Свойства графита, применение, характеристики, добыча
Слово графит в переводе с греческого обозначает «пишу». Минерал с таким названием у природе образуется при высокой температуре в вулканических горных породах.
Характеристики графита
Графит является представителем класса самородных элементов высокой прочности. Его структура обладает большим количеством слоев.
В природе встречается два вида графита:
- крупнокристаллический,
- мелкокристаллический.
По величине кристаллов и по их расположению относительно друг друга в природе встречаются следующие типы графитов:
- явнокристаллические,
- скрытокристаллические.
У графита структура является достаточно слоистой. Каждый из слоев обладает волнистой формой. Она является слабовыраженной.
Графит представляет собой один из элементов, который состоит преимущественно из кристаллов разных размеров. Они имеют пластичную структуру и небольшие чешуйки по краям. По своей прочности они могут сравниться алмазами.
Кристаллическая решетка графита состоит из большого количества слоев, которые имеют различное расположение относительно друг друга.
Сегодня не редко производится искусственный графит, который создается из смеси различных веществ. Он используется в разных отраслях человеческой жизнедеятельности. Графит, полученный искусственным путем, обладает большим количеством видов.
В современном мире планируется из графита добывать золото. Ученые выяснили, что в одной тонне графита содержится примерно 18 граммов золота. Данное количество золотой руды присуще золотым месторождениям. В настоящее время получать золото из графита есть возможность не только в нашей стране, но и в других государствах мира.
Физические свойства графита
Одним из главных свойств графита является его способность проводить электрический ток. Его физические свойства отличаются от параметров алмаза тем, что у него не такой высокий уровень твердости. Его структура является изначально довольно мягкой. Однако после нагревания она становится твердой и хрупкой. Материал начинает рассыпаться.
Физические свойства графита являются следующими:
- не растворяется в кислоте.
- плавление графита при температурах меньше 3800 градусов Цельсия невозможно.
- после нагревания приобретает твердую и хрупкую структуру.
Это далеко не все свойства графита. Есть еще параметры, которые делают этот элемент уникальным.
Графиту присущи следующие характеристики:
- температура плавления графита составляет 3890 градусов Цельсия,
- цвет графита является темно-серым с металлическим отливом,
- теплоемкость графита составляет 0.720 кДЖ
- удельное сопротивление графита составляет 800.000 · 10 − 8 (Ом · Метр).
Внимание: Единственный параметр из всех характеристик графита, который зависит от вида элемента, является теплопроводность графита. Она составляет 278,4 до 2435 Вт/(м*К).
Таблица. Физические свойства графита.
| Характеристики | Направление потока | Температура, °С | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 20 | 200 | 400 | 600 | 800 | ||
| Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м°С) графита: | ||||||
| — кристаллический | || | 354,7 | 308,2 | |||
| — естественный | _|_ | 195,4 | 144,2 | 112,8 | 91,9 | 75,6 |
| — прессованный | || | 157 | 118,6 | 93,0 | 69,8 | 63,9 |
| — искусственный с р=1,76 г/см3 | _|_ | 104,7 | 81,4 | 69,8 | 58,2 | |
| — то же, с р=1,55 г/см3 | || | 130,3 | 102,3 | 79,1 | 63,9 | 53,5 |
| Сопротивление разрыву σпц, МН/м2 | || | 14,2 | 15,2 | 15,9 | 16,5 | 17,6 |
| _|_ | 10,3 | 11,3 | 12,0 | 12,5 | 13,7 | |
| Модуль упругости Е, МН/м2 | || | 5880 | 7100 | 7350 | 7500 | 7840 |
| _|_ | 2700 | 3040 | 3630 | 3920 | ||
| Удельная теплоемкость с, кДж/(кг0С) | 0,71 | 1,17 | 1,47 | 1,68 | 1,88 | |
| Электросопротивление рэ104, Омсм | 16 | 13 | 11 | 10 | 9 | |
| Коэффициент линейного расширения α·106, 1/°С | || | 7,2*1 | 8,5*2 | 10,0*3 | 13,0*4 | |
| _|_ | 4,0*1 | 5,5*2 | 6,8*3 | 9,3*4 | ||
| || | 1,8*1 | 1,55*2 | 1,45*3 | 1,40*4 | ||
Добыча графита
Добыча графита является сложным процессом. Для этого создано большое количество разновидностей оборудования. Оно используется для добычи и дробления элемента. Залежи графита обычно находятся глубоко под землей. Именно по этой причине чаще всего используются бурильные установки, которые позволяют добраться до месторождения этого элемента.Применение графита
Как известно такой материал, как графит обладает большим количеством уникальных качеств. Именно они обуславливают сферы его применения. Благодаря тому. что данный материал обладает устойчивостью к высоким температурам его применяют для производства футеровочных плит.
Применение графита используется и в сфере ядерной промышленности. Там он играет важную роль при замедлении нейтронов.
Получение алмаза из графита тоже возможно. В современном мире есть возможность получать синтетический алмаз, который по своим качествам и внешнему виду будет напоминать природный материал.
Пиролитический графит представляет собой особую форму такого элемента, как графит. Данная его разновидность нашла широкое применение в сфере микроскопических исследований. Его применяют в качестве калибровочного материала. Чаще всего его используют в сканирующей туннельной микроскопии и в атомно-силовой микроскопии. Данная разновидность графита относится к разряду синтетических. Его получение возможно при нагревании кокса и пека.
Благодаря графиту можно получать активные металлы с химической точки зрения путем электролиза. Данный метод использования элемента объясняется тем, что у графита достаточно хорошая электропроводность.
При производстве пластмассовых изделий графит тоже нашел свое применение. Его используют для наполнения пластмассы.
Самым известным методом использования графита является производство стержней для обычных простых карандашей, к которым так привыкли люди.
lkmprom.ru
Описание графита. Свойства графита. Применение графита
Описание и свойства графита
Графит – это природный элемент, легко раскалываемый минерал, одна из модификаций углерода. Графит – материал очень мягкий, легко поддающийся механической обработке, обладает металлическим блеском. Графитовая формула – С (углерод).
Электропроводность графита, фото которого можно посмотреть выше, превышает ртутную электропроводимость в 2,5 раза. Удельное сопротивление электротока с температурой в 0 градусов находится в границах 0,390-0,602 Ом, а его самое низкое значение для различных видов данного элемента одно и то же – 0,0075 Ом.
Элемент отличается повышенной теплопроводимостью, коэффициент которой в 5 раз выше, чем имеет кирпич (0,041). Графитные медные цепочки отличаются более низкой теплопроводностью. Пределы температуры плавления – 3845-3890 С, кипение начинается при 4200 С. Во время сжигания элемента выделяется 7832 ккал тепла. Графит является диамагнитным.
Его основные химические свойства – инертность по отношению к жидкостям, газам и твёрдым веществам, способность растворяться в расплавленных металлах, с точкой плавления превышающей его собственную. На высокой температуре может взаимодействовать с другими элементами.
Не эластичен, но в то же время изгибается и режется. Благодаря жирности и пластичности имеет широкое применение в промышленном производстве. Жирность также позволяет применять его как смазочный материал. Плотность графита 2,23 г/ см3.
Графит отличается слоистой структурой, имеющей свои особенности. Атомы углерода кристаллической решётки графита представляют собой сотовые ячейки: шестиугольники, расположенные рядами. В каждом ряду атомы плотно связаны друг с другом, а ряды между собой имеют слабую связь. Поэтому графит легко сломать даже если только слабо надавить.
Твёрдость по шкале Мооса приравнивается к единице, в то время как у алмаза – десять, несмотря на тот факт, что алмаз и графит – это углеродовые подвиды. Всё дело в кристаллической решётке. У алмаза один атом углерода связан с четырьмя лежащими рядом. На основе исследований учёные доказали, что кристаллическая решётка графита при температуре выше 1500 С может преобразоваться в решётку алмаза.
В процессе переработки как физические, так и химические свойства графита меняются, поэтому его классифицировали на марки, которые имеют соответствующие различия. В промышленности отдельная марка графита используется для определённого вида продукции.
Графит подразделяется на естественный (природный) и искусственный. При его производстве учитывают свойства в зависимости от назначения продукции. Естественный в свою очередь делится на графит кристаллический и скрытокристаллический, представляет собой порошок, похожий на порох.
Производители продукции из графита предъявляют свои требования к сырью в зависимости от его назначения. В соответствии с этим проведена маркировка, и сейчас вырабатываются различные марки графита, имеющие каждая свое предназначение.
Среди них электроугольная, литейная, элементная, аккумуляторная, карандашная, смазочная, а также специальная марка по производству графита для ядерных реакторов. Весь производимый графит должен соответствовать техническим требованиям в зависимости от области его применения.
Месторождения и добыча графита
Ресурсы графита во всём мире составляют примерно 600 млн т, а его ежегодная добыча свыше 600 тыс. т. Наибольшими запасами владеют Мексика, Китай, Чехия, Бразилия, Украина, Россия, Южная Корея, Канада. Образовался этот минерал метаморфизацией осадочных пород из органических соединений. Месторождения графита с давних времён представляют интерес с экономической точки зрения и оцениваются мощностью в миллионы тонн.
Разработка этих месторождений обеспечивает промышленность необходимым сырьём. Натуральный графит встречается в виде плотных кристаллических или волокнистых вкраплений в граниты, известковые породы, гнейсы, слюду. Он образует большие скопления в виде непрозрачных, серых, землистых или чешуйчатых масс. Цвет графита в пределах от серого стального до чёрного. Кусковой графит добывают подземным способом, а графитовую руду – открытым.
Применение графита
И производители, и обыватели уже давно знакомы с графитовым веществом, зарекомендовавшим себя наличием качеств, которые позволяют применять его не только для производственных процессов, но и в повседневной жизни.
Благодаря таким основным свойствам как электропроводность и огнеупорность, этот минерал нашёл широкое применение в промышленности. Металлургия использует его для изготовления тугоплавких ковшей, форм для сплавов, ёмкостей для кристаллизации. Литейное производство применяет графитовый порошок как смазку форм для литья.
Является одной из составляющих при изготовлении огнеупорного кирпича. Полировочные и шлифовальные пасты получают из графитовых смесей. Учитывая электропроводящие свойства природного элемента, он незаменим для изготовления контактов электроприборов и электродов.
Промышленность по производству графитовых карандашей, смазочных материалов и изготовления красок тоже не обходится без этого вещества. Стержни для карандашей изготавливаются из чёрного графита, хотя в природе существует серый графит со стальным блеском. Является наполнителем пластмассы, с его помощью налажено производство искусственных алмазов.
Даже атомная энергетика оценила свойства графита и взяла его на использование. Машиностроение – материал для подшипников, уплотнительных и поршневых колец. В быту также стали использовать графитовую смазку – обрабатывать автомобильные рессоры, велосипедные цепи, даже дверные петли.
Покрасочным средством, обладающим антикоррозионными качествами является краска графитовая. Она представляет собой однокомпонентную суспензию. В её состав, кроме графитового наполнителя, входят пластификатор и связующие пигменты. Применяя такую краску, защищают бетонные, стальные, деревянные, алюминиевые, чугунные изделия от коррозии.
В медицине графит зарекомендовал себя как одно из гомеопатических средств при кожных заболеваниях, являющихся следствием внутренних и трудно поддающихся терапии нарушений. Препятствует образованию спаек и рубцов после воспалений, а также влияет на обменные процессы. Заболевания, на которые благотворно воздействует графит, сложно перечислить, поэтому он входит в состав многих лекарственных препаратов.
Цена графита
Продажей графита занимаются специализированные компании, занимающиеся добычей и переработкой графита, цены на который достаточно приемлемы. Ценовая категория природного графита зависит от размеров его кристаллов и содержания углерода. Каждый сорт графита имеет свою стоимость – чем выше содержание углерода, тем лучше технические свойства, и тем он дороже.
Реализация данного минерала производится как в розницу, так и оптом. Потребитель может графит купить на выгодных для него условиях. При покупке оптом делается скидка, обеспечивается его доставка. Стоимость зависит и от региональной принадлежности. Средняя цена на графит примерно 45 руб/кг. Готовая продукция стоит дороже.
tvoi-uvelirr.ru
описание графита, свойства, добыча, применение, производство
Трудно сказать, когда именно человечеству стало известно об этом минерале. Многие ученые считают, что осложнение в этом вопросе связано с тем, что графит похож на другие минералы, которые обладают красящими свойствами. Но археологи нашли глиняную посуду, которая использовалась около 4000 лет назад, и раскрашена была графитом.
Графит — это минерал, который принадлежит классу самородных элементов, относится к одной из модификаций углерода. Структура минерала слоистая, слои сами по себе слабовыраженные, почти плоские и состоят из шестиугольных слоев атомов углерода. Сам по себе графит — мягкий материал, который легко поддается механическому воздействию, а графитовая формула довольна проста С — углерод.
В природе минерал встречается наравне с сопутствующими: пирит, гранат, шпинель. Крупные залежи графита расположены в Тунгусском бассейне, а также таких породах как: кристаллические сланцы, гнейсы и мрамор. Образование графита зависит от высокой температуры вулканических и магматических пород и от пиролиза каменного угля. Графит также являются частью состава метеоритов. И занятный факт: в графите в очень незначительных долях присутствуют золото, серебро и металлы платиновой группы.
Месторождение графита
Графит очень востребован в промышленной сфере. Около 600 млн тонн считаются запасами всего мира, а ежегодно его добывают 600 тысяч. Самыми крупными странами, которые занимаются добычей этого минерала являются: Мексика, Россия, Китай, Чехия, Южная Корея, Канада и др.
Помимо стран, указанных выше, существуют и другие крупные месторождения графита. Например, остров Шри-Ланка, с 1834 года — это крупный производитель и поставщик данного минерала. Точки полезных ископаемых находятся по всему острову, а залежи графита сконцентрированы в центральной и юго-восточной частях. Представлены две добываемые породы: Хайленд (гранулиты, кварцы, чарнокиты) и Саутвест (гнейсы, кальцифиры).
Чешуйчатые залежи графита в огромной доле находятся на Украине, в Завальевском месторождении. Эта доля связана с архейскими образованиями Тетерево-Бугской серии. Серия представлена силлиманитовыми и гранатовыми гнейсами, кварцами, кристаллическим известняком и т.д. Добываемые минералы имеют промышленное значение и так же пользуются спросом.
Свойства графита
Физические свойства:
- Электропроводность.
- Обладает низкой твердостью, разница с алмазом колоссальная, хотя оба элемента — углеродные подвиды. При закале высокой температурой уровень твердости увеличивается, однако, графит становится более хрупким материалом;
- Теплопроводность графита варьируется от 100 до 357,7 Вт;
- Теплоемкость.
Химические свойства:
- Не растворяется в неокисляющих кислотах;
- При высокой температуре реагирует с кислородом, сгорая до углекислого газа;
- Образует соединение включения с щелочными металлами, солями.
Как физические, так и химические свойства в процессе обработки могут видоизменяться, поэтому графит имеет специальные марки, которые обозначают различия.
Виды графит
В природе графит встречается двух видов:
- Гексагональный, отличительная его черта заключается в кристаллической решетке, в которой половина атомов находится строго над и под центром шестиугольника;
- Ромбоэдрический, его особенность в том, что каждый четвертый слой повторяет первый, а при нагревании 1000° графит принимает гексагональный вид.
Для ведения промышленных работ обязательно учитывать плотность графита, но высокий уровень этого показателя достигается путем создания искусственных видов минерала:
- Ачесонофский графит: получение через нагревание смеси из кокса и пека до 2800°;
- Рекристаллизованный графит: термомеханическая обработка смеси кокса, пека и природного графита;
- Пирографит: пиролиз из газообразных углеродов;
- Доменный графит: охлаждение большого объема чугуна;
- Карбидный графит: термическое разложение карбидов.
Производство и применение графита
В основном графит применяется в промышленной сфере:
- При изготовлении плавильных тиглей из-за стойкости графита к повышенным температурам;
- В нагревательных элементах, так как данный минерал обладает химической стойкостью к агрессивным водным растворам, а также электропроводностью;
- Для получения алюминия;
- В твердых смазочных материалах, для образования густых масс и паст;
- Графит выступает наполнителем пластмасс;
- Замедлитель нейронов в ядерных реакциях;
- При производствн синтетических алмазов;
- При изготовлении «простых» карандашей;
- Также графит использует при обработке носовой части баллистических ракет и космических аппаратов для тепловой защиты;
- Для производства различных элементов и инструментов электрических машин (щетки), электротранспорта, насосного оборудования (лопасти, лопатки) и т.п.
- Применение в пищевой промышленности.
Последний пункт заставляет обратить на себя внимание. Прежде чем минерал будет использован в пищевых продуктах, он проходит тщательную обработку. Графит входит в состав парафинов, спиртов, эфирах и сахаре. Насчет сахара достаточно легко убедиться и самостоятельно, если провести небольшой и несложный опыт.
Кусочек сахара нужно положить на твердую поверхность, а сверху плотно закрывают металлическим колпаком. Колпак нагревают, и из-под него должен начать выделяться газ, который нужно поджечь. После того, как газ полностью выгорит, можно поднять колпачок. На поверхности, где был сахар, останется черная масса, которая является углем. Ну а уголь — это и есть углерод, из которого состоит графит.
Графит — важный и ценный материал, который достаточно легко добыть и обработать, но несмотря на это обладает удивительными свойствами. Минерал широко применяется во всех промышленных отраслях и встречается в переработанном виде ежедневно в повседневной жизни.
technocarb.ru
Графит: свойства, месторождения, обогащения, применение
ГРАФИТ (от греческого grapho — пишу * а. graphite, black lead, plumbago; н. Graphit; ф. graphite; и. grafito) — минерал класса самородных элементов, одна из полиморфных модификаций углерода, термодинамически стабильная в условиях земной коры. Примеси газов (CO2, CO, Н, CH4), иногда воды, битумов, а также Si, Al, Mg, Ca и др. Кристаллизуется в гексагональной сингонии. Структура слоистая. Хорошо образованные кристаллы редки, они имеют вид шестиугольных табличек с хорошо развитой гранью базопинакоида. Отмечаются двойники. Обычно образует чешуйчатые, столбчатые, массивные, почковидные, сферолитовые, сферолитоподобные и цилиндрические зональные агрегаты.
Свойства графита
Природные графиты различают по величине кристаллов и их взаимному расположению на явнокристаллические и скрытокристаллические. Размер первых превышает 1 мк, вторых — меньше 1 мк. В промышленности по величине кристаллов выделяют крупнокристаллические (свыше 50 мкм), мелкокристаллические (менее 50 мкм) и тонкокристаллические (менее 10 мкм) графиты. Спайность по пинакоиду весьма совершенная. Черта тёмно-серая до чёрного. Жирен на ощупь, пачкает руки. Блеск металлический. Анизотропен. Твердость по минералогической шкале 1-2. Плотность 2250 кг/м3. Огнеупорен — не плавится при нормальном давлении, температура сублимации выше 4000 К. Электропроводен — электрическое сопротивление кристаллов 0,42•10-4 Ом/м, тонкодисперсных порошков — 8-20•10-2 Ом/м. Химически стоек. Характерны также низкий модуль упругости, высокая удельная теплоёмкость, хорошее сопротивление термическому удару, коррозионная стойкость, высокая замедлительная способность нейтронов и малое сечение их захвата. По происхождению — метаморфический, магматический. Промышленные скопления связаны в основном с метаморфическими месторождениями. Магматические месторождения редки и приурочены к щелочным и ультраосновным породам. Вещественный состав руд зависит от генезиса. Обычно присутствуют силикатные минералы (кварц, полевой шпат, слюда, глинистые минералы). В мраморах с графитом обычно ассоциируют карбонаты. В качестве попутных полезных ископаемых могут добываться нефелин, волластонит и каолинит. Различают три типа графитовых руд: чешуйчатые, плотнокристаллические, скрытокристаллические.
Месторождение графита
Месторождения чешуйчатого графита локализуются в гнейсах, кварцитах, мраморах. Образуются при метаморфизме древних осадочных толщ. Форма залежей пласто- и линзообразная, выдержана по мощности и протяжённости. Графитовые чешуйки образуют рассеянную вкрапленность в породе. Содержание углерода в руде составляет в среднем 3-18%. Месторождения графита известны в CCCP (например, Тайгинское, Урал; Завальевское, УССР), Австрии, ЧССР, ФРГ, Индии, на Мадагаскаре (район Фанандрана), в Бразилии, KHP, Канаде.
Плотнокристаллический графит слагает жилы и линзы в месторождениях гидротермально-пневмалитового генезиса или гнезда, линзы и вкрапленность в контактово-реакционных месторождениях. Пневматолито-гидротермальные месторождения связаны с согласными, реже секущими пегматитовыми, кварцевыми, полевошпатовыми и кальцитовыми жилами. Контактово-реакционные месторождения приурочены к зонам контакта обогащенных углеродом карбонатных и сланцевых пород со щелочными и габброидными породами, реже гранитами. Руды сложены полевым шпатом, кварцем, реже слюдами, карбонатом; в скарновых зонах они обогащены гранатом, волластонитом, пироксеном, скаполитом, а также минералами щелочных и габброидных пород (нефелином, канкринитом, содалитом, сфеном, апатитом). Графит (от крупно- до тонкокристаллического) слагает чешуйчатые и волокнистые агрегаты. Содержание в рудах 15-40%, на некоторых месторождениях 60-90%. Разрабатывается обычно подземным способом. Известные месторождения — Богала (Шри-Ланка) и Ботогольское (CCCP).
Скрытокристаллический графит отличается несовершенной текстурой, часто содержит примесь тонкодисперсного углеродистого вещества. Слагает мощные и протяжённые пластообразные залежи, иногда переходящие в угли. Содержание углерода составляет 80-90%. Основные породообразующие минералы: кварц, полевой шпат, серицит, хлорит, кальцит. Графит образуется при метаморфизме углей, углистых и битуминозных сланцев вблизи интрузий. Залежи разрабатываются открытым и подземным способами. Основные месторождения расположены в Мексике (штат Сонора), Южной Kopee, Австрии (рудник «Кайзерсберг»), CCCP (месторождение Ногинское).
Получение графита
Основной метод обогащения скрытокристаллических руд — рудоразборка, плотнокристаллических и чешуйчатых — флотация. На качество концентратов накладываются ограничения по содержанию золы и гранулометрическому составу (чешуйки графита ценятся по величине). Скрытокристаллические руды размалываются. При флотации чешуйчатых и плотнокристаллических руд используют собиратели — керосин и другие углеводороды; пенообразователи — сосновое масло, спиртовые; регуляторы — соду, щёлочь; депрессоры — крахмал, реагенты на основе декстрина. Для улучшения селекции подаётся жидкое стекло. После флотации следуют мокрая классификация, сушка, воздушная классификация и гидрометаллургические операции, включающие спекание с содой, кипячение огарка, выщелачивание серной кислотой, отмывку, кипячение в содовом растворе, отмывку, сушку и сухую магнитную сепарацию с получением графита в немагнитном продукте. При доводке чешуйчатого доменного графита используется электросепарация.
Запасы и применение
Мировые запасы графита (1978, тысяч т) в капиталистических и развивающихся странах: чешуйчатого — Южная Америка, 136; Европа, 3500; Африка, 5442; Азия, 900; плотнокристаллического — Азия, 2900; скрытокристаллического — Северная Америка (без США), 3084; Европа, 5623; Азия, 6168. О добыче графита см. в ст. графитовая промышленность.
Наряду с природным применяют искусственный графиты, который получают при охлаждении пересыщенных углеродом сплавов, термическим разложением газообразных углеводородов, нагреванием антрацита, нефтяного кокса, каменноугольного пека. Применяются графиты в металлургии (тигли, литейные формы, противопригарные краски), в химическом машиностроении (футеровочный материал, трубы и др.), в производстве коллекторов для динамо-машин, электродов, проводящих порошков, смазочных материалов, антифрикционных изделий, в ядерной технике, в производстве карандашей, красок, теплоизоляционных материалов. Искусственный кусковой графит используют в качестве эрозионностойких покрытий для сопел ракетных двигателей, камер сгорания носовых конусов.
www.mining-enc.ru
Минерал ГРАФИТ. Свойства Графита. Состав графита
Происхождение названия: От греческого «писать», за то, что графитом можно писать на бумаге. Графит описан в статье, немецкого химика и минералога Вернера А. Г. (Abraham Gottlob Werner) в 1789 году по данным IMA. Другие названия (синонимы):Карбидное железо, серебристый свинец, чёрный свинец (Black Lead).
Разновидности минерала:Кристаллический чешуйчатый графит (flake graphite) — графит, представленный в виде листоватых агрегатов, либо чешуек.
Кристаллический кусковый графит (lump graphite) — плотные зернистые агрегаты графита.
Аморфный графит (amorphous graphite) — разновидность графита, представленная скрытокристаллическими массами.
Свойства
Сингония: Гексагональная
Состав (формула): C
Цвет:Чёрный, стально-серый
Цвет черты (цвет в порошке): Чёрный, стально-серый
Прозрачность: Непрозрачный
Спайность: Совершенная
Излом: Зернистый, Ровный
Блеск: Матовый, Металлический, Тусклый
Твёрдость: 1,5-2
Удельный вес, г/см3: 2,09-2,23
Особые свойства:Графит обладает хорошей тепло- и электропроводностью. При физическом воздействии графит расслаивается на отдельные чешуйки. Графит не расстворяется в кислотах, термоустойчив в безвоздушном пространстве.
Форма выделения
Графит образует гексагональные таблитчатые кристаллы, сплошные массы, листоватые, чешуйчатые и пластинчатые агрегаты, округлые радиально-лучистого или зонально-концентрического строения, часто с треугольной штриховкой на плоскостях. Часто графит встречается в виде мелких, пылевидных и коллоидальных частичек.
Основные диагностические признаки
Графит мягкий, жирный на ощупь, пачкает руки.
Сопутствующие минералы
Пирит, гранат, шпинель, везувиан, диопсид, волластонит, а также другие минералы, стабильные при условиях образования графита.
Происхождение
Графит может быть метаморфического и магматического происхождения.
Метаморфический графит присутствует в кристаллических сланцах, мраморах, в гнейсах. Он возникает за счёт органических остатков в осадочных породах и за счёт разложения карбонатов.
Магматический графит образуется в вулканических и интрузивных горных породах, в пегматитах, в скарнах.
За счёт разложения летучих соединений углерода могут возникать крупные пневматолито-гидротермальные графитовые жилы. Часто графит встречается в кварцевых жилах с вольфрамитом и в жилах свинцово-цинковых месторождений.
Также графит образуется в результате пиролиза каменного угля, когда происходит его сухая перегонка.
Графит является обычным акцессорным минералом железных метеоритов.
Месторождения / проявления
Скопления графита, имеющие промышленное значение, известны в гнейсах Криворожского, Мариупольского, Шахтамирибугского районов в Украине. В России подобные месторождения разрабатывают на Урале, в Шахтаминском районе Читинской области. Графитовые сланцы добывают в Узбекистане и Хабаровском крае (Россия).
Листоватые агрегаты были найдены в Шри-Ланке (Радегара,Галле). Известны месторождения графита в Чехии. В России встречается в гранитах и гранитных пегматитах в Ильменский горах (Челябинская обл.), в щелочных породах в Хибинах (Мурманская обл.), добывается на Ботогольском месторождении (Бурятия). Графит встречается в Гренландии, США, Канаде.
Крупные залежи графита известны в Тунгусском бассейне в Сибири (Курейское месторождение). Ведущим добытчиком графита является КНР, также большая доля добычи приходится на КНДР, Индию, Корею и Бразилию.
Применение
Графит применяется в металлургии, например, для изготовления плавильных тиглей, за счёт его термоустойчивости и химической устойчивости к большинству металлов. В электронике графит применяется для изготовления электродов и других элементов, благодаря его хорошей электропроводимости. Графит используется для получения химически активных металлов методом электролиза.
Графит является одним из наполнителей пластмасс. При производстве синтетических алмазов также используют графит. В ядерной энергетике при производстве ядерных реакторов графит применяется в качестве замедлителя нейтронов. В производстве токопроводящих клеёв графит используют в качестве токопроводящего элемента.
В специальных твёрдых смазочных материалах также используется графит. Основным применением графита (и самым известным), конечно, является производство стержней для карандашей (в смеси с каолином).
Смотрите также: графит искусственный
kristallov.net
Графит и его свойства
Природные источники графита
Графит – уникальный самородный минерал, аллотропная модификация элемента углерода, наиболее устойчивая в земной коре. Свойства графита хорошо изучены и находят широкое применение. Образуется графит в результате вулканической деятельности при высоких температурах, поэтому и находят его в природе в магматических горных породах, где содержание кристаллического графита может доходить до 50%. Встречается графит также совместно с вольфрамитом — в кварценосных жилах, совместно с другими минералами – в полиметаллических среднетемпературных месторождениях, а в таких метаморфических породах, как мраморы, гнейсы, сланцы, графит распространен очень широко. Крупное графитовое месторождение находится в Тунгусском каменноугольном бассейне, образовавшееся в результате высокотемпературного воздействия на уголь – так называемая скрытокристаллическая форма графита, содержание которого лежит в пределах от 60 до 80%.
Структура графита
В кристаллической структуре графита различаются две ее модификации: гексагональную, или а-модификцию, и ромбоэдрическую, или β-модификацию. В альфа-графите каждый атом углерода связан с тремя соседними атомами sp-3-гибридными облаками, образуя кристаллический слой, состоящий из правильных шестигранников. Каждый слой удерживается с другим, параллельным ему слоем, за счет ван-дер-вальсовских сил. Причем, центры шестигранников верхнего и каждого нижнего слоев совпадают, однако слои смещены относительно друг друга на 0,1418 нм в горизонтальном направлении и в порядке «через один». Слоистая структура объясняет многие свойства графита.
В бетта-графите атомы слоев связаны между собой точно так же, но чередование горизонтального смещения происходит через два слоя. Ромбоэдрическая структура считается нестабильной, разрушающейся при температуре более 2230о, но в природных графитах с гексагональной структурой встречается до 30% β-модификации графита.
Физические свойства графита
Цвет графита варьирует от железо-черного до стального серого с характерным металлическим блеском. На ощупь минерал жирный, скользкий, пачкает пальцы и бумагу, при механическом воздействии расслаивается на отдельные чешуйчатые частицы. Именно это свойство графита позволяет применять его в карандашах.
По сравнению с алмазом графит обладает меньшей твердостью и плотностью, а также графит электропроводен. Его теплопроводность зависит от степени нагрева и колеблется в пределах от 278,4 до 2435 Вт/(м*К).
Графит обладает чрезвычайной огнеупорностью, его температура сгорания — 38500С.
Химические свойства графита
Графит химически малоактивен: в кислотах не растворяется, с некоторыми солями и щелочными металлами образует соединения наподобие включений. С кислородом воздуха реагирует только при очень высокой температуре, образуя углекислый газ. Возможно фторирование графита с образованием (CF)x.
Применение графита
Техническое применение минерала чрезвычайно разнообразно и обусловлено свойствами графита, главным образом его огнеупорностью и электропроводностью. Так, в металлургии графит используется для производства тугоплавких тиглей, чехлов для термопар, емкостей для кристаллизации. В литейном производстве графитовый порошок используется в качестве антипригарной присыпки, а также для смазывания литейных форм.
Из коллоидно-графитовых смесей таких как графит С-1 изготавливают шлифовальные и полировочные пасты.
Хорошие электропроводящие свойства графита позволяют использовать его для производства электродов и контактов некоторых электрических приборов. Кроме производства карандашей, графит используется для изготовления красок и термостойких смазочных материалов, для наполнения пластмасс.
Даже в атомной энергетике замечательные свойства графита находят свое применение, в первую очередь, это его способность замедлять электроны в реакторах. В ракетостроении сопла ракетных двигателей и многие элементы теплозащиты также производятся с применением графита.
sait-sovetov.net
Графитовая промышленность
ГРАФИТОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ (а. graphite industry; Н. Graphitindustrie; ф. industrie de graphite; и. industrie de grafito) — подотрасль промышленности строительных материалов, занимающаяся добычей и обогащением графитовых руд, получением графита.
Зарождение графитовой промышленности относится к середине 19 — начале 20 вв. В связи с развитием чёрной и цветной металлургии началось промышленное использование графита как противопригарного материала при разливе металлов и сырья для изготовления плавильных тиглей. Основными центрами графитовой промышленности в то время были Великобритания и Австрия. В дореволюционной России первое месторождение графита открыто в 1826 на Урале, к концу 19 в. — ряд месторождений на Украине, в Сибири и Киргизии. Разработка велась с применением ручного труда и конной тяги. Практически вся добываемая руда отправлялась в Германию, Великобританию. В 1904 в Мариуполе (ныне Жданов) пущена первая в России обогатительная фабрика на рудах Старокрымского месторождения.
Общее производство графита в дореволюционной России — 18046 т, в том числе в Сибири 13225 т и на Украине 4821 т. После Октябрьской революции расширились работы по изучению ранее открытых месторождений и разработке схем обогащения графитсодержащих руд. К 1935 в CCCP были построены Завальевский комбинат (Кировоградская область) и Кыштымский комбинат (Челябинская область), Игарская фабрика (Красноярский край), Красноярская фабрика и реконструирован Ждановский завод (Донецкая область), что позволило к 1936 полностью обеспечить отрасли промышленности графитом отечественного производства. Выпуск графита в 1940 составил 44 тысяч т. Создание и совершенствование технологии добычи и обогащения графита, расширение номенклатуры выпускаемой продукции — наиболее характерные черты развития графитовой промышленности в 1935-41. В годы Великой Отечественной войны 1941-45 были разрушены Завальевский графитовый комбинат и Ждановский графитовый завод. Для покрытия дефицита графита в стране в 1942 был построен графитовый рудник в Бухарской области и увеличена в 2 раза производительность Красноярской фабрики. В 1945-65 были построены новые и восстановлены разрушенные предприятия.
70-е гг. характеризовались разработкой и внедрением химического обогащения графита (Завальевский комбинат, Ждановский завод), пневмоклассификации и пневмотранспорта готовой продукции с целью получения концентратов с зольностью до 0,1%, разработкой технологических схем коллоидного измельчения графитов и получения коллоидно-графитовых препаратов. С начала 80-х гг. залежи сырья в основном разрабатывают карьерами. Основная добыча и обогащение графитсодержащих руд кристаллической структуры в CCCP сосредоточены на Украине (Завальевское месторождение), Урале (Тайгинское месторождение). Добыча высококачественной скрытокристаллической руды (75-86% углерода) ведётся в Эвенском автономном округе, а переработка — на Красноярской графитовой фабрике (Ногинское месторождение). В 1982 в CCCP действуют шесть предприятий по добыче и переработке графита. Сырьевая база позволяет стабильно работать предприятиям. Производство графита по техническому уровню отвечает современным требованиям. Графито-обогатительные фабрики — высокомеханизированные и автоматизированные предприятия. Уровень механизации в основном производстве составляет 98,4%, во вспомогательном — 71,4%. На комбинатах внедряются автоматизированные системы управления режимами дробления, флотации, сушки. Впервые в мировой практике на Красноярской фабрике разработана технология обогащения скрытокристаллического графита способом термоизмельчения. Техническое перевооружение, совершенствование технологии обусловили рост производительности труда одного работающего в 1965-80 в 1,6 раза. Отечественная графитовая промышленность выпускает графит 38 марок, которые регламентируются 9 ГОСТами в зависимости от структуры, крупности содержания зольных примесей и вредных компонентов в графите (рис. 1).
Завальевский комбинат и Ждановский завод выпускают 8 марок графитоколлоидных препаратов и смазочно-охлаждающих жидкостей. По минерало-структурным характеристикам, техническим свойствам и потребительскому качеству графит, получаемый в стране, не уступает лучшим зарубежным образцам и экспортируется более чем в 10 стран мира, в том числе в США, Японию, ФРГ. Среди социалистических стран по добыче графита выделяется Чехословакия.
Графитовые месторождения распространены в развитых капиталистических и развивающихся странах, причём запасы на эксплуатируемых месторождениях значительно превышают не только текущие, но и прогнозируемые потребности в этом сырье (табл., рис. 2).
Однако число крупных продуцентов сырья ограничено. Среди них — Южная Корея, Мексика, Индия, Австрия, Мадагаскар, обеспечивающие около 80% всей добычи. Большая часть добываемого графита приходится на кристаллическое сырьё. Разработка таких месторождений ведётся в Южной Kopee, на Мадагаскаре, в Бразилии, ФРГ, Норвегии, США. Руды обогащают в основном флотацией, получая концентрат с содержанием 85-90% углерода. Крупные залежи скрытокристаллического графита разведаны в Мексике и Австрии. В Мексике ведётся подземная разработка крупнейшего в Западном полушарии месторождения в штате Сонора. В Австрии добыча графита сконцентрирована главным образом в Штирии — в Кайзерсберге (в основном графит литейного сорта, а также высококачественный 90-92%-ный порошок тонкого размола для производства карандашей, красок, смазок) и в Трибене (75%-ный графит для литейного производства и выплавки стали). В Нижней Австрии на месторождениях вдоль левого берега Дуная открытым способом добывается графит с более высокой кристаллизацией, используемый в производстве металлокерамики. Жильные месторождения графита разрабатываются только в Шри-Ланке. Руда залегает в виде жил, линз, гнёзд и заполняет трещины в метаморфических породах. Содержание графита в руде 75-100%. Добывается как «кусковой» кристаллический, так и «кусковой» скрытокристаллической графит. Около 50% всей национальной добычи обеспечивает предприятие «Богала» (1980). Основные поставщики графита на мировой рынок: Южная Корея, экспортирующая его главным образом в Японию, а также в Индию, Таиланд, на Филиппины; Мадагаскар, поставляющий графит в США, Францию, Великобританию, Японию, ФРГ; Норвегия, вывозящая его в Великобританию, ФРГ и США; Шри-Ланка, осуществляющая экспорт в Великобританию, США, Японию, страны Азии и в Австралию.
www.mining-enc.ru