Iš ko gaminamas grafitas? Pagrindinės natūralaus grafito savybės

Grafitas- mineralas iš natūralių elementų klasės, viena iš alotropinių anglies modifikacijų. Natūralus mineralas. Paprastai jis susidaro atskirų svarstyklių, plokštelių ir sankaupų pavidalu, skirtingo dydžio ir grafito kiekio. Yra kristalinio grafito, susieto su magminėmis uolienomis ar kristalinėmis skiltimis, ir kriptokristalinio grafito, susidarančio anglių metamorfizmo metu, telkiniai.

Taip pat žiūrėkite:

STRUKTŪRA

Šešiakampė kristalinė polimorfinė (alotropinė) grynos anglies modifikacija, stabiliausia žemės plutos sąlygomis. Kristalinės gardelės sluoksniai gali būti išdėstyti skirtingai vienas kito atžvilgiu, sudarydami daugybę politipų, kurių simetrija yra nuo šešiakampės singonijos (dvišešiakampės-dipiramidinės simetrijos tipo) iki trigonalinės (ditrigonalinės-skanoedrinės v.s.). Grafito kristalinė gardelė yra sluoksninio tipo. Sluoksniuose C atomai yra šešiakampių sluoksnio ląstelių vietose. Kiekvieną C atomą supa trys kaimynai, kurių atstumas yra 1,42Α

Yra dvi grafito modifikacijos: α-grafitas (šešiakampis P63/mmc) ir β-grafitas (romboedras R(-3)m). Jie skiriasi sluoksnio įpakavimu. α-grafite pusė kiekvieno sluoksnio atomų yra aukščiau ir žemiau šešiakampio centrų (kloja ... ABABABA ...), o β-grafite kas ketvirtas sluoksnis kartoja pirmąjį. Romboedrinis grafitas yra patogiai pavaizduotas šešiakampėse ašyse, kad būtų parodyta jo sluoksniuota struktūra.

β-grafito gryna forma nepastebėta, nes tai yra metastabili fazė. Tačiau natūraliuose grafituose romboedrinės fazės kiekis gali siekti 30%. Esant 2500-3300 K temperatūrai, romboedrinis grafitas visiškai virsta šešiakampiu.

SAVYBĖS

Puikiai praleidžia elektrą. Skirtingai nuo deimanto, jis yra žemo kietumo (1 pagal Moso skalę). Santykinai minkštas. Po aukštos temperatūros jis šiek tiek kietėja ir tampa labai trapus. Tankis 2,08-2,23 g/cm³. Tamsiai pilka spalva, metalo blizgesys. Nelydimas, stabilus kaitinant, kai nėra oro. Riebus (slidus) liesti. Natūraliame grafite yra 10-12% molio ir geležies oksidų priemaišų. Įtrynus jis išsisluoksniuoja į atskiras apnašas (ši savybė naudojama pieštukuose).

Grafito šilumos laidumas yra nuo 278,4 iki 2435 W / (m * K), priklausomai nuo grafito prekės ženklo, krypties bazinių plokštumų atžvilgiu ir temperatūros.

Grafito pavienių kristalų elektrinis laidumas yra anizotropinis, artimas metalui kryptimi, lygiagrečia bazinei plokštumai, ir šimtus kartų mažesnis statmenai. Minimali laidumo vertė stebima 300–1300 K diapazone, o minimalaus padėtis pasislenka į žemų temperatūrų sritį, kad būtų tobulos kristalų struktūros. Rekristalizuotas grafitas turi didžiausią elektros laidumą.

Grafito šiluminio plėtimosi koeficientas iki 700 K yra neigiamas bazinių plokštumų kryptimi (grafitas susitraukia kaitinant), jo absoliuti reikšmė mažėja kylant temperatūrai. Virš 700 K šiluminio plėtimosi koeficientas tampa teigiamas. Bazinėms plokštumoms statmenai kryptimi šiluminio plėtimosi koeficientas yra teigiamas, praktiškai nepriklausomas nuo temperatūros ir daugiau nei 20 kartų didesnis už bazinių plokštumų vidutinę absoliučią vertę.

Grafito pavieniai kristalai yra diamagnetiniai, magnetinis jautrumas yra nereikšmingas bazinėje plokštumoje ir didelis stačiakampėse bazinėse plokštumose. Holo koeficientas pasikeičia iš teigiamo į neigiamą esant 2400 K.

MORFOLOGIJA

Gerai suformuoti kristalai yra reti. Kristalai yra sluoksniniai, žvynuoti, kreivi, dažniausiai turi netobulą sluoksninę formą. Dažniau jį vaizduoja lapeliai be kristalografinių kontūrų ir jų agregatai. Jis sudaro ištisinius kriptokristalinius, sluoksninius arba suapvalintus radialinius-spinduliuojančius agregatus, rečiau - koncentrinės-zoninės struktūros sferulitinius agregatus. Stambių kristalinių nuosėdų (0001) plokštumose dažnai būna trikampio formos.

KILMĖ

Jis susidaro aukštoje temperatūroje vulkaninėse ir magminėse uolienose, pegmatituose ir skarnuose. Atsiranda kvarco gyslose su volframitu ir kitais mineralais vidutinės temperatūros hidroterminiuose polimetaliniuose telkiniuose. Plačiai paplitęs metamorfinėse uolienose – kristalinėse skaldose, gneisuose, marmuruose. Didelės nuosėdos susidaro dėl anglies pirolizės, veikiant spąstams ant anglių telkinių (Tunguskos baseinas). Papildomas meteoritų mineralas.
Susiję mineralai: kvarcas, piritas, granatai, špinelis.

TAIKYMAS

Lydymosi tiglių, pamušalų plokščių gamybai - taikymas grindžiamas grafito atsparumu aukštai temperatūrai (kai nėra deguonies), jo cheminiu atsparumu įvairiems išlydytiems metalams.
Jis naudojamas elektroduose, kaitinimo elementuose – dėl didelio elektros laidumo ir cheminio atsparumo beveik bet kokiems agresyviems vandeniniams tirpalams (daug didesniam nei tauriųjų metalų).
Reaktyviųjų metalų gavimui išlydytų junginių elektrolizės būdu, kietieji tepalai, mišriuose skystuose ir pastos pavidalo tepaluose, plastikinis užpildas.

Tai yra neutronų moderatorius branduoliniuose reaktoriuose, juodojo grafito pieštukų (sumaišytų su kaolinu) šerdims gaminti skirtos kompozicijos komponentas.
Jis naudojamas sintetiniams deimantams gauti, kaip nanometro ilgio standartas skenuojančio tunelinio mikroskopo ir atominės jėgos mikroskopo skaitytuvams kalibruoti, įvairių elektros mašinų, elektrinių transporto priemonių ir vežimėliais varomų tiltinių kranų kontaktiniams šepečiams ir srovės rinktuvams gaminti, galingi reostatai, taip pat kiti įtaisai, kuriems reikalingas patikimas kilnojamas elektrinis kontaktas, norint pagaminti balistinių raketų kovinių galvučių ir grįžtančių erdvėlaivių nosies šiluminę apsaugą.

Grafitas - C

KLASIFIKACIJA

Strunz (8-asis leidimas)	1/B.02-10
Nickel-Strunz (10-asis leidimas)	1.CB.05a
Dana (7-asis leidimas)	1.3.5.2
Dana (8-asis leidimas)	1.3.6.2
Sveiki, CIM Ref.	1.25

Akmenų pasaulis yra turtingas ir įvairus. Daugelis veislių išsiskiria ne tik išoriniu grožiu, bet ir cheminės bei fizinės sudėties unikalumu. Kiekvienas mineralas yra savaip vertingas, nuo seno buvo naudojamas įvairiose pramonės šakose, gyvybės žemėje atsiradimo. Vienas iš šių ypatingų akmenų yra grafitas – anglies modifikacija, kuri atrodo kaip įprasta anglis. Pirmą kartą pamačius akmenį susidaro įspūdis, kad jis panašus į paprastą juodąją anglį, tačiau sužinojus apie savybes mineralas prilyginamas deimantui.

Jau senovėje, aptikę pirmuosius akmens radinius, žmonės pastebėjo nuostabias jo savybes. Jie pradėjo aktyviai naudoti natūralų elementą gyvenime. Būtent grafitas tapo pirmąja „kreida“, skirta klijuoti uolienų užrašus, raides. Šiandien mažai kas pasikeitė, šis grynuolis tebėra vertingas, plačiai naudojamas daugelyje sričių, yra labai paklausus, didelė gamyba, palyginti mažos kainos.

Mineralinio grafito aprašymas

Natūrali medžiaga tankios struktūros, tačiau užtenka šiek tiek pasistengti ir akmuo lengvai įtrūks. Natūralaus elemento minkštumas leidžia greitai apdoroti. Sluoksniuota mineralo struktūra skiriasi nuo kitų akmenų. Anglies atomai yra mažos šešiakampės ląstelės, susidarančios taisyklingomis eilėmis. Tarpusavyje eilutės yra prastai sujungtos, tačiau eilučių elementai yra tvirtai pritvirtinti vienas prie kito. Būtent ši struktūra paaiškina natūralaus akmens suskaldymą net ir menkiausiomis pastangomis.

Iš gelmių iškasamas juodas, tankus akmuo, išsiskiriantis kietumu, gebėjimu palikti pėdsakus ant lygaus paviršiaus. Todėl graikai mineralą vadino „grafitu“, nuo mano rašomo žodžio – „grafas“. Kitos tautos veislę vadino juoduoju švinu, skalniku, slivoviku, angline geležimi. Panašūs pavadinimai buvo siejami su forma, kuria buvo rasta veislė. Kartais išoriškai mineralas priminė kabančius lašus, akmenis, kurie turėjo savotišką tamsų atspalvį, išlieti kaip slyva su sidabriškai blizgančiu plieno atspalviu.

Deimantas ir grafitas

Toks unikalus natūralaus elemento tipas būdingas tuo, kad jis nesusiformuoja gryna forma, o apima kitas uolienas. Akmenyje esančios priemaišos yra skirtingos, jame galima rasti net aukso. Štai kodėl prieš išgaunant unikalią, gryną natūralią medžiagą, būtina atlikti kelis valymo etapus.

Keista, bet metalurgai žino, kad karštas ketus, atvėsęs, gali išskirti daug dirbtinio grafito, kuris savo savybėmis praktiškai nenusileidžia natūralaus atitikmens. Todėl šiandien visiškai įmanoma gauti dirbtinį nepakeičiamos natūralios medžiagos pakaitalą.

Laukas ir gamyba

Grafito telkinių galite rasti daugelyje pasaulio šalių. Bendras išteklių skaičius svyruoja 600 mln. tonų ribose. Kasmet išgaunama kiek daugiau nei 600 tūkst. Kasyba vykdoma Kinijoje, Čekijoje, Meksikoje, Pietų Korėjoje, Brazilijoje, Ukrainoje, Kanadoje, Rusijoje ir kitose šalyse.

Gamtos išteklių kilmė yra šalia kitų uolienų. Dažnai natūralaus grafito telkiniai yra šalia kalkingų, granitinių uolienų, gneiso, žėručio. Jie yra pluoštiniai, kristaliniai intarpai.

Didelės mineralo sankaupos yra neskaidrios, žemiškos, pilkos, žvynuotos masės, jų forma skiriasi priklausomai nuo telkinio. Taigi, iš tikrųjų, akmens atspalvis, kuris skiriasi nuo pilkos, plieninės iki juodos spalvos. Mineralo gabalai kasami požeminiais metodais, grafito rūda – atvirais metodais.

• liejykla;
• elementarus;
• elektrinė anglis;
• baterija;
• pieštukas;
• lubrikantinė grafito forma.

Be to, ypatingai vertingas laikomas specialus prekės ženklas, skirtas išskirtinai branduoliniams reaktoriams. Gamyba vykdoma pagal bendruosius reikalavimus, keliamus pagal paskirtį pristatomiems produktams.

Fizinės ir cheminės savybės

Grafitas išsiskiria tankiu, diamagnetizmu, geru šilumos laidumu, kuris penkis kartus didesnis nei plytų. Mineralas tirpsta 3845–3890 °C temperatūroje. Verda 4200 °C, degimo metu išsiskirianti šiluma siekia 7832 kcal ribą.

Medžiaga bet kokio skysčio, dujų, kietų medžiagų atžvilgiu išlieka inertiška. Išlydytuose metaluose, kurių lydymosi temperatūra yra aukštesnė nei paties akmens, jis visiškai ištirpsta. Lydymosi metu leidžiama sąveika su kitomis medžiagomis.

Uolienos tankis 2,23 g/cm3, ji lengvai lenkiama, pjaunama. Tankis pagal Moso skalę neviršija skaičiaus 1. Likęs elastingas, plastiškas, aliejinis, grafitas plačiai pritaikytas pramonėje, naudojamas kaip tepalo komponentas.

Grafito ir deimanto savybių palyginimas

Nepaisant to, kad grafitas ir deimantas laikomi anglies porūšiais, mineralai turi didelį skirtumą. Grafito tankis, skirtingai nei deimantas, yra 9 vienetais mažesnis pagal Moso skalę. Pagrindinis skirtumas yra atominės gardelės išdėstymas. Deimanto anglies atomas jungiasi su keturiais šalia esančiais. Tačiau jei grafitas dedamas į terpę, aukštesnę nei 1500 °C, tada jo kristalinė gardelė gali sklandžiai pereiti į deimanto struktūrą. Todėl kartais galima išgirsti komišką teiginį, kad grafitą galima laikyti deimantų ir anglies broliu.

Grafitas yra mineralas, naudojamas įvairiose pramonės šakose. Tokį populiarumą lemia jo unikalios savybės (minkštumas, lengvas apdirbimas, didelis elektros laidumas, cheminis inertiškumas).

Yra dirbtinių šios medžiagos rūšių, kurios taip pat yra labai populiarios. Jie naudojami ne tik įvairiose pramonės šakose, bet ir mikroskopiniams tyrimams (kaip kalibravimo medžiaga).

Dirbtinio grafito pritaikymas

Naudojamas šiose pramonės šakose:

• Mechaninė inžinerija;
• Branduolinės technologijos;
• Metalurgija;
• Elektros inžinerijos gamyba;
• Chemijos pramonė.

Dažnai naudojamos dirbtinio grafito rūšys, impregnuotos įvairiomis sintetinėmis dervomis. Jie naudojami kuriant cheminę įrangą, yra būtini gaminant uždarymo ar jungiamuosius vožtuvus.

Dirbtinis grafitas taip pat gaminamas iš:

• Galiniai sandarikliai;
• Guoliai;
• reaktorių pastatai;
• Pamušalo plytelės.

Natūralaus grafito naudojimas

Šis mineralas turi platų pritaikymo spektrą ir yra nepakeičiamas įvairiose pramonės šakose.

Kur naudojamas grafitas?

• Mechaninė inžinerija;
• Chemijos pramonė;
• Metalurgija;
• Statybinių medžiagų gamyba - šis mineralas yra vienas iš būtinų komponentų gaminant plytas, ypač ugniai atsparias;
• Branduolinė energija – ji naudojama kaip neuronų stabdiklis;
• Elektros prietaisų gamyba - elektros kontaktų, taip pat elektrodų gamybai;
• Vaistas.

Grafito panaudojimas metalurgijoje:

• Šioje srityje iš grafito gaminamos liejimo formos, ugniai atsparūs samčiai, taip pat indai, kuriuose vyksta kristalizacija;
• Iš jo gaminami lydymosi tigliai;
• Grafitas gali būti naudojamas metalams prisotinti anglimi (t.y. karbonizuoti), taip pat sukurti reaktyvius metalus;
• Grafito milteliai dažnai naudojami kaip pelėsių tepalas.

Mechaninė inžinerija: kam naudojamas grafitas

Šioje pramonėje mineralo panaudojimas taip pat labai įvairus. Dėl savo savybių grafitas yra nepakeičiamas kuriant įvairius gaminius.

Mechaninėje inžinerijoje grafitas naudojamas gaminant:

• Pamušalo plokštės;
• Elektrodai (grafitas);
• Įvairūs šildymo elementai;
• Milteliai ir pastos kontaktams sandarinti, pavyzdžiui, užpakalio tarpuose;
• Stumdomi kontaktai (elektriniai šepečiai);
• Guoliai, sandarinimo žiedai;
• elektrostatinės dangos.

Grafitas chemijos pramonėje:

• Iš šio mineralo gaminami įvairūs tepalai, kurie naudojami tiek gamyboje, tiek kasdieniame gyvenime;
• Tai kai kurių rūšių plastikų užpildas;
• Jis naudojamas dirbtinių deimantų sintezei;
• Nepakeičiamas gaminant puikias antikorozines savybes turinčius dažus, taip pat įvairius lakus;
• Jis naudojamas kaip technologinių mišinių užpildas;
• Gali tarnauti kaip plastifikatorius;
• Tai vienas iš klijų komponentų, skirtų gumuotiems audiniams sujungti;
• Įeina į priedus ir antifrikcinius užpildus (transmisijų arba variklinėms alyvoms), aušinimo skysčius;
• Jis naudojamas šarminių baterijų gamybai.

Grafitas: taikymas medicinoje

Šis mineralas yra daugelio vaistų (pirmiausia homeopatinių) dalis. Vartojama sergant dermatologinėmis ligomis, taip pat esant randų ar sąaugų susidarymui, medžiagų apykaitos sutrikimams.

Pieštukai taip pat gaminami iš juodo grafito.

Graikų kalbos žodis grafitas reiškia „rašau“. Šio pavadinimo mineralas gamtoje susidaro esant aukštai temperatūrai vulkaninėse uolienose.

Grafito charakteristikos

Grafitas yra didelio stiprumo vietinių elementų klasės atstovas. Jo struktūra turi daug sluoksnių.

Gamtoje yra dviejų tipų grafitas:

• makrokristalinis,
• smulkaus kristalo.

Pagal kristalų dydį ir jų išsidėstymą vienas kito atžvilgiu gamtoje randami šie grafitų tipai:

• aiškiai kristalinis,
• kriptokristalinis.

Grafitas turi gana sluoksniuotą struktūrą. Kiekvienas sluoksnis turi banguotą formą. Ji yra neįvertinta.

Grafitas yra vienas iš elementų, kurį daugiausia sudaro įvairaus dydžio kristalai. Jie turi plastišką struktūrą ir mažas skales išilgai kraštų. Pagal savo stiprumą juos galima palyginti su deimantais.

Grafito kristalinę gardelę sudaro daugybė sluoksnių, kurių išdėstymas vienas kito atžvilgiu skiriasi.

Šiandien dažnai gaminamas dirbtinis grafitas, kuris susidaro iš įvairių medžiagų mišinio. Jis naudojamas įvairiose žmogaus veiklos srityse. Dirbtinai gautas grafitas turi daugybę rūšių.

Šiuolaikiniame pasaulyje auksą planuojama išgauti iš grafito. Mokslininkai nustatė, kad vienoje tonoje grafito yra maždaug 18 gramų aukso. Toks aukso rūdos kiekis būdingas aukso telkiniams. Šiuo metu iš grafito aukso gauti galima ne tik pas mus, bet ir kitose pasaulio šalyse.

Fizikinės grafito savybės

Viena iš pagrindinių grafito savybių yra jo gebėjimas pravesti elektrą. Jo fizinės savybės skiriasi nuo deimantų tuo, kad jis neturi tokio aukšto kietumo. Jo struktūra iš pradžių yra gana minkšta. Tačiau kaitinant jis tampa kietas ir trapus. Medžiaga pradeda trupėti.

Grafito fizinės savybės yra šios:

1. rūgštyje netirpsta.
2. grafito lydymas žemesnėje nei 3800 laipsnių Celsijaus temperatūroje yra neįmanomas.
3. po kaitinimo įgauna kietą ir trapią struktūrą.

Tai toli gražu ne visos grafito savybės. Yra ir daugiau variantų, dėl kurių šis elementas yra unikalus.

Grafitas turi šias charakteristikas:

• grafito lydymosi temperatūra yra 3890 laipsnių Celsijaus,
• grafito spalva yra tamsiai pilka su metaliniu blizgesiu,
• grafito šiluminė galia 0,720 kJ
• grafito savitoji varža yra 800 000 10–8 (ommetras).

Dėmesio: Vienintelis visų grafito charakteristikų parametras, kuris priklauso nuo elemento tipo, yra grafito šilumos laidumas. Jis yra nuo 278,4 iki 2435 W / (m * K).

Lentelė. Fizikinės grafito savybės.

Charakteristikos Srauto kryptisTemperatūra, °C 20200400600800

Grafito šilumos laidumo koeficientas λ, W/(m°С):
- kristalinis	||	354,7	308,2
- natūralus	_|_	195,4	144,2	112,8	91,9	75,6
- paspaustas	||	157	118,6	93,0	69,8	63,9
- dirbtinis, kurio p = 1,76 g / cm3	_|_	104,7	81,4	69,8	58,2
— tas pats, kurio р=1,55 g/cm3	||	130,3	102,3	79,1	63,9	53,5
Atsparumas plyšimui σpts, MN/m2	||	14,2	15,2	15,9	16,5	17,6
_|_	10,3	11,3	12,0	12,5	13,7
Tamprumo modulis E, MN/m2	||	5880	7100	7350	7500	7840
_|_	2700	3040	3200	3630	3920
Savitoji šiluminė talpa c, kJ/(kg0С)	0,71	1,17	1,47	1,68	1,88
Elektros varža re104, Omsm	16	13	11	10	9
Tiesinio plėtimosi koeficientas α 106, 1/°C	||	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

Grafito kasyba

Grafito kasyba yra sudėtingas procesas. Tam buvo sukurta daugybė įvairių įrangos. Jis naudojamas elementui išgauti ir susmulkinti. Grafito telkiniai dažniausiai randami giliai po žeme. Būtent dėl ​​šios priežasties dažniausiai naudojami gręžimo įrenginiai, leidžiantys patekti į šio elemento telkinį.

Grafito panaudojimas

Kaip žinote, tokia medžiaga kaip grafitas turi daugybę unikalių savybių. Būtent jie nustato jo taikymo sritį. Ačiū. kad ši medžiaga atspari aukštai temperatūrai, ji naudojama pamušalo plokščių gamybai.

Grafitas taip pat naudojamas branduolinėje pramonėje. Ten jis vaidina svarbų vaidmenį reguliuojant neutronus.

Taip pat galima gauti deimantą iš grafito. Šiuolaikiniame pasaulyje galima gauti sintetinį deimantą, kuris savo savybėmis ir išvaizda primins natūralią medžiagą.

Pirolitinis grafitas yra ypatinga grafito elemento forma. Ši jo įvairovė buvo plačiai pritaikyta mikroskopinių tyrimų srityje. Jis naudojamas kaip kalibravimo medžiaga.

Grafitas. Savybės, pritaikymas

Jis dažniausiai naudojamas skenuojančioje tunelinėje mikroskopijoje ir atominės jėgos mikroskopijoje. Šis grafito tipas priklauso sintetinių kategorijai. Jį galima gauti kaitinant koksą ir pikį.

Dėl grafito elektrolizės būdu galima gauti cheminiu požiūriu aktyvius metalus. Šis elemento panaudojimo būdas paaiškinamas tuo, kad grafitas turi gana gerą elektros laidumą.

Plastikinių gaminių gamyboje grafitas taip pat rado savo pritaikymą. Jis naudojamas plastikui užpildyti.

Garsiausias grafito panaudojimo būdas – šerdelių gamyba paprastiems paprastiems pieštukams, prie kurių žmonės taip įpratę.

Kas yra grafitas? Grafito formulė, savybės ir panaudojimas

Grafitas. Savybės, pritaikymas

Grafitai yra pilkos spalvos medžiagos, turinčios metalinį blizgesį, amorfinę, kristalinę ar pluoštinę struktūrą, riebios liesti, savitasis svoris nuo 1,9 iki 2,6.
Grafito išvaizda yra metalinė švino pilka spalva, nuo sidabrinės iki juodos, su būdingu riebiu blizgesiu.
Todėl vartotojai skaidraus kristalo grafitus dažnai vadina sidabriniais, o kriptokristalinius – juodaisiais.

Priklausomai nuo konstrukcijos, grafitai skirstomi į:
aiškiai kristalinis,
kriptokristalinis,
grafitoidai,

Grafito kasykla. Nuotrauka: gimęs 1945 m

Grafito kristalinę gardelę sudaro tik anglies atomai. Grafito kristalinė gardelė turi ryškią sluoksniuotą struktūrą, atstumas tarp sluoksnių yra 0,335 nm. Grafito kristalinėje gardelėje kiekvienas anglies atomas yra prijungtas prie trijų kitų jį supančių anglies atomų. Grafito kristalinė gardelė yra dviejų tipų: šešiakampė (α-grafitas) ir romboedrinė (β-grafitas, metastabili forma). Kiekvieno α-grafito kristalinės gardelės sluoksnio anglies atomai yra priešais šešiakampių centrus, esančius gretimuose (apatiniuose ir viršutiniuose) sluoksniuose; sluoksnių padėtis kartojama per vieną, kiekvienas sluoksnis kito atžvilgiu horizontalia kryptimi pasislenka 0,1418 nm (ABAB klojimas). β-grafito romboedrinėje gardelėje plokščių sluoksnių padėtis kartojasi ne per vieną sluoksnį, kaip šešiakampėje, o per du. Nepaisant to, kad β-grafitas yra metastabilus, jo kiekis natūraliame grafite gali siekti iki 30%. Esant 2230-3030°C temperatūrai, romboedrinis grafitas visiškai virsta šešiakampiu. Alfa grafitas ir beta grafitas turi panašias fizines savybes (išskyrus šiek tiek skirtingą grafeno struktūrą).
Grafito kristalų elektrinis laidumas yra anizotropinis: artimas metaliniam bazinei plokštumai lygiagrečia kryptimi, o statmenai - eilės tvarka mažesnis. Anizotropija taip pat būdinga garso pralaidumui (akustinėms savybėms) ir grafito šilumos laidumo savybėms.

grafito savybės

Plačiai paplitęs grafito naudojimas grindžiamas keliomis unikaliomis savybėmis:
- geras elektros laidumas;
- atsparumas agresyviai aplinkai;
- atsparumas aukštai temperatūrai;
- didelis tepimas.

Elektrinės savybės
Grafito elektrinis laidumas yra 2,5 karto didesnis nei gyvsidabrio. Esant 0 laipsnių temperatūrai. savitasis atsparumas elektros srovei yra nuo 0,390 iki 0,602 omo. Visų rūšių grafito žema varžos riba yra vienoda ir lygi 0,0075 omo.

Šiluminės savybės

Grafito lydymosi temperatūra yra 3845-3890 C, esant slėgiui nuo 1 iki 0,9 atm.

Magnetinės savybės

grafito levitacija. Nuotrauka: geltonas debesis

Grafito tirpumas

Grafito elastingumas

Optinės savybės

Grafito panaudojimas

Natūralūs grafitai naudojami daugelyje technologinių ir gamybos procesų: ugniai atsparių medžiagų (aukštos kokybės, grafito-magnio, aliuminio-grafito), liejyklų, stabdžių antdėklų, tepalų, pieštukų gamyboje, tiglių, galvaninių baterijų, šarminių baterijų, miltelių metalurgijos, anglies-grafito. medžiagos (elektriniai šepečiai, elektroanglies gaminiai, antifrikcinės medžiagos), plieno gamyba, termiškai išplėstas grafitas, kitos sritys (dažikliai ir poliravimo medžiagos), antipireno medžiagos, elektros dalys, magnetinės juostos, pramoninė deimantų gamyba, aušinimo ir tepimo suspensijos ).

Dirbtinis susmulkintas grafitas skirtas ketaus ir plieno karbonizavimui atviro židinio, deguonies konverterio ir elektrinio plieno lydymo procesuose plieno gamyboje su sumažinta geležies dalimi, metalurgijos procesuose šlakui putoti, anglies gamyboje. grafito medžiagas ir gaminius, kaip grafito plastikų užpildą ir kaip nepriklausomus gaminius kitose vartojančiose pramonės šakose.

Vidaus pramonė gamina didelį asortimentą grafito elektrinių šepečių įvairioms elektros mašinoms, elektrinių apšvietimo anglių prožektoriams ir filmų demonstravimui bei filmavimui, elementarius - galvaninius akumuliatorius, suvirinimui ir spektrinei analizei, gaminius elektrovakuuminėms technologijoms ir ryšių technologijoms.

Grafitas tarnauja kaip labai ugniai atsparus skiediklis keraminėse masėse. Jis suteikia tiglio masei didelį atsparumą ugniai, šilumos laidumą ir šiluminį stabilumą, suteikia tigliui lygų paviršių, prie kurio prastai prilimpa išlydytas metalas. Jis sumažina metalų oksidų kiekį aukštoje temperatūroje ir apsaugo nuo metalo oksidacijos.

Didžiausią reikšmę turi grafito lydymosi tiglių, taip pat jų dangčių gamyba. Be to, iš grafito gaminami prailginimai ir stovai tigliams, specialioms krosnims skirti tigliai, retortos. Vonios litavimui, vonios pieštukų lazdelių šaudymui, grafito-karborundo mufeliai ir kiti gaminiai. Kaip labai ugniai atspari medžiaga, kristalinis grafitas naudojamas gaminant aukštos kokybės labai ugniai atsparius gaminius, skirtus aukštakrosnių, krosnių ir garo katilų klojimui.

Tirpimas – grafitas

Puslapis 1

Grafito tirpimas y fazėje yra svarbus procesas normalizuojant (taip pat ir kietėjant) feritinės arba ferito-perlito struktūros ketaus. Šis procesas panašus į plieno karbiuravimą; skirtumas yra tas, kad karbiuruojant plieninės dalies paviršinis sluoksnis yra prisotintas anglies iš išorinės aplinkos, o kai geležies liejinys kaitinamas karbiuratoriumi, metaliniame pagrinde yra daug grafito intarpų, o anglies prisotinimas vyksta visame viso liejimo tūrio. Temperatūra turi įtakos anglies tirpimui geležies liejinio austenite: didėjant kaitinimo temperatūrai, anglies tirpumas y fazėje smarkiai padidėja. Normalizavus ketaus pradinę pagrindinės ferito arba ferito ir perlito masės struktūrą, gaunama perlito arba į sorbitą panašaus perlito struktūra su padidintu kietumu ir stiprumu.

Grafito tirpimo procesas vyksta gana greitai tik esant aukštai temperatūrai.

Grafitui tirpstant esant šaltam kontaktui ir didėjant anglies koncentracijai lydaloje, zona, kurioje SG (TC) CA (TC) plečiasi link aukštesnės temperatūros ir mažesnio persotinimo.

Termodinamikos duomenų apie grafito tirpimą vis dar yra nedaug ir jie dažnai yra prieštaringi. Proceso entalpijos klausimas nėra iki galo aiškus.

Kaitinamas, grafitas ištirpsta austenite, todėl, nepaisant skirtingos pradinės ketaus struktūros, austenitas, kurio anglies koncentracija yra eutektoidinė arba hipereutektoidinė, vėsdamas transformuojasi.

Poros, susidarančios tirpstant grafitui ir dekarbonizuojant ketų, iš dalies arba visiškai užpildomos oksidais. Kartu su geležimi oksiduojasi silicis ir manganas, sudarydami stabilius junginius su deguonimi. Kaip ir paviršiuje, didžiojoje liejinių dalyje esantis oksiduotas sluoksnis turi nevienalytę struktūrą.

Porų susidarymo galimybė tirpstant grafitui išplaukia iš dilatometrinės analizės duomenų. Jei grafito tirpimo procesas būtų grįžtamasis, mėginių dydžiai grafito išskyrimo ir tirpinimo metu pasikeistų ta pačia reikšme, bet priešingo ženklo.

Nustatyta, kad grafitą ištirpinus skystoje geležyje, D)/s reikšmė yra teigiama visame koncentracijos diapazone ir yra artima 5000 cal/mol esant NG 0 1. DL entropijos c pokytis viršija vertes, atitinkančias idealius sprendimus; padidėjus anglies koncentracijai, tikrosios DL c vertės mažėja greičiau nei atitinkamos vertės, atitinkančios idealius sprendimus.

Taigi, atrodo, kad pagrindinis grafito tirpimo mechanizmas yra tiesioginio kontakto difuzija. Šiuo atveju geležies karburizacija gali būti anglies difuzijos per porų paviršių į tas sritis, kuriose išsaugomas kontaktas su matrica, rezultatas, o toliau dėl ribų ir tūrio difuzijos. Didelis karburizacijos skirtumas išilgai inkliuzo kontūro nepastebimas, o tai gali būti įgyvendinta, jei paviršiaus difuzija žymiai vyrauja prieš tūrinę difuziją. Daugelyje difuzijos porų toks difuzijos greičių santykis iš tikrųjų vyksta; tačiau nežinoma, kiek tai gali būti tiesa Fe-Si-C lydiniams.

Remiantis aukščiau aptartu mikroskopiniu grafito tirpimo vaizdu, nesunku paaiškinti austenitizacijos temperatūros ir paviršinio aktyvumo priemaišų poveikį. Kaitinant, padidėja anglies tirpumas austenite, todėl grafito sanglaudos sumažėjimas kartu su grafito sukibimo su matrica padidėjimu. Dėl to dažniau realizuojamas dviejų fazių kontakto atkūrimas sunaikinant grafitą. Kartu su šildymu didėja ir dujų vaidmuo. Pridėjus prie ketaus elementų, kurie sumažina matricos paviršiaus įtempimą ir taip susilpnina sukibimą, turėtų būti išvengta anglies susidarymo. Priemaišos, padidinančios sukibimo stiprumą pagrindinėse grafito plokštumose, taip pat gali sulėtinti tirpimą.

grafito savybės

Antrojo tipo sąveika vyksta tirpstant grafitui ar deimantui skystuose metaluose. Esant tokioms sąlygoms, grafito drėkinimas yra mažiau intensyvus nei pirmuoju atveju.

Antrasis būdas – panaudoti procesų, susijusių su grafito tirpimu skystoje geležyje, termodinamines charakteristikas.

Puslapiai: 1    2    3    4

GRAFITAS (iš graikų grafo – rašau * a. grafitas, juodasis švinas, plumbagas; n. grafitas; f. grafitas; ir. grafitas) yra vietinių elementų klasės mineralas, viena iš polimorfinių anglies modifikacijų, termodinamiškai. stabilus žemės plutos sąlygomis. Dujų priemaišos (CO2, CO, H, CH4), kartais vanduo, bitumas, taip pat Si, Al, Mg, Ca ir kt. Kristalizuojasi šešiakampėje singonijoje. Struktūra sluoksniuota. Gerai susiformavę kristalai yra reti, jie atrodo kaip šešiakampės tabletės su gerai išvystytu basopinakoidiniu veidu. Pažymimi dvejetai. Dažniausiai sudaro žvynuotus, stulpelius, masyvius, reniforminius, sferulitinius, sferulitinius ir cilindrinius zoninius agregatus.

grafito savybės

Natūralūs grafitai išsiskiria kristalų dydžiu ir jų tarpusavio išsidėstymu į aiškiai kristalinį ir kriptokristalinį.

Grafito panaudojimas įvairiose pramonės šakose

Pirmojo dydis viršija 1 mikroną, antrojo - mažiau nei 1 mikroną. Pramonėje pagal kristalų dydį išsiskiria stambiagrūdis (daugiau nei 50 mikronų), smulkiakristalinis (mažiau nei 50 mikronų) ir smulkiakristalinis (mažiau nei 10 mikronų) grafitas. Pinakoidinis skilimas yra labai tobulas. Linija yra nuo tamsiai pilkos iki juodos. Liečiant riebalai, nešvarios rankos. Blizgus metalas. Anizotropinis. Kietumas mineralogine skale 1-2. Tankis 2250 kg/m3. Ugniai atsparus - netirpsta esant normaliam slėgiui, sublimacijos temperatūra viršija 4000 K. Laidus elektrai - kristalų elektrinė varža yra 0,42,10-4 Ohm / m, smulkių miltelių - 8-20,10-2 Ohm / m. Atsparus chemikalams. Taip pat būdingas mažas elastingumo modulis, didelė savitoji šiluma, geras atsparumas šiluminiam smūgiui, atsparumas korozijai, didelis neutronų stabdymo gebėjimas ir mažas jų gaudymo skerspjūvis. Pagal kilmę – metamorfinė, magminė. Pramonės sankaupos daugiausia susijusios su metamorfinėmis nuosėdomis. Magminės nuosėdos yra retos ir apsiriboja šarminėmis ir ultrabazinėmis uolienomis. Rūdų medžiaginė sudėtis priklauso nuo genezės. Dažniausiai yra silikatinių mineralų (kvarco, lauko špato, žėručio, molio mineralų). Marmuruose grafitas dažniausiai siejamas su karbonatais. Nefelinas, volastonitas ir kaolinitas gali būti išgaunami kaip susiję mineralai. Grafito rūdos yra trijų tipų: žvynuotos, tankiai kristalinės, kriptokristalinės.

grafito telkinys

Dvynių grafito nuosėdos yra lokalizuotos gneisuose, kvarcituose ir marmuruose. Jie susidaro vykstant senovės nuosėdinių sluoksnių metamorfozei. Nuosėdų forma yra sluoksniuota ir lęšiška, vienodo storio ir ilgio. Grafito dribsniai sudaro išsklaidytą sklaidą uolienoje. Anglies kiekis rūdoje yra vidutiniškai 3-18%. Grafito telkiniai žinomi CCCP (pavyzdžiui, Taiginskoje, Uralas; Zavaljevskoje, Ukrainos TSR), Austrijoje, Čekoslovakijoje, Vokietijoje, Indijoje, Madagaskare (Fanandranos sritis), Brazilijoje, KHP, Kanadoje.

Tankus kristalinis grafitas sudaro venas ir lęšius hidroterminės-pneumalitinės kilmės nuosėdose arba lizdus, ​​lęšius ir sklaidą kontaktinės reakcijos nuosėdose. Pneumatoliniai-hidroterminiai telkiniai siejami su priebalsėmis, rečiau susikertančiomis pegmatito, kvarco, lauko špato, kalcito gyslomis. Kontaktinės reakcijos telkiniai apsiriboja karbonatinių ir skalūnų uolienų, prisodrintų anglimi, sąlyčio zonose su šarminėmis ir gabroidinėmis uolienomis, rečiau – granitais. Rūdos susideda iš lauko špato, kvarco, rečiau žėručio, karbonato; skarnų zonose jie praturtinti granatu, volastonitu, piroksenu, skapolitu, taip pat šarminių ir gabroidinių uolienų mineralais (nefelinu, kankrinitu, sodalitu, sfenu, apatitu). Grafitas (nuo stambaus iki smulkaus kristalinio) sudaro žvynuotus ir pluoštinius agregatus. Rūdose yra 15-40%, kai kuriose telkiniuose 60-90%. Paprastai jis kasamas po žeme. Gerai žinomi telkiniai yra Bogala (Šri Lanka) ir Botogolis (CCCP).

Kriptokristalinis grafitas turi netobulą tekstūrą ir dažnai jame yra smulkiai išsklaidytos anglies turinčios medžiagos. Jame susidaro galingos ir ištįsusios į lakštą panašios nuosėdos, kartais virstančios anglimis. Anglies kiekis yra 80-90%. Pagrindiniai uolienas formuojantys mineralai yra kvarcas, lauko špatas, sericitas, chloritas ir kalcitas. Grafitas susidaro anglies, anglies ir bituminių skalūnų metamorfizmo metu prie įsibrovimų. telkiniai kuriami atviru ir požeminiu metodu. Pagrindiniai telkiniai yra Meksikoje (Sonoros valstija), Pietų Kopė, Austrijoje (Kaysersberg kasykla), CCCP (Noginskoye telkinys).

Grafito gavimas

Pagrindinis kriptokristalinių rūdų sodrinimo būdas yra rūdos rūšiavimas, tankiai kristalinės ir dribsnių rūdos – flotacija. Koncentratų kokybei taikomi pelenų kiekio ir dalelių dydžio pasiskirstymo apribojimai (grafito dribsniai vertinami pagal dydį). Kriptokristalinės rūdos yra sumalamos. Dribsnių ir tankiai kristalinių rūdų flotacijai naudojami kolektoriai - žibalas ir kiti angliavandeniliai; putojančios medžiagos - pušų aliejus, alkoholis; reguliatoriai - soda, šarmai; depresantai – krakmolas, reagentai dekstrino pagrindu. Siekiant pagerinti pasirinkimą, tiekiamas skystas stiklas. Po flotacijos atliekama šlapioji klasifikacija, džiovinimas, klasifikavimas ore ir hidrometalurginės operacijos, įskaitant sukepinimą su soda, pelenų virinimą, išplovimą sieros rūgštimi, plovimą, virimą sodos tirpale, plovimą, džiovinimą ir sausą magnetinį atskyrimą, kad būtų gautas grafitas nemagnetinėje formoje. produktas. Tikslinant dribsnių srities grafitą, naudojamas elektros atskyrimas.

Atsargos ir paraiška

Pasaulio grafito atsargos (1978 m. tūkst. tonų) kapitalistinėse ir besivystančiose šalyse: dribsniai – Pietų Amerika, 136; Europa, 3500; Afrika, 5442; Azija, 900; tankiai kristalinis - Azija, 2900; kriptokristalinis - Šiaurės Amerika (be JAV), 3084; Europa, 5623; Asia, 6168. Dėl grafito kasybos žr. str. grafito pramonė.

Kartu su natūraliu grafitu naudojamas dirbtinis grafitas, kuris gaunamas aušinant anglimi persotintus lydinius, termiškai skaidant dujinius angliavandenilius, kaitinant antracitą, naftos koksą, akmens anglių deguto pikį. Grafitai naudojami metalurgijoje (tigliai, liejimo formos, nepridegantys dažai), chemijos inžinerijoje (pamušalo medžiaga, vamzdžiai ir kt.), dinamo kolektorių, elektrodų, laidžių miltelių, tepalų, antifrikcinių produktų gamyboje, branduolinėje pramonėje. technologija, pieštukų, dažų, šilumą izoliuojančių medžiagų gamyboje. Dirbtinis gumbuotas grafitas naudojamas kaip erozijai atspari danga raketų variklių purkštukams ir nosies kūgio degimo kameroms.

Pagrindinės natūralaus grafito savybės

grafitas- pilkos spalvos, metalinio blizgesio, amorfinės, kristalinės ar pluoštinės struktūros, riebios liesti, savitasis tankis nuo 1,9 iki 2,6 medžiagos. Grafito išvaizda yra metalinė švino pilka spalva, nuo sidabrinės iki juodos, su būdingu riebiu blizgesiu.
Todėl vartotojai aiškiai kristalinį grafitą dažnai vadina sidabru, o kriptokristalinį grafitą – juodu.

Liečiant, grafitas yra riebus ir labai gerai išsitepa. Ant paviršių lengvai suteikia nuo sidabrinės iki juodos spalvos blizgančią juostelę. Grafitas išsiskiria savo gebėjimu prilipti prie kietų paviršių, todėl jį trinant ant kietų paviršių susidaro plonos plėvelės.

Grafitas yra alotropinė anglies forma, kuriai būdinga specifinė kristalinė struktūra, kuri turi savitą struktūrą.

Priklausomai nuo konstrukcijos, grafitai skirstomi į:

• aiškiai kristalinis,
• kriptokristalinis,
• grafitoidai,
• labai dispersinės grafito medžiagos, paprastai vadinamos anglimis.
  Savo ruožtu aiškiai kristaliniai grafitai skirstomi į:
• tankiai kristalinis (Bogotolio grafito telkinys),
• žvynuotas (Taiginskio grafito telkinys).

Dvynių grafite kristalai yra plokštelių arba lapelių pavidalo. Jų žvynai riebūs, plastiški, metalinio blizgesio.

Svarbiausios grafito savybės

Elektrinės savybės

Grafito elektrinis laidumas yra 2,5 karto didesnis nei gyvsidabrio. Esant 0 laipsnių temperatūrai.

Grafitas - grafito aprašymas, savybės, išgavimas, panaudojimas, gamyba

savitasis atsparumas elektros srovei yra nuo 0,390 iki 0,602 omo. Visų rūšių grafito žema varžos riba yra vienoda ir lygi 0,0075 omo.

Šiluminės savybės

Grafitas turi aukštą šilumos laidumą, kuris yra lygus 3,55 W * deg / cm ir užima vietą tarp paladžio ir platinos.

Šilumos laidumo koeficientas yra 0,041 (5 kartus didesnis nei plytos). Plonos grafito gijos turi didesnį šilumos laidumą nei vario gijos.
Grafito lydymosi temperatūra yra 3845-3890 C, esant slėgiui nuo 1 iki 0,9 atm.
Virimo temperatūra siekia 4200 C.
Kristalinio grafito užsidegimo temperatūra deguonies srovėje yra 700-730C. Šilumos kiekis, gaunamas deginant grafitą, yra nuo 7832 iki 7856 kcal.

Magnetinės savybės

Grafitas laikomas diamagnetiniu.

Grafito tirpumas

Jis yra chemiškai inertiškas ir netirpsta jokiuose tirpikliuose, išskyrus išlydytus metalus, ypač tuose, kurių lydymosi temperatūra yra aukšta. Ištirpus susidaro karbidai, kurių svarbiausios savybės yra volframo, titano, geležies, kalcio ir boro karbidai.
Įprastoje temperatūroje grafitas labai sunkiai jungiasi su kitomis medžiagomis, tačiau aukštoje temperatūroje jis sudaro cheminius junginius su daugybe elementų.

Grafito elastingumas

Grafitas neturi elastingumo, tačiau vis dėlto jį galima pjaustyti ir lankstyti. Grafitinė viela lengvai išlenkiama ir susukama į spiralę, o suvyniota ji pailgėja apie 10%. Tokios vielos tempiamasis stipris yra 2 kg/mm2, lenkimo modulis – 836 kg/mm2.

Optinės savybės

Grafito šviesos sugerties koeficientas yra pastovus visam spektrui ir nepriklauso nuo kūno spinduliavimo temperatūros; ploniems grafito siūlams jis lygus 0,77, padidėjus grafito kristalams, šviesos sugertis jau yra 0,52–0,55.

Grafito riebumas ir plastiškumas yra svarbiausios savybės, leidžiančios plačiai jį naudoti pramonėje. Kuo didesnis grafito riebalų kiekis, tuo mažesnis trinties koeficientas. Grafito riebumas lemia jo naudojimą kaip lubrikantą, taip pat gebėjimą prilipti prie kietų paviršių.

Dėl šių savybių galima sukurti plonas plėveles, trint kietųjų medžiagų paviršių grafitu.

Žemas grafito šiluminio plėtimosi koeficientas ir su tuo susijęs didelis atsparumas šiluminiams įtempiams yra lemiamas veiksnys jį naudojant kaip svarbią ir nepakeičiamą pagalbinę medžiagą metalo apdirbimo, geležies liejyklų ir plieno pramonėje, t.y. visur, kur darbo paviršiai turi būti apsaugoti nuo tiesioginio išlydyto metalo poveikio. Svarbus šio naudojimo pranašumas taip pat yra jo nedrėkumas, visiškai sumažintas metalų ir neutralių šlakų kiekis, stiprumas aukštoje temperatūroje. Grafito naudojimas liejant detales pagerina liejinių kokybę, sumažina atliekų kiekį, neleidžia susidaryti perdegimui, kurio pašalinimas reikalauja didelių pastangų ir išlaidų.

Neapdorotos liejimo formos ir šerdys yra padengtos sausų grafito miltelių sluoksniu. Grynas grafitas turi mažiausią neutronų sugerties koeficientą ir didžiausią stabdymo koeficientą, todėl jis yra būtinas branduoliniuose reaktoriuose. Be grafito elektrodų juodųjų ir spalvotųjų metalų chemijos pramonės plėtra neįsivaizduojama.

Grafitas yra puiki aliuminio gamybos elektrolizatorių pamušalo medžiaga. Anglies turinčios medžiagos naudojamos elektrinių krosnių ir kitų šiluminių mazgų statybai.

Iš grafito ruošiami tigliai, valtys itin kietų lydinių gamybai.
Chemijos pramonėje grafito medžiagos yra nepamainomos gaminant šilumokaičius, veikiančius agresyvioje aplinkoje.

Taip pat šildytuvų, kondensatorių, garintuvų, šaldytuvų, skruberių, distiliavimo kolonėlių, purkštukų, purkštukų, čiaupų, siurblių dalių, filtrų gamybai.
Vidaus pramonė gamina didelį asortimentą grafito elektrinių šepečių įvairioms elektros mašinoms, elektrinių apšvietimo anglių prožektoriams ir filmų demonstravimui bei filmavimui, elementarius - galvaninius akumuliatorius, suvirinimui ir spektrinei analizei, gaminius elektrovakuuminėms technologijoms ir ryšių technologijoms.

Mechaninėje inžinerijoje grafitas naudojamas kaip antifrikcinė medžiaga guoliams, frikciniams žiedams, mechaniniams ir stūmoklių sandarikliams bei traukos guoliams.

Mineralai ir uolienos / Grafito mineralo aprašymas

Anglis sudaro daugybę vietinių elementų, kurie turi savo struktūrą. Vienas iš šių elementų yra grafitas. Tai yra įprasta gamtoje medžiaga, kuri būna svarstyklių ir plokštelių pavidalu. Jo sankaupos skiriasi dydžiu ir medžiagos turiniu. Krištolinės skaldos arba magminė uoliena yra atsiradimo vietos. Dažnai jis susidaro vykstant metamorfiniam poveikiui anglims.

Medžiagos kilmė

Grafitas dažniausiai susidaro veikiant aukštai temperatūrai ir slėgiui nuosėdinėse uolienose – anglyse ir bitume. Šis procesas vadinamas metamorfizmu. Kai kuriais atvejais medžiaga susidaro kristalizacijos proceso metu. Paprastai jis susidaro iš magmos, kurioje gausu anglies. Kartais susidaro iš kalkakmenio, kurį užfiksavo magma.

Mokymosi vietos:

Kristalizacijos procese uoliena gaunama retais atvejais. Taip, ir metamorfiškai iškilusi uola turi praktinę reikšmę. Maži inkliuzai meteoritų uolienose domina mokslininkus, bet ne pramonę.

Grafito cheminė sudėtis yra anglies atomai, kurie yra kovalentiškai sujungti vienas su kitu. Tai yra, vienas atomas sutampa su trijų kitų jį supančių atomų elektronų debesimi. Atomai yra tvirtai susieti. Mineraluose pastebimas nedidelis kitų komponentų priemaišas.Yra 2 grafito rūšys:

1. Alfa (šešiakampė).
2. Beta (romboedras).

Rūšys viena nuo kitos skiriasi sluoksnių pakavimu. Alfa rūšyse atomai turi ABABABA tipo krūvą. Tai yra, klojimas šešiakampio pavidalu, tačiau tarp sluoksnių yra itin silpnas ryšys. Grafito struktūra tokia, kad jis lengvai skyla sluoksniais.

Beta rūšyse kas ketvirtas sluoksnis kartoja pirmąjį. Pasirodo, savotiškas romboedrinis ryšys. Beta grafitas gryna forma neegzistuoja – tai metastabili fazė. Šios medžiagos natūralios uolienos turi iki 30% šios fazės. Esant maždaug 2,5 tūkst. Kelvinų temperatūrai, visiškai romboedrinė struktūra virsta šešiakampe.

Medžiagos sudėtis tokia pati kaip deimantas, tačiau savybės labai skiriasi. Taip yra dėl atominių ryšių skirtumų. Grūdinant krosnyje aukštoje temperatūroje, grafito kietumas didėja, tačiau didėja ir trapumas. Ši kokybė naudojama dirbtiniams deimantams kurti.

Charakteristikos lentelė:

Uola netirpsta. Pasiekus kritinę temperatūrą, kristalinė gardelė pradeda irti. Liečiant uola slidi, riebi. Įtrynus jis suyra į mažas apnašas, kurios lieka ant paviršiaus. Ši charakteristika leidžia mineralą naudoti įrašams vesti.

Grafitas plačiai naudojamas pramonėje. Daugumai pramonės šakų ši medžiaga reikalinga gryna arba su priedu. Iš grafito pagamintų daiktų sąrašas didžiulis – nuo ​​pieštukų ir ugniai atsparių dangų iki branduolinio reaktoriaus strypų ir tepalų.

Programos:

Maisto pramonė yra kita sritis, kurioje naudojamas grafitas, nors ir surišto pavidalo. Tačiau prieš naudojimą komponentas šiek tiek apdorojamas. Geležis, etilo alkoholis, grafitas ir cukrus turi skirtingą tankį. Tačiau nagrinėjama medžiaga gali būti kitų maisto produktų dalis. Jo yra esteriuose, alkoholyje ir cukruje.

Paprastas eksperimentas su cukrumi parodo grafito kiekį jame. Norėdami tai padaryti, ant dangtelio uždedamas cukraus kubelis ir uždengiamas dangteliu. Iš apačios dangtis kaitinamas ant ugnies, kol iš po dangtelio pradeda veržtis dūmai. Jei prie jo atnešite ugnies šaltinį, dūmai užsidegs. Pasibaigus dujų išsiskyrimui, ugnis iš dangčio apačios užgęsta. Ant dangtelio bus juoda anglies masė.

Kinija yra pirmaujanti mineralų eksportuotoja. Šalis tiekia iki 70% pasaulio kiekio. Ir prie šio rezultato kinai neketina sustoti, gamintojams plečiant ryšius su Vakarų kompanijomis. Pastarieji yra vartotojai.

Kanada, Brazilija, Meksika ir Šri Lanka yra kitos pasaulio lyderės mineralų gavybos srityje. Šios šalys išgauna 8-12% pasaulio kiekio. Grafito atsargos Rusijos Federacijoje siekia apie 13 mln. Nemaža dalis rezervų sutelkta Sibire. Daugiau nei 75% vietinių atsargų yra prasta rūda, kurioje yra ne daugiau kaip 6% mineralo. Reikia iš naujo įvertinti vidaus balanso atsargas, nes kai kurių jų plėtoti netikslinga dėl prastos rūdos kokybės. Vieta saugomose teritorijose taip pat riboja kasyklų plėtrą.

Daugiau nei pusę išgautos medžiagos suvartoja JAV, Japonija, Vokietija, Kinija. Grafito kaina rinkoje priklauso nuo jo kristalų ir anglies kiekio. Vidutinė kaina yra apie 0,75 cento už 1 kg medžiagos. Išlaidoms įtakos turi ir gamintojo vieta.

(geležies karbidas; Fe3C metastabili didelė anglies fazė)
Grafitas stabili didelės anglies fazė

Geležies ir anglies lydinių konstrukcijos ketaus

Baltasis ketus (trapus, yra ledeburito ir neturi grafito)
Pilkasis ketus ( grafitas plokštelių pavidalu)
Kalusis ketus (grafito dribsniai)
Kalusis ketus (grafitas sferoidų pavidalu)
Pusiau ketaus (yra ir grafito, ir ledeburito)

Grafito monokristalų elektrinis laidumas yra anizotropinis, kryptimi lygiagrečia bazinei plokštumai, artimas metaliniam, statmenai - šimtus kartų mažesnis. Minimali laidumo vertė stebima 300–1300 K diapazone, o minimalaus padėtis pasislenka į žemų temperatūrų sritį, kad būtų tobulos kristalų struktūros. Rekristalizuotas grafitas turi didžiausią elektros laidumą.

Taikymas

Suvenyrinis grafito blokas.

Grafito naudojimas pagrįstas daugybe unikalių jo savybių.

• lydymosi tiglių, pamušalo plokščių gamybai - taikymas grindžiamas grafito atsparumu aukštai temperatūrai (kai nėra deguonies), jo cheminiu atsparumu įvairiems išlydytiems metalams

• elektrodai, kaitinimo elementai – dėl didelio elektros laidumo ir cheminio atsparumo beveik bet kokiems agresyviems vandeniniams tirpalams (daug didesniam nei tauriųjų metalų).

• Reaktyviuosius metalus gauti išlydytų junginių elektrolizės būdu. Visų pirma, gaunant aliuminį, iš karto naudojamos dvi grafito savybės:

1. Geras elektros laidumas, o dėl to - jo tinkamumas elektrodo gamybai
2. Dujinis reakcijos, vykstančios prie elektrodo, produktas yra anglies dioksidas. Gaminio dujinis pobūdis reiškia, kad jis pats palieka elektrolizatorių ir jam pašalinti iš reakcijos zonos nereikia specialių priemonių. Ši savybė labai supaprastina aliuminio gamybos technologiją.

• kietieji tepalai, kombinuotuose skystuose ir pastos tepaluose

• plastikinis užpildas

• neutronų moderatorius branduoliniuose reaktoriuose

• kompozicijos, skirtos juodo grafito pieštukų šerdims gaminti (sumaišyti su kaolinu), komponentas

• sintetiniams deimantams gauti

• įvairių elektros mašinų, elektromobilių ir vežimėliais varomų tiltinių kranų kontaktiniams šepečiams ir srovės rinktuvams, galingiems reostatams, taip pat kitiems įrenginiams, kuriems reikalingas patikimas kilnojamas elektros kontaktas, gaminti.

• kaip laidus didelio atsparumo laidžių klijų komponentas

Literatūra

• // Enciklopedinis Brockhauso ir Efrono žodynas: 86 tomai (82 tomai ir 4 papildomi). - Sankt Peterburgas. , 1890–1907 m.
• Kleinas, Cornelis ir Cornelius S. Hurlbut, Jr. (1985 m.) Mineralogijos vadovas: po Danos 20-asis leidimas ISBN 0-471-80580-7

Pastabos

Nuorodos