Grafito

Grafito es como diamante, Es una forma de carbono nativo cristalino con sus átomos dispuestos en una estructura hexagonal que es opaca y de color gris oscuro a negro. Se presenta como cristales hexagonales, láminas flexibles, escamas o grandes masas. Puede ser terroso, granular o compacto. El grafito se forma a partir del metamorfismo de sedimentos carbonosos y la reacción de compuestos de carbono con soluciones hidrotermales. Ocurre naturalmente en esta forma y es la forma más estable de carbono bajo condiciones estándar. Bajo altas presiones y temperaturas se convierte en diamante. Se ve dramáticamente diferente al diamante y está en el otro extremo de la escala de dureza. Su suavidad se debe a la forma en que los átomos de carbono están unidos entre sí. Los anillos de seis átomos de carbono están dispuestos en láminas horizontales muy espaciadas. Los átomos están fuertemente enlazados dentro de los anillos pero muy débilmente enlazados entre las láminas. Se utiliza en lápices y lubricantes. Su alta conductividad lo hace útil en productos electrónicos como electrodos, baterías y paneles solares.

Nombre: Del griego escribir, en alusión a su uso como crayón.

Asociación: Una amplia variedad de minerales estable en las condiciones metamórficas bajo las cuales se forma el grafito. En meteoritos, en nódulos con troilita, silicatos

Polimorfismo y Serie: Polimorfa con caoita, diamantey lonsdaleita.

Propiedades químicas

Clasificación química	Elemento nativo
Fórmula	C

Propiedades físicas del grafito

Color	Gris acero a negro
racha	Negro
Lustre	Metálico, a veces terroso
Escote	Perfecto en una dirección
Diafanidad	Opaco
Dureza Mohs	1 a 2
Sistema de cristal	Hexagonal
Tenacidad	Flexibles
Densidad	2.09 – 2.23 g/cm3 (medido) 2.26 g/cm3 (calculado)
Fractura	Micáceo

Propiedades ópticas del grafito

anisotropismo	Extremo
Color / Pleocroísmo	Fuerte
señal óptica	Uniaxial (-)
Birrefringencia	birrefringencia extrema

Ocurrencia de grafito

Está formado por metamorfismo de material carbonoso sedimentario por reducción de compuestos de carbono; componente principal en rocas ígneas. Ocurre en Rocas metamórficas como resultado de la reducción de compuestos de carbono sedimentario durante metamórfico rocas. También se ve en rocas magmáticas y meteoritos. Los minerales relacionados son cuarzo, calcita, pequeño y tourmaline. China, México, Canadá, Brasil y Madagascar son las principales fuentes de exportación de minado.

Grafito sintético

El grafito sintético es un material que consiste en carbono grafítico que se ha obtenido por grafitización de carbono no grafítico, por CVD a partir de hidrocarburos a temperaturas superiores a 2500 K, por descomposición de carburos térmicamente inestables o por cristalización a partir de fundidos metálicos sobresaturados con carbono.

El término artificial a menudo se usa como sinónimo de grafito sintético. Sin embargo, se prefiere el término grafito sintético ya que se cree que sus cristales están compuestos de macromoléculas de carbono. El término grafito sintético se usa predominantemente para el carbono grafitado, aunque el término CVD incluye grafito pirolítico y residuos de descomposición de carburo. Dichos usos comunes son los mismos que la definición anterior. Los sinónimos de este tipo más importante de grafito sintético son el grafito Acheson y el electrógrafo.

Área de usos

• El grafito natural se usa principalmente para refractarios, baterías, fabricación de acero, grafito expandido, revestimientos de frenos, revestimientos de fundición y lubricantes.
• Los crisoles comenzaron a usar grafito en escamas muy grandes y ladrillos de magnesio y carbono que requerían grafito en escamas no tan grandes; para estos y otros, ahora hay mucha más flexibilidad en el tamaño de las escamas requeridas, y el grafito amorfo ya no está restringido a los refractarios de gama baja.
• El uso de grafito en baterías ha aumentado en los últimos 30 años. Se utilizan materiales naturales y sintéticos para construir electrodos en las principales tecnologías de baterías.
• La demanda de baterías, por ejemplo, una batería de iones de litio en un Nissan Leaf totalmente eléctrico contiene casi 40 kg de grafito.
• El grafito natural en la fabricación de acero se usa principalmente para aumentar el contenido de carbono en el acero fundido y también se puede usar para lubricar las matrices que se usan para extruir acero caliente.
• El grafito natural amorfo y en escamas finas se utiliza en forros de freno o zapatas de freno para vehículos más pesados ​​(no automotrices), y adquirió importancia con la necesidad de sustituir el asbesto.
• Un lavado de moldes para caras de fundición es una pintura a base de agua de escamas amorfas o finas. Pintar el interior de un molde con él y dejarlo secar deja una fina capa de grafito que facilitará la separación del objeto fundido después de que el metal caliente se haya enfriado.

Uso de grafito sintético

• El grafito pirolítico de alta focal (HOPG) es la forma sintética de grafito de la más alta calidad. En la investigación científica, se utiliza como estándar de longitud para la calibración del escáner, especialmente en un microscopio de sonda de exploración.
• Sus electrodos transportan electricidad que derrite la chatarra. de hierro y acero en hornos de arco eléctrico, la mayoría de los hornos de acero, y algunas veces funde hierro reducido directamente (DRI). están hechos de petróleo coca después de ser mezclada con carbón alquitrán alquitrán
• Electrolítico aluminio la fundición también utiliza electrodos de carbón de grafito. En una escala mucho más pequeña, los electrodos de descarga sintéticos se utilizan para fabricar moldes de inyección de plásticos en el proceso de descarga eléctrica (EDM).
• Los grados especiales de grafito sintético, como el gilsocarbono, encuentran utilidad como matriz y moderador de neutrones en reactores nucleares. La sección eficaz de neutrones bajos también recomienda el uso en reactores de fusión recomendados.
• La fibra de carbono y los nanotubos de carbono también se utilizan en plásticos reforzados con fibra de carbono y compuestos resistentes al calor como el carbono-carbono reforzado (RCC). Las estructuras comerciales hechas de compuestos de fibra de carbono y grafito incluyen cañas de pescar, ejes de palos de golf, cuadros de bicicletas, paneles de carrocería de autos deportivos, la carrocería del Boeing 787 Dreamliner y la carrocería de las barras marcadoras de piscinas.
• La pólvora sin humo moderna está recubierta de grafito para evitar la acumulación de carga estática.
• Se utilizó en al menos tres materiales absorbentes de radar. Sumpf y Schornsteinfeger utilizados en los esnórquel de los submarinos para reducir las secciones transversales del radar se mezclaron con caucho. El F-117 Nighthawk también se usó en los mosaicos de los cazas de ataque secretos.
• Los compuestos de grafito se utilizan como absorbentes de partículas de alta energía (p. ej., en el volcado del haz del LHC).

Reciclaje de grafito

La forma más común de reciclaje de grafito ocurre cuando los electrodos de grafito sintético se producen y se cortan en pedazos o se desechan en tornos, o cuando el electrodo (u otro) se usa hasta el portaelectrodos. Un electrodo nuevo reemplaza al anterior, pero la mayor parte permanece. Esto se tritura y se dimensiona y el polvo de grafito resultante se usa principalmente para aumentar el contenido de carbono del acero fundido. Los refractarios que contienen it a veces se reciclan, pero a menudo no debido al grafito: los materiales a granel más grandes, como los ladrillos de carbono y magnesita que contienen solo un 15-25% de grafito, a menudo contienen muy poco grafito. Sin embargo, algunos ladrillos de magnesita de carbono reciclados se utilizan como base para materiales de reparación de hornos, mientras que los ladrillos de magnesita de carbono rotos se utilizan en acondicionadores de aire de escoria. Los crisoles tienen un alto contenido de grafito, mientras que los crisoles usados ​​y luego reciclados tienen un volumen pequeño.

A partir de la fabricación de acero se puede fabricar un producto de grafito en escamas de alta calidad muy similar al grafito en hoja natural. Kish es un gran volumen de residuos fundidos filtrados de la alimentación de hierro fundido a un horno de oxígeno básico y consta de una mezcla de grafito (precipitado a partir de hierro sobresaturado), escoria rica en cal y algo de hierro. El hierro se recicla en el lugar y se deja una mezcla de grafito y escoria. El mejor proceso de recuperación utiliza la clasificación hidráulica (usando el flujo de agua para separar los minerales por gravedad específica: el grafito es liviano y casi precipita) para obtener un concentrado de grafito al 70 %. La lixiviación de este concentrado con ácido clorhídrico produce un producto de 95 % de grafito con un tamaño de escamas de hasta 10 tamices.

Distribución

Numerosas localidades, pero solo unas pocas ofrecen ejemplos bien cristalizados.

• En EE. UU., en Monroe y Ticonderoga, Essex Co., Nueva York; en Franklin y Sterling Hill, Ogdensburg, condado de Sussex, Nueva Jersey.
• En Canadá, sucesos comercialmente significativos en Quebec, en Buckingham y Grenville, y en partes adyacentes de Ontario.
• En Rusia, desde Nizhni Tunguski, al este de Turukhansk, cerca del río Yenisei, Siberia; en Shunga, Karelia.
• Alrededor de Ratnapura, Matara y Kurunegale, Sri Lanka, grandes XNUMX% de materia pura.
• En Passau, Baviera, Alemania.
• De Pargas, Finlandia.
• En Inglaterra, en Barrowdale, cerca de Keswick, Cumbria.
• En México, en Santa María, Sonora, formado por metamorfismo de lechos de carbón.

Referencias

• Bonewitz, R. (2012). Rocas y minerales. 2ª ed. Londres: DK Publishing.
• Handbookofmineralogy.org. (2019). manual de Mineralogía. [en línea] Disponible en: http://www.handbookofmineralogy.org [Consultado el 4 de marzo de 2019].
• Mindat.org. (2019). Grafito: Información mineral, datos y localidades.. [en línea] Disponible en: https://www.mindat.org/ [Consultado. 2019].
• Smith.edu. (2019). Geociencias | Colegio Smith. [en línea] Disponible en: https://www.smith.edu/academics/geosciences [Consultado el 15 de marzo de 2019].