описание графита, свойства, добыча, применение, производство
Трудно сказать, когда именно человечеству стало известно об этом минерале. Многие ученые считают, что осложнение в этом вопросе связано с тем, что графит похож на другие минералы, которые обладают красящими свойствами. Но археологи нашли глиняную посуду, которая использовалась около 4000 лет назад, и раскрашена была графитом.
Графит — это минерал, который принадлежит классу самородных элементов, относится к одной из модификаций углерода. Структура минерала слоистая, слои сами по себе слабовыраженные, почти плоские и состоят из шестиугольных слоев атомов углерода. Сам по себе графит — мягкий материал, который легко поддается механическому воздействию, а графитовая формула довольна проста С — углерод.
В природе минерал встречается наравне с сопутствующими: пирит, гранат, шпинель. Крупные залежи графита расположены в Тунгусском бассейне, а также таких породах как: кристаллические сланцы, гнейсы и мрамор. Образование графита зависит от высокой температуры вулканических и магматических пород и от пиролиза каменного угля.
Графит также являются частью состава метеоритов. И занятный факт: в графите в очень незначительных долях присутствуют золото, серебро и металлы платиновой группы.
Месторождение графита
Графит очень востребован в промышленной сфере. Около 600 млн тонн считаются запасами всего мира, а ежегодно его добывают 600 тысяч. Самыми крупными странами, которые занимаются добычей этого минерала являются: Мексика, Россия, Китай, Чехия, Южная Корея, Канада и др.
Помимо стран, указанных выше, существуют и другие крупные месторождения графита. Например, остров Шри-Ланка, с 1834 года — это крупный производитель и поставщик данного минерала. Точки полезных ископаемых находятся по всему острову, а залежи графита сконцентрированы в центральной и юго-восточной частях. Представлены две добываемые породы: Хайленд (гранулиты, кварцы, чарнокиты) и Саутвест (гнейсы, кальцифиры).
Чешуйчатые залежи графита в огромной доле находятся на Украине, в Завальевском месторождении.
Эта доля связана с архейскими образованиями Тетерево-Бугской серии. Серия представлена силлиманитовыми и гранатовыми гнейсами, кварцами, кристаллическим известняком и т.д. Добываемые минералы имеют промышленное значение и так же пользуются спросом.
Свойства графита
Физические свойства:
- Электропроводность.
- Обладает низкой твердостью, разница с алмазом колоссальная, хотя оба элемента — углеродные подвиды. При закале высокой температурой уровень твердости увеличивается, однако, графит становится более хрупким материалом;
- Теплопроводность графита варьируется от 100 до 357,7 Вт;
- Теплоемкость.
Химические свойства:
- Не растворяется в неокисляющих кислотах;
- При высокой температуре реагирует с кислородом, сгорая до углекислого газа;
- Образует соединение включения с щелочными металлами, солями.
Как физические, так и химические свойства в процессе обработки могут видоизменяться, поэтому графит имеет специальные марки, которые обозначают различия.
Виды графит
В природе графит встречается двух видов:
- Гексагональный, отличительная его черта заключается в кристаллической решетке, в которой половина атомов находится строго над и под центром шестиугольника;
- Ромбоэдрический, его особенность в том, что каждый четвертый слой повторяет первый, а при нагревании 1000° графит принимает гексагональный вид.
Для ведения промышленных работ обязательно учитывать плотность графита, но высокий уровень этого показателя достигается путем создания искусственных видов минерала:
- Ачесонофский графит: получение через нагревание смеси из кокса и пека до 2800°;
- Рекристаллизованный графит: термомеханическая обработка смеси кокса, пека и природного графита;
- Пирографит: пиролиз из газообразных углеродов;
- Доменный графит: охлаждение большого объема чугуна;
- Карбидный графит: термическое разложение карбидов.
Производство и применение графита
В основном графит применяется в промышленной сфере:
- При изготовлении плавильных тиглей из-за стойкости графита к повышенным температурам;
- В нагревательных элементах, так как данный минерал обладает химической стойкостью к агрессивным водным растворам, а также электропроводностью;
- Для получения алюминия;
- В твердых смазочных материалах, для образования густых масс и паст;
- Графит выступает наполнителем пластмасс;
- При производствн синтетических алмазов;
- При изготовлении «простых» карандашей;
- Также графит использует при обработке носовой части баллистических ракет и космических аппаратов для тепловой защиты;
- Для производства различных элементов и инструментов электрических машин (щетки), электротранспорта, насосного оборудования (лопасти, лопатки) и т.
п. - Применение в пищевой промышленности.
п.Последний пункт заставляет обратить на себя внимание. Прежде чем минерал будет использован в пищевых продуктах, он проходит тщательную обработку. Графит входит в состав парафинов, спиртов, эфирах и сахаре. Насчет сахара достаточно легко убедиться и самостоятельно, если провести небольшой и несложный опыт.
Кусочек сахара нужно положить на твердую поверхность, а сверху плотно закрывают металлическим колпаком. Колпак нагревают, и из-под него должен начать выделяться газ, который нужно поджечь. После того, как газ полностью выгорит, можно поднять колпачок. На поверхности, где был сахар, останется черная масса, которая является углем. Ну а уголь — это и есть углерод, из которого состоит графит.
Графит — важный и ценный материал, который достаточно легко добыть и обработать, но несмотря на это обладает удивительными свойствами. Минерал широко применяется во всех промышленных отраслях и встречается в переработанном виде ежедневно в повседневной жизни.
Свойства графита, применение, характеристики, добыча
- Характеристики
- Физические свойства
- Добыча
- Применение
Слово графит в переводе с греческого обозначает «пишу». Минерал с таким названием у природе образуется при высокой температуре в вулканических горных породах.
Характеристики графита
Графит является представителем класса самородных элементов высокой прочности. Его структура обладает большим количеством слоев.
В природе встречается два вида графита:
- крупнокристаллический,
- мелкокристаллический.
По величине кристаллов и по их расположению относительно друг друга в природе встречаются следующие типы графитов:
- явнокристаллические,
- скрытокристаллические.
У графита структура является достаточно слоистой. Каждый из слоев обладает волнистой формой. Она является слабовыраженной.
Графит представляет собой один из элементов, который состоит преимущественно из кристаллов разных размеров. Они имеют пластичную структуру и небольшие чешуйки по краям. По своей прочности они могут сравниться алмазами.
Кристаллическая решетка графита состоит из большого количества слоев, которые имеют различное расположение относительно друг друга.
Сегодня не редко производится искусственный графит, который создается из смеси различных веществ. Он используется в разных отраслях человеческой жизнедеятельности. Графит, полученный искусственным путем, обладает большим количеством видов.
В современном мире планируется из графита добывать золото. Ученые выяснили, что в одной тонне графита содержится примерно 18 граммов золота. Данное количество золотой руды присуще золотым месторождениям. В настоящее время получать золото из графита есть возможность не только в нашей стране, но и в других государствах мира.
Физические свойства графита
Одним из главных свойств графита является его способность проводить электрический ток.
Его физические свойства отличаются от параметров алмаза тем, что у него не такой высокий уровень твердости. Его структура является изначально довольно мягкой. Однако после нагревания она становится твердой и хрупкой. Материал начинает рассыпаться.
Физические свойства графита являются следующими:
- плавление графита при температурах меньше 3800 градусов Цельсия невозможно.
- после нагревания приобретает твердую и хрупкую структуру.
Это далеко не все свойства графита. Есть еще параметры, которые делают этот элемент уникальным.
Графиту присущи следующие характеристики:
- температура плавления графита составляет 3890 градусов Цельсия,
- цвет графита является темно-серым с металлическим отливом,
- теплоемкость графита составляет 0.720 кДЖ
- удельное сопротивление графита составляет 800.000 · 10 − 8 (Ом · Метр).
Внимание:
Единственный параметр из всех характеристик графита, который зависит от вида элемента, является теплопроводность графита.
Она составляет 278,4 до 2435 Вт/(м*К).
Таблица. Физические свойства графита.
| Характеристики | Направление потока | Температура, °С | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 20 | 200 | 400 | 600 | 800 | ||
| Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м°С) графита: | ||||||
| — кристаллический | || | 354,7 | 308,2 | |||
| — естественный | _|_ | 195,4 | 144,2 | 112,8 | 91,9 | 75,6 |
| — прессованный | || | 157 | 118,6 | 93,0 | 69,8 | 63,9 |
| — искусственный с р=1,76 г/см3 | _|_ | 104,7 | 81,4 | 69,8 | 58,2 | |
| — то же, с р=1,55 г/см3 | || | 130,3 | 102,3 | 79,1 | 63,9 | 53,5 |
| Сопротивление разрыву σпц, МН/м2 | || | 14,2 | 15,2 | 15,9 | 16,5 | 17,6 |
| _|_ | 10,3 | 11,3 | 12,0 | 12,5 | 13,7 | |
| Модуль упругости Е, МН/м2 | || | 5880 | 7100 | 7350 | 7500 | 7840 |
| _|_ | 2700 | 3040 | 3200 | 3630 | 3920 | |
| Удельная теплоемкость с, кДж/(кг0С) | 0,71 | 1,17 | 1,47 | 1,68 | 1,88 | |
| Электросопротивление рэ104, Омсм | 16 | 13 | 11 | 10 | 9 | |
| Коэффициент линейного расширения α·106, 1/°С | || | 7,2*1 | 8,5*2 | 10,0*3 | 13,0*4 | |
| _|_ | 4,0*1 | 5,5*2 | 6,8*3 | 9,3*4 | ||
| || | 1,8*1 | 1,55*2 | 1,45*3 | 1,40*4 | ||
Добыча графита
Добыча графита является сложным процессом.
Для этого создано большое количество разновидностей оборудования. Оно используется для добычи и дробления элемента. Залежи графита обычно находятся глубоко под землей. Именно по этой причине чаще всего используются бурильные установки, которые позволяют добраться до месторождения этого элемента.
Применение графита
Как известно такой материал, как графит обладает большим количеством уникальных качеств. Именно они обуславливают сферы его применения. Благодаря тому. что данный материал обладает устойчивостью к высоким температурам его применяют для производства футеровочных плит.
Применение графита используется и в сфере ядерной промышленности. Там он играет важную роль при замедлении нейтронов.
Получение алмаза из графита тоже возможно. В современном мире есть возможность получать синтетический алмаз, который по своим качествам и внешнему виду будет напоминать природный материал.
Пиролитический графит представляет собой особую форму такого элемента, как графит.
Данная его разновидность нашла широкое применение в сфере микроскопических исследований. Его применяют в качестве калибровочного материала. Чаще всего его используют в сканирующей туннельной микроскопии и в атомно-силовой микроскопии. Данная разновидность графита относится к разряду синтетических. Его получение возможно при нагревании кокса и пека.
Благодаря графиту можно получать активные металлы с химической точки зрения путем электролиза. Данный метод использования элемента объясняется тем, что у графита достаточно хорошая электропроводность.
При производстве пластмассовых изделий графит тоже нашел свое применение. Его используют для наполнения пластмассы.
Самым известным методом использования графита является производство стержней для обычных простых карандашей, к которым так привыкли люди.
Минерал с экстремальными свойствами и множеством применений
Главная » Минералы » Графит
Графит и алмаз имеют одинаковый состав, но совершенно разные свойства.
Статья: Хобарт М. Кинг, PhD, RPG
Графит: Кристаллы графита в куске мрамора из зоны скарн Сен-Жовит, Мон-Тремблан, RCM Les Laurentides, Квебек, Канада. Длина этого экземпляра составляет примерно три дюйма (7,6 см).
Что такое графит?
Графит представляет собой встречающуюся в природе форму кристаллического углерода. Это самородный минерал, обнаруженный в метаморфических и магматических породах. Графит — минерал крайностей. Он чрезвычайно мягкий, скалывается при очень легком нажатии и имеет очень низкий удельный вес. Напротив, он чрезвычайно устойчив к нагреванию и почти инертен при контакте практически с любым другим материалом. Эти экстремальные свойства дают ему широкий спектр применения в металлургии и производстве.
РЕКЛАМА
Чешуйчатый графит: Чешуйчатый графит, произведенный на Мадагаскаре.
Геологическое проявление
Графит — это минерал, который образуется, когда углерод подвергается воздействию тепла и давления в земной коре и верхней мантии.
Для производства графита необходимо давление в диапазоне 75 000 фунтов на квадратный дюйм и температура в диапазоне 750 градусов по Цельсию. Они соответствуют гранулитовой метаморфической фации.
Графит из регионального метаморфизма (чешуйчатый графит)
Большая часть графита, видимого сегодня на поверхности Земли, образовалась на границах конвергентных плит, где богатые органическими веществами сланцы и известняки подверглись воздействию тепла и давления регионального метаморфизма. Это производит мрамор, сланец и гнейс, которые содержат крошечные кристаллы и чешуйки графита.
Когда графит находится в достаточно высоких концентрациях, эти породы могут быть добыты, измельчены до размера частиц, который высвобождает графитовые чешуйки, и обработан сепарацией по удельному весу или пенной флотацией для удаления графита низкой плотности. Произведенный продукт известен как «чешуйчатый графит».
Кусок графита: Кусковой графит от Kropfmuhl, Австрия.
Образец составляет около полутора дюймов (3,8 см) в поперечнике.
Графит с гранатом: Образец графито-слюдяного сланца с двумя красными альмандиновыми/пироповыми гранатами из шахты Ред Эмберс, Эрвинг, Массачусетс. Этот экземпляр имеет диаметр около двух дюймов (5,08 см).
РЕКЛАМА
Графит метаморфизма угольных пластов («аморфный» графит)
Некоторое количество графита образуется в результате метаморфизма угольных пластов. Органический материал в угле состоит в основном из углерода, кислорода, водорода, азота и серы. Теплота метаморфизма разрушает органические молекулы угля, улетучивая кислород, водород, азот и серу. Остается почти чистый углеродный материал, который кристаллизуется в минеральный графит.
Этот графит встречается в «пластах», соответствующих исходному угольному слою. При добыче этот материал известен как «аморфный графит». Слово «аморфный» на самом деле неверно в этом использовании, поскольку оно имеет кристаллическую структуру.
Из шахты этот материал похож на куски угля без яркой и тусклой полосчатости.
Графит гидротермального метаморфизма
Небольшое количество графита образуется в результате реакции соединений углерода в породе при гидротермальном метаморфизме. Этот углерод может быть мобилизован и отложен в жилах вместе с гидротермальными минералами. Поскольку он осажден, он имеет высокую степень кристалличности, что делает его предпочтительным материалом для многих электрических применений.
Графит в магматических породах и метеоритах
Известно, что небольшое количество графита встречается в качестве первичного минерала в магматических породах. Он известен как мельчайшие частицы в базальтовых потоках и сиенитах. Также известно, что он образуется в пегматите. Некоторые железные метеориты содержат небольшое количество графита. Эти формы графита не имеют экономического значения.
Физические свойства графита | |
| Химическая классификация | Родной элемент |
| Цвет | От серо-стального до черного |
| Полоса | Черный |
| Блеск | Металлический, иногда субметаллический или землистый |
| Прозрачность | Непрозрачный |
| Декольте | Идеально в одном направлении |
| Твердость по шкале Мооса | от 1 до 2 |
| Удельный вес | от 2,1 до 2,3 |
| Диагностические свойства | Цвет, полоса, скользкость, удельный вес |
| Химический состав | С |
| Кристаллическая система | Шестигранник |
| Использование | Используется для изготовления термостойких и химически стойких контейнеров и других предметов. Аноды батареи. Сухая смазка. «грифель» в карандашах. |
РЕКЛАМА
Графит и алмаз
Графит и алмаз — две минеральные формы углерода. Алмазы образуются в мантии под воздействием высокой температуры и давления. Большая часть графита, обнаруженного у поверхности Земли, образовалась в земной коре при более низких температурах и давлениях. графит и Алмазы имеют одинаковый состав, но очень разные структуры.
Атомы углерода в графите связаны в гексагональную сеть, которая образует листы толщиной в один атом. Эти листы плохо соединены и легко расщепляются или скользят друг по другу, если на них воздействуют небольшим усилием. Это дает графит, его очень низкая твердость, идеальная спайность и ощущение скользкости.
Напротив, атомы углерода в алмазе связаны в каркасную структуру. Каждый атом углерода связан в
трехмерная сеть с четырьмя другими атомами углерода с сильными ковалентными связями.
Такое расположение прочно удерживает атомы
на месте и делает алмаз исключительно твердым материалом.
Потребление графита: Потребление графита в США по видам использования в 2012 году. Данные сводки минеральных товаров Геологической службы США.
Синтетический графит
«Синтетический графит» производится путем нагревания высокоуглеродистых материалов, таких как нефтяной кокс и каменноугольный пек, до температуры в диапазон от 2500 до 3000 градусов по Цельсию. При этих высоких температурах все летучие вещества и многие металлы в сырье уничтожаются или отгоняются. Оставшийся графит соединяется в пластинчатую кристаллическую структуру. Синтетический графит может иметь чистоту более 99% углерода, и он используется в промышленных продуктах, где требуется очень чистый материал.
Графит в сланце из округа Эссекс, штат Нью-Йорк. Образец составляет примерно 5 дюймов (12,7 см) в поперечнике.
Лучший способ узнать о минералах — изучить коллекцию небольших образцов, которые можно брать в руки, исследовать и наблюдать за их свойствами.
Недорогие коллекции минералов доступны в магазине Geology.com. Правообладатель иллюстрации iStockphoto / Анна Усова.
Графит в сланце из округа Эссекс, штат Нью-Йорк. Образец составляет примерно 5 дюймов (12,7 см) в поперечнике.
| Информация о графите |
| [1] Графит: статья без указания авторства на веб-сайте Asbury Carbons. [2] Natural Flake Graphite: статья без указания авторства на веб-сайте Asbury Carbons. [3] Графит (природный): Дональд В. Олсон, Обзор полезных ископаемых, Геологическая служба США, 2014 г. [4] Графит: Дональд В. Олсон, Ежегодник полезных ископаемых, 2012 г. Геологическая служба США, август 2016 г. |
| Другие минералы |
Найдите другие темы на Geology.com:
|
| ||
|
| ||
|
| ||
|
Минерал Графит информация и фотографии
Рекламная информация
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Большинство районов добычи графита добывают огромные количества из одной или нескольких крупных графитовых жил, но коллекционные образцы в хороших кристаллах обычно не встречаются.
Крупные толстые шестиугольные кристаллы встречаются редко. Чаще всего встречается в виде жилок, листоватых масс и в массивной форме. Встречаются также мелкие округлые шаровидные агрегаты и расходящиеся сферы, а также округлые, истертые водой гальки. 