Графит это полезное ископаемое или нет

Многие с детства помнят, что стержень карандаша состоит из графита. Однако далеко не каждый имеет представление о том, что это за вещество. Между тем графит является самородным минералом, который имеет общее происхождение с алмазом. Какими физико-химическими свойствами обладает этот камень? Где и как добывают эту горную породу? В каких сферах применяется этот минерал? Можно ли им писать на бумаге?

Графит: описание и происхождение

Наряду с образованием карбонатов и углеводородов в природных условиях углерод существует в самородном виде, образуя 2 полиморфные формы – графит и алмаз. Эти одинаковые по составу минералы различаются структурой и физическими свойствами.

Графитовая горная порода известна с давних времен, однако исходной информации о ее применении нет. Отсутствие ранних исторических сведений объясняется тем, что по красящим свойствам графит имеют сходство со многими другими материалами, например молибденитом. Несмотря на скудость информации об этом камне, доподлинно известно, что в археологической культуре эпохи неолита Боян, существовавшей на территории современной Молдавии, Румынии и Болгарии в 4 тысячелетии до н. э., этот материал использовался для раскрашивания глиняной посуды.

Свое название графит получил в 89 г. XVIII в. благодаря немецкому геологу Абрааму Готлобу Вернеру. Ученый, обнаружив, что этим камнем можно писать, решил присвоить ему наименование, которое происходит от греческого слова «графо», переводящегося как «пишу».

Этот минерал в некоторых источниках также называется черным или серебристым свинцом, карбидным железом. В нашей стране этот камень впервые был обнаружен в 26-м г. XIX в. в Уральских горах.

Физико-химические свойства минерала

Природный графит относится к классу самородных минералов. Для его структуры характерна слоистая форма. Слои в его кристаллической решетке слабоволнистые, практически уплощенные.

Они состоят из 6-угольных слоев атомов углерода. Для кристаллов характерна пластинчатость и чешуйчатость.

У природного камня существуют разновидности, различающиеся по строению решетки. Он может быть:

  • плотнокристаллический;
  • кристаллический;
  • скрытокристаллический.

В природе встречаются экземпляры серого или черного оттенков. Отличительной чертой этого минерала является стальной блеск (см. фото).

Он совершенно непрозрачен. Графит имеет следующие характеристики:

  • низкий уровень твердости, который по шкале Мооса варьируется от 1 до 2;
  • плотность – от 2,09 до 2,23 г/см³;
  • температура плавления – 3845°С;
  • температура кипения – 4200°С.

При описании графита особо отмечается его способность проводить электрический ток. Под влиянием высокой температуры он становится более твердым. При этом его хрупкость увеличивается. При отсутствии доступа воздуха натуральный минерал проявляет устойчивость к нагреванию. На ощупь этот материал жирный и достаточно мягкий. Он оставляет темные следы на руках, бумаге и других поверхностях, с которыми контактирует.

Природные экземпляры на 10–12% состоят из глины и соединений железа с кислородом. При механическом воздействии происходит их расслоение с образованием отдельных чешуек. Этот эффект используется при изготовлении карандашей. При температуре выше 4200°С и реакции с кислородом графит сгорает, трансформируясь в углекислый газ.

Этот материал обладает высоким диамагнетизмом. Имеет свойство растворяться в кислотах-неокислителях и образовывать соединения включения с щелочными металлами и солями.

Где и как добывают минерал?

Добыча этого полезного ископаемого является сложной процедурой. Для этого используется большое количество оборудования. Залежи этого минерала располагаются в глубоких слоях земли. Его извлекают с помощью бурильных машин. Минералами-спутниками в этом случае являются пирит, гранат, шпинель.

Добыча графита

Лидерскую позицию по объему экспорта графита много лет удерживает Китай. На долю поставок этой страны приходится около 2/3 от общего количества экспортируемого в мире сырья. Крупные графитовые залежи также находятся в Канаде, Бразилии, Мексике, на Шри-Ланке. В России запасы этого сырья составляют около 13 млн. т. Этой горной породой богато сибирское месторождение.

Добыча ископаемого в нашей стране осложняется тем, что большое его количество расположено на территории природоохранных объектов. Это накладывает определенные ограничения на добывающую деятельность.

Применение натурального графита

Область применения графита не ограничивается возможностью письма на бумаге и других поверхностях. Благодаря своим уникальным качествам этот материал имеет широкую сферу использования.

Изделия из графита

Графит применяется для:

  • Производства емкостей для нагрева, высушивания, сжигания, обжига и плавления различного сырья и изготовления износостойких плит. Такое применение обусловлено его устойчивостью к воздействию высоких температур при отсутствии воздуха, а также к большому количеству расплавленных металлов.
  • Изготовления электрических проводников, имеющих электронную проводимость и находящихся в контакте с электролитом, а также нагревательных элементов. Данный материал в этом направлении используется благодаря высокому уровню электропроводности и устойчивости к практически всем водным растворам с агрессивными свойствами.
  • Образования химически активных металлов путем электролиза расплавленных соединений. Для получения алюминия используется одновременно 2 свойства: отличная электропроводность и газообразность продукта реакции, протекающей на электроде.
  • Производства твердого смазочного сырья.
  • Изготовления наполнителя пластики.
  • Замедления нейтронов в ядерных реакторах.
  • Производства стержней для черных графитовых карандашей. В этом случае он используется совместно с каолиновым веществом.
  • Синтезирования искусственных алмазов.
  • Измерения длины нанометрового диапазона для калибровки сканеров сканирующих зондовых микроскопов, предназначенных для измерения рельефа проводящих поверхностей с высоким пространственным разрешением, а также сканирующих зондовых микроскопов высокого разрешения, использующихся для определения рельефа поверхности с разрешением от десятков ангстрем вплоть до атомарного.
  • Производства контактных элементов для различных электромашин, транспорта, работающего от электричества, и мостовых подъемных кранов с троллейным питанием, реостатов повышенной мощности и других устройств, которые требуют надежного подвижного электрического контакта.
  • Изготовления тепловой защиты носовой области элементов поражения ракетного оружия и возвращаемых космических аппаратов.
  • Производства элементов, проводящих ток в высокоомных токопроводящих склеивающих материалах.

Источник

ГрафитСервис

+7 (351) 729-99-15
info@graphitservis.ru

Область применения графита, описание и свойства. Виды природного и искусственного графита — химическая структура, механические и физические характеристики.

Графит (от др.-греч. γράφω — пишу) – это природный материал, относящийся к классу самородных элементов, аллотропная модификация углерода. Он имеет слоистую структуру. Каждый слой кристаллической решетки графита может по-разному располагаться по отношению друг к другу, образуя политипы. Графит находит свое применение в производственной и промышленной деятельности. Графитовые изделия отличаются повышенными эксплуатационными характеристиками. Графит устойчив к химическим и природным воздействиям, он достаточно прочный, хорошо проводит электрический ток, отличается низкой твердостью, относительной мягкостью, после воздействия высоких температур затвердевает. Плотность составляет 2.23 г/см3. Графит имеет металлический блеск и темно-серый цвет. Теплопроводность этого минерала достаточно большая, поэтому его используют для изготовления комплектующих деталей электрооборудования.

Структура и состав графита

Структура имеет свои определенные особенности. Атомы углерода ковалентно связаны между собой.

структура графита

Модификаций природного минерала существует две:

  • α-графит (гексагональный). В данной модификации половина атомов каждого из слоев располагается под и над центром шестиугольника.
  • β-графит (ромбоэдрический). В этой модификации графита каждый четвертый слой атомов повторяет первый. В природе он в чистом виде не наблюдается. При температуре от 2500 до 3300К ромбоэдрический графит переходит полностью в гексагональный. Природный материал удобно представляется в гексагональных узлах.

Химический состав графита не отличается чистотой. В большом количестве (до 10-20%) присутствует зола, состоящая из разных составляющих (FeO, SiO2, Аl2O3, MgO, Р2О5, CuO, СаО и др.), газы (до 2%) и битумы, иногда вода.

Цвет преобладает железно-черный, доходя до стально-серого. Имеет сильный металловидный блеск; скрытокристаллические агрегаты не блестят, матовые. Показатель преломления графита Nm==l,93-2,07. На ощупь жирный, оставляет след на бумаге и пальцах. Удельный вес графита 2,09-2,23 (меняется исходя от степени дисперсности и присутствия тончайших пор), у шунгита 1,84-1,98. Обладает высокой электропроводностью, что связано с очень плотным расположением атомов в листах.

Графит не плавится, если накаливать в струе кислорода, то сгорает тяжелее в сравнении с алмазом. Улетучивается лишь в пламени вольтовой дуги, не плавясь. В кислотах не растворяется. В смеси с KNO3 порошок при нагревании дает вспышку.

Графит в природе

В природе содержится в гранитах, пирите. Он образуется в магматических и вулканических горных породах, скарнах и пегматитах при высоких температурах, встречается в кварцевых жилах с различными материалами, широко распространен в мраморе, кристаллических сланцах, гнейсах. В результате пиролиза под воздействием на каменноугольные отложения траппов образуются крупные залежи природного минерала.

графит фото

Показатели:

  • Содержание минералов 2.0%
  • Содержание углерода > 98.0%
  • Содержание серы 550 ppm
  • Температурный диапазон -200…3000°C
  • Выщелачиваемый хлорид 50 ppm
  • Сжимаемость 40%
  • Регенерация 15%
  • pH диапазон 0-14
  • Проседание под нагрузкой

Виды природного графита:

  • тигельный (используется для производства огнеупорных изделий. Он отличается повышенной теплопроводностью и стойкостью к резким температурным перепадам),
  • литейный кристаллический (имеет низкий коэффициент расширения, характеризуется прочностью при высоких температурах, используется при отливе деталей),
  • аккумуляторный (применяется как добавка, графит используется для производства электродов, отличается повышенными техническими и химическими свойствами),
  • для производства стержней для карандашей (тонкодисперсный, мягкий, не содержит примесей железа),
  • элементный (графит используется для производства гальванических элементов, отличается повышенной тепло- и электропроводностью),
  • электроугольный,
  • для изготовления смазок и электропроводящей резины.

Искусственный графит — область применения

Искусственно производится конструкционный, мелкозернистый, антифрикционный и литейный графит. Область применения материала достаточно широкая. Графит используется для изготовления огнеупорных материалов, электрических машин и установок, в химической, горнодобывающей промышленности, а также на производстве. Из него также изготавливают стержневые карандаши, краски, покрытия и аккумуляторные батареи. Графит незаменим в ядерной промышленности и в других узконаправленных областях.

Заказать

Источник

Графит (от др.-греч. γράφω — пишу) — минерал, неметалл из класса самородных элементов. Гексагональная модификация углерода. Формула: С. Первоначально английские пастухи, открывшие минерал в XVI веке, приняли графит за свинец.

Физические свойства и фото графита

Графит это полезное ископаемое или нет

Графит в музее минералогии, Бонн.

Блеск металловидный, жирный или графит матовый. Твердость 1-2. Удельный вес 2,09-2,23 г/см3. Пишет на бумаге, пачкает руки. Жирен на ощупь. Цвет железно-черный, стально-серый. Черта черная. Спайность весьма совершенная. Сплошные чешуйчатые, плотные или землистые массы, вкрапления и кристаллы в виде шестиугольных пластинок. Сингония гексагональная. Кристаллы встречаются редко. Кристаллическая структура графита обусловливает его отличия от алмаза — другой аллотропной формы углерода, в котором атомы прочно связаны друг с другом по всем направлениям. Кристаллическая структура графита определяет и его малую твердость, легкость растирания, ощущение жирности, весьма совершенную спайность, непрозрачность, металловидный блеск, высокую электропроводность.

Отличительные признаки. Для графита характерна небольшая твердость (графит мягкий), графит легко пишет на бумаге, имеет более или менее постоянный стально-серый, железно-черный цвет. Графит можно спутать с молибденитом. В отличие от молибденита графит растирается пальцами в черную пыль (молибденовый блеск растирается в светло-серый порошок).

Химические свойства. С кислотами не взаимодействует. При нагревании с селитрой дает вспышку. Кусочек цинка, помещенный на поверхности графита и смоченный каплей медного купороса, выделяет пятно меди (отличие от молибденита).

РазновидностьШунгит—аморфная разность графита.

Происхождение графита

Известные крупные месторождения графита образовались в результате изменения осадочных отложений органогенного происхождения (каменных углей, битумов и т. п.) под действием контактного или глубинного (регионального) метаморфизма. В отдельных случаях графит образовался в результате непосредственной кристаллизации из магм, богатых углеродом, или восстановления известняков, захваченных магматическими породами.

Наибольшее практическое значение имеет графит метаморфического происхождения.

Встречается в контактовой зоне каменного угля с магматическими породами, в гнейсах, в кристаллических сланцах, в мраморах, в контактах магматических пород с известняками, в виде вкраплений в кислых, средних и основных магматических породах, в пневматолитовых образованиях.

Спутники. В контактах магматических пород с известняками: апатит, флогопит. В пневматолитовых образованиях: кварц, полевой шпат, каолинит, апатит, биотит, титаномагнетит. В гнейсах: каолинит.

Применение графита

Графит используется очень широко. Можно сказать, что нет ни одной отрасли, где бы он в той или иной степени ни применялся. Необходим графит главным образом в металлургической промышленности для изготовления огнеупорных тиглей и для покрытия поверхности литейных форм с целью предохранения отливки от пригара формовочной земли; кроме того, в электропромышленности — в производстве электродов и дуговых углей, в производстве карандашей, черных красок, черной копировальной бумаги, типографской краски или же китайской туши. Используется также как смазочное вещество (в тех случаях, когда вследствие высокого нагрева нельзя применять масла) и в паровых котлах в качестве антинакипного средства. В последнее время применяется для изготовления графитовых блоков «атомных котлов» и изготовления космической техники. Из графита получают искусственный алмаз. Графитовая жидкость применяется при объемном прессовании детален автомобилей. Штампы, обволакиваемые этим веществом, обеспечивают высокую чистоту поверхности стальных заготовок, что исключает их последующую обтирку на шлифовальных станках.

Месторождения

Имеются несколько граффито-носных провинций: Украинская, Уральская, Тунгусская (Ногинское, Курейское), Верхне-Саянская (Ботогольское), Уссурийская и другие.

Крупные месторождения графита имеются в Южной Корее, Мексике (штат Сонора), Малагасийской Республике, Шри-Ланке, Индии, ФРГ и Швеции.

Источник

ГРАФИ́ТОВЫЕ РУ́ДЫ, при­род­ные по­ли­ми­не­раль­ные об­ра­зо­ва­ния, со­дер­жа­щие гра­фит, ко­ли­че­ст­во, фор­мы вы­де­ле­ния и раз­ме­ры зё­рен ко­то­ро­го обу­слов­ли­ва­ют тех­но­ло­гич. воз­мож­ность и эко­но­мич. це­ле­со­об­раз­ность его из­вле­че­ния. Еди­ные тре­бо­ва­ния пром-сти к Г. р. от­сут­ству­ют; их оцен­ка для ка­ж­до­го ме­сто­рож­де­ния про­из­во­дит­ся на ос­но­ва­нии тех­ни­ко-эко­но­мич. рас­чё­тов по до­бы­че и обо­га­ще­нию, тех­но­ло­гич. свойств, ка­че­ст­ва по­лу­чае­мых гра­фи­то­вых кон­цен­тра­тов и об­лас­ти ис­поль­зо­ва­ния. Раз­ли­ча­ют Г. р. че­шуй­ча­тые, плот­нок­ри­стал­лич. (кус­ко­вые) и скры­ток­ри­стал­лич. (аморф­ные). По ве­ли­чи­не за­па­сов Г. р. ме­сто­ро­ж­де­ния под­раз­де­ля­ют­ся на круп­ные (с за­па­са­ми св. 10 млн. т), сред­ние (от 1 до 10 млн. т) и мел­кие (до 1 млн. т).

Че­шуй­ча­тые Г. р. – вкра­п­лен­ные, со­дер­жат от 2 до 15% гра­фи­та (ре­же бо­лее), лег­ко обо­га­ща­ют­ся. Осо­бен­но цен­ны их вы­вет­ре­лые раз­но­вид­но­сти, ес­те­ст­вен­но обо­га­щён­ные гра­фи­том (до 25%). Че­шуй­ча­тые Г. р. об­ра­зу­ют пла­сто­вые за­ле­жи и лин­зы зна­чит. раз­ме­ров в ме­та­мор­фич. гней­со­во-миг­ма­ти­то­вых, мра­мор­но-гней­со­вых и мра­мор­но-слан­це­вых сла­бо миг­ма­ти­зи­ро­ван­ных ком­плек­сах. Ме­сто­ро­ж­де­ния из­вест­ны в Ки­тае, на Ма­да­га­ска­ре, в Зим­баб­ве, Бра­зи­лии, Рос­сии (Тай­гин­ское, Мур­зин­ское на Ура­ле; Ихаль­ское в Ка­ре­лии; Со­юз­ное, Там­гин­ское на Даль­нем Вос­то­ке), Ук­раи­не (За­валь­ев­ское и др.), Че­хии, США и др. стра­нах. Плот­нок­ри­стал­ли­че­ские (кус­ко­вые) Г. р. со­дер­жат 35–40% гра­фи­та и бо­лее. Не­боль­шие те­ла не­пра­виль­ной фор­мы, лин­зы, што­ки и жи­лы та­ких Г. р. ло­ка­ли­зо­ва­ны в ме­та­мор­фич. и маг­ма­тич. по­ро­дах (гл. обр. в сие­ни­тах), пег­ма­ти­тах, скар­нах. Ме­сто­ро­ж­де­ния име­ют­ся в Рос­сии (Бо­то­голь­ское), Уз­бе­ки­ста­не (Тас­каз­ган­ское), Ве­ли­ко­бри­та­нии (Кам­бер­ленд), Ка­на­де (Ба­кин­гем, Грен­вилл, Блэк-До­нальд, Порт-Элм­сли), США (Стер­бридж, Дил­лон, Ти­кон­де­ро­га), Япо­нии (Сен­но­та­ни), Ин­дии, Шри-Лан­ке и др. стра­нах. По ве­ли­чи­не за­па­сов эти ме­сто­ро­ж­де­ния не­ве­ли­ки, но их ру­ды весь­ма вы­со­ко­го ка­че­ст­ва. Скры­то­кри­стал­лич. (аморф­ные) Г. р. со­дер­жат 20–40% гра­фи­та и бо­лее; яв­ля­ют­ся труд­но­обо­га­ти­мы­ми. Про­тя­жён­ные пла­сто­вые за­ле­жи и лин­зы та­ких Г. р., об­ра­зо­ван­ные в ре­зуль­та­те ме­та­мор­фич. пре­об­ра­зо­ва­ния пла­стов уг­лей и би­ту­ми­ноз­ных слан­цев под тер­мич. воз­дей­ст­ви­ем маг­мы, за­ле­га­ют в кон­так­то­вых час­тях оса­доч­ных по­род с ин­тру­зия­ми разл. со­ста­ва. Круп­ные ме­сто­ро­ж­де­ния скры­ток­ри­стал­лич. Г. р. из­вест­ны в Мек­си­ке (штат Со­но­ра), Ки­тае (Лу­тан, Нань­шу), Рос­сии (Но­гин­ское, Ку­рей­ское и др. в Тун­гус­ской про­вин­ции), Рес­пуб­ли­ке Ко­рея (Кён­сан-Пук­то, Воль­монг), ме­нее зна­чи­тель­ные – в КНДР, Ав­ст­рии и др. стра­нах.

Ос­нов­ной ме­тод обо­га­ще­ния че­шуй­ча­тых Г. р. – фло­та­ция с по­лу­че­ни­ем кон­цен­тра­та, со­дер­жа­ще­го 60% гра­фи­та и бо­лее. Бо­га­тые плот­нок­ри­стал­лич. и скры­ток­ри­стал­лич. Г. р. (60–80% гра­фи­та) ис­поль­зу­ют без обо­га­ще­ния; бед­ные – обо­га­ща­ют­ся руч­ной раз­бор­кой до по­лу­че­ния кон­цен­тра­та, со­дер­жа­ще­го 90–95% гра­фи­та.

Под­твер­ждён­ные ми­ро­вые за­па­сы гра­фи­та в кон. 20 в. со­став­ля­ли 84,5 млн. т, из ко­то­рых бо­лее по­ло­ви­ны при­хо­ди­лось на скры­ток­ри­стал­лич. ру­ды. Мак­си­мум ми­ро­во­го про­из-ва гра­фи­та (ок. 950 тыс. т) за­фик­си­ро­ван в 1989–90. Осн. про­ду­цен­ты: Ки­тай (40–45% ми­ро­во­го про­из­во­ди­мо­го гра­фи­то­во­го кон­цен­тра­та), Рес­пуб­ли­ка Ко­рея, Ин­дия, КНДР, Бра­зи­лия, Мек­си­ка, Ка­на­да, Че­хия. В стра­нах СНГ до­бы­чу Г. р. осу­ще­ст­в­ля­ют в Рос­сии и Ук­раи­не. Разл. от­рас­ли пром-сти предъ­яв­ля­ют спе­ци­фич. тре­бо­ва­ния к ка­че­ст­ву гра­фит­но­го сы­рья. Об­щие ли­ми­ти­рую­щие по­ка­за­те­ли – гра­ну­ло­мет­рич. со­став, золь­ность, влаж­ность, со­дер­жа­ние ле­ту­чих ком­по­нен­тов, ино­гда Fe, S, Cu, P и др. эле­мен­тов, а так­же ве­ли­чи­на рН вод­ной вы­тяж­ки.

Источник