Графит- минерал от класа на самородните елементи, една от алотропните модификации на въглерода. Минерал широко разпространен в природата. Обикновено се среща под формата на отделни люспи, плочи и гроздове, различни по големина и съдържание на графит. Правете разлика между отлагания на кристален графит, свързан с магмени скали или кристални шисти, и криптокристален графит, образуван по време на метаморфизма на въглищата.
Вижте също:
СТРУКТУРА
Шестоъгълна кристална полиморфна (алотропна) модификация на чист въглерод, най-стабилна в условията на земната кора. Слоевете на кристалната решетка могат да бъдат разположени по различни начини един спрямо друг, образувайки редица политипове, със симетрия от хексагонална система (дихексагонално-дипирамидален тип симетрия) до тригонална (ди-тригонално-скаленоедрален w.c.). Кристалната решетка на графита е от слоест тип. В слоевете С атомите са разположени във възлите на шестоъгълните клетки на слоя. Всеки атом С е заобиколен от три съседи с разстояние 1,42Α Има две модификации на графита: α-графит (шестоъгълен P63 / mmc) и β-графит (ромбоедъричен R (-3) m). Различават се в опаковката на слоевете. При α-графита половината от атомите на всеки слой са разположени над и под центровете на шестоъгълника (подреждане… ABABAB…), а при β-графита всеки четвърти слой повтаря първия. Удобно е да се представи ромбоедричният графит в шестоъгълни оси, за да се покаже неговата слоеста структура.
β-графитът не се наблюдава в чист вид, тъй като е метастабилна фаза. Въпреки това, в естествените графити съдържанието на ромбоедричната фаза може да достигне 30%. При температура 2500-3300 K ромбоедричният графит напълно се трансформира в шестоъгълен.
ИМОТИ
Провежда добре електрически ток. За разлика от диаманта, той има ниска твърдост (1 по скалата на Моос). Сравнително мека. След излагане на високи температури, той става малко по-твърд и става много крехък. Плътността е 2,08-2,23 g / cm³. Тъмно сив цвят, метален блясък. Нетопим, стабилен при нагряване при липса на въздух. Мазна (хлъзгава) на допир. Естественият графит съдържа 10-12% примеси от глини и железни оксиди. При втриване се ексфолира на отделни люспи (това свойство се използва в моливите).
Топлопроводимостта на графита от 278,4 до 2435 W / (m * K), зависи от класа на графита, от посоката спрямо базалните равнини и от температурата.
Електрическата проводимост на монокристалите на графита е анизотропна, в посока, успоредна на базалната равнина, тя е близка до металната, в перпендикулярната е стотици пъти по-малка. Минималната стойност на проводимостта се наблюдава в диапазона от 300-1300 K, а позицията на минимума се измества в областта на ниските температури за перфектни кристални структури. Рекристализираният графит има най-висока електрическа проводимост.
Коефициентът на топлинно разширение на графита до 700 K е отрицателен в посока на базалните равнини (графитът се свива при нагряване), абсолютната му стойност намалява с повишаване на температурата. Над 700 K коефициентът на топлинно разширение става положителен. В посока, перпендикулярна на базалните равнини, коефициентът на топлинно разширение е положителен, практически независим от температурата и повече от 20 пъти по-висок от средната абсолютна стойност за базалните равнини.
Графитните монокристали са диамагнитни, магнитната чувствителност е незначителна в базалната равнина и висока в ортогоналните базални равнини. Коефициентът на Хол се променя от положителен към отрицателен при 2400 K.
МОРФОЛОГИЯ
Добре оформените кристали са рядкост. Кристалите са пластинчати, люспести, извити, обикновено ламелни с несъвършена форма. По-често се представя от листа без кристалографски очертания и техните съвкупности. Образува непрекъснати криптокристални, листни или заоблени радиално-радиални агрегати, по-рядко - сферолитни агрегати с концентрично-зонална структура. При едрокристални утайки често се наблюдава триъгълно излюпване на равнините (0001). ПРОИЗХОД
Образува се при високи температури във вулканични и магмени скали, в пегматити и скарни. Среща се в кварцови вени с волфрамит и други минерали в среднотемпературни хидротермални полиметални находища. Разпространено е в метаморфни скали – кристални шисти, гнайси, мрамори. Големи находища се образуват в резултат на пиролиза на въглища под въздействието на капани върху въглищни находища (Тунгуски басейн). Допълнителен минерал на метеорити.
Свързани минерали: кварц, пирит, гранати, шпинел.
ПРИЛОЖЕНИЕ
За производството на топилни тигли, облицовъчни плочи - приложението се основава на устойчивостта на графита при висока температура (при липса на кислород), на неговата химическа устойчивост към редица разтопени метали. Използва се в електроди, нагревателни елементи - поради високата си електропроводимост и химическа устойчивост на почти всякакви агресивни водни разтвори (много по-висока от тази на благородните метали).
За производството на химически активни метали чрез електролиза на разтопени съединения, твърди смазочни материали, в комбинирани течни и пастообразни смазочни материали, пластмасов пълнител.
Той е забавител на неутрони в ядрени реактори, компонент на състава за производство на пръти за черни графитни моливи (смесен с каолин).
Използва се за получаване на синтетични диаманти, като стандарт за дължината на нанометровия диапазон за калибриране на скенери на сканиращ тунелен микроскоп и микроскоп с атомна сила, за производство на контактни четки и токосъбиратели за различни електрически машини, електрически превозни средства и мостови кранове с тролейно захранване, мощни реостати и др. устройства, при които е необходим надежден подвижен електрически контакт за производството на термична защита за носа на бойните глави на балистични ракети и космически кораби за повторно влизане.
Графит - C
КЛАСИФИКАЦИЯ
| Щрунц (8-мо издание) | 1 / Б.02-10 |
| Nickel-Strunz (10-то издание) | 1.CB.05a |
| Дана (7-мо издание) | 1.3.5.2 |
| Дана (8-мо издание) | 1.3.6.2 |
| Здравей, CIM Ref. | 1.25 |
Светът на камъните е богат и разнообразен. Много породи се отличават не само с външната си красота, но и с уникалността на химичния и физически състав. Всеки минерал е ценен по свой начин, използван е в различни индустрии от древни времена на зараждането на живота на земята. Един от тези специални камъни е графитът, модификация на въглерода, която прилича на обикновени въглища. Виждайки камъка за първи път, човек остава с впечатлението, че прилича на обикновени черни въглища, но след като научи за свойствата, минералът се нарежда по-близо до диаманта.
Още в древни времена, при първите находки на камъка, хората забелязали неговите невероятни свойства. Те започнаха активно да използват естествения елемент в живота. Именно графитът стана първата „креда“ за рисуване на скални надписи и писане. Днес малко се е променило, това самородно парче все още е ценно, широко се използва в много области, има голямо търсене, голямо производство и сравнително ниски цени.
Описание на минерала графит
Естественият материал има плътна структура, но е достатъчно да приложите лека сила и камъкът лесно ще се напука. Мекотата на естествения елемент позволява бърза обработка. Слоестата структура на минерала го прави различен от другите камъни. Въглеродните атоми са малки шестоъгълни клетки, които се образуват в правилни редове. Редовете са слабо свързани един с друг, но елементите на редовете са плътно прикрепени един към друг. Именно тази структура обяснява лесното разцепване на естествения камък, дори и с най-малкото усилие.Черен, плътен камък се добива от дълбините, той е твърд, способен да оставя следи върху равна повърхност. Затова минералът е наричан от гърците „графит”, от думата, която пиша – „графо”. Други народи наричали породата черно олово, скала, слива, въглеродно желязо. Подобни имена бяха свързани с формата, в която е открита породата. Понякога външно минералът приличаше на надвиснали капки, камъни със особена тъмна сянка, хвърлящи се като слива със сребристо лъскава стоманена сянка.
Диамант и графит
Такъв уникален вид природен елемент е присъщ поради факта, че не се образува в чист вид, а включва други породи. Примесите, включени в камъка, са различни, в него може да се намери дори злато. Ето защо е необходимо да се извършат няколко етапа на пречистване, преди да се получи уникален, чист естествен материал.
Изненадващо, металурзите знаят, че горещият чугун, когато се охлажда, е в състояние да отдели голямо количество изкуствен графит, който практически не отстъпва по свойства на естествения си аналог. Ето защо днес е напълно възможно да се получи изкуствен заместител на незаменим естествен материал.
Поле и производство
Можете да намерите графитни находища в много части на света. Общият брой на ресурсите варира от 600 милиона тона. Годишно се добиват малко над 600 хиляди тона минерал. Добивът се извършва в Китай, Чехия, Мексико, Южна Корея, Бразилия, Украйна, Канада, Русия и други страни.Произходът на естествена вкаменелост се намира до други скали. Често находищата на естествен графит се намират до варовик, гранитни скали, гнайс и слюда. Те са влакнести, кристални включвания.
Големите натрупвания на минерала са непрозрачни, глинени, сиви, люспести маси, формата им се променя в зависимост от находището. Оттук и действителният нюанс на камъка, който се променя от сив, стоманен, до смолисто черен. Минералът се добива на парчета по подземни методи, а графитната руда се добива по открити методи.
- леярна;
- елементарен;
- електрически въглища;
- презареждащ се;
- молив;
- смазваща форма от графит.
Освен това специалната марка, предназначена изключително за ядрени реактори, се счита за особено ценна. Производството се основава на общите изисквания към продуктите, представени в съответствие с предназначението.
Физични и химични свойства
Графитът се отличава със своята плътност, диамагнитност, добра топлопроводимост, която е пет пъти по-висока от тухла. Минералът се топи при температура 3 845-3 890 ° C. Кипи при 4200 ° C, топлината, отделена при горене, достига границата от 7 832 kcal.
Материалът остава инертен по отношение на всяка течност, газ, твърди вещества. В разтопени метали, чиято точка на топене е по-висока от самия камък, той се разтваря напълно. Взаимодействието с други вещества е разрешено през периода на топене.
Плътността на скалата е 2,23 g / cm3, лесно се огъва и реже. Плътността по скалата на Моос не надвишава числото 1. Оставащият еластичен, пластичен, мазен, графитът се използва широко в индустрията, използва се като смазка.
Сравнение на свойствата на графита и диаманта
Въпреки факта, че графитът и диамантът се считат за подвидове въглерод, минералите имат значителни разлики. Плътността на графита, за разлика от диаманта, е с 9 единици по-ниска по скалата на Моос. Основната разлика е в подреждането на атомната решетка. Въглеродният атом на диаманта се комбинира с четири съседни. Въпреки това, ако графитът се постави в среда над 1500 ° C, тогава неговата кристална решетка може плавно да се трансформира в структура, подобна на диаманта. Ето защо понякога можете да чуете комична поговорка, че графитът може да се счита за брат на диамантите и въглищата.
Графитът е минерал, използван в голямо разнообразие от индустрии. Тази популярност се дължи на уникалните му свойства (мекота, лесна обработка, висока електропроводимост, химическа инертност).
Има изкуствени видове от този материал, които също са много търсени. Използват се не само в различни индустрии, но и за микроскопски изследвания (като калибриращ материал).
Приложение на изкуствен графит
Използва се в следните промишлени сектори:
- Машиностроене;
- Атомно инженерство;
- Металургия;
- Производство на електротехника;
- Химическа индустрия.
Често се използват разновидности на изкуствен графит, импрегниран с различни синтетични смоли. Използват се за създаване на химическо оборудване, незаменими са при производството на спирателни или свързващи фитинги.
Изкуственият графит също се прави от:
- Механични уплътнения;
- Лагери;
- Реакторни сгради;
- Облицовъчни плочки.
Използване на естествен графит
Този минерал има най-широк спектър на приложение и е незаменим в голямо разнообразие от промишлени сектори.
Къде се използва графит:
- Машиностроене;
- Химическа индустрия;
- Металургия;
- Производство на строителни материали - този минерал е един от незаменимите компоненти при производството на тухли, по-специално огнеупорни тухли;
- Атомна енергия – използва се като модератор на невроните;
- Производство на електрически уреди - за производство на електрически контакти, както и електроди;
- Лекарството.
Използването на графит в металургията:
- В тази област графитът се използва за направата на форми за сплави, огнеупорни черпаци, както и съдове, в които се извършва кристализация;
- От него се правят топилни тигели;
- Графитът може да се използва за насищане на метали с въглерод (т.е. карбонат), както и за създаване на реактивни метали;
- Графитният прах често се използва като лубрикант за леярски форми.
Машиностроене: за какво се използва графитът
В тази индустрия използването на минерала също е много разнообразно. Неговите свойства правят графита незаменим за създаването на голямо разнообразие от продукти.
В машиностроенето графитът се използва за производство на:
- Облицовъчни плочи;
- Електроди (графит);
- Различни нагревателни елементи;
- Прахове и пасти за уплътняване на контакти, например в хлабините;
- Плъзгащи се контакти (електрически четки);
- Лагери, уплътнителни пръстени;
- Електростатични покрития.
Графит в химическата промишленост:
- От този минерал се произвеждат различни лубриканти, които се използват както в производството, така и в ежедневието;
- Е пълнител за някои видове пластмаси;
- Използва се за синтеза на изкуствени диаманти;
- Незаменим при производството на бои, които имат отлични антикорозионни свойства, както и различни лакове;
- Използва се като пълнител за технологични смеси;
- Може да служи като пластификатор;
- Е един от компонентите на лепилото за залепване на гумирани тъкани;
- Част от добавки и антифрикционни пълнители (за трансмисионни или двигателни масла), охлаждащи течности;
- Използва се за производството на алкални батерии.
Графит: медицински приложения
Този минерал се намира в много лекарства (предимно хомеопатични). Използва се при дерматологични заболявания, както и за образуване на белези или сраствания, метаболитни нарушения.
Моливите също са изработени от черен графит.
Думата графит в превод от гръцки означава „пиша“. Минерал с това име се образува естествено при високи температури във вулканични скали.
Характеристики на графита
Графитът е представител на класа естествени елементи с висока якост. Структурата му има много слоеве.
В природата има два вида графит:
- груб кристален,
- фин кристален.
По размера на кристалите и по местоположението им един спрямо друг в природата се срещат следните видове графит:
- изрично кристален,
- криптокристален.
Графитът има доста слоеста структура. Всеки от слоевете има вълнообразна форма. Той е мек.
Графитът е един от елементите, който се състои главно от кристали с различни размери. Те имат пластмасова структура и малки люспи по краищата. По силата си те могат да се сравнят с диамантите.
Кристалната решетка на графита се състои от голям брой слоеве, които имат различно разположение един спрямо друг.
Днес често се произвежда изкуствен графит, който се създава от смес от различни вещества. Използва се в различни отрасли на човешкия живот. Изкуственият графит има голям брой видове.
В съвременния свят се планира извличането на злато от графит. Учените са открили, че един тон графит съдържа приблизително 18 грама злато. Това количество златна руда е присъщо на златните находища. В момента е възможно да се добие злато от графит не само у нас, но и в други страни по света.
Физични свойства на графита
Едно от основните свойства на графита е способността му да провежда електрически ток. Физичните му свойства се различават от тези на диаманта по това, че няма толкова високо ниво на твърдост. Структурата му първоначално е доста мека. Въпреки това, след нагряване, той става твърд и крехък. Материалът започва да се разпада.
Физичните свойства на графита са както следва:
- не се разтваря в киселина.
- топенето на графит при температури под 3800 градуса по Целзий е невъзможно.
- след нагряване придобива твърда и крехка структура.
Това далеч не са всички свойства на графита. Има и параметри, които правят този артикул уникален.
Графитът има следните характеристики:
- точката на топене на графита е 3890 градуса по Целзий,
- цветът на графита е тъмно сив с метален блясък,
- топлинният капацитет на графита е 0,720 kJ
- съпротивлението на графита е 800 000 · 10−8 (Ohm · Meter).
внимание: Единственият параметър от всички характеристики на графита, който зависи от вида на елемента, е топлопроводимостта на графита. Тя е от 278,4 до 2435 W / (m * K).
Таблица. Физични свойства на графита.
| Коефициент на топлопроводимост λ, W / (m ° С) графит: | ||||||
| - кристална | || | 354,7 | 308,2 | |||
| - естествено | _|_ | 195,4 | 144,2 | 112,8 | 91,9 | 75,6 |
| - натиснат | || | 157 | 118,6 | 93,0 | 69,8 | 63,9 |
| - изкуствен с p = 1,76 g / cm3 | _|_ | 104,7 | 81,4 | 69,8 | 58,2 | |
| - същото, с p = 1,55 g / cm3 | || | 130,3 | 102,3 | 79,1 | 63,9 | 53,5 |
| Якост на опън σпц, MN / m2 | || | 14,2 | 15,2 | 15,9 | 16,5 | 17,6 |
| _|_ | 10,3 | 11,3 | 12,0 | 12,5 | 13,7 | |
| Модул на еластичност E, MN / m2 | || | 5880 | 7100 | 7350 | 7500 | 7840 |
| _|_ | 2700 | 3040 | 3200 | 3630 | 3920 | |
| Специфична топлина s, kJ / (kg0C) | 0,71 | 1,17 | 1,47 | 1,68 | 1,88 | |
| Електрическо съпротивление pe104, Omsm | 16 | 13 | 11 | 10 | 9 | |
| Коефициент на линейно разширение 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 |
Добив на графит
Добивът на графит е сложен процес. За това са създадени голям брой видове оборудване. Използва се за копаене и смачкване на елемент. Графитните отлагания обикновено се намират дълбоко под земята. Поради тази причина най-често се използват сондажни съоръжения, които позволяват да се стигне до полето на този елемент.
Графитни приложения
Както знаете, такъв материал като графит има голям брой уникални качества. Те определят обхвата на неговото приложение. Благодарение на. че този материал е устойчив на високи температури, използва се за производство на облицовъчни плочи.
Използването на графит се използва и в ядрената индустрия. Там той играе важна роля в задържането на неутроните.
Получаването на диамант от графит също е възможно. В съвременния свят е възможно да се получат синтетични диаманти, които по своите качества и външен вид ще наподобяват естествени материали.
Пиролитичният графит е специална форма на елемент като графит. Този сорт е намерил широко приложение в областта на микроскопските изследвания. Използва се като материал за калибриране.
Графит. Свойства, приложение
Най-често се използва в сканираща тунелна микроскопия и атомно-силова микроскопия. Този вид графит се класифицира като синтетичен. Може да се получи чрез нагряване на кокс и смола.
Благодарение на графита активните метали могат да бъдат получени от химическа гледна точка чрез електролиза. Този метод на използване на елемента се обяснява с факта, че графитът има доста добра електрическа проводимост.
При производството на пластмасови изделия графитът също е намерил своето приложение. Използва се за пълнене на пластмаси.
Най-известният метод за използване на графит е производството на пълнители за обикновени моливи, с които хората са толкова свикнали.
Какво е графит? Формула, свойства и приложение на графита
Графит. Свойства, приложение
Графитите са сиви вещества с метален блясък, аморфна, кристална или влакнеста структура, мазни на допир, специфично тегло от 1,9 до 2,6.
На външен вид графитът има метален оловно-сив цвят, вариращ от сребрист до черен, с характерен маслен блясък.
Поради това потребителите често наричат явните кристални графити сребристи, а криптокристалните графити черни.
В зависимост от структурната структура графитите се разделят на:
изрично кристален,
криптокристален,
графитоиди,
Графитна мина. Снимка: роден 1945г
Кристалната решетка на графита се състои само от въглеродни атоми. Кристалната решетка на графита се характеризира с изразена слоеста структура, разстоянието между слоевете е 0,335 nm. В кристалната решетка на графита всеки въглероден атом е свързан с три други околни въглеродни атома. Кристалната решетка на графита е от два вида: хексагонална (α-графит) и ромбоедрична (β-графит, метастабилна форма). Въглеродните атоми на всеки слой от кристалната решетка на α-графита са разположени срещу центровете на шестоъгълниците, разположени в съседните (долни и горни) слоеве; позицията на слоевете се повтаря през един, като всеки слой се измества спрямо другия в хоризонтална посока с 0,1418 nm (ABABA опаковка). В ромбоедричната решетка на β-графита позицията на равнинните слоеве се повтаря не през един слой, както в шестоъгълната решетка, а през два. Въпреки факта, че β-графитът е метастабилен, в естествения графит съдържанието му може да достигне до 30%. При температури от 2230-3030 ° C ромбоедричният графит напълно се трансформира в шестоъгълен. Алфа графитът и бета графитът имат сходни физически свойства (с изключение на малко по-различната структура на графен).
Електрическата проводимост на графитните кристали е анизотропна: тя е близка до метална в посока, успоредна на базалната равнина, и с порядък по-малко в перпендикулярна посока. Анизотропията е характерна и за звукопропускането (акустични свойства) и топлопроводимите свойства на графита.
Графитни свойства
Широкото използване на графита се основава на няколко уникални свойства:
- добра електропроводимост;
- устойчивост на агресивна среда;
- устойчивост на високи температури;
- висока смазваща способност.
Електрически свойства
Електрическата проводимост на графита е 2,5 пъти по-голяма от тази на живака. При температура от 0 градуса. електрическото съпротивление варира от 0,390 до 0,602 ома. Долната граница на съпротивление за всички видове графит е една и съща и е равна на 0,0075 ома.
Топлинни свойства
Точката на топене на графита е 3845-3890 С при налягане от 1 до 0,9 атм.
Магнитни свойства
Левитация на графит. Снимка: жълто облак
Разтворимост на графит
Еластичност на графита
Оптични свойства
Графитни приложения
Естествените графити се използват в много технологични и производствени процеси: огнеупорни материали (висококачествени, графит-магнезиеви, алуминиево-графитни), леярни, спирачни накладки, смазки, производство на моливи, тигели, галванични батерии, алкални батерии, прахова металургия, въглерод-графит материали (електрически четки, електрически въглищни продукти, антифрикционни материали), производство на стомана, термично експандиран графит, други области (багрила и полиращи), антивъглеродни материали, части за електротехника, магнитни ленти, промишлено производство на диаманти, охлаждащи и смазочни суспензии) .
Изкуствени натрошени графити - предназначени за карбуризиране на чугун и стомана в мартеновски, кислородно-конверторни и електрически стоманени процеси при топене на стомана с намалено съдържание на чугун в шихтата, за разпенване на шлаки в металургични процеси, при производството на въглеродно-графитни материали и продукти, като пълнител за графит-пластмаси и като самостоятелни продукти в други потребяващи индустрии.
Домашната индустрия произвежда голям асортимент от графитни електрически четки за различни електрически машини, електрически осветителни въглища за проектори и за демонстрация и заснемане на филми, елементарно - галванични батерии, заваряване и спектрален анализ, продукти за вакуумна и комуникационна техника.
Графитът служи като силно огнеупорна постна добавка в керамичните маси. Той придава висока огнеупорност, топлопроводимост и термична стабилност на масата на тигела, придава на тигелите гладка повърхност, към която стопеният метал не прилепва добре. Той намалява металните оксиди при високи температури и предотвратява окисляването на метала.
От голямо значение е производството на графитни топилни тигли, както и капаци за тях. Освен това от графит се изработват удължители и опори за тигели, тигели за специални пещи и реторти. Вани за запояване, вани за изпичане на молив, графит-карборундови муфели и други продукти. Кристалният графит се използва като силно огнеупорен материал при производството на висококачествени високоогнеупорни облицовъчни продукти за зидария на доменни пещи, пещи и парни котли.
Разтваряне - графит
Страница 1
Разтварянето на графита в y-фаза е важен процес по време на нормализиране (както и при втвърдяване) на чугун с феритна или феритно-перлитна структура. Този процес е подобен на карбуризирането на стомана; разликата е, че по време на карбуризиране повърхностният слой на стоманената част е наситен с въглерод от външната среда, а когато чугунът се нагрява, множеството графитни включвания, разположени в металната основа, са карбуризиращият агент и настъпва насищане с въглерод през целия обем на отливката. Разтварянето на въглерода в аустенита на чугуна се влияе от температурата: с повишаване на температурата на нагряване разтворимостта на въглерода в y-фазата се увеличава рязко. В резултат на нормализиране на чугун с оригиналната структура на основната маса от ферит или ферит и перлит, се получава структура от перлит или сорбитол-подобен перлит с повишена твърдост и здравина.
Разтварянето на графита става доста бързо само при високи температури.
Тъй като графитът се разтваря при студения контакт и концентрацията на въглерод в стопилката се увеличава, зоната, където SG (TX) CA (TX) се разширява към високи температури и по-ниски пренасищания.
Термодинамичните данни за разтварянето на графита са все още оскъдни и често противоречиви. Въпросът за енталпията на процеса не е напълно ясен.
При нагряване графитът се разтваря в аустенит и следователно, въпреки различната първоначална структура на чугуна, аустенитът с евтектоидна или хиперевтектоидна концентрация на въглерод претърпява трансформация по време на охлаждане.
Порите, образувани при разтварянето на графита и обезвъглеродяването на чугуна, са частично или напълно запълнени с оксиди. Заедно с желязо, силиций и манган се окисляват, образувайки стабилни съединения с кислород. Както и на повърхността, оксидираният слой в основната част на отливките има хетерогенна структура.
Възможността за образуване на пори при разтваряне на графита следва от данните на дилатометричния анализ. Ако процесът на разтваряне на графита беше обратим, размерите на пробите по време на утаяването и разтварянето на графита биха се променили със същата стойност, но с противоположни по знак.
Установено е, че когато графитът се разтваря в течно желязо, стойността на D)/s има положителна стойност в целия диапазон на концентрация и при NG 0 1 е близо до 5000 cal/mol. Промяната в DL ентропията c надвишава стойностите, съответстващи на идеалните решения; с увеличаване на концентрацията на въглерод, действителните стойности на DL c намаляват по-бързо от съответните стойности, съответстващи на идеалните решения.
По този начин основният механизъм за разтваряне на графита, очевидно, е дифузията при директен контакт. В този случай карбуризацията на желязото може да бъде резултат от дифузия на въглерод върху повърхността на порите до онези области, където се запазва контактът с матрицата, и по-нататък чрез гранична и обемна дифузия. Не се наблюдава голяма разлика в карбуризацията по контура на включването, което може да се реализира, ако повърхностната дифузия значително преобладава над обемната. В много дифузионни пари действително има такова съотношение на скоростите на дифузия, но не е известно до каква степен това може да е вярно за сплавите Fe - Si - C.
Въз основа на микроскопската картина на разтварянето на графит, разгледана по-горе, е лесно да се обясни ефектът от температурата на аустенизация и повърхностно активните примеси. При нагряване разтворимостта на въглерода в аустенита се увеличава, така че намаляването на кохезията на графита се придружава от увеличаване на адхезията на графита към матрицата. В резултат на това по-често се случва възстановяването на контакта между двете фази чрез разрушаване на графита. Едновременно с нагряването се увеличава и ролята на газовете. Добавянето на елементи към чугуна, които намаляват повърхностното напрежение на матрицата и по този начин отслабват адхезията, трябва да предотврати карбуризацията. Разтварянето може да бъде забавено и от примеси, които увеличават силите на свързване в базалните равнини на графита.
Графитни свойства
Вторият тип взаимодействие се осъществява, когато графит или диамант се разтварят в течни метали. При тези условия овлажняването на графита е по-малко интензивно, отколкото в първия случай.
Вторият начин е да се използват термодинамичните характеристики на процесите, свързани с разтварянето на графита в течно желязо.
Страници: 1 2 3 4
ГРАФИТ (от гръцки grapho - пиша * а. Графит, черно олово, плумбаго; n. Графит; е. Графит; и. Графито) е минерал от класа на самородните елементи, една от полиморфните модификации на въглерода, термодинамично стабилен в условията на земната кора. Примеси на газове (CO2, CO, H, CH4), понякога вода, битум, както и Si, Al, Mg, Ca и др. Кристализира в шестоъгълна система. Структурата е наслоена. Добре оформените кристали са рядкост; те изглеждат като шестоъгълни таблетки с добре развита базопинакоидна повърхност. Отбелязват се близнаци. Обикновено образува люспести, колоновидни, масивни, бъбрековидни, сферолитоподобни, сферични и цилиндрични зонални агрегати.
Графитни свойства
Естествените графити се отличават с размера на кристалите и взаимното им подреждане в ясно кристални и криптокристални.
Използването на графит в различни промишлени сектори
Размерът на първия надвишава 1 микрон, вторият е по-малък от 1 микрон. В промишлеността едрокристалният (над 50 микрона), финокристален (под 50 микрона) и фино кристален (под 10 микрона) графити се отличават с размера на кристалите. Пинакоидното разцепване е много перфектно. Линията е тъмно сива до черна. Мазна на допир, оцветява ръцете. Метален блясък. Анизотропен. Минералогична твърдост 1-2. Плътност 2250 кг / м3. Огнеупорен - не се топи при нормално налягане, температурата на сублимация е над 4000 К. Електрически проводим - електрическото съпротивление на кристалите е 0,42,10-4 Ohm / m, за фини прахове - 8-20,10-2 Ohm / m. Химически устойчив. Характерни са също нисък модул на еластичност, висок специфичен топлинен капацитет, добра устойчивост на термичен удар, устойчивост на корозия, висока модерираща способност на неутроните и малко напречно сечение на тяхното улавяне. По произход - метаморфни, магматични. Индустриалните натрупвания се свързват предимно с метаморфни находища. Магматичните находища са редки и са ограничени до алкални и ултраосновни скали. Материалният състав на рудите зависи от генезиса. Обикновено присъстват силикатни минерали (кварц, фелдшпат, слюда, глинести минерали). В мраморите карбонатите обикновено се свързват с графит. Нефелин, воластонит и каолинит могат да бъдат добивани като свързани минерали. Има три вида графитни руди: люспести, плътни кристални, криптокристални.
Графитно находище
Отлаганията на люспест графит са локализирани в гнайси, кварцити и мрамор. Образува се по време на метаморфизма на древни седиментни пластове. Формата на отлаганията е пластова и лещовидна, с еднаква дебелина и дължина. Графитните люспи образуват разпръснати дисеминации в скалата. Съдържанието на въглерод в рудата е средно 3-18%. В CCCP са известни находища на графит (например Тайгинское, Урал; Завалевское, Украинска ССР), Австрия, Чехословакия, Германия, Индия, Мадагаскар (област Фанандран), Бразилия, KHP, Канада.
Плътният кристален графит съставя вени и лещи в отлагания с хидротермално-пневмалитен произход или гнезда, лещи и дисеминация в контактно-реакционни отлагания. Пневматолитно-хидротермалните отлагания са свързани с съвместими, по-рядко пресичащи се пегматит, кварц, фелдшпат и калцит. Контактно-реакционните отлагания са ограничени до контактните зони на богати на въглерод карбонатни и шистови скали с алкални и габроидни скали, по-рядко гранити. Рудите са съставени от фелдшпат, кварц, по-рядко слюди, карбонат; в скарнови зони те са обогатени с гранат, воластонит, пироксен, скаполит, както и минерали от алкални и габроидни скали (нефелин, канкринит, содалит, сфен, апатит). Графитът (от груб до фино кристален) изгражда люспести и влакнести агрегати. Съдържанието в рудите е 15-40%, в някои находища 60-90%. Обикновено се добива под земята. Известните находища са Bogala (Шри Ланка) и Botogolskoe (CCCP).
Криптокристалният графит има несъвършена текстура и често съдържа примес от фино диспергирано въглеродно вещество. Образува мощни и разширени леговидни отлагания, понякога превръщащи се във въглища. Съдържанието на въглерод е 80-90%. Основните скалообразуващи минерали са кварц, фелдшпат, серицит, хлорит и калцит. Графитът се образува при метаморфизма на въглища, въглеродни и битуминозни шисти в близост до интрузии. Находища се разработват по открит и подземен метод. Основните находища се намират в Мексико (щат Сонора), Южна Копи, Австрия (мина Кайзерсберг), CCCP (находище Ногинское).
Получаване на графит
Основният метод за обогатяване на криптокристалните руди е рудодобив, на плътни кристални и люспести руди - флотация. Качеството на концентратите подлежи на ограничения за съдържанието на пепел и разпределението на частиците по размер (графитните люспи се оценяват по размер). Криптокристалните руди се смилат. При флотацията на люспести и плътни кристални руди се използват колектори - керосин и други въглеводороди; пенообразуватели - борово масло, алкохол; регулатори - сода, алкали; депресанти - нишесте, реагенти на базата на декстрин. За да се подобри изборът, се подава течно стъкло. Флотацията е последвана от мокро класифициране, сушене, въздушна класификация и хидрометалургични операции, включително изпичане на сода, варене на сгурия, излугване на сярна киселина, промиване, кипене в разтвор на сода, измиване, сушене и сухо магнитно разделяне за получаване на графит в немагнитна продукт. При завършване на люспест доменен графит се използва електрическо разделяне.
Запаси и употреба
Световни запаси на графит (1978, хил. тона) в капиталистически и развиващи се страни: люспи - Южна Америка, 136; Европа, 3500; Африка, 5442; Азия, 900; плътни кристали - Азия, 2900; криптокристален - Северна Америка (с изключение на САЩ), 3084; Европа, 5623; Asia, 6168. За добива на графит виж чл. графитна индустрия.
Наред с естествения се използва изкуствен графит, който се получава чрез охлаждане на пренаситени с въглерод сплави, термично разлагане на газообразни въглеводороди, нагряване на антрацит, нефтен кокс, каменовъглен катран. Графитите се използват в металургията (тигли, леярски форми, незалепващи бои), в химическото инженерство (материал за облицовки, тръби и др.), в производството на колектори за динамо, електроди, проводими прахове, смазочни материали, антифрикционни продукти, в ядрени технология, в производството на моливи, бои, топлоизолационни материали. Изкуственият графит на бучки се използва като устойчиви на ерозия покрития за дюзи на ракетни двигатели и горивни камери с носов конус.
Основни свойства на естествения графит
Графит- Вещества със сив цвят с метален блясък, аморфна, кристална или влакнеста структура, мазни на допир, специфично тегло от 1,9 до 2,6. На външен вид графитът има метален оловно-сив цвят, вариращ от сребрист до черен, с характерен маслен блясък.
Поради това потребителите често наричат явните кристални графити сребристи, а криптокристалните графити черни.
Графитът е мазен на допир и се замърсява много добре. На повърхности той лесно придава черти от сребрист до черен, лъскав. Графитът се отличава със способността си да прилепва към твърди повърхности, което прави възможно създаването на тънки филми при триене на повърхностите на твърди тела с него.
Графитът е алотропна форма на въглерод, която се характеризира със специфична кристална структура, която има особена структура.
В зависимост от структурната структура графитите се разделят на:
- изрично кристален,
- криптокристален,
- графитоиди,
- високо диспергирани графитни материали, обикновено наричани въглища.
От своя страна изрично кристалните графити се разделят според размера и структурата на кристалите на: - плътен кристал (Боготолско графитно находище),
- люспест (тайгинско графитно находище).
В люспестия графит кристалите са под формата на плочи или листовки. Люспите им са мазни, пластмасови и имат метален блясък.
Най-важните свойства на графита
Електрически свойства
Електрическата проводимост на графита е 2,5 пъти по-голяма от тази на живака. При температура от 0 градуса.
Графит - описание на графита, свойства, добив, приложение, производство
електрическото съпротивление варира от 0,390 до 0,602 ома. Долната граница на съпротивление за всички видове графит е една и съща и е равна на 0,0075 ома.
Топлинни свойства
Графитът има висока топлопроводимост, която се равнява на 3,55W*deg/cm и се намира между паладий и платина.
Коефициентът на топлопроводимост е 0,041 (5 пъти повече от този на тухла). Тънките графитни нишки имат по-висока топлопроводимост от медните.
Точката на топене на графита е 3845-3890 С при налягане от 1 до 0,9 атм.
Точката на кипене достига 4200 С.
Температурата на запалване в кислородна струя е 700-730°C за явни кристални графити. Количеството топлина, получено при изгаряне на графит, варира от 7832 до 7856 kcal.
Магнитни свойства
Графитът се счита за диамагнитен.
Разтворимост на графит
Химически инертен и не се разтваря в никакви разтворители, освен в стопени метали, особено тези с висока точка на топене. При разтваряне се получават карбиди, чиито най-важни свойства са волфрамови, титанови, железни, калциеви и борни карбиди.
При обикновени температури графитът е много трудно да се комбинира с други вещества, но при високи температури дава химични съединения с много елементи.
Еластичност на графита
Графитът не е еластичен, но въпреки това може да се реже и огъва. Графитната тел се огъва лесно и се усуква в спирала, а при навиване дава удължение от около 10%. Якостта на опън на такъв проводник е 2 kg / mm2, а модулът на огъване е 836 kg / mm2.
Оптични свойства
Коефициентът на поглъщане на светлината на графита е постоянен за целия спектър и не зависи от радиационната температура на тялото; за тънки графитни нишки е 0,77, с увеличаване на графитните кристали, поглъщането на светлина вече е в диапазона от 0,52-0,55.
Съдържанието на мазнини и пластичността на графита са най-важните свойства, които позволяват широкото му използване в промишлеността. Колкото по-високо е съдържанието на мазнини в графита, толкова по-нисък е коефициентът на триене. Съдържанието на мазнини в графита определя използването му като лубрикант, както и способността му да прилепва към твърди повърхности.
Благодарение на тези свойства е възможно да се създават тънки филми, когато графитът се втрива върху повърхността на твърдите вещества.
Ниският коефициент на термично разширение на графита и свързаната с него висока устойчивост на температурни напрежения е решаващ фактор за използването му като важен и незаменим спомагателен материал в металообработващата, желязолеярната и стоманодобивната промишленост, т.е. навсякъде, където работните повърхности трябва да бъдат защитени от пряко излагане на разтопен метал. Важно предимство при тази употреба е и неговата неомокряемост, напълно редуцирани метали и неутрални шлаки, здравина при високи температури. Използването на графит за леене на части подобрява качеството на отливките, намалява количеството брак и предотвратява образуването на изгаряне, което изисква големи усилия и разходи за отстраняване.
Необработените форми и сърцевини са покрити със слой сух графитен прах. Чистият графит има нисък коефициент на абсорбция на неутрони и най-висок коефициент на задържане, което го прави незаменим в ядрените реактори. Развитието на черната и цветната химическа промишленост е немислимо без графитни електроди.
Графитът е отличен материал за облицовка на електролитни клетки за производство на алуминий. Въглеродсъдържащи материали се използват за изграждане на електрически пещи и други отоплителни тела.
Тигелите и лодките са направени от графит за производството на свръхтвърди сплави.
В химическата промишленост графитните материали са незаменими за производството на топлообменници, работещи в корозивна среда.
А също и за производство на нагреватели, кондензатори, изпарители, хладилници, скрубери, дестилационни колони, дюзи, дюзи, кранове, части за помпи, филтри.
Домашната индустрия произвежда голям асортимент от графитни електрически четки за различни електрически машини, електрически осветителни въглища за проектори и за демонстрация и заснемане на филми, елементарно - галванични батерии, заваряване и спектрален анализ, продукти за вакуумна и комуникационна техника.
В машиностроенето графитът се използва като антифрикционен материал за лагери, фрикционни пръстени, крайни и бутални уплътнения и упорни лагери.
Минерали и скали / Описание на минерали Графит
Въглеродът образува много естествени елементи, които имат своя собствена структура. Един от тези елементи е графитът. Това е често срещан материал в природата, който се среща под формата на люспи и плочи. Неговите натрупвания се различават по размер и съдържание на материала. Местоположението е кристален шист или магматична скала. Често се образува, когато въглищата са метаморфични.
Произход на веществото
Графитът най-често се образува от въздействието на висока температура и налягане в седиментните скали – във въглищата и битума. Този процес се нарича метаморфизъм. В някои случаи материалът се образува по време на процеса на кристализация. Обикновено възниква от магма, която е богата на въглерод. Понякога се образува от варовик, който е бил уловен в магма.
Места на обучение:
В процеса на кристализация в редки случаи се получава скала. Да, и от практическо значение е породата, която е възникнала с метаморфни средства. Малките включвания в скалите на метеоритите представляват интерес за учените, но не и за индустрията.
Химичният състав на графита е въглеродни атоми, които са ковалентно свързани един с друг. Тоест, един атом припокрива електронните облаци на три други атома, които го заобикалят. Атомите са в силна връзка. В минерала се наблюдава лека примес на други компоненти.Има 2 вида графит:
- Алфа (шестоъгълна).
- Бета (ромбоедъричен).
Помежду си видовете се различават по опаковането на слоевете. При алфа видовете атомите имат опаковка от типа ABABABA. Тоест подреждане под формата на шестоъгълник, но има изключително слаба връзка между слоевете. Структурата на графита е такава, че лесно се разпада на слоеве.
При бета видовете всеки четвърти слой повтаря първия. Оказва се един вид ромбоедрична връзка. Бета-графитът не съществува в чист вид - той е метастабилна фаза. Естествените скали от материала имат до 30% от тази фаза в състава си. При температура от около 2,5 хиляди Келвина има пълна трансформация на ромбоедричната структура в шестоъгълна.
Материалът има същия състав като диаманта, но свойствата се различават драстично. Това се дължи на разликата в атомните връзки. След втвърдяване в пещ при високи температури, твърдостта на графита се увеличава, но се увеличава и крехкостта. Това качество се използва за създаване на изкуствени диаманти.
Таблица с характеристики:
Скалата не се топи. Когато се достигне критичната температура, кристалната решетка започва да се срива. Скалата е хлъзгава и мазна на допир. При триене се разцепва на малки люспи, които остават на повърхността. Тази характеристика позволява минералът да се използва за водене на записи.
Графитът се използва широко в промишлеността. Повечето индустрии се нуждаят от този материал в чист вид или с добавка. Списъкът на това, което се прави от графит, е огромен: от моливи и огнеупорни покрития до пръти за ядрени реактори и грес.
приложения:
Хранителната промишленост е друга област, в която се използва графит, макар и в свързана форма. Но преди да бъде използван, компонентът се подлага на известна обработка. Желязото, етиловият алкохол, графитът и захарта имат различна плътност. Но въпросното вещество може да бъде част от други хранителни продукти. Намира се в етери, алкохол и захар.
Един прост експеримент със захарта показва съдържанието на графит. За да направите това, поставете кубчето захар върху капака и покрийте с капачка. Отдолу капакът се нагрява на огън, докато започне да излиза дим под капачката. Ако донесете източник на огън към него, тогава димът ще се запали. След края на отделянето на газ, огънят се гаси от долната част на капака. На капака ще има черна маса от въглерод.
Китай е водещ износител на минерала. Страната доставя до 70% от световния обем. И китайците няма да се спират на този резултат, тъй като производителите разширяват връзките си със западни компании. Последните са консуматори.
Канада, Бразилия, Мексико и Шри Ланка са останалите световни лидери в производството на минерала. Тези страни произвеждат 8-12% от световния обем. В Руската федерация запасите от графит са около 13 милиона тона. Значителна част от запасите са съсредоточени в Сибир. Повече от 75% от вътрешните запаси са бедна руда, която съдържа не повече от 6% от минерала. Вътрешните балансови запаси изискват преоценка, тъй като някои от тях са непрактични за разработване поради ниското качество на рудата. Разположението в защитени територии също налага ограничения за разработването на мини.
Повече от половината от добития материал се консумира от САЩ, Япония, Германия и Китай. Пазарната стойност на графита се определя от съдържанието на кристали и въглерод в него. Средната цена е около 0,75 цента за 1 кг материал. Местоположението на производителя също влияе върху цената.
(железен карбид; Fe 3 C метастабилна високовъглеродна фаза)
Графитстабилна високовъглеродна фаза
Бял чугун (крехък, съдържа ледебурит и не съдържа графит)
Сив чугун ( графитпод формата на плочи)
Ковко желязо (графит на люспи)
Ковко желязо (сфероидален графит)
Половина чугун (съдържа графит и ледебурит)
Електрическата проводимост на монокристалите на графита е анизотропна, в посока, успоредна на базалната равнина, тя е близка до металната, в перпендикулярната е стотици пъти по-малка. Минималната стойност на проводимостта се наблюдава в диапазона от 300-1300 K, а позицията на минимума се измества в областта на ниските температури за перфектни кристални структури. Рекристализираният графит има най-висока електрическа проводимост.
Приложение
Сувенирен графитен блок.
Използването на графит се основава на редица уникални свойства.
- за производство на топилни тигли, облицовъчни плочи - приложението се основава на устойчивостта на графита при висока температура (при липса на кислород), на неговата химическа устойчивост към редица стопени метали
- електроди, нагревателни елементи - поради висока електрическа проводимост и химическа устойчивост на почти всякакви агресивни водни разтвори (много по-висока от тази на благородните метали).
- За производство на реактивни метали чрез електролиза на стопени съединения. По-специално, при производството на алуминий се използват едновременно две свойства на графита:
- Добра електропроводимост, и като резултат - пригодността му за направа на електрод
- Газообразната природа на реакционния продукт на електрода е въглероден диоксид. Газообразната природа на продукта означава, че той напуска електролизера сам и не изисква специални мерки за отстраняването му от реакционната зона. Това свойство значително опростява технологията за производство на алуминий.
- твърди лубриканти, в комбинирани течни и пастообразни смазки
- пълнител за пластмаси
- забавител на неутрони в ядрени реактори
- компонент на състава за производство на пръчки за черни графитни моливи (смесен с каолин)
- за производството на синтетични диаманти
- за производство на контактни четки и токоприемници за различни електрически машини, електрически превозни средства и мостови кранове с тролейно захранване, мощни реостати, както и други устройства, при които е необходим надежден подвижен електрически контакт.
- като проводящ компонент на високоустойчивите проводими лепила
литература
- // Енциклопедичен речник на Брокхаус и Ефрон: В 86 тома (82 тома и 4 допълнителни). - SPb. , 1890-1907.
- Клайн, Корнелис и Корнелиъс С. Хърлбът, мл. (1985) Ръководство по минералогия: след Дана 20-то изд. ISBN 0-471-80580-7