Какая плотность графита? Графит: свойства, плотность

В промышленности используется натуральный графит, а также искусственные разновидности этого материала. Широкий спектр его применения обусловлен уникальными физико-химическими свойствами, которые могут несколько отличаться для различных марок и видов графита.

ВАЖНЕЙШИЕ ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ГРАФИТА:

• Теплопроводность;
• Электропроводность;
• Расширение под воздействием тепла;
• Прочность;
• Растворяемость;
• Смачиваемость;
• Анизотропия свойств.

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ГРАФИТА:

• Натуральные виды этого материала отличаются высокой теплопроводностью (по данному показателю многие металлы проигрывают графиту). На нее влияет температура конечной обработки конкретной марки графита, однако средний показатель составляет 3,55 вт*градус/см, а коэффициент теплопроводности – 0,041. Необходимо отметить, что тонкие графитовые нити проводят тепло лучше, чем медные аналоги.
• При давлении 0,9-1 атмосфера графит закипает, достигая температуры 4200 градуса, а плавится при 3845-3890 градусах.
• Воспламеняются кристаллические разновидности материала в кислородной струе при 700-730 градусах Цельсия.
• Сжигание графита выделяет достаточное количество тепла – до 7856 ккал.

Основные свойства

Если вас заинтересовал вопрос о том, какова плотность графита, вы должны знать, что этот параметр составляет 2230 кг/м3. Еще одной аллотропной формой углерода является алмаз, поэтому графит иногда сравнивают с ним. Последний обладает электропроводными характеристиками и выступает в качестве полуметалла. Это свойство нашло свое применение в процессе производства электродов.

Плотность графита – это не все, что следует знать, если вас заинтересовал этот минерал. Необходимо поинтересоваться еще и другими свойствами. Например, эта кристаллическая модификация углерода не плавится, а при воздействии температуры в 3500 °C возгорается. Жидкую фазу материал минует, переходя в газообразное состояние.

Однако если условия будут предусматривать повышение давления до 90 МПА, а также температуры, то можно добиться расплавления. Это открытие было сделано при изучении свойств алмаза, когда его пытались синтезировать. Но получить этот материал из расплавленного графита не удалось.

Лечебное влияние

Первыми оценили графит гомеопаты. Они установили, что минерал подходит для лечения кожных патологий (экземы, псориаз, лишай, другие).

Сегодня список расширен:

• Нарушение обмена веществ.
• Сбой в работе щитовидной железы.
• Заболевания дыхательных путей (ринит, бронхиальная астма).
• Проблемы ЖКТ (гастрит, язва желудка, 12-перстной кишки, колиты).
• Женские недуги (аменорея, хроническое воспаление яичников, мастопатия).
• Конъюнктивит, катаракта, ячмень.

Минерал «курирует» также эмоциональное здоровье. Его прописывают при утренней головной боли, неврастении, апатии, депрессии.

Кристаллическая решетка

Кристаллическая решетка графита предусматривает наличие атомов углерода. Ей присуща слоистая структура. Расстояние между отдельными слоями может достигать 0,335 нм. В решетке атомы углерода связываются с тремя другими атомами углерода.

Решетка может быть гексагональной и ромбоэдрической. В каждом слое атомы углерода располагаются напротив центральных частей шестиугольников. Последние находятся в соседних слоях, затем положение слоев повторяется, что происходит через один.

Где и как добывается

Залежи графита промышленных объемов есть на всех континентах:

• Обе Америки – США, Канада, Бразилия;
• Европа – ФРГ, Гренландия, Италия;
• Австралия.

Сырье каждого графитового рудника можно отличить по структуре, цвету, другим признакам.

Россия располагает тремя крупнейшими месторождениями:

• Бурятия – качественное плотнокристаллическое сырье.
• Краснодарский край (два) – плотно-, мелкокристаллический, чешуйчатый, графитовые сланцы.

Графиты формируются каменноугольным пиролизом либо под влиянием экстремально высоких температур и давления. Например, излияниями магмы на отложения каменного угля.

Его добывают наземным или подземным способами. Графитовые кристаллы находят в сланцах, мраморах, других органических породах.

Ежегодный мировой объем добычи графита – 600 тыс. тонн.

Производство искусственного графита

Графит и его свойства – это не единственное, что вам следует знать, если вас заинтересовал этот минерал. Важно поинтересоваться еще и производством искусственной разновидности. Она отличается от натурального материала тем, что при синтезе получается вещество с заданными параметрами.

В производство идут отходы нефтяного кокса и каменноугольного песка. Смесь мелкофракционных элементов обжигается, а после охлаждается около 5 недель. Воздействие температуры на первом этапе сопровождается ее повышением до 1200 °C.

Для увеличения теоретической плотности графита заготовки пропитываются песком. На заключительном этапе происходит графитация, она предусматривает термическую обработку материала в специальной печи, где температура достигает 3000 °C. При этом удается сформировать кристаллическую решетку.

Такой графит имеет высокую теплопроводность и отличную электропроводность. Анизотропность свойств присуща минералу, полученному методом экструзии. Сегодня используется и более новая технология, которая называется изостатическим прессованием. Это позволяет изготовить материал, у которого низкий коэффициент трения. Он обладает изотропными свойствами.

Плотность графита (г/см3), который получается в процессе экструзии, достигает 2,23. Этот же показатель для изостатической рекристаллизованной разновидности в зависимости от марки может достигать 5 г/см3. Такой материал идет на изготовление крупногабаритных заготовок, длина и диаметр которых составляют 1000 и 500 мм соответственно, а также для производства литейных деталей и форм, которые обладают антифрикционными свойствами.

Физико-химические характеристики

По химической номенклатуре минерал графит – это чистый углерод с формулой из одного символа (C).

Состав иногда дополняют абсорбированный газ, битум, вода, механические примеси.

Класс минерала по международной номенклатуре – самородный элемент. По систематике СССР это неметалл, но наделен характеристиками, присущими металлам, – электропроводностью, магнетизмом.

Основные марки

На сегодняшний день используется возможность синтеза с разной величиной зерна. В итоге графит можно классифицировать на:

• крупнозернистый;
• среднезернистый;
• мелкозернистый;
• тонкозернистый.

Элементы первого достигают в диаметре 3 000 мкм. Если речь идет о среднезернистой разновидности, то величина зерна равна 500 мкм. Различается мелкозернистый графит марки МПГ с величиной зерна до 50 мкм. Существует еще и мелкозернистый изотропный минерал марки МИГ-1, частицы которого имеют размеры от 30 до 150 мкм. Тонкозернистый графит и изостатический графит имеют зерна величиной до 30 мкм, их минимальный диаметр составляет 1 мкм.

Температура плавления

Спектр температур, при которых можно получить плавление графита, весьма разнообразен. Многое зависит, к примеру, от конечных задач данной операции. Диапазон температур определяют также и внешние условия, и характеристики состава конкретного минерала, и применение в ходе термической обработки дополнительных средств воздействия на графит. Температура плавления, при которой возможно получение готового для применения графита, варьируется от 2600 до 3800 °С. Также практикуется расчет по шкале Кельвина. В данном случае она достигает уже 4000° К, но и это значение может повышаться в зависимости от показателя давления. Обычно плавление графита производится под давлением 105 – 130 Бар.

Использование искусственного графита

Плотность графита вам уже известна. Однако важно изучить еще и область использования искусственной разновидности. Она применяется во всех отраслях промышленности. Из крупнозернистого изготавливают электроды. Мелкозернистый конструкционный идет на производство фасонных изделий, которые обладают сложной формой.

Применение искусственного минерала позволило добиться высокой точности при изготовлении деталей. Сегодня выпускается техника, которая полностью соответствует стандартам нынешнего века.

Температура кипения

Потребность в термической обработке обуславливается тем, что предприятия стремятся модифицировать эксплуатационные качества материала с целью создания более эффективных изделий. Реже применяются методы доведения до кипения минерала, но и они позволяют улучшать определенные свойства структуры. Вопрос о том, какова температура плавления и температура кипения графита, нередко предполагает указание одинакового диапазона – от 3800 до 4200 °С. Нижний порог определяет состояние плавления, а верхний – кипение материала. Опять же в зависимости от характеристик графита и его разновидности условия термического воздействия в плане получения нужного состояния минерала – кипения или плавления — могут сходиться.

Дополнительная информация о плотности и тепловом расширении

В зависимости от добавки, наибольшая плотность графита может составить 5 г/см3. Минимальное значение равно 2. Оно присуще рекристаллизованному графиту. Монокристаллы обладают высокой анизотропией, это обусловлено строением кристаллической решетки. В базисных плоскостях тепловое расширение является отрицательным до 427 °C. Это говорит о том, что минерал сжимается.

С повышением температуры его абсолютное значение уменьшается. При вышеупомянутом уровне температуры тепловое расширение является положительным. Оно направлено перпендикулярно базисным плоскостям. Температурный коэффициент расширения почти не зависит от температуры и превышает значение больше чем в 20 раз по сравнению со средним абсолютным коэффициентом для базисных плоскостей.

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ МИНЕРАЛА

Графит отлично проводит электричество – по этому показателю он превосходит, например, ртуть. Нагревание минерала способствует улучшению проводимости электрического тока. Таким образом, у минерала отрицательный температурный коэффициент сопротивления. При 0 градусов он находится в диапазоне 0,39-0,602 ом. Что касается предела удельного сопротивления – он одинаковый для всех видов материала и составляет 0,0075 Ом. Этими свойствами объясняется широкое использование графита в электрометаллургии.

Структура

Рассматривая, какая плотность у графита, а также свойства и виды, необходимо уделить внимание его структуре. Это слоистое вещество. Его атомы углерода выстраиваются в кристаллическую решетку, похожую на соты. Шестиугольники в одном слое плотно прилегают друг к другу. Однако связь между каждым уровнем слаба. Именно эта особенность позволяет легко сломать графит.

По шкале Мооса твердость материала равна единице. Для сравнения, у алмаза этот показатель равен 10, а у керамогранита – 5. При температуре 1500°С, согласно исследованиям ученых, кристаллическая решетка графита может преобразовываться в алмаз.

В процессе промышленной обработки структура вещества меняется. Вместе с этим у разных марок графита определяются неодинаковые свойства. Если же добытый материал не был обработан искусственно, это природный тип вещества.

Примеры решения задач

Новости и события

«ПКНМ» предоставлено льготное финансирование от одного из крупнейших банков страны

Банк ВТБ в Перми в рамках Программы стимулирования кредитования субъектов малого и среднего предпринимательства («Программа 1706»), реализуемой Министерством экономического развития …

Нефтехимический кластер утвердил состав правления Ассоциации

Состоялось очередное Общее собрание членов Ассоциации содействия развитию Нефтехимического промышленного кластера Омской области. Участники избрали Председателя Общего собрания, его …

Научно-производственное предприятие «ПОЛИПЛАСТИК» выходит на европейский рынок

27 июня 2022 года в г. Эссен (Германия) начнет свою работу первая Международная выставка Compounding World Expo 2022. Мероприятие обещает стать крупнейшим событием для поставщиков об…

Испытательная лаборатория Новочеркасского предприятия ГК «Титан» пополнилась новым оборудованием

В июне испытательная промышленная лаборатория Новочеркасского завода смазочных материалов (входит в состав Группы ) пополнилась новым вискозиметром Энглера отечествен…

проанализировал результаты реализации полипропилена за первые пять месяцев

(cовместное предприятие ГК «Титан», «Газпром нефти и СИБУРа) проанализировал результаты реализации полипропилена за первые пять месяцев 2022 года. Объем продаж по Росс…

Научно-производственное предприятие «ПОЛИПЛАСТИК» поделилось опытом цифровизации производственных процессов

Евгений Амбросов, технический директор Научно-производственного предприятия «ПОЛИПЛАСТИК», принял участие в круглом столе «Химическая и нефтехимическая промышленность России в эпоху …

Информация

Трубы чугунные с шаровидным графитом

«ПКНМ» предоставлено льготное финансирование от одного из крупнейших банков страны Нефтехимический кластер утвердил состав правления Ассоциации Научно-производственное предприятие «ПОЛИПЛАСТИК» выходит на европейский рынок

Атг графит

«ПКНМ» предоставлено льготное финансирование от одного из крупнейших банков страны Нефтехимический кластер утвердил состав правления Ассоциации Научно-производственное предприятие «ПОЛИПЛАСТИК» выходит на европейский рынок

Каталог организаций и предприятий

Графит-УССО Изделия из графита

Сталекс

Специальные стали и материалы, изготовление под заказ, графит…

Челябинский Электродный Завод

Отрасль: Не известно УК: 5508, 96 тыс.руб. Адрес: 454038, ЧЭЗ, г.Челябинск, Челябинская обл.. Выпускаемая продукция: графит искусственный; жгут полиакрилонитрильный (углеродный); изделия из искусствен…

УПС

ЗАО «УглеродПромСервис» является крупным производителем графита и углеродосодержащих материалов в Уральском регионе. Мы производим графит по заданным характеристикам и требованиям…

ГрафитПро

Графит. Изделия из графита.

ПРИМЕНЕНИЕ

Для изготовления плавильных тиглей, футеровочных плит — применение основано на высокой температурной стойкости графита (в отсутствие кислорода), на его химической стойкости к целому ряду расплавленных металлов. Применяется в электродах, нагревательных элементах — благодаря высокой электропроводности и химической стойкости к практически любым агрессивным водным растворам (намного выше, чем у благородных металлов). Для получения химически активных металлов методом электролиза расплавленных соединений, твёрдых смазочных материалов, в комбинированных жидких и пастообразных смазках, наполнитель пластмасс.

Является замедлителем нейтронов в ядерных реакторах, компонентом состава для изготовления стержней для чёрных графитовых карандашей (в смеси с каолином). Используется для получения синтетических алмазов, в качестве эталона длины нанометрового диапазона для калибровки сканеров сканирующего туннельного микроскопа и атомно-силового микроскопа, для изготовления контактных щёток и токосъёмников для разнообразных электрических машин, электротранспорта и мостовых подъёмных кранов с троллейным питанием, мощных реостатов, а также прочих устройств, где требуется надёжный подвижный электрический контакт, для изготовления тепловой защиты носовой части боеголовок баллистических ракет и возвращаемых космических аппаратов.

Графит (англ. Graphite) – C

МОРФОЛОГИЯ

Хорошо образованные кристаллы редки. Кристаллы пластинчатые, чешуйчатые, кривогранные, обычно имеют пластинчатую несовершенную форму. Чаще бывает представлен листочками без кристаллографических очертаний и их агрегатами. Образует сплошные скрытокристаллические, листоватые или округлые радиально-лучистые агрегаты, реже – сферолитовые агрегаты концентрически-зонального строения. У крупнокристаллических выделений часто наблюдается треугольная штриховка на плоскостях (0001).