considera también: Graphene

Grafito (nombrado por el Abraham Gottlob Werner en 1789 griego γραφειν (graphein): " para dibujar/write", porque su uso en los lápices es uno de los alótropos del carbón . Desemejante del diamante, el grafito es un conductor eléctrico, y se puede utilizar, por ejemplo, en los electrodos de una lámpara de arco . El grafito lleva a cabo la distinción de ser la forma más estable de carbón sólido descubierta nunca. Puede ser considerado el grado más alto del carbón, apenas sobre el antracita y el meta-antracita alternativo llamado, aunque no se utilice normalmente como combustible porque es duro encender.

Hay tres tipos principales de grafito natural, cada uno que ocurre en diversos tipos de depósito de mineral: (1) el grafito de escama cristalino (o el grafito de escama para el cortocircuito) ocurre como partículas aisladas, planas, plate-like con los bordes hexagonales si es intacto y cuando está roto los bordes puede ser irregular o angular; (2) el grafito amorfo ocurre como partículas finas y es el resultado del metamorfismo termal del carbón, la etapa pasada del coalification, y a veces se llama meta-antracita. El grafito de escama muy fino a veces se llama amorfo en el comercio; (3) el grafito del terrón (también llamado grafito de la vena) ocurre en venas o fracturas de la grieta y aparece como intergrowths masivos del platy de agregados cristalinos fibrosos o aciculares, y es probablemente hidrotérmico en origen.

El " conocido; fiber" del grafito; también se utiliza a veces para referir a la fibra del carbón o al plástico reforzado fibra del carbón.

Ocurrencia

Los minerales asociados al grafito incluyen el cuarzo, calcita, meteoritos del hierro de las mica y los Tourmalines China son generalmente el productor superior del grafito, seguido por la India y el Brasil.

El grafito tiene otras características. Las escamas finas son flexibles pero inelásticas, el mineral puede dejar marcas negras en las manos y el papel, conduce electricidad, y exhibe el Superlubricity . Sus indicadores del mejor campo son suavidad, lustre, densidad y raya.

Según el USGS, producción de mundo del grafito natural en 2006 estaban 1.03 millones de toneladas y en 2005 eran 1.04 millones de toneladas (revisadas), cuyo los exportadores principales siguientes produjeron: China produjo 720.000 toneladas en 2006 y 2005, el Brasil 75.600 toneladas en 2006 y 75.515 toneladas en 2005 (revisado), Canadá 28.000 toneladas en ambos años, y México las 12.500 toneladas (amorfas) en 2006 y 12.357 toneladas en 2005 (revisado). Además, hay dos productores del especialista: Sri Lanka produjo 3.200 toneladas en 2006 y 3.000 toneladas en 2005 del grafito del terrón o de la vena, y Madagascar produjo 15.000 toneladas en ambos años, una porción grande de él " grade" del crisol; o grafito de escama muy grande. Algunos otros productores producen mismo pequeñas cantidades de " grade" del crisol;.

Según el USGS, producción (sintética) del electrodo de grafito de los E.000 toneladas valoradas en $495 millones y en 2005 eran 146.000 toneladas valoradas en $391 millones, y la producción de la fibra del grafito del alto-módulo (carbón) en 2006 era 8.160 toneladas valoradas en $172 millones y en 2005 era 7.020 toneladas valoradas en $134 millones.

Características detalladas

Las dos formas sabidas de grafito, de la alfa del (hexagonal) y del beta ( romboédrico), tienen características físicas idénticas (a excepción de su estructura cristalina). Los grafitos que ocurren naturalmente se han encontrado para contener el hasta 30% de la forma beta, cuando el grafito sintético-producido contiene solamente la forma alfa. La forma alfa se puede convertir a la forma beta con el tratamiento mecánico y la forma beta invierte a la forma alfa cuando es heated sobre el 1000 del ° C . El las características termales acústicas de y del grafito es alto el anisotrópico, puesto que la propagación de los fonones a lo largo de apretado-limita muy rápidamente los planos, pero es más lento viajar a partir de un plano a otro.

El grafito puede la electricidad de la conducta debido a la deslocalización extensa del electrón dentro de las capas del carbón. Estos electrones de la valencia están libres de moverse, pueden tan conducir electricidad. Sin embargo, la electricidad se conduce solamente dentro del plano de las capas.

El grafito y el polvo del grafito se valora en los usos industriales para su autolubricador y seco que lubrica características de . Hay una creencia común que las características de lubricante del grafito son solamente debido al acoplador interlaminar flojamente entre las hojas en la estructura. Sin embargo, se ha demostrado que en un ambiente del vacío (por ejemplo en las tecnologías para el uso en el espacio ), el grafito es un lubricante muy pobre. Esta observación llevó al descubrimiento que la lubricación es debido a la presencia de líquidos entre las capas, tales como aire y agua, que son naturalmente fijados por adsorción del ambiente. Esta característica molecular está desemejante de otra acodada, lubricantes secos tales como disulfuro de molibdeno . Los estudios recientes sugieren que un efecto llamado Superlubricity pueda también explicar las características de lubricante del grafito. El uso del grafito es limitado por su tendencia a facilitar la corrosión crateriforme en algunos aceros inoxidables y a promover la corrosión galvánica entre los metales disímiles (debido a su conductividad eléctrica). Es también corrosivo al aluminio en la presencia de humedad. Por esta razón, la fuerza aérea de los E. prohibió su uso como lubricante en los aviones de aluminio, y desalentó su uso en armas automáticas de aluminio. Incluso las marcas del lápiz del grafito en las piezas de aluminio pueden facilitar la corrosión. Otro lubricante de alta temperatura, nitruro hexagonal del boro, tiene el mismo estructural molecular que el grafito. A veces se llama el el grafito blanco, debido a sus características similares.

Cuando una gran cantidad de defectos cristalográficos atan estos planos juntos, el grafito pierde sus características de la lubricación y se convierte en qué se conoce como carbón pirolítico . Este material es útil para sangre-entrar en contacto con los implantes tales como válvulas de corazón prostéticas que es también alto el diamagnético, así flotará en mid-air sobre un imán fuerte.

La intercalación de las formas del grafito compone con algunos metales y pequeñas moléculas. En estos compuestos, la molécula o el átomo del anfitrión consigue el " sandwiched" entre las capas del grafito, dando por resultado compuestos con estequiometría variable. Un ejemplo prominente de un compuesto de la intercalación es grafito del potasio, denotado por la fórmula KC₈. Los grafitos naturales y cristalinos no son de uso frecuente en forma pura como materiales estructurales, debido a sus esquilar-planos, fragilidad y características mecánicas contrarias.

Historia

Una cierta hora antes de 1565 (algunas fuentes dicen desde 1500), un depósito enorme del grafito fue descubierto en el sitio Seathwaite cayó cerca de Borrowdale, Cumbria, Inglaterra, que los locals encontraron muy útil para las ovejas de la marca. Este depósito particular del grafito era extremadamente puro y sólido, y se podía aserrar fácilmente en los palillos. Éste sigue siendo el único depósito del grafito encontrado en esta forma sólida.

Aplicaciones

Según el USGS, consumición de los E. del grafito natural en 2005-06 hizo un promedio de 41.850 toneladas en usos finales tales como materiales refractarios, acería, grafito ampliado, guarniciones del freno, y revestimiento-lubricantes de la fundición. Las estadísticas de las importaciones/exportaciones de GAN (noticias del abogado del grafito) para 2006 y 2007 indican que la consumición continuará en ese nivel a menos que el cultivador del carbón de la acería tome una gota drástica.

Materiales refractarios

Este uso final comienza antes de 1900 con el crisol del grafito usado para sostener el metal fundido; ésta ahora es una pieza de menor importancia de materiales refractarios. En los a mediados de los años ochenta, el ladrillo de la carbón-magnesita se convirtió en importante, y un pedacito más adelante la forma del alúmina-grafito. La orden de la importancia es actual formas del alúmina-grafito, ladrillo de la carbón-magnesita, monolithics (las mezclas que hacen fuego sobre y de presiones), y entonces crisoles. Los crisoles comenzaron a usar el grafito de escama muy grande, y el ladrillo de la carbón-magnesita que requería el grafito de escama no absolutamente tan grande; para estos y otros ahora hay mucho más flexibilidad de tamaño de la escama requerido, y el grafito amorfo se restringe no más a los materiales refractarios bajos. las formas del Alúmina-grafito se utilizan como mercancías de la colada continua, tales como inyectores y canales, para transportar el acero fundido de la cucharón al molde, y la línea convertidores de acero y hornos de arco eléctricos de los ladrillos de la magnesita del carbón para soportar temperaturas extremas. El monolithics de gran pureza es de uso frecuente como revestimiento de horno continuo en vez de los ladrillos de la carbón-magnesita. La industria de los materiales refractarios de los E. y del europeo tenía una crisis en 2000-2003, con un mercado indiferente para el acero y una consumición refractaria decreciente por la tonelada de compras de participaciones firmes subyacentes de acero y de muchos cierres de una fábrica. Muchos de los cierres de una fábrica resultaron de la adquisición de RHI de los materiales refractarios del Harbison-Caminante; algunas plantas tenían su equipo subastado apagado. Puesto que mucha de la capacidad perdida estaba para el ladrillo de la carbón-magnesita, la consumición del grafito dentro del área de los materiales refractarios se movió hacia formas y monolithics del alúmina-grafito, y lejos del ladrillo. La fuente principal de ladrillo de la carbón-magnesita ahora es importaciones de China. Casi todos los materiales refractarios antedichos se utilizan para hacer el acero y para explicar el 75% de consumición refractaria; el resto es utilizado por una variedad de industrias, tales como cemento. Según el USGS, la consumición natural del grafito de los 2006 E. en materiales refractarios era 11.000 toneladas y en 2005 11.

Acería

El grafito natural en este uso final entra sobre todo el carbón que levanta en acero fundido, aunque pueda ser utilizado para lubricar los dados usados para sacar acero caliente. El cultivador de abastecimiento del carbón es muy competitivo, por lo tanto conforme a la tasación cut-throat de alternativas tales como polvo sintético del grafito, coque del petróleo, y otras formas de carbón. Agregan a un cultivador del carbón para aumentar el contenido de carbón del acero al nivel especificado. Una estimación de la consumición de GAN basada en estadísticas de la consumición del grafito USGS los E.500 toneladas fueron utilizadas en este uso final en 2005.

Grafito ampliado

El grafito ampliado es hecho sumergiendo el grafito de escama natural en un baño del ácido crómico, después concentrado del ácido sulfúrico, que fuerza los planos de enrejado cristalino aparte, así ampliando el grafito. El grafito ampliado se puede utilizar para hacer que el grafito foil o utilizar directo como " top" caliente; compuesto para aislar el metal fundido en una cucharón o lingotes de acero candentes y para disminuir pérdida de calor, o como firestops cabidos alrededor de un firedoor (durante un fuego, el grafito se amplía y socarra para resistir la penetración del fuego y para separarse.), o para hacer el material de alto rendimiento de la junta para el uso de alta temperatura. Después de ser hecha en hoja del grafito, la hoja se trabaja a máquina y está montada en las placas bipolares en las pilas de combustible . La hoja se hace en los disipadores de calor para los ordenadores portátiles que los mantiene frescos mientras que ahorra el peso, y se hace en un laminado de la hoja que se pueda utilizar en embalaje de la válvula o hacer en las juntas. El embalaje antiguo ahora es un miembro de menor importancia de este agrupar: grafito de escama fino en aceites o grasas para las aplicaciones que requieren resistencia térmica. Una estimación de GAN de la consumición natural actual del grafito de los E. en este uso final es 7.

Guarniciones del freno

El grafito de escama amorfo y fino natural se utiliza en las guarniciones del freno o las zapatas para vehículos (nonautomotive) más pesados, y llegó a ser importante con la necesidad de substituir para el asbesto . Este uso ha sido importante por una absolutamente cierta hora, pero las composiciones orgánicas (NAO) de los nonasbestos están comenzando a costar la cuota de mercado del grafito. Un shake-out de la industria de la guarnición del freno con algunos cierres de una fábrica no ha ayudado o, ni tiene un mercado automotor indiferente. Según el USGS, consumición natural del grafito de los E. en guarniciones del freno estaban 6.510 toneladas en 2005.

Revestimientos de la fundición y lubricantes

Una colada del revestimiento o del molde de la fundición es una pintura a base de agua del grafito de escama amorfo o fino. Pintando el interior de un molde con él y dejándolo secar las hojas un grafito fino cubre que facilitará la separación del molde del objeto después de que el de fundición se haya refrescado. Los lubricantes del grafito son artículos de la especialidad para el uso en muy arriba o las temperaturas muy bajas, como alambre mueren el lubricante de la protuberancia, un agente aflojador, un lubricante del engranaje para la maquinaria de mina, y lubricar las cerraduras. Teniendo el grafito de la bajo-arena, o aún mejor grafito de la ninguno-arena (pureza ultra elevada), es alto - deseable. Puede ser utilizada como polvo seco, en agua o aceite, o como grafito coloidal (una suspensión permanente en un líquido). Una estimación basada en estadísticas de la consumición del grafito USGS indica que 2.200 toneladas fueron utilizadas en este uso final en 2005.

Otro aplicaciones

El grafito natural es la sustancia usada como el material de la marca (" lead") en común dibujaron a lápiz en las baterías del cinc-carbón, en cepillos del motor eléctrico, y en algunas otras aplicaciones del menor de edad.

Aplicaciones del grafito sintético

Electrodos

Estos electrodos llevan la electricidad que calienta hornos de arco eléctricos, los hornos del acero de la gran mayoría. Se hacen del coque del petróleo después de que se mezcle con la echada del petróleo, se saque y se forme, después se cueza al horno para sinterizarla, y después sea grafitado calentándola sobre la temperatura que convierte el carbón al grafito. Pueden variar de tamaño a partir del 6 adentro. de largo a 6 pies de diámetro. El mercado del electrodo de grafito es que encoge: los hornos del plasma-arc (ningunos electrodos) están substituyendo a menudo los hornos de arco eléctricos, y el horno de arco voltaico sí mismo están consiguiendo más eficientes y están haciendo más acero por la tonelada de electrodo. Una estimación basada en datos USGS indica que la consumición del electrodo de grafito era 197.000 toneladas en 2005.

Polvo y desecho

El polvo es hecho calentando el coque pulverizado del petróleo sobre la temperatura de la grafitización, a veces con modificaciones de menor importancia. El desecho del grafito viene de pedazos de material inutilizable del electrodo (en la etapa o el uso posterior de la fabricación) y de turnings del torno, generalmente después de machacar y de clasificar. La mayoría del polvo sintético del grafito va al carbón que levanta en el acero (que compite con el grafito natural), con alguno usado en baterías y guarniciones del freno. Según el USGS, la producción sintética del polvo y del desecho del grafito de los E.000 toneladas en 2001 (los últimos datos).

Otro aplicaciones

Los nanotubes del carbón de la fibra y del grafito (carbón) también se utilizan en los plásticos reforzados fibra del carbón y en compuestos a prueba de calor tales como carbón-carbón reforzado (RCC). Los productos hechos de compuestos del grafito de la fibra del carbón incluyen a clubs de golf de las barras de pesca, montan en bicicleta marcos, y los palillos de piscina y se han empleado con éxito en el concreto reforzado . Las características mecánicas de los compuestos y del arrabio plásticos grafito-reforzados fibra del carbón gris son influenciadas fuerte por el papel del grafito en estos materiales. En este contexto, el " del término; (100%) graphite" a menudo se utiliza libremente para referir a una mezcla pura de refuerzo y de resina del carbón, mientras que el " del término; composite" se utiliza para los materiales compuestos con los ingredientes adicionales. ¡ qué otros ingredientes? Qué entrada si " resin" ¿ligarse a? -->

Los hallazgos sintéticos del grafito también utilizan como matriz y el asesor del neutrón dentro de los reactores nucleares su bajo seccionado transversalmente del neutrón también lo recomienda para el uso en reactores de fusión propuestos que el cuidado de se debe tomar que el grafito del reactor-grado está libre de los materiales absorbentes del neutrón tales como boro, ampliamente utilizado como el electrodo de la semilla en sistemas comerciales de la deposición del grafito-- esto causó la falta de los reactores nucleares grafito-basados de la Segunda Guerra Mundial de los alemanes. Puesto que no podrían aislar la dificultad fueron forzados para utilizar asesores lejos más costosos del agua pesada . El grafito usado para los reactores nucleares se refiere a menudo como grafito nuclear . Sin embargo, con el aborrecimiento público de la energía atómica y de las actividades nucleares, este uso es de menor importancia y probable de permanecer tan.

El grafito se ha utilizado en por lo menos tres materiales absorbentes de señales de radar que fue mezclado con caucho en Sumpf y Schornsteinfeger, que fueron utilizados en tubos respiradores del U-barco para reducir su sección representativa de radar . También fue utilizado en azulejos en los Nighthawks tempranos F-117

Explotación minera, reducción, y el moler del grafito

El grafito es minado en todo el mundo por ambos hoyo abierto y los métodos subterráneos. Mientras que el grafito de escama y el grafito amorfo son hoyo abierto minado y subterráneamente, el grafito del terrón (vena) se mina solamente subterráneamente en Sri Lanka. Las minas de hoyo abierto emplean generalmente el equipo (es decir niveladoras) para sacar el mineral, que se pone en carros y se mueve generalmente a la planta. Puesto que la roca original lateritized o se resiste generalmente, ésta asciende a la suciedad móvil con las manchas o los pedazos de grafito en él del hoyo (la voladura se requiere raramente). Las minas subterráneos del grafito emplean la perforación y la voladura para romper para arriba el rock duro (mineral), que entonces es movido por los coches de mina tirados por una locomotora, o movidos por los vehículos automotores, a la superficie y entonces a la planta. En las áreas menos desarrolladas del mundo, el mineral se puede minar por la selección y la pala y transportar por los coches de mina empujados por un trabajador o por las mujeres que llevan cestas de mineral en sus cabezas.

El grafito necesita generalmente la reducción, aunque el grafito amorfo thick-bedded y el grafito de la vena se saque provecho casi siempre, si es sacado provecho en absoluto, por los trabajadores que mondan hacia fuera los pedazos a mano de ganga (roca) y de mano-investigación el producto. Machacan y se muelen en caso de necesidad y son sacada provecho a la gran mayoría de producción del grafito de escama del mundo por la flotación. Tratando el grafito por la flotación encuentra una dificultad grande: el grafito es mismo suavidad y " marks" (capas) las partículas de la ganga. Esto hace el " marked" las partículas de la ganga flotan apagado con el grafito para rendir un concentrado muy impuro. Hay dos maneras de obtener un concentrado o un producto vendible: remoliéndolo y flotando repetidas veces (hasta siete veces) para obtener un concentrado más puro y más puro, o lixiviando (disolución) la ganga con el ácido hidrofluórico (para una ganga del silicato) o el ácido hidroclórico (para una ganga del carbonato). En el proceso que muele, los productos y los concentrados entrantes del grafito pueden ser molidos antes de ser clasificado (clasificado o defendido), con las fracciones más gruesas del tamaño de la escama (sobre el acoplamiento 8 el acoplamiento, 8 al acoplamiento 20, el acoplamiento 20 al acoplamiento 50) preservadas cuidadosamente, y entonces el contenido de carbón es resuelto. Entonces algunas mezclas estándar se pueden preparar de las diversas fracciones, de cada uno con una distribución dimensional de cierta escama y de contenido de carbón. Las mezclas de encargo se pueden también hacer para los clientes individuales que quieren una distribución dimensional de cierta escama y un contenido de carbón. Si el tamaño de la escama es poco importante, el concentrado se puede moler más libremente. Los productos finales típicos incluyen un polvo fino para el uso como mezcla en la perforación petrolífera ; en el silicato del circonio, el silicato de sodio y las capas del alcohol isopropilo para la fundición moldea; y un cultivador del carbón en la industria de acero (el polvo sintético y el coque pulverizado se pueden también utilizar como cultivador) del carbón (tierra Metrics, 1989) del grafito del petróleo. El grafito áspero se clasifica, se muele, y se empaqueta típicamente en un molino del grafito; las formulaciones más complejas también se mezclan a menudo y se empaquetan en la facilidad del molino. Las consecuencias para el medio ambiente de molinos del grafito consisten en la contaminación atmosférica incluyendo la exposición de partículas fina de los trabajadores y también de la contaminación del suelo de los derramamientos del polvo que llevan a los metales pesados contaminaciones del suelo. Las máscaras de polvo son usadas normalmente por los trabajadores durante el proceso de producción para evitar la exposición del trabajador al grafito y al silicato aerotransportados finos del Zircon .

Reciclaje del grafito

Se fabrica se corta la manera más común que se recicla el grafito ocurre cuando los electrodos de grafito sintéticos (o los ánodos o los cátodos) o y los pedazos o los turnings se desecha del torno, o el electrodo (u otro) se utiliza hasta el final abajo al sostenedor de electrodo. Un nuevo electrodo substituye el viejo, pero sigue habiendo un pedazo importante del electrodo viejo. Se machaca y se clasifica esto, y el polvo resultante del grafito se utiliza sobre todo para levantar el contenido de carbón del acero fundido. Grafito-conteniendo los materiales refractarios a veces también se reciclan, pero a menudo no debido a su grafito: los artículos del grande-volumen, tales como ladrillos de la carbón-magnesita que contengan el grafito solamente 15%-25%, contienen generalmente demasiado poco grafito. Sin embargo, algún ladrillo reciclado de la carbón-magnesita se utiliza como la base para los materiales de la reparación del horno, y el ladrillo también machacado de la carbón-magnesita se utiliza en acondicionadores de la escoria. Mientras que los crisoles tienen un alto contenido del grafito, el volumen de crisoles usados y después reciclados es muy pequeño.

Un producto de alta calidad del grafito de escama que se asemeja de cerca al grafito de escama natural se puede hacer de kish de la acería. Kish es una basura cercano-fundida de gran capacidad desnatada de la alimentación fundida del hierro a un horno básico del oxígeno, y es una mezcla de grafito (precipitado fuera del hierro sobresaturado), de escoria cal-rica, y de un poco de hierro. El hierro se recicla en el sitio, así que se sale qué es una mezcla de grafito y de escoria. El mejor proceso de recuperación utiliza la clasificación hidráulica (que utiliza un flujo de agua para separar los minerales por gravedad específica: el grafito es luz y coloca casi el último.) para conseguir a un grafito del 70% el concentrado áspero. La lixiviación de este concentrado con el ácido hidroclórico da un producto del grafito del 95% con un tamaño de la escama que se extiende a partir del acoplamiento el 10 abajo.

Medios

Ver también

style=" del
Fibra del carbón
ignífugo
Protección contra los incendios pasiva
Grafito pirolítico
Diamante
Lonsdaleite
Graphene
Nanotube del carbón
Fullerene
Lápiz