Was ist Graphit? - Definition, Typen und Verwendungen

Graphitarten

Die verschiedenen Graphitarten: 

1. Natürlicher Graphit
   1. Hochkristalliner Graphit
   2. Amorpher Graphit
   3. Flockengraphit
2. Synthetischer Graphit.

1. Natürlicher Graphit

Naturgraphit ist eine mineralische Form von Graphitkohlenstoff. Es variiert beträchtlich in der Kristallinität. Der größte Teil des kommerziellen Graphits stammt von mir und enthält normalerweise andere Mineralien. Nachdem Graphit abgebaut wurde, ist normalerweise eine beträchtliche Menge an Mineralverarbeitung wie Schaumflotation erforderlich, um den Graphit zu konzentrieren.

Naturgraphit ist ein ausgezeichneter Wärme- und Stromleiter, der über einen weiten Temperaturbereich stabil ist und ein hochfestes Material mit einem hohen Schmelzpunkt von 3650 ° C ist. Er wird hauptsächlich für feuerfeste Materialien, Batterien, Stahlherstellung, expandierter Graphit und Bremsen verwendet Auskleidungen, Gießereiverkleidungen und Schmiermittel.

Naturgraphit ist in drei Formen erhältlich, die alle aus natürlich gewonnenem Graphitmaterial verarbeitet werden. Die drei Formen haben jeweils einzigartige Eigenschaften, die sie für bestimmte Anwendungen gut geeignet machen.

1.1 kristalliner Graphit

Es wird gesagt, dass kristalliner Ader- oder Klumpengraphit als die seltenste, wertvollste und hochwertigste Form von natürlichem Graphit gilt. Es entsteht durch direkte Ablagerung von festem Graphitkohlenstoff aus unterirdischen Hochtemperaturflüssigkeiten wie Rohöl und wurde durch Zeit, Temperatur und Druck in Graphit umgewandelt.

Sri Lanka ist die einzige Jurisdiktion, die derzeit kristallinen Adergraphit produziert. Kristalliner venöser Graphit lässt sich leicht formen und kann ohne die Hilfe eines Bindemitteladditivs in feste Formen gebracht werden, was zu erheblichen Kosteneinsparungen gegenüber Rohstoffen geringerer Qualität führt.

Kristalline Weingraphitrisse haben typischerweise eine Dicke zwischen 1 cm und 1 m und haben normalerweise eine Reinheit von mehr als 90 % Cg. Es hat eine Reinheit von 95-99% Kohlenstoff ohne Raffination. Es ist als Flockengraphit für viele Anwendungen geeignet und bietet einen deutlichen Wettbewerbsvorteil in Bezug auf Marktpreise und Produktanwendungen wie Schmiermittel, Batterien, Schleifscheiben und Pulvermetallurgie.

1.2 Amorpher Graphit

Amorpher Graphit wird üblicherweise durch Kontaktmetamorphose zwischen einem Anthrazitkohleflöz und einem Metamorphosemittel gebildet. Das Ergebnis ist mikrokristalliner Graphit, allgemein bekannt als amorpher Graphit. Amorpher Graphit ist unter Naturgraphit der am wenigsten begrenzte Graphit. Der Graphitgehalt variiert je nach geologischer Umgebung zwischen 25 % und 85 %.

Es wurde als extrem kleine, kristallähnliche Partikel in Schichten von mesomorphen Gesteinen wie Kohle, Schiefer und Schiefer gefunden. Die vergleichsweise geringe Kohlenstoffreinheit variiert zwischen 70 und 85 % Kohlenstoff nach der Raffination. Es ist nur sichtbar, wenn es unter Vergrößerung betrachtet wird.

Es wird für minderwertige Graphitprodukte wie Bleistifte, Schmiermittel, feuerfeste Materialien, Farbenherstellung, Metallurgie, Beschichtungen, Bremsbeläge und Gummiadditive verwendet. Es ist die billigste Form von Graphit. Große Vorkommen an amorphem Graphit werden in China, Mexiko und den Vereinigten Staaten gefunden.

1.3-Flake-Graphit

Natürlicher Flockengraphit entsteht, wenn Kohlenstoffmaterial hohem Druck und hoher Temperatur ausgesetzt wird. Das Kohlenstoffquellenmaterial kann entweder organisch oder anorganisch sein, obwohl der meiste im Handel erhältliche Flockengraphit aus organischen Ablagerungen stammt. Der erforderliche Druck ist normalerweise größer als 1 Gigapascal und die erforderliche Temperatur ist normalerweise größer als 750 Grad Celsius.

Flockengraphit kann in metamorphen Gesteinen gefunden werden, die gleichmäßig über den Erzkörper verteilt sind, oder in konzentrierten linsenförmigen Taschen. Der Bereich der Kohlenstoffkonzentrationen variiert zwischen 5 % und 40 %. Flockengraphit kann in bestimmten metamorphen Gesteinen wie Kalkstein, Gneis und Schiefer in lamellarer oder flockiger Form gefunden werden.

Zur Gewinnung von Flockengraphit wird Schaumflotation eingesetzt. „Schwimmender“ Graphit hat einen Graphitgehalt von 80 % - 90 %. Mehr als 98 % der Schicht wurde durch graphitchemische Aufbereitungsverfahren hergestellt. Flockengraphit ist an vielen Orten auf der ganzen Welt zu finden.

2. Synthetischer Graphit

Synthetischer Graphit kann aus Koks und Pech erzeugt werden. Dieser Graphit ist zwar nicht so kristallin wie Naturgraphit. Es ist möglich, hochgeordnetes pyrolytisches Graphit zu haben, oder hochorientiertes pyrolytisches Graphit (HOPG) bezieht sich auf Graphit mit einer Winkelverteilung zwischen den Graphitlagen von weniger als 1°.

Grundsätzlich gibt es zwei Arten von synthetischem Graphit. Einer ist Elektrographit, reiner Kohlenstoff, der aus Kohlenteerpech und kalziniertem Petrolkoks in einem Elektroofen hergestellt wird. Der zweite ist synthetischer Graphit, der durch Erhitzen von kalziniertem Erdölpech auf 2800 °C entsteht.

Grundsätzlich hat synthetischer Graphit einen höheren elektrischen Widerstand und eine höhere Porosität sowie eine geringere Dichte. Aufgrund seiner erhöhten Porosität ist es für feuerfeste Anwendungen ungeeignet.

Synthetischer Graphit enthält hauptsächlich graphitischen Kohlenstoff, der durch Graphitisierung, Wärmebehandlung von nicht-graphitischem Kohlenstoff oder chemische Dampfabscheidung aus Kohlenwasserstoffen bei Temperaturen über 2100 K erhalten wurde.

Anwendung von synthetischem Graphit für Luft- und Raumfahrtanwendungen, Kohlebürsten, Graphitelektroden, Batterien und Moderatorstäbe in Kernkraftwerken. Die hohe Porosität von synthetischem Graphit macht ihn für feuerfeste Anwendungen ungeeignet.

Verwendungen von Graphit

Graphit wird seit der Antike verwendet. Es hat auch in der modernen Welt eine breite Palette von Anwendungen.

Sehen wir uns unten einige häufige Verwendungen von Graphit an:

• Schreibmaterialien
• Schmierstoffe
• Refraktär
• Kernreaktoren
• Batterien
• Graphenblätter

1. Schreibmaterialien

Das Wort Graphit stammt aus dem Griechischen und bedeutet „schreiben“. Die häufigste Verwendung von Graphit ist also die Herstellung der Mine in Bleistiften. Dieses Blei ist eine Mischung aus Ton und Graphit, die in amorpher Form vorliegt.

2. Schmiermittel/Repellents

Graphit ist einer der Hauptbestandteile in Schmiermitteln wie Fett usw. Dieses Mineral reagiert mit atmosphärischem Wasserdampf und erzeugt einen dünnen Film oder eine dünne Schicht auf der aufgetragenen Oberfläche und verringert so die Reibung. Graphit wird auch in Autobremsen und Kupplungen verwendet.

Die pulverförmige Form von Stückgraphit wird auch in Farben verwendet. Wieso den? Nun, Graphit ist von Natur aus wasserabweisend. So bietet es einen Schutzüberzug auf Holz und anderen Oberflächen.

3. Feuerfeste Materialien

Aufgrund seiner hohen Hitzebeständigkeit und Unveränderlichkeit ist Graphit ein weit verbreitetes feuerfestes Material. Es findet seine Verwendung in der verarbeitenden Industrie und hilft bei der Glas- und Stahlherstellung sowie der Eisenverarbeitung.

4. Kernreaktoren

Graphit kann sich schnell bewegende Neutronen absorbieren. Daher wird es in Reaktoren zur Stabilisierung von Kernreaktionen verwendet.

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5. Elektroindustrie

Kristalliner Flockengraphit wird bei der Herstellung von Kohleelektroden, Bürsten und Platten verwendet, die in Trockenbatterien und der Elektroindustrie benötigt werden. Interessanterweise wird natürlicher Graphit auch zu synthetischem Graphit verarbeitet. Diese Art von Graphit ist in Lithium-Ionen-Batterien nützlich.

6. Graphenblätter

Graphit kann verwendet werden, um Graphenblätter herzustellen. Diese Bleche sollen 100-mal stärker und 10-mal leichter als Stahl sein. Dieses Graphitderivat wird außerdem zur Herstellung von leichten und robusten Sportgeräten verwendet. Viele erwägen zukünftige Anwendungen im Bereich der Medizin- und Luft- und Raumfahrtindustrie.

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Referenz:

Graphitmaterialien:usgs.gov

Häufig gestellte Fragen.

Was ist Graphit?

Graphit, archaisch Plumbago genannt, ist eine weiche, kristalline Form von Kohlenstoff, dessen Atome in einer hexagonalen Struktur angeordnet sind. Graphit ist eine natürlich vorkommende Form von kristallinem Kohlenstoff. Es ist ein natürliches Elementmineral, das in metamorphen und magmatischen Gesteinen vorkommt. Graphit ist ein Mineral der Extreme.

Welche Arten von Graphit gibt es?

Natürlicher Graphit:Die drei Formen sind amorpher Graphit, Flockengraphit und kristalliner Adergraphit, und sie haben jeweils einzigartige Eigenschaften, die sie für bestimmte Anwendungen gut geeignet machen.

Wer hat Graphit entdeckt?

Graphit wurde erstmals zufällig von Edward G. Acheson synthetisiert, als er Hochtemperaturexperimente mit Karborund durchführte. Er fand heraus, dass bei etwa 4.150 °C (7.500 °F) das Silizium im Karborund verdampfte und den Kohlenstoff in graphitischer Form zurückließ.

Wofür wird Graphit verwendet?

Graphit wird auch in Bleistiften, in der Stahlherstellung und in Elektronik wie Smartphones verwendet. Seine vielleicht wichtigste Anwendung ist die Lithium-Ionen-Batterie, bei der Graphit als Hauptbestandteil sogar noch vor Lithium steht. Tatsächlich enthält eine Lithium-Ionen-Batterie 10- bis 30-mal mehr Graphit als Lithium.

Woraus wird Graphit hergestellt?

Graphit besteht aus reinem Kohlenstoff. Kohlenstoffatome sind in der Lage, Bindungen zu bilden, die eine Reihe unterschiedlicher Strukturen erzeugen. Diamant und Graphit sind zwei der bekanntesten Formen (Allotrope) von Kohlenstoff.

Was ist das Besondere an Graphit?

Es ist insofern einzigartig, als es Eigenschaften sowohl eines Metalls als auch eines Nichtmetalls aufweist:Es ist flexibel, aber nicht elastisch, hat eine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit und ist hoch feuerfest und chemisch inert. Graphit hat eine geringe Adsorption von Röntgenstrahlen und Neutronen, was es zu einem besonders nützlichen Material für Nuklearanwendungen macht.

Wo kommt Graphit vor?

Graphit kommt am häufigsten als Flocken oder kristalline Schichten in metamorphen Gesteinen wie Marmor, Schiefer und Gneis vor. Graphit kann auch in organisch reichen Schiefer- und Kohleflözen gefunden werden. In diesen Fällen entstand der Graphit selbst wahrscheinlich durch die Metamorphose von toten Pflanzen und tierischem Material.

Ist Graphit gut für die Haut?

Graphite werden in der Homöopathie bei Menschen mit langjährigen Hauterkrankungen und ledriger, rissiger Haut eingesetzt. Es gibt nur anekdotische Beweise dafür, dass es bei Psoriasis-Symptomen helfen kann.

Wird Graphit als Schmiermittel verwendet?

Graphit wird seit vielen Jahren als Schmiermittel verwendet [164]. Es wird angenommen, dass der Schmiermechanismus von Graphit mechanischer Natur ist und aus dem Gleiten eines Graphitteilchens über ein anderes Graphitteilchen resultiert. Graphit kann als Trockenschmierstoff verwendet oder in Schmieröl dispergiert werden.

Wie verwandelt man Kohle in Graphit?

In einem Mikrowellenherd werden Funken in einem Glasfläschchen mit Kohlepulver erzeugt. Unter Verwendung von Kupferfolie, Glasbehältern und einem herkömmlichen Haushaltsmikrowellenherd demonstrierten Forscher der University of Wyoming, dass pulverisiertes Kohlepulver in höherwertigen Nanographit umgewandelt werden kann.

Ist Graphit stärker als Stahl?

Graphen, ein Material, das aus einer einzigen Schicht von Kohlenstoffatomen besteht, wurde als das stärkste bekannte Material angepriesen, 200-mal stärker als Stahl, leichter als Papier und mit außergewöhnlichen mechanischen und elektrischen Eigenschaften.

Ist Graphit ein Stoff?

Graphit ist ein Allotrop des Kohlenstoffs. Es ist eine weiche, grauschwarze und undurchsichtige Substanz, die aus Kohlenstoffatomen besteht.

Was kann Graphit schmelzen?

Graphit schmilzt bei Normaldruck eigentlich nicht. Wie Kohlendioxid geht es direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über. Graphit hat also keinen Schmelzpunkt, bis Sie etwa 100 Atmosphären erreichen.

Wer stellt Graphit her?

Obwohl China der weltweit führende Graphitproduzent ist, sind die Graphitreserven des Landes die zweitgrößten weltweit. Das Land mit den weltweit größten Graphitreserven ist die Türkei. Im Jahr 2020 verfügten sie über ungefähr 90 Millionen Tonnen an natürlichen Graphitreserven.

Wo ist der reinste Graphit der Welt?

Sri Lanka. Der Graphitabbau in Sri Lanka findet seit der niederländischen Besetzung des Landes statt. Es ist das einzige Land der Welt, das die reinste Form von Graphit, Adergraphit (auch bekannt als Stückgraphit), in kommerziellen Mengen produziert, was derzeit weniger als 1 % der weltweiten Graphitproduktion ausmacht.

Blockiert Graphit Strahlung?

Graphitfolien können elektronische Geräte vor elektromagnetischer (EM) Strahlung abschirmen, aber aktuelle Techniken zu ihrer Herstellung dauern mehrere Stunden und erfordern Verarbeitungstemperaturen von etwa 3000 °C.

Was sind die Nebenwirkungen von Graphit?

Auswirkungen einer Überexposition Das wiederholte Einatmen von natürlichem Graphit über mehrere Jahre kann eine Vernarbung der Lunge mit Symptomen wie Engegefühl in der Brust, Kurzatmigkeit, Husten, schwarzem Auswurf und Schmerzen verursachen.

Warum wird Graphit in Bleistift verwendet?

Graphit hat geschichtete Strukturen von Schichten, die durch Van-der-Waal-Kräfte verbunden sind. Graphit reinigt leicht zwischen den Schichten und ist daher sehr weich und rutschig. Aus diesem Grund wird es in Bleistiften und als Schmiermittel in Maschinen verwendet, die bei hohen Temperaturen laufen.

Warum ist Graphit ein ausgezeichnetes Schmiermittel?

Die Kohlenstoffatome sind in Schichten fest miteinander verbunden. Da die Bindungen zwischen den Blechen schwach sind, zeigt Graphit unter Reibungskraft eine geringere Scherfestigkeit. Daher kann es als Festschmierstoff verwendet werden und ist zu einem der traditionellen und wichtigsten Festschmierstoffmaterialien geworden.

Warum kann Graphit als Schmiermittel verwendet werden, Diamant jedoch nicht?

Aufgrund seiner Weichheit und Nichtflüchtigkeit wird Graphit als Schmiermittel in den sich schnell bewegenden Teilen von Maschinen verwendet. Es wird zum Schmieren von Maschinenteilen verwendet, die bei hohen Temperaturen arbeiten. Diamant hingegen ist eine extrem harte Substanz; daher kann es nicht als Schmiermittel verwendet werden.

Warum unterscheidet sich Graphit von Diamant?

Graphit und Diamant sind zwei der interessantesten Mineralien. Sie sind chemisch identisch – beide bestehen aus Kohlenstoff (C), aber physikalisch sind sie sehr unterschiedlich. … Graphit ist sehr weich und hat auf dieser Skala eine Härte von 1 bis 2. Diamanten sind die härteste bekannte Natursubstanz und haben eine Härte von 10.