Графит Общие сведения

Углерод в самородном виде образует две полиморфные разновидности – графит и алмаз, идентичные по своему составу, но резко отличающиеся по структуре и физическим свойствам.

В природе графит встречается в виде чешуек или их листоватых агрегатов (кристаллический чешуйчатый графит), плотных зернистых агрегатов (кристаллический кусковой графит), либо тонкодисперсных скрытокристаллических масс (аморфный графит). Среди чешуйчатых графитов выделяют крупночешуйчатый (размеры кристаллов 0,1-5,0мм и более) и мелкочешуйчатый (0,001-0,1мм). В кусковом графите размер кристаллов тот же, но они не ориентированы, что затрудняет расщепление агрегата. Величина зерен в аморфном графите менее 0,001мм. В промышленности все шире используется искусственный (коксовый, доменный, ретортный) графит, получаемый из антрацита, нефтяного кокса, из отходов доменного производства. Искусственный графит по качеству приблизительно соответствует чешуйчатому и плотнокристаллическому, отличаясь большей чистотой и меньшей кристалличностью. Природные разновидности графита не бывают совершенно чистыми; они содержат примеси минералов-спутников, газов, а также непревращенный в графит углерод.

Свойства и области применения

Применение графита обусловлено рядом уникальных свойств этого минерала: высокой огнеупорностью (температура плавления 3800-3900⁰), электротеплопроводностью, антифрикционными свойствами, мягкостью, химической инертностью (растворяется лишь в расплавленных силикатах или металлах, образуя карбиды), непрозрачностью, черным цветом и способностью покрывать тонким слоем металлические поверхности (укрывистость). Главными потребителями графита являются электротехника (скользящие электроконтакты и электроды), металлургия (графитовые и графиткерамические тигли для плавки металлов, противопригарные краски и пасты), машиностроение (подшипники, втулки и др.), ядерная техника и атомные электростанции (детали ядерных реакторов и ракетных двигателей, графитовые замедлители нейтронов), лакокрасочная промышленность и оргтехника (краски, туши, карандаши, копировальная бумага).

Графит является основным сырьем для синтеза технических алмазов, находит широкое применение в порошковой металлургии и в производстве полупроводников.

Требования к качеству сырья

Различные отрасли промышленности предъявляют разные требования к качеству сырья. Общими лимитирующими показателями являются зольность, влажность, содержание летучих, иногда Fe, S, Cu, P и других элементов, а также величина pH водной вытяжки. Чешуйчатые графиты содержат от 2 до 15% минерала, они легко обогащаются флотацией, в концентрате содержание достигает 60% и более. В плотнокристаллических рудах доля графита составляет 35-40% и более; без обогащения используется руда, в которой эта величина поднимается до 60-80%. Аморфный графит – труднообогатимая руда, без обогащения используется руда с содержанием углерода около 70%.

Обзор ресурсов

Максимальное производство графита зафиксировано в 1989-1990 годах (около 950тыс.т.). Наиболее крупными производителями являются КНР (около 40-45% всего производимого в мире графитового концентрата), далее следуют Республика Корея, Индия, КНДР, Бразилия, Мексика, Канада, Чехия. В странах СНГ наибольшая добыча приходится на Украину и Россию. Преобладающая часть запасов кристаллического графита сосредоточена в КНР, на Мадагаскаре, в Зимбабве, Бразилии и странах СНГ. Свыше 90% запасов скрытокристаллического графита приходится на Мексику, КНР, Россию и Республику Корея. Мировое производство синтетического графита превышает 1,5млн.т. и осуществляется в ряде промышленно развитых стран: в США, Канаде, Японии, странах Западной Европы.