krystalicznej grafitu każdy atom węgla jest związany z trzema innymi otaczającymi go atomami węgla. Sieć krystaliczna grafitu występuje w dwóch typach: sześciokątna (α-grafit) i romboedryczna (β-grafit, forma metastabilna). Atomy węgla każdej warstwy sieci krystalicznej α-grafitu znajdują się naprzeciw środków sześciokątów znajdujących się w sąsiednich warstwach (dolnej i górnej); położenie warstw powtarza się jedna po drugiej, każda warstwa jest przesunięta względem drugiej w kierunku poziomym o 0,1418 nm (układanie ABABA). W romboedrycznej siatce β-grafitu położenie płaskich warstw powtarza się nie w jednej warstwie, jak w siatce sześciokątnej, ale w dwóch. Pomimo tego, że β-grafit jest metastabilny, jego zawartość w graficie naturalnym może sięgać nawet 30%. W temperaturach 2230-3030°C grafit romboedryczny całkowicie przekształca się w grafit sześciokątny. Grafit alfa i grafit beta mają podobne właściwości fizyczne (z wyjątkiem nieco innej struktury grafenu).
Przewodność elektryczna kryształów grafitu jest anizotropowa: zbliżona do metalicznej w kierunku równoległym do płaszczyzny podstawowej i o rząd wielkości mniejsza w kierunku prostopadłym. Anizotropia jest również charakterystyczna dla przepuszczalności dźwięku (właściwości akustycznych) i właściwości przewodzenia ciepła grafitu.

Właściwości grafitu

Powszechne zastosowanie grafitu opiera się na kilku unikalnych właściwościach:
- dobra przewodność elektryczna;
- odporność na agresywne środowiska;
- odporność na wysokie temperatury;
- wysoka smarowność.

Właściwości elektryczne
Przewodność elektryczna grafitu jest 2,5 razy większa niż przewodność elektryczna rtęci. W temperaturze 0 stopni. oporność na prąd elektryczny waha się od 0,390 do 0,602 oma. Dolna granica rezystywności dla wszystkich rodzajów grafitu jest taka sama i wynosi 0,0075 oma.

Właściwości termiczne
Grafit ma wysoką przewodność cieplną, która wynosi 3,55 W * deg/cm i zajmuje miejsce pomiędzy palladem i platyną.
Współczynnik przewodności cieplnej wynosi 0,041 (5 razy więcej niż cegła). Cienkie włókna grafitowe mają wyższą przewodność cieplną niż włókna miedziane.
Temperatura topnienia grafitu wynosi 3845-3890 C przy ciśnieniu od 1 do 0,9 atm.
Temperatura wrzenia osiąga 4200 C.
Temperatura zapłonu w strumieniu tlenu wynosi 700-730C dla grafitów wyraźnie krystalicznych. Ilość ciepła wytwarzana podczas spalania grafitu waha się od 7832 do 7856 kcal.

Właściwości magnetyczne
Grafit jest uważany za diamagnetyk.

Lewitacja grafitu. Zdjęcie: żółta chmura

Rozpuszczalność grafitu
Chemicznie obojętny i nie rozpuszcza się w żadnych rozpuszczalnikach innych niż stopione metale, szczególnie te o wysokiej temperaturze topnienia. Po rozpuszczeniu tworzą się węgliki, których najważniejszymi właściwościami są węgliki wolframu, tytanu, żelaza, wapnia i boru.
W zwykłych temperaturach grafit łączy się z innymi substancjami bardzo trudno, natomiast w wysokich temperaturach tworzy związki chemiczne z wieloma pierwiastkami.

Elastyczność grafitu
Grafit nie jest elastyczny, ale mimo to można go ciąć i zginać. Drut grafitowy łatwo wygina się i skręca w spiralę, a po zwinięciu daje wydłużenie rzędu 10%. Wytrzymałość na rozciąganie takiego drutu wynosi 2 kg/mm2, a moduł zginania 836 kg/mm2.

Właściwości optyczne
Współczynnik absorpcji światła grafitu jest stały w całym spektrum i nie zależy od temperatury promieniowania ciała; dla cienkich nici grafitowych wynosi 0,77, wraz ze wzrostem kryształów grafitu absorpcja światła mieści się już w zakresie 0,52-0,55.
Zawartość tłuszczu i plastyczność grafitu to najważniejsze właściwości, które pozwalają na jego szerokie zastosowanie w przemyśle. Im wyższa zawartość tłuszczu w graficie, tym niższy współczynnik tarcia. Zawartość tłuszczu w graficie decyduje o jego zastosowaniu jako smaru, a także o jego zdolności do przylegania do twardych powierzchni.
Dzięki tym właściwościom możliwe jest tworzenie cienkich warstw poprzez pocieranie powierzchni ciał stałych grafitem.

Niski współczynnik rozszerzalności cieplnej grafitu i związana z nim duża odporność na naprężenia temperaturowe decydują o jego zastosowaniu jako ważnego i niezastąpionego materiału pomocniczego w przemyśle metalowym, żelaznym i stalowym, tj. wszędzie tam, gdzie powierzchnie robocze muszą być chronione przed bezpośrednim kontaktem z roztopionym metalem. Istotną zaletą w tym zastosowaniu jest także niezwilżalność, całkowicie zmniejszona przez metale i obojętne żużle oraz wytrzymałość w wysokich temperaturach. Zastosowanie grafitu przy odlewaniu części poprawia jakość odlewów, zmniejsza ilość defektów i zapobiega tworzeniu się śladów przypaleń, których usunięcie wymaga dużego wysiłku i kosztów.

Surowe formy i rdzenie odlewnicze pokrywane są warstwą suchego proszku grafitowego. Czysty grafit charakteryzuje się niskim współczynnikiem absorpcji neutronów i najwyższym współczynnikiem moderacji, co czyni go niezbędnym w reaktorach jądrowych. Bez elektrod grafitowych rozwój przemysłu żelaznego, nieżelaznego i chemicznego jest nie do pomyślenia.
Grafit jest doskonałym materiałem okładzinowym do ogniw elektrolitycznych do produkcji aluminium. Do budowy pieców elektrycznych i innych urządzeń cieplnych wykorzystuje się materiały zawierające węgiel.

Zastosowanie grafitu

Grafity naturalne znajdują zastosowanie w wielu procesach technologicznych i produkcyjnych: materiały ogniotrwałe (wysokiej jakości, grafitowo-magnezowe, aluminiowo-grafitowe), odlewnicze, okładziny hamulcowe, smary, produkcja ołówków, tygle, baterie galwaniczne, baterie alkaliczne, metalurgia proszków, grafit węglowy materiałów (szczotki elektryczne, produkty elektrowęglowe, materiały przeciwcierne), produkcja stali, grafit ekspandowany termicznie, inne obszary (substancje barwiące i polerskie), materiały antywęglowe, części dla elektrotechniki, taśmy magnetyczne, produkcja diamentów przemysłowych, zawiesiny chłodzące i smarne).

Grafit sztuczny kruszony - przeznaczony do nawęglania żeliwa i stali w procesach topienia martenowskiego, konwertorowego i pieca elektrycznego przy wytopie stali o zmniejszonym udziale żeliwa we wsadzie, do spieniania żużla w procesach hutniczych, w przemyśle materiałów i produktów węglowo-grafitowych, jako wypełniacz do tworzyw grafitowych oraz jako niezależne produkty w innych gałęziach przemysłu.

Tygle i łódki są przygotowywane z grafitu do produkcji stopów supertwardych.
W przemyśle chemicznym materiały grafitowe są niezbędne do produkcji wymienników ciepła pracujących w środowiskach agresywnych.
A także do produkcji grzejników, skraplaczy, parowników, lodówek, płuczek, kolumn destylacyjnych, dysz, dysz, kranów, części pomp, filtrów.
Krajowy przemysł produkuje szeroką gamę grafitowych szczotek elektrycznych do różnych maszyn elektrycznych, węgle elektryczne do oświetlania reflektorów oraz do filmów demonstracyjnych i filmowych, baterie elementarne - baterie voltowe, spawalnicze i analizy spektralne, produkty do elektrycznego sprzętu próżniowego i technologii komunikacyjnej.

W inżynierii mechanicznej grafit stosowany jest jako materiał przeciwcierny do łożysk, pierścieni ciernych, uszczelnień mechanicznych i tłokowych oraz łożysk wzdłużnych.

Grafit służy jako wysoce ogniotrwały dodatek odpadowy do mas ceramicznych. Nadaje masie tygla wysoką ognioodporność, przewodność cieplną i stabilność termiczną oraz nadaje tyglem gładką powierzchnię, do której stopiony metal nie przylega dobrze. Redukuje tlenki metali w wysokich temperaturach i zapobiega utlenianiu metali.

Duże znaczenie ma produkcja tygli do topienia grafitu oraz pokrywek do nich. Ponadto z grafitu wykonujemy przedłużki i stojaki do tygli, tygli do pieców specjalnych i retort. Wanny lutownicze, wanny ołowiowe, mufle grafitowo-karborundowe i inne produkty. Jako materiał wysoce ogniotrwały, grafit krystaliczny jest stosowany do produkcji wysokiej jakości, wysoce ogniotrwałych produktów okładzinowych do murów wielkich pieców, pieców i kotłów parowych.

). Sieć krystaliczna grafitu jest typu warstwowego. W warstwach atomy C znajdują się w miejscach sześciokątnych komórek warstwy. Każdy atom C jest otoczony przez trzy sąsiednie atomy w odległości 1,42Α.

Nieruchomości

Dobrze przewodzi prąd. W odróżnieniu od diamentu posiada niską twardość (1-2 w skali Mohsa). Gęstość 2,08 - 2,23 g/cm3. Kolor jest czarno-szary, połysk jest metaliczny do tłustego. Nietopliwy, stabilny po podgrzaniu bez dostępu tlenu. Nie rozpuszcza się w kwasach. Tłusty w dotyku. Grafit naturalny zawiera 10-12% domieszek iłów i tlenków żelaza.

Formy lokalizacji

Grafit (angielski) GRAFIT) - C

KLASYFIKACJA

WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE

WŁAŚCIWOŚCI OPTYCZNE

WŁAŚCIWOŚCI KRYSTALOGRAFICZNE

Tłumaczenie na inne języki

Spinki do mankietów

• Zobacz też: Diament

Bibliografia

• Lobzova R.V. Grafit i skały alkaliczne regionu masywu Botogol. M., 1975. 124 s.
• Weinschenk, E. (1900) Zur Kenntniss der Graphitlagerstatten. III. Die Graphitlagerstatten der Insel Cejlon. Bayerischen Akademie der Wissenschaft, 21(2), 281-334.
• Cirkel, Fritz (1907), Grafit: jego właściwości, występowanie, rafinacja i zastosowania: Department of Mines, Mines Branch, Ottawa, Kanada, 307 pp.
• Alling, Harold L. (1917), Złoża grafitu Adirondack, Biuletyn Muzeum Stanu Nowy Jork 199: 7-150.
• Spence, Hugh S. (1920), Kopalnie grafitu, Raport oddziału nr. 511: Kanadyjski Departament Kopalń, Ottawa: 202 s. + zdjęcia.
• Wesselowski i Wassiliew (1934) Zeitschrift für Kristallographie: 89: 494.
• Palache, Charles (1941), Contributions to the mineralogy of Sterling Hill, New Jersey: Morfologia grafitu, arsenopirytu, pirytu i arsenu: American Mineralogist: 26(12): 709-717.
• Palache, Charles, Harry Berman i Clifford Frondel (1944), System mineralogii Jamesa Dwighta Dany i Edwarda Salisbury'ego Dana Yale University 1837-1892, tom I: pierwiastki, siarczki, sulfosole, tlenki. John Wiley and Sons, Inc., Nowy Jork. Wydanie 7, poprawione i powiększone, 834 s.: 152-154.
• Cameron, Eugene N. i Weis, Paul L. (1960), Grafit strategiczny - ankieta, USA Biuletyn Służby Geologicznej 1082-E: 201-321.
• Taylor, R., Gilchris, Ke i Poston, L.J. (1968) Przewodność cieplna grafitu polikrystalicznego. Węgiel: 6:537-544.
• Kwiecińska, Barbara (1980), Mineralogia grafitów naturalnych: Zakład Narodowy imienia Ossolińskich; Polska Akademia Nauk: 67: Jun-87.
• Weis, Paul L. (1980), Kryształy szkieletu grafitu - Nowo rozpoznana morfologia węgla krystalicznego w skałach metaosadowych: Geology: 8: 296-297.
• Szafranowski, G.I. (1981), Nowe bliźniaki grafitowe: Zapiski Vsesoyuznogo Mineralogicheskogo Obschestva: 110(6): 716-720.
• Shafranovskii, G. I. (1982), Krystalomorfologia grafitu z gór Ilmen; Badania mineralogiczne endogenicznych złóż Uralu: Academy Nauk CCCP-Uralskii Nauchnuri Tsentr: 44-53.
• Szafranowski, G.I. (1982), Grafitowe bliźniaki i triady: Mineralogicheskii Zhurnal: 4(1): 74-81.
• Szafranowski, G.I. (1983), Klasyczne i nieklasyczne bliźniacze w graficie: Zapiski Vsesoyuznogo Mineralogicheskogo Obschestva: 112(5): 577-581.
• Gohla, Karl-Heinz (1984), Graphit aus Kropfmuhl: Magma: 4: 26-51.
• Jedwab, Jacques i Boulègue, Jacques (1984): Kryształy grafitu w kominach hydrotermalnych: Nature: 310: 41-43.
• Weinelt, Winfried (1984), Die Geologie der Graphit-Lagerstatte Kropfmuhl: Magma: 4: 52-56.
• Weiner, Karl-Ludwig i Hager, Harald (1987), Spirale wzrostu na kryształach grafitu: Lapis: 12(1): 31-33.
• Rumble, D. i Chamberlain, C.P. (1988), Depozyty żył grafitowych w New Hampshire: Przewodnik międzyuczelnianej konferencji geologicznej New England: 241-255.
• Pearson, D.G., Davies, GR., Nixon, P.H. i Milledge, H.J. (1989), Grafitowane diamenty z masywu perydotytów w Maroku i implikacje dla występowania anomalnych diamentów: Nature (Londyn): 338 210: 60-62.
• Bernatowicz, Tomasz J.; Amari, Sachiko; Zinner, Ernst K.; i Lewis, Roy S. (1991), Interstellar grains Within interstellar grains: Astrophysical Journal: 373: L73-L76.
• Jaszczak, John A. (1991), Grafit z Crestmore, Kalifornia: Mineralogiczne Record: 22(6): 427-432.
• Kvasnitsa, V.N. i Yatsenko, V.G. (1991), Grafit sferyczny z rejonu Morza Azowskiego: Mineralogicheskii Zhurnal: 13(1): 95-101.
• Lemański, Chester S. Jr. (1991), Grafit w rudzie: The Picking Table: 32(1): 13 listopada 1991.
• Tsuchiya, Noriyoshi; Suzuki, Shunichi; i Chida, Tadashi (1991), Origin of graphite in the Oshirabetsu gabbroic body, Hokkaido Japan: Journal of Mineralology, Petrology, and Economic Geology; Japońskie Stowarzyszenie Mineralogów, Petrologów i Geologów Ekonomicznych, Uniwersytet Tohoku, Sendai 980, Japonia: 86(6): 264-272.
• Kvasnitsa, V.N. i Yatsenko, V.G. (1992), Mechanizmy wzrostu naturalnych kryształów grafitu na Ukrainie: Doklady Academuu Nauk: 4: 73-76.
• Dissanayake, C.B. (1994), Pochodzenie grafitu żyłkowego na terenach metamorficznych wysokiej jakości: Rola materii organicznej i subdukcji osadów: Mineralium Deposita: 29: 57-67.
• Jaszczak, John A. (1994), Słynne kryształy grafitu ze Sterling Hill, New Jersey: The Picking Table: 35(2).
• Semenenko, V. P. i Girich, A. L. (1995), Mineralogia unikalnego fragmentu zawierającego grafit w chondrycie Krymka (LL3): Mineralogiczne Magazine: 59: 443-454.
• Tyler, Ian (1995), Seathwaite Wad i kopalnie Borrowdale Valle „Blue Rock Publications, Carlisle, Anglia”: 220.
• Jaszczak, John A. (1997), Niezwykłe kryształy grafitu z kamieniołomu Lime Crest, Sparta, New Jersey: Rocks & Minerals: 72(5): 330-334.
• Kvasnitsa, V.N. i Yatsenko, V.G. (1997), Spirale wzrostu na kryształach grafitu z Ukrainy: Mineralogicheskii Zhurnal: 19(6): 43-48.
• Jaszczak, John A. (1998), Niezwykłe kryształy grafitu z kamieniołomu Lime Crest, Sparta, New Jersey: The Picking Table: 39(1): 20-24.
• Kvasnitsa, VN; Jacenko, V. G.; i Zagnitko, V.M. (1998), Odmiany sferolitów grafitowych ze złóż i rudy wystąpienia Ukrainy: Mineralogicheskii Zhurnal, Akademiya Nauk Ukrainy, Kijów, Ukraina: 20(2): 34-39.
• Hanna, George A. i Jaszczak, John A. (1999), Nowe znalezisko sferycznego grafitu ze Sterling Hill, New Jersey: The Picking Table: 40: 27-30.
• Kvasnitsa, Victor N.; Jacenko, Wiktor G.; i Jaszczak, John A. (1999), Disclinations in niezwykłych kryształów grafitu z anothositów Ukrainy: Canadian Mineralogist: 37(4): 951-960.
• Jaszczak, John A. (2000), Palache's „Contributions to the mineralogy of Sterling Hill, New Jersey”: Powrót na poziom 900 stóp: Matrix, A Journal of the History of Minerals: 8(3): 137-149.
• Jaszczak, John A. i Robinson, George W. (2000), Grafit sferyczny i triskelial z Perfecterham, Ontario, Kanada: Rocks & Minerals: 75(3): 172-173.
• Satish-Kumar, M. i Wada, Hideki (2000), Równowaga izotopów węgla między kalcytem i grafitem w Skallen Marbles, Antarktyda Wschodnia: dowody na zachowanie szczytowych temperatur metamorficznych: Chemical Geology: 166: 173-182.
• El Goresy, Ahmed; Gillet, Philippe; Chen, Ming; Künstler, Friedel; oraz Graup, Günther i Volker, Stähle (2001), Odkrycie in situ wywołanego szokiem przejścia fazowego grafit-diament w gnejsach z krateru Ries, Niemcy: American Mineralogist: 86: 611-621.
• Jaszczak, John A. (2001), „Wkład Palache'a w mineralogię Sterling Hill, New Jersey”, Ponowna wizyta na poziomie 900 stóp: Stół do kompletacji: 42 (1).
• Jaszczak, John A. i Rakovan, John (2002), Spirale wzrostu na kryształach grafitu ze składowiska Trotter Mine, Franklin, New Jersey: The Picking Table: 43(2).
• Rakovan, John i Jaszczak, John A. (2002), Spirale wzrostu o wielu długościach na powierzchniach grafitu metamorficznego (001) badane za pomocą mikroskopii sił atomowych: American Mineralogist: 87: 17-24.
• Jaszczak, John A.; Robinson, George W.; Dimowski, Swietłana; Gogotsi, Yury (2003), Naturalnie występujące szyszki grafitowe: Węgiel: 41(11): 2085-2092.
• Santosh, M.; Wada, H.; Satish-Kumar, M.; I Binu-Lal, S.S. (2003), „Stratygrafia” izotopów węgla w pojedynczym krysztale grafitu: Implikacje dla mechanizmu wzrostu kryształów grafitu osadzanego w płynie: American Mineralogist: 88: 1689-1696.
• Stadermann, F. J., Croat, T. K. i Bernatowicz, T. (2004) „NanoSIMS Determination of Carbon and Oxygen Isotopic Compositions of Presolar Graphites from the Murchison Meteorite”, 35th Lunar and Planetary Science Conference, 15-19 marca, League City, Teksas , streszczenie nr 1758.

(węglik żelaza; metastabilna faza wysokowęglowa Fe 3 C)
Grafit stabilna faza wysokowęglowa

Żeliwo białe (kruche, zawiera ledeburyt i nie zawiera grafitu)
Żeliwo szare ( grafit w formie talerzy)
Żeliwo ciągliwe (płatki grafitu)
Żeliwo sferoidalne (grafit w postaci sferoid)
Pół żeliwa (zawiera zarówno grafit, jak i ledeburyt)

Przewodność elektryczna monokryształów grafitu jest anizotropowa, w kierunku równoległym do płaszczyzny podstawowej jest zbliżona do metalicznej, w kierunku prostopadłym jest setki razy mniejsza. Minimalną wartość przewodności obserwuje się w przedziale 300-1300 K, a położenie minimum przesuwa się w obszar niskich temperatur dla doskonałych struktur krystalicznych. Grafit rekrystalizowany ma najwyższą przewodność elektryczną.

Aplikacja

Pamiątkowy blok grafitowy.

Zastosowanie grafitu opiera się na szeregu jego unikalnych właściwości.

• do produkcji tygli topialnych, płyt okładzinowych - zastosowanie opiera się na odporności grafitu na wysoką temperaturę (w przypadku braku tlenu), na jego odporności chemicznej na szereg stopionych metali

• elektrody, elementy grzejne - ze względu na wysoką przewodność elektryczną i odporność chemiczną na prawie wszystkie agresywne roztwory wodne (znacznie wyższą niż metale szlachetne).

• Otrzymywanie metali aktywnych chemicznie poprzez elektrolizę stopionych związków. W szczególności przy produkcji aluminium wykorzystuje się jednocześnie dwie właściwości grafitu:

1. Dobra przewodność elektryczna, a co za tym idzie - przydatność do wykonania elektrody
2. Gazowym produktem reakcji zachodzącej na elektrodzie jest dwutlenek węgla. Gazowy charakter produktu sprawia, że ​​opuszcza on sam elektrolizer i nie wymaga specjalnych zabiegów w celu usunięcia go ze strefy reakcji. Właściwość ta znacznie upraszcza technologię produkcji aluminium.

• smary stałe, w połączeniu smary ciekłe i pasty

• wypełniacz z tworzywa sztucznego

• Moderator neutronów w reaktorach jądrowych

• składnik kompozycji do produkcji wkładów do ołówków grafitowych czarnych (zmieszany z kaolinem)

• do produkcji diamentów syntetycznych

• do produkcji szczotek stykowych i odbieraków prądu do różnego rodzaju maszyn elektrycznych, pojazdów elektrycznych i suwnic o napędzie wózkowym, wydajnych reostatów, a także innych urządzeń, w których wymagany jest niezawodny ruchomy styk elektryczny.

• jako składnik przewodzący klejów przewodzących o wysokiej wytrzymałości

Literatura

• // Słownik encyklopedyczny Brockhausa i Efrona: w 86 tomach (82 tomy i 4 dodatkowe). - Petersburgu. , 1890-1907.
• Klein, Cornelis i Cornelius S. Hurlbut, Jr. (1985) Podręcznik mineralogii: według Dany wyd. 20. ISBN 0-471-80580-7

Notatki

Spinki do mankietów

Trudno powiedzieć dokładnie, kiedy ludzkość dowiedziała się o istnieniu tego minerału. Wielu naukowców uważa, że ​​komplikacja w tej kwestii wynika z faktu, że grafit jest podobny do innych minerałów, które mają właściwości barwiące. Archeolodzy odkryli jednak ceramikę używaną około 4000 lat temu i malowaną grafitem.

Grafit jest minerałem należącym do klasy pierwiastków rodzimych i należącym do jednej z modyfikacji węgla. Struktura minerału jest warstwowa, same warstwy są słabo określone, prawie płaskie i składają się z sześciokątnych warstw atomów węgla. Sam grafit jest miękkim materiałem, który łatwo ulega wpływom mechanicznym, a formuła grafitu jest dość prosta: C - węgiel.

W naturze minerał występuje wraz z pokrewnymi: pirytem, ​​granatem, spinelem. W dorzeczu Tunguski występują duże złoża grafitu, a także takie skały jak: łupki krystaliczne, gnejsy i marmury. Powstawanie grafitu zależy od wysokiej temperatury skał wulkanicznych i magmowych oraz od pirolizy węgla. Grafit jest również częścią składu meteorytów. I ciekawostka: grafit zawiera metale z grupy złota, srebra i platyny w bardzo małych proporcjach.

Złoże grafitu

Grafit cieszy się dużym zainteresowaniem w sektorze przemysłowym. Około 600 milionów ton uważa się za rezerwy całego świata, a wydobywa się 600 tysięcy rocznie. Największe kraje wydobywające ten minerał to: Meksyk, Rosja, Chiny, Czechy, Korea Południowa, Kanada itp.

Oprócz krajów wymienionych powyżej istnieją inne duże złoża grafitu. Na przykład wyspa Sri Lanka od 1834 roku jest głównym producentem i dostawcą tego minerału. Na całej wyspie występują gorące punkty mineralne, a złoża grafitu są skoncentrowane w środkowej i południowo-wschodniej części. Reprezentowane są dwie skały eksploatacyjne: Highland (granulity, kwarc, charnokity) i Southwest (gnejsy, kalcyfiry).

Łuskowate złoża grafitu w ogromnej części znajdują się na Ukrainie, w złożu Zawalewskie. Udział ten jest związany z formacjami archaiku serii Teterev-Bug. Serię reprezentują sylimanit i gnejs granatowy, kwarc, wapień krystaliczny itp. Wydobywane minerały mają znaczenie przemysłowe i są również poszukiwane.

Właściwości grafitu

Właściwości fizyczne:

• Przewodnictwo elektryczne.
• Ma niską twardość, różnica w stosunku do diamentu jest kolosalna, chociaż oba pierwiastki są podgatunkami węgla. Podczas hartowania w wysokich temperaturach poziom twardości wzrasta, jednak grafit staje się materiałem bardziej kruchym;
• Przewodność cieplna grafitu waha się od 100 do 357,7 W;
• Pojemność cieplna.

Właściwości chemiczne:

• Nierozpuszczalny w kwasach nieutleniających;
• W wysokich temperaturach reaguje z tlenem, spalając się do dwutlenku węgla;
• Tworzy związki inkluzyjne z metalami alkalicznymi i solami.

Zarówno właściwości fizyczne, jak i chemiczne mogą zmieniać się podczas przetwarzania, dlatego grafit ma specjalne gatunki, które wskazują różnice.

Rodzaje grafitu

W naturze grafit występuje w dwóch rodzajach:

• Sześciokątny, jego charakterystyczną cechą jest sieć krystaliczna, w której połowa atomów znajduje się dokładnie powyżej i poniżej środka sześciokąta;
• Romboedryczny, jego osobliwością jest to, że co czwarta warstwa powtarza pierwszą, a po podgrzaniu do 1000° grafit przyjmuje kształt sześciokąta.

Aby przeprowadzić prace przemysłowe, należy wziąć pod uwagę gęstość grafitu, ale wysoki poziom tego wskaźnika osiąga się poprzez tworzenie sztucznych rodzajów minerałów:

1. grafit Achesonofsky'ego: otrzymywany przez ogrzewanie mieszaniny koksu i smoły do ​​temperatury 2800°;
2. Grafit rekrystalizowany: termomechaniczna obróbka mieszaniny koksu, smoły i grafitu naturalnego;
3. Pirografit: piroliza z węgli gazowych;
4. Grafit wielkopiecowy: chłodzenie dużych ilości żeliwa;
5. Grafit węglikowy: rozkład termiczny węglików.

Produkcja i zastosowanie grafitu

Grafit stosowany jest głównie w sektorze przemysłowym:

1. Do produkcji tygli do topienia, ze względu na odporność grafitu na podwyższone temperatury;
2. W elementach grzejnych, ponieważ minerał ten ma odporność chemiczną na agresywne roztwory wodne, a także przewodność elektryczną;
3. Aby uzyskać aluminium;
4. W smarach stałych, do tworzenia gęstych mas i past;
5. Grafit pełni funkcję wypełniacza do tworzyw sztucznych;
6. Inhibitor neuronów w reakcjach jądrowych;
7. W produkcji diamentów syntetycznych;
8. W produkcji „prostych” ołówków;
9. Grafit wykorzystuje się także do obróbki przedniej części rakiet balistycznych i statków kosmicznych w celu ochrony termicznej;
10. Do produkcji różnorodnych elementów i narzędzi maszyn elektrycznych (szczotki), pojazdów elektrycznych, urządzeń pompujących (łopatki, łopatki) itp.
11. Zastosowanie w przemyśle spożywczym.

Ostatni punkt przyciąga uwagę. Zanim minerał zostanie zastosowany w produktach spożywczych, zostaje poddany starannej obróbce. Grafit wchodzi w skład parafin, alkoholi, eterów i cukru. Całkiem łatwo jest przekonać się na własne oczy o cukrze, jeśli przeprowadzisz mały i prosty eksperyment.

Kawałek cukru należy położyć na twardej powierzchni, a wierzch szczelnie przykryć metalową nakrętką. Korek jest podgrzewany, spod niego powinien zacząć wydobywać się gaz, który należy podpalić. Po całkowitym wypaleniu gazu można podnieść korek. Na powierzchni w miejscu, gdzie był cukier, czyli węgiel, pozostanie czarna masa. Cóż, węgiel to węgiel, z którego zbudowany jest grafit.

Grafit jest ważnym i cennym materiałem, który jest dość łatwy w wydobyciu i obróbce, a mimo to ma niesamowite właściwości. Minerał jest szeroko stosowany we wszystkich sektorach przemysłu i występuje w postaci przetworzonej na co dzień w życiu.