Graphite

Graphite é como diamante, É uma forma cristalina de carbono nativo com seus átomos dispostos em uma estrutura hexagonal que é opaca e cinza escuro a preto. Ocorre como cristais hexagonais, folhas flexíveis, escamas ou grandes massas. Pode ser terroso, granular ou compacto. O grafite se forma a partir do metamorfismo de sedimentos carbonáceos e da reação de compostos de carbono com soluções hidrotermais. Ocorre naturalmente nesta forma e é a forma mais estável de carbono sob condições padrão. Sob altas pressões e temperaturas, ele se converte em diamante. Parece dramaticamente diferente do diamante e está no outro extremo da escala de dureza. Sua suavidade se deve à maneira como os átomos de carbono estão ligados uns aos outros. Os anéis de seis átomos de carbono estão dispostos em folhas horizontais amplamente espaçadas. Os átomos estão fortemente ligados dentro dos anéis, mas muito fracamente ligados entre as folhas. É usado em lápis e lubrificantes. Sua alta condutividade o torna útil em produtos eletrônicos, como eletrodos, baterias e painéis solares.

Nome: Do grego escrever, em alusão ao seu uso como giz de cera.

Associação: Uma grande variedade de minerais estável nas condições metamórficas sob as quais o grafite se forma. Em meteoritos, em nódulos com troilita, silicatos

Polimorfismo & Série: Polimorfo com caoita, diamante, e lonsdaleite.

Propriedades quimicas

Classificação Química	Elemento nativo
Fórmula	C

Propriedades Físicas do Grafite

Cor	Cinza aço a preto
Risca	Preto
Brilho	Metálico, às vezes terroso
Decote	Perfeito em uma direção
Diafaneidade	Opaco
Dureza de Mohs	(1 - 2)
Sistema Cristal	Hexagonal
Tenacidade	Flexível
Densidade	2.09 – 2.23 g/cm3 (medido) 2.26 g/cm3 (calculado)
Fraturar	Micáceo

Propriedades ópticas do grafite

Anisotropismo	Extremo
Cor / Pleocroísmo	Forte
sinal óptico	Uniaxial (-)
Birefringence	birrefringência extrema

Ocorrência de Grafite

É formado por metamorfismo de material carbonáceo sedimentar por redução de compostos de carbono; componente primário em Rochas ígneas. Ocorre em rochas metamórficas como resultado da redução de compostos sedimentares de carbono durante a metamórfica rochas. Também é visto em rochas magmáticas e meteoritos. Minerais relacionados são quartzo, calcite, mica e turmalina. China, México, Canadá, Brasil e Madagascar são as principais fontes de exportação de minério.

Grafite Sintética

O grafite sintético é um material constituído por carbono grafítico obtido por grafitização de carbono não grafítico, por CVD de hidrocarbonetos a temperaturas superiores a 2500 K, por decomposição de carbonetos termicamente instáveis ​​ou por cristalização de metais fundidos supersaturados com carbono.

O termo artificial é freqüentemente usado como sinônimo de grafite sintético. No entanto, o termo grafite sintético é preferido, pois acredita-se que seus cristais sejam compostos de macromoléculas de carbono. O termo grafite sintético é usado predominantemente para carbono grafitado, embora o termo CVD inclua grafite pirolítico, bem como resíduos de decomposição de carboneto. Esses usos comuns são os mesmos da definição acima. Sinônimos para este tipo mais importante de grafite sintético são grafite Acheson e eletrógrafo.

Área de Usos

• O grafite natural é usado principalmente para refratários, baterias, siderurgia, grafite expandido, lonas de freio, revestimentos de fundição e lubrificantes.
• Os cadinhos começaram a usar grafite em flocos muito grandes e tijolos de magnesita de carbono exigindo grafite em flocos não tão grandes; para estes e outros, agora há muito mais flexibilidade no tamanho do floco necessário, e o grafite amorfo não está mais restrito a refratários de baixo custo.
• O uso de grafite em baterias aumentou nos últimos 30 anos. Naturais e sintéticos são usados ​​para construir eletrodos nas principais tecnologias de baterias.
• A demanda por baterias, Por exemplo, uma bateria de íon-lítio em um Nissan Leaf totalmente elétrico contém quase 40 kg de grafite.
• O grafite natural na fabricação de aço serve principalmente para aumentar o teor de carbono no aço fundido e também pode ser usado para lubrificar as matrizes usadas para extrudar o aço quente.
• O grafite natural amorfo e em flocos finos é usado em lonas ou sapatas de freio para veículos mais pesados ​​(não automotivos) e tornou-se importante com a necessidade de substituir o amianto.
• Uma lavagem de molde para fundição é uma tinta à base de água de flocos amorfos ou finos. Pintar o interior de um molde com ele e deixá-lo secar deixa uma fina camada de grafite que facilitará a separação do objeto fundido após o resfriamento do metal quente.

Uso de grafite sintético

• O grafite pirolítico de alto foco (HOPG) é a forma sintética de grafite da mais alta qualidade. Na pesquisa científica, é usado como padrão de comprimento para calibração do scanner, especialmente em um microscópio de sonda de varredura.
• Seus eletrodos transportam eletricidade que derrete sucata ferro e aço em fornos de arco elétrico, a maioria dos fornos de aço, e às vezes funde ferro diretamente reduzido (DRI). Eles são feitos de petróleo coque depois de ser misturado com carvão alcatrão alcatrão.
• Eletrolítico alumínio fundição também usa eletrodos de carbono de grafite. Em escala bem menor, eletrodos de descarga sintéticos são usados ​​para fazer moldes de injeção de plásticos no processo de descarga elétrica (EDM).
• Graus especiais de grafite sintético, como o gilsocarbono, encontram utilidade como matriz e moderador de nêutrons em reatores nucleares. A baixa seção de choque de nêutrons também recomenda o uso em reatores de fusão recomendados.
• A fibra (de carbono) e os nanotubos de carbono também são usados ​​em plásticos reforçados com fibra de carbono e compostos resistentes ao calor, como carbono-carbono reforçado (RCC). Estruturas comerciais feitas de compósitos de fibra de carbono e grafite incluem varas de pescar, hastes de tacos de golfe, quadros de bicicletas, painéis de carroceria de carros esportivos, a carroceria do Boeing 787 Dreamliner e a carroceria das barras de sinalização da piscina.
• O pó sem fumaça moderno é revestido com grafite para evitar o acúmulo de carga estática.
• Foi usado em pelo menos três materiais absorventes de radar. Sumpf e Schornsteinfeger usados ​​em snorkels de submarinos para reduzir as seções transversais do radar foram misturados com borracha. O F-117 Nighthawk também foi usado nos ladrilhos dos caças de ataque secreto.
• Compósitos de grafite são usados ​​como absorvedores de partículas de alta energia (por exemplo, no despejo do feixe do LHC).

reciclagem de grafite

A forma mais comum de reciclagem de grafite ocorre quando eletrodos de grafite sintético são produzidos e cortados em pedaços ou descartados em tornos, ou quando o eletrodo (ou outro) é usado até o porta-eletrodo. Um novo eletrodo substitui o antigo, mas a maior parte do antigo permanece. Este é triturado e dimensionado e o pó de grafite resultante é usado principalmente para aumentar o teor de carbono do aço fundido. Os refratários contendo it são às vezes reciclados, mas muitas vezes não por causa do grafite: os maiores materiais a granel, como tijolos de carbono-magnesita contendo apenas 15-25% de grafite, geralmente contêm muito pouco grafite. No entanto, alguns tijolos de carbono-magnesita reciclados são usados ​​como base para materiais de reparo de fornos, enquanto tijolos de carbono-magnesita quebrados são usados ​​em condicionadores de ar de escória. Os cadinhos têm um alto teor de grafite, enquanto os cadinhos usados ​​e depois reciclados têm um volume pequeno.

Um produto de grafite em flocos de alta qualidade muito semelhante ao grafite em folha natural pode ser feito a partir da siderurgia. Kish é um grande volume de resíduos fundidos filtrados da alimentação de ferro fundido em um forno básico de oxigênio e consiste em uma mistura de grafite (precipitado de ferro supersaturado), escória rica em cal e algum ferro. O ferro é reciclado no local e fica uma mistura de grafite e escória. O melhor processo de recuperação usa a classificação hidráulica (usando o fluxo de água para separar os minerais por gravidade específica: o grafite é leve e quase precipita) para obter um concentrado de grafite de 70%. A lixiviação deste concentrado com ácido clorídrico produz um produto com 95% de grafite com um tamanho de floco de até 10 peneiras.

Distribuição

Numerosas localidades, mas apenas algumas fornecem exemplos bem cristalizados.

• Nos EUA, na Monroe and Ticonderoga, Essex Co., Nova York; em Franklin e Sterling Hill, Ogdensburg, Sussex Co., Nova Jersey.
• No Canadá, ocorrências comercialmente significativas em Quebec, em Buckingham e Grenville e em partes adjacentes de Ontário.
• Na Rússia, de Nizhni Tunguski, a leste de Turukhansk, perto do rio Yenisei, na Sibéria; em Shunga, Carélia.
• Ao redor de Ratnapura, Matara e Kurunegale, Sri Lanka, grandes depósitos de material puro.
• Em Passau, Baviera, Alemanha.
• De Pargas, Finlândia.
• Na Inglaterra, em Barrowdale, perto de Keswick, Cumbria.
• No México, em Santa Maria, Sonora, formado por metamorfismo de jazidas de carvão.

Referências

• Bonewitz, R. (2012). Rochas e minerais. 2ª ed. Londres: DK Publishing.
• Handbookofmineralogy.org. (2019). Manual de Mineralogia. [online] Disponível em: http://www.handbookofmineralogy.org [Acessado em 4 de março de 2019].
• Mindat.org. (2019). Grafite: Informações minerais, dados e localidades.. [online] Disponível em: https://www.mindat.org/ [Acessado. 2019].
• Smith.edu. (2019). Geociências | Colégio Smith. [online] Disponível em: https://www.smith.edu/academics/geosciences [Acessado em 15 de março de 2019].