Графит – это представитель класса самородных камней. По своей структуре он многослойный, но мягкий настолько, что его можно резать ножом. Кристаллы вещества часто задействуют во многих промышленных сферах.
Содержание
Что такое графит
Графит представлен веществом серого цвета с металлическим отблеском. Минерал очень распространен в природе, он образует крупные скопления кристаллов. Часто его можно найти выраженным кристаллическими включениями в другие горные породы: гнейсы, слюду, известняк и гранит.
Минерал формируется под влиянием экстремально высоких температур.
Особенности минерала обусловлены скольжением структурных слоев относительно друг друга. Он обладает высокой теплопроводностью, что ценится в промышленности.
В натуральной среде минерал имеет несколько модификаций и разновидностей. Он подразделен по структурному признаку на гексагональный и ромбоэдрический тип.
Для ромбоэдрической модификации первому идентичен каждый четвертый слой. Такой тип графита встречается преимущественно в качестве примесей. В гексагональном варианте характерна кристаллическая решетка, у которой половина атомов смещена к центру шестиугольника.
Разновидности минерала
Природный графит является аллотропным соединением из углерода с содержанием примесей. В зависимости от состава его можно классифицировать:
По сферам применения и содержанию примесей:
- Пиролитический – искусственно воспроизведенный минерал применяется в инструментах для микроскопических исследований.
- Коллоидный – технический графит, используемый в промышленности, преобразованный из чистейшего искусственного камня в порошок.
- Силицированный – устойчивое к эрозиям и коррозиям вещество, полученное искусственным методом с добавлением жидкого кремния при изготовлении.
| По структуре | По цвету |
| Чешуйчатый | Серебристый серый |
| Графитовый сланец | Белый |
| Волокнистый | Матовый светлый |
| Плотнокристаллический | Черный |
История и происхождение минерала
Точная история вещества не может быть установлена до сих пор. Причиной этому служит сходство с другими веществами, красящие свойства которых подобны графиту. Первое упоминание минерала в истории связано с глиняной посудой культуры Боян-Марицы, раскрашенной с использованием минерала.
Название «графит» предложено химиком Абраамом Вернером. Он первый заметил красящее свойство вещества, что объясняет корень названия «графос» – «писать» по-гречески.
Минерал известен еще как «карбидное железо», «черный свинец», «серебристый свинец».
Вкрапления минерала в виде кристаллов можно найти в других органических породах: сланцах, мраморах и др. Образование вещества происходит под воздействием давления и высоких температур среди вулканических или магматических пород. Внушительные россыпи графита появляются в результате естественного пиролиза каменного угля.
Сопутствующие по нахождению минералы:
- шпинель;
- гранаты;
- пирит;
- горный хрусталь.
Месторождения и обработка камня
Добыча графита может выполняться наземными и подземными способами. Часто структура минерала зависит от его местонахождения.
В крупнейшем Ботогольском месторождении добываются преимущественно плотнокристаллические виды. Они сосредоточены в виде гнезд и рассеянных россыпей близ сиенитов и известняков.
Минерал чешуйчатой структуры находят в Тайгинском месторождении. Добываемые там минералы отличаются формой кристаллов в виде лепестков или пластинок. Они пластичны, обладают жирным блеском и мажутся при взаимодействии.
Минерал, появившийся из-за каменноугольного пиролиза, добывают преимущественно в Курейском месторождении. Крупные залежи кристаллов образуются под влиянием природных явлений, например магматических излияний на каменноугольные отложения.
Главные экономически значимые центры по нахождению графита сосредоточены:
- в России;
- США;
- Гренландии;
- Германии;
- Италии;
- Австралии;
- Канаде;
- Бразилии.
В России расположены три крупнейших месторождения вещества. Славятся они разнообразием добываемого минерала:
- Ботогольское месторождение в Бурятии – графит плотнокристаллического типа.
- Курейское в Краснодарском крае – чешуйчатый, мелкокристаллический, графитовые сланцы.
- Ногинское в Красноярском крае – минерал высочайшего качества, плотнокристаллический.
Обрабатывают минерал только в промышленных целях. Мягкость структуры требует осторожности и технологической точности в этом деле. Необходимо правильно выбирать инструменты и методы токарной обработки минерала, иначе он даст сколы, трещины. От обработки напрямую зависит качество будущего изделия.
В процессе промышленной обработки графита изменяется его структура. Поэтому у вещества под разными марками разные свойства и показатели прочности. Эти моменты зависят от квалификации специалистов, токарных устройств и программы шлифовки.
Искусственный графит
Для производства синтетического графита на кокс (побочный продукт обработки каменного угля) и пек (остатки перегонки нефтяных смол и каменноугольного дегтя) при высоких температурах воздействуют химически и механически.
От марки графита зависит соотношение пека и кокса, что отражается на его дальнейших свойствах. Обычно такой минерал обладает высокой чистотой (до 99 %). От его технических характеристик зависит дальнейшая область применения. В производственном цикле часто присутствуют еще дополнительные стадии просева, отбраковки исходного материала, прокаливания, пропитки.
Искусственный графит подразделяют по маркам в зависимости от сферы применения:
- элементный;
- смазочный;
- электроугольный;
- литейный;
- карандашный;
- аккумуляторный;
- специальная марка, применяемая в эксплуатации ядерных реакторов.
Свойства и применение графита
Еще при производстве графита закладываются специальные качества с уклоном в определенную отрасль. У некоторых видов повышена теплопроводность, у других – электропроводность или прочность. Используют вещество с учетом этих особенностей.
Применение графита приходится на:
- Изготовление карандашей, красок. В этой области применяется исключительно черный графит. Такая краска имеет антикоррозийные свойства, устойчива к эрозии.
- В металлургии при производстве тугоплавких емкостей, различных форм.
- При литье порошок из графита используют как смазку. Добавляют его в состав огнеупорного кирпича и пластмассовых изделий.
- Высокая электропроводность материала позволяет делать из него контакты для электроприборов.
- Из природного минерала можно получить искусственные алмазы, необходимые в производстве сверхпрочных режущих инструментов.
- В машиностроении из него делают подшипники, поршневые, уплотненные кольца.
- Мажущий графит часто применяют в изготовлении велосипедных цепей, рессорах автомобилей.
- Применим в медицине. Нередко содержится в составе лекарств.
- В пищевой промышленности минерал также находит применение. Его можно найти в составе парафинов, эфиров, спиртах и даже в сахаре.
Физико-химические свойства
Главные характеристики и оптические свойства графита:
- Химическая формула: C – углерод.
- В состав, помимо углерода, могут входить абсорбированный газ, механические примеси. После сжигания частично остаются в золе. Иногда включает воду и битум.
- Удельное сопротивление: 8 Ом*квадр. мм/м.
- Твердость: 1–2 по шкале Мооса.
- Плотность: 2,15 г/куб. см.
- Температура плавления выражена в 3890 градусах по Цельсию.
- Полуметаллический блеск.
- Структура: один атом углерода имеет ковалентные связи с тремя другими соседними атомами углерода.
- Тип кристаллической решетки: ромбоэдрическая, гексагональная.
- Электропроводность приближена к электропроводности металлов по абсолютной величине и знаку температурного коэффициента.
- Удельная теплоемкость: в интервале температуры от 200 до 2000 К.
- Теплопроводность: 100–355 Вт/(м*К), зависит от марки.
- Магнитные свойства: монокристаллам вещества свойственна диамагнитность. Коэффициент Холла изменяется с положительного на отрицательный при 2400 К.
- Растворимость: кроме расплавленных металлов, не способен растворяться в других растворителях, особенно в тех, у которых высокая температура плавления.
- Химически инертен к другим веществам.
- Слюдоподобный излом.
- Цветовая палитра выражена серебристым, серым, черным цветом.
Кто-то пользовался этим методом, чтобы прогуливать уроки. Но скорее всего, вместо температуры ребенок, проглотив минерал, содержащийся в грифеле карандаша, получит пищевое расстройство или отравление.
Графит является одним из важнейших материалов, применяемых в промышленности. Месторождения минерала значимы для всей экономики страны. Такие ресурсы ценятся за свои полезные свойства при изготовлении различных изделий и в самом процессе производства.
Как вы думаете, смог бы графит найти применение в быту? Делитесь мнением в комментариях, делайте репост в социальные сети.
Загрузка...
