Graphite

Graphite ist wie DiamantEs handelt sich um eine Form von nativem kristallinem Kohlenstoff, dessen Atome in einer hexagonalen Struktur angeordnet sind, die undurchsichtig und dunkelgrau bis schwarz ist. Es kommt in Form von sechseckigen Kristallen, flexiblen Schichten, Schuppen oder großen Massen vor. Es kann erdig, körnig oder kompakt sein. Graphit entsteht durch die Metamorphose kohlenstoffhaltiger Sedimente und die Reaktion von Kohlenstoffverbindungen mit hydrothermalen Lösungen. Es kommt in dieser Form natürlich vor und ist unter Standardbedingungen die stabilste Form von Kohlenstoff. Unter hohen Drücken und Temperaturen wandelt es sich um Diamant. Es sieht völlig anders aus als Diamant und liegt am anderen Ende der Härteskala. Seine Weichheit ist auf die Art und Weise zurückzuführen, wie Kohlenstoffatome miteinander verbunden sind. Ringe aus sechs Kohlenstoffatomen sind in weit auseinander liegenden horizontalen Schichten angeordnet. Die Atome sind innerhalb der Ringe stark gebunden, zwischen den Schichten jedoch nur sehr schwach. Es wird in Bleistiften und Gleitmitteln verwendet. Aufgrund seiner hohen Leitfähigkeit eignet es sich für elektronische Produkte wie Elektroden, Batterien und Solarmodule.

Name und Vorname: Aus dem Griechischen „schreiben“, in Anspielung auf die Verwendung als Buntstift.

Verein: Eine große Auswahl von Mineralien stabil unter den metamorphen Bedingungen, unter denen sich Graphit bildet. In Meteoriten, in Knötchen mit Troilit, Silikaten

Polymorphismus & Reihen: Polymorph mit Chaoit, Diamant, und Lonsdaleit.

Chemische Eigenschaften

Chemische Klassifizierung	Natives Element
Formel	C

Physikalische Eigenschaften von Graphit

Farbe	Stahlgrau bis Schwarz
Streifen	Schwarz
Glanz	Metallisch, manchmal erdig
Spaltung	Perfekt in eine Richtung
Durchsichtigkeit	Undurchsichtig
Mohs-Härte	1 bis 2
Kristallsystem	Sechseckig
Entschlossenheit	Flexibel
Signaldichte	2.09 – 2.23 g/cm3 (gemessen) 2.26 g/cm3 (berechnet)
Fracture	Glimmer

Optische Eigenschaften von Graphit

Anisotropismus	Extrem
Farbe / Pleochroismus	Starke
Optisches Zeichen	Einachsig (-)
Doppelbrechung	extreme Doppelbrechung

Graphitvorkommen

Es entsteht durch Metamorphose von sedimentärem kohlenstoffhaltigem Material durch Reduktion von Kohlenstoffverbindungen; Hauptbestandteil in Magmatische Gesteine. Es kommt vor in Metaphorische Felsen als Folge der Reduktion sedimentärer Kohlenstoffverbindungen während der Metamorphose Felsen. Es kommt auch in magmatischen Gesteinen und Meteoriten vor. Es sind verwandte Mineralien Quarz, Calcit, klein und Turmalin. China, Mexiko, Kanada, Brasilien und Madagaskar sind die Hauptexportquellen für den Bergbau.

Synthetischer Graphit

Synthetischer Graphit ist ein aus graphitischem Kohlenstoff bestehender Werkstoff, der durch Graphitisierung von nichtgraphitischem Kohlenstoff, durch CVD aus Kohlenwasserstoffen bei Temperaturen über 2500 K, durch Zersetzung thermisch instabiler Karbide oder durch Kristallisation aus mit Kohlenstoff übersättigten Metallschmelzen gewonnen wird.

Der Begriff künstlich wird oft synonym mit synthetischem Graphit verwendet. Allerdings wird die Bezeichnung synthetischer Graphit bevorzugt, da angenommen wird, dass ihre Kristalle aus Kohlenstoffmakromolekülen bestehen. Der Begriff synthetischer Graphit wird überwiegend für graphitierten Kohlenstoff verwendet, obwohl der Begriff CVD sowohl pyrolytischen Graphit als auch Rückstände aus der Karbidzersetzung umfasst. Solche allgemeinen Verwendungen sind dieselben wie die obige Definition. Synonyme für diese wichtigste Art von synthetischem Graphit sind Acheson-Graphit und Elektrograph.

Verwendet Bereich

• Naturgraphit wird hauptsächlich für feuerfeste Materialien, Batterien, Stahlherstellung, Blähgraphit, Bremsbeläge, Gießereibeläge und Schmiermittel verwendet.
• Tiegel begannen mit sehr großen Graphitflocken und Kohlenstoff-Magnesit-Ziegeln, die nicht ganz so großen Graphitflocken erforderten; Für diese und andere gibt es jetzt viel mehr Flexibilität bei der Größe der erforderlichen Flocken, und amorpher Graphit ist nicht mehr auf feuerfeste Materialien der unteren Preisklasse beschränkt.
• Der Einsatz von Graphit in Batterien hat in den letzten 30 Jahren zugenommen. Natürliche und synthetische Stoffe werden zum Aufbau von Elektroden in wichtigen Batterietechnologien verwendet.
• Der Bedarf an Batterien: Beispielsweise enthält eine Lithium-Ionen-Batterie in einem vollelektrischen Nissan Leaf fast 40 kg Graphit.
• Naturgraphit wird bei der Stahlherstellung hauptsächlich zur Erhöhung des Kohlenstoffgehalts in geschmolzenem Stahl verwendet und kann auch zum Schmieren der Matrizen zum Extrudieren von heißem Stahl verwendet werden.
• Natürlicher amorpher und feiner Flockengraphit wird in Bremsbelägen oder Bremsbacken für schwerere (nicht motorisierte) Fahrzeuge verwendet und gewann mit der Notwendigkeit, Asbest zu ersetzen, an Bedeutung.
• Eine Gießerei-Formgrundfarbe ist eine amorphe oder feine Flockenfarbe auf Wasserbasis. Wenn Sie die Innenseite einer Form damit bemalen und trocknen lassen, entsteht eine feine Graphitschicht, die die Trennung des gegossenen Objekts nach dem Abkühlen des heißen Metalls erleichtert.

Verwendung von synthetischem Graphit

• Hochfokaler pyrolytischer Graphit (HOPG) ist die hochwertigste synthetische Form von Graphit. In der wissenschaftlichen Forschung wird es als Längenstandard für die Scannerkalibrierung verwendet, insbesondere bei einem Rastersondenmikroskop.
• Die Elektroden transportieren Strom, der den Schrott schmilzt Eisen und Stahl in Elektrolichtbogenöfen, den meisten Stahlöfen, und schmilzt manchmal direkt reduziertes Eisen (DRI). Sie bestehen aus Erdöl Cola nach dem Mischen mit Kohle Teer Teer.
• Elektrolytisch Aluminium Beim Schmelzen werden auch Graphit-Kohlenstoff-Elektroden verwendet. In viel kleinerem Maßstab werden synthetische Entladungselektroden zur Herstellung von Spritzgussformen für Kunststoffe im elektrischen Entladungsverfahren (EDM) eingesetzt.
• Spezielle Qualitäten von synthetischem Graphit, wie z. B. Gilsocarbon, finden Verwendung als Matrix und Neutronenmoderator in Kernreaktoren. Der geringe Neutronenquerschnitt empfiehlt auch den Einsatz in empfohlenen Fusionsreaktoren.
• IT-(Kohlenstoff-)Fasern und Kohlenstoff-Nanoröhren werden auch in kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen und hitzebeständigen Verbundwerkstoffen wie verstärktem Kohlenstoff-Kohlenstoff (RCC) verwendet. Zu den kommerziellen Strukturen aus Kohlefaser-Graphit-Verbundwerkstoffen gehören Angelruten, Golfschlägerschäfte, Fahrradrahmen, Karosserieteile von Sportwagen, die Karosserie des Boeing 787 Dreamliner und die Karosserie der Poolmarkierungsstangen.
• Modernes rauchfreies Pulver ist mit Graphit beschichtet, um die Ansammlung statischer Aufladung zu verhindern.
• Es wurde in mindestens drei Radar absorbierenden Materialien verwendet. Sumpf und Schornsteinfeger, die in U-Boot-Schnorcheln zur Reduzierung der Radarquerschnitte verwendet werden, wurden mit Gummi vermischt. F-117 Nighthawk wurde auch auf den Kacheln der Secret Strike Fighter eingesetzt.
• Graphitkomposite werden als Absorber für hochenergetische Teilchen verwendet (z. B. im LHC-Beam-Dump).

Graphitrecycling

Die häufigste Art des Graphitrecyclings erfolgt, wenn synthetische Graphitelektroden hergestellt und in Stücke geschnitten oder auf Drehmaschinen entsorgt werden, oder wenn die Elektrode (oder etwas anderes) bis zum Elektrodenhalter aufgebraucht ist. Eine neue Elektrode ersetzt die alte, der größte Teil der alten bleibt jedoch bestehen. Dieses wird zerkleinert und klassiert und das resultierende Graphitpulver wird hauptsächlich zur Erhöhung des Kohlenstoffgehalts der Stahlschmelze verwendet. It-haltige feuerfeste Materialien werden manchmal recycelt, aber oft nicht wegen Graphit: Die größten Schüttgüter wie Kohlenstoff-Magnesit-Steine, die nur 15–25 % Graphit enthalten, enthalten oft sehr wenig Graphit. Einige recycelte Kohlenstoff-Magnesit-Steine ​​werden jedoch als Basis für Ofenreparaturmaterialien verwendet, während gebrochene Kohlenstoff-Magnesit-Steine ​​in Schlacke-Klimaanlagen verwendet werden. Die Tiegel weisen einen hohen Graphitgehalt auf, während die verwendeten und anschließend recycelten Tiegel ein geringes Volumen aufweisen.

Bei der Stahlherstellung kann ein qualitativ hochwertiges Flockengraphitprodukt hergestellt werden, das natürlichem Blattgraphit sehr ähnlich ist. Kish ist eine große Menge geschmolzenen Abfalls, der aus der geschmolzenen Eisenzufuhr in einen Sauerstoffofen gefiltert wird und aus einer Mischung aus Graphit (ausgefällt aus übersättigtem Eisen), kalkreicher Schlacke und etwas Eisen besteht. Das Eisen wird vor Ort recycelt und es bleibt eine Mischung aus Graphit und Schlacke übrig. Der beste Gewinnungsprozess nutzt eine hydraulische Sortierung (unter Verwendung des Wasserflusses zur Trennung der Mineralien nach spezifischem Gewicht: Graphit ist leicht und fällt fast aus), um ein 70-prozentiges Graphitkonzentrat zu erhalten. Die Laugung dieses Konzentrats mit Salzsäure ergibt ein 95 %iges Graphitprodukt mit einer Flockengröße von bis zu 10 Sieben.

Vertrieb

Zahlreiche Fundorte, aber nur wenige bieten gut kristallisierte Exemplare.

• In den USA bei Monroe und Ticonderoga, Essex Co., New York; in Franklin und Sterling Hill, Ogdensburg, Sussex Co., New Jersey.
• In Kanada gibt es kommerziell bedeutende Vorkommen in Quebec, in Buckingham und Grenville sowie in angrenzenden Teilen von Ontario.
• In Russland, von Nizhni Tunguski, östlich von Turuchansk, in der Nähe des Flusses Jenissei, Sibirien; in Shunga, Karelien.
• Um Ratnapura, Matara und Kurunegale, Sri Lanka, groß Ablagerungen aus reinem Material.
• In Passau, Bayern, Deutschland.
• Aus Pargas, Finnland.
• In England, in Barrowdale, in der Nähe von Keswick, Cumbria.
• In Mexiko, bei Santa Maria, Sonora, entstanden durch Metamorphose von Kohleflözen.

Bibliographie

• Bonewitz, R. (2012). Gesteine ​​und Mineralien. 2. Aufl. London: DK Publishing.
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• Smith.edu. (2019). Geowissenschaften | Smith College. [online] Verfügbar unter: https://www.smith.edu/academics/geosciences [Zugriff am 15. März 2019].