ūüíé Grafite: Significado e caracter√≠sticas

A grafite √© uma forma√ß√£o natural de carbono cristalino. √Č um elemento mineral nativo encontrado em rochas metam√≥rficas e √≠gneas. √Č um mineral de extremos.

√Č extremamente macio, corta com press√£o muito leve e tem uma gravidade espec√≠fica muito baixa. Ao contr√°rio, √© extremamente resistente ao calor e quase inerte em contato com quase qualquer outro material.

Estas propriedades extremas lhe conferem uma ampla gama de usos na metalurgia e na fabricação.

Conteúdo do artigo

Características gerais da grafite

A grafite é um mineral bastante comum, mas os cristais finos são raros. A maioria das áreas de mineração de grafite produz quantidades enormes de um ou vários grandes veios de grafite, mas raramente são encontradas amostras de coletores em bons cristais.

Deve ser dada muita atenção às amostras de grafite, especialmente os cristais finos, que são frágeis. Os cristais podem ser difíceis de lavar, pois são facilmente desalojados e arruinados.

A grafite também manchará sua superfície e se desgastará se for movida demais. Também mancha a mão quando manuseada, e manchará uma etiqueta ou caixa de papelão se armazenada em uma.

Caracteristicas do Grafito

Na ausência de oxigênio, ele resiste muito bem à ação do calor. Também resiste à ação de bases e ácidos não oxidantes, mas reage muito prontamente com ácidos oxidantes para dar origem à formação de compostos interlaminares contendo oxigênio e hidrogênio.

A composi√ß√£o limite ideal poderia corresponder √† f√≥rmula C20. Este composto interlaminar √© chamado de √≥xido de grafite. O tratamento da grafite com fl√ļor a uma temperatura de cerca de 500¬įC resulta na forma√ß√£o de um composto interlamelar com a f√≥rmula (CF)n.

Variedades do Grafite natural

A grafite natural é classificada como cristalina (flocos e veias) e amorfa (microcristalina).

Cristalino

Flocos

  • Ela se encontra na forma de flocos planos e de apar√™ncia escaldante.
  • As lamelas individuais s√£o separadas, cristalizadas em rochas metam√≥rficas tais como m√°rmore, neiss, xisto, quartzo, quartzito com feldspato ou mica.
  • As laminas t√™m uma apar√™ncia oleosa e suas dimens√Ķes s√£o vari√°veis.
  • Varia√ß√Ķes de dureza, espessura, densidade e forma podem ser encontradas de dep√≥sito para dep√≥sito.
  • Dep√≥sitos comercialmente importantes ocorrem em camadas ou lentes.

Veia

  • Localizados como veias hidrotermais ou como acumula√ß√Ķes ao longo das superf√≠cies de contato entre as pegmatites e os calc√°rios.
  • Comercialmente, eles s√£o separados de acordo com seu tamanho.
  • As veias variam em tamanho desde alguns mil√≠metros at√© mais de 2 metros.
  • As impurezas que ocorrem como gr√£os em grafite consistem em feldspato, quartzo, mica, zirc√īnio, rutilo e apatita.

Amorphous

  • Encontradas como part√≠culas microcristalinas mais ou menos uniformemente distribu√≠das em rochas metam√≥rficas macias, como ard√≥sia, calc√°rio e rochas metam√≥rficas macias, como ard√≥sia e filito.
  • Esta variedade tem uma apar√™ncia terrosa, preta e macia.
  • O produto comercial cont√©m entre 50 e 94% de grafite.
  • Eles foram formados pelo metamorfismo

Para que é usado o grafite?

Grande parte da grafite minerada comercialmente √© usada para enchimento a l√°pis. O enchimento ¬ęchumbo¬Ľ em l√°pis √© na verdade composto de uma mistura de grafite e argila.

Tem muitos usos el√©tricos, principalmente porque √© o √ļnico n√£o-metal comum que √© um bom condutor de eletricidade. Aqui est√° uma breve explica√ß√£o de seus usos.

Grafite natural

Refrat√°rios

Na produção de tijolos de magnesite-grafite, grafite de alta qualidade (90-99% C) em grãos grossos com boa resistência à oxidação e alta resistência à corrosão é necessária para uso em fornos elétricos de arco.

Em refratários de magnesite-grafite para refino e atualização de aços em altos-fornos onde é necessária maior resistência onde é necessária maior temperatura e resistência à corrosão.

Em refractários de alumina-grafite para fundição contínua. A grafite dá as propriedades de impacto térmico e resistência à corrosão dos refratários de alumina.

Caracteristicas do Grafito

Os canais que conduzem o metal fundido do pote ao fundidor s√£o feitos de alumina-grafite. Na √°rea de controle de sa√≠da de a√ßo, port√Ķes de alumina-grafite s√£o usados para gerenciar o fluxo de metal. Na fabrica√ß√£o de cadinhos.

Ao misturar grafite com outros materiais, como argilas refratárias, areia, talco e mica, é produzido um acabamento muito fino para o cadinho gera um acabamento muito fino na superfície dos moldes, evitando que os metais adiram às paredes do molde, facilita a remoção da fundição quando o molde esfria e reduz os custos de usinagem e acabamento.

Na carburalização do aço. Utilizado como agente isolante em peças fundidas de aço.

Revestimento

Como revestimento para tubos de televis√£o, subst√Ęncias explosivas, fundidos de ferro e a√ßo; grafite misturada com argila √© aplicada como revestimento fino para limpar e libertar facilmente o molde de pe√ßas fundidas de metal e em revestimentos para freios e embreagens. Na fabrica√ß√£o de lonas de freio e refor√ßo de metal.

Material elétrico

Sua qualidade autolubrificante o torna ideal na fabricação de condutores em motores elétricos e outros equipamentos elétricos para aeronaves e submarinos, bem como na fabricação de escovas de carbono para motores elétricos e eletrodos.

A inser√ß√£o de √°tomos de c√°lcio entre as folhas da estrutura hexagonal de grafite produz um material (CaC6) que √© supercondutor. O novo material se torna supercondutor a 11,5 ¬įK.

CaC6 √© um exemplo de um composto de grafite intercalado, uma nova classe de materiais eletr√īnicos que consiste na intercala√ß√£o de √°tomos estranhos como c√°lcio, s√≥dio ou pot√°ssio entre as camadas de grafite.

A grafite √© um semi-metal e isto significa que os el√©trons doados ou adquiridos pelo √°tomo estrangeiro alteram suas propriedades el√©tricas, transformando-o, nesta vis√£o, em um metal. Para fabricar o novo supercondutor, √© utilizada grafite pirol√≠tica aquecida a 350¬įC juntamente com uma liga de l√≠tio e c√°lcio fundida em atmosfera de arg√īnio.

Geração de eletricidade

Na fabricação de baterias secas, a grafite é colada ao dióxido de manganês para dar melhor condutividade e funcionar como um material absorvente.

Tem sido tradicionalmente usada em baterias secas de zinco-carbono, mas tamb√©m no uso de baterias recarreg√°veis e alcalinas, estas √ļltimas exigindo alto teor de carbono.

Produtos químicos

Na fabrica√ß√£o de embalagens especiais; como ingrediente na fabrica√ß√£o de borracha, explosivos e polidores. Na fabrica√ß√£o de fibras e muni√ß√Ķes. Na forma de p√≥, √© utilizado em lubrificantes, revestimentos e condutores.

Automotivo

Na sinteriza√ß√£o, grafite de alta pureza √© misturada com p√≥s met√°licos para obter formula√ß√Ķes espec√≠ficas utilizadas na ind√ļstria automotiva. Devido √† rejei√ß√£o ecol√≥gica do amianto, a grafite o substitui na produ√ß√£o de lonas de freio.

Tamb√©m √© utilizada na produ√ß√£o de escovas de motor. Nesta ind√ļstria, grafite de alta pureza √© misturada com p√≥s met√°licos na sinteriza√ß√£o para obter formas espec√≠ficas utilizadas na ind√ļstria automotiva (quando o carbono √© absorvido, os metais s√£o refor√ßados) e como enchimento para selos e mancais.

Tintas

Como um componente na fabricação de tintas e pigmentos. Na produção de tintas para proteger superfícies metálicas e tintas antiestáticas para pisos.

Lubrificantes

Como um lubrificante, pois adere à superfície metálica e preenche os poros. Pontas de lápis
Na produção de aparos de lápis.

Aparo de l√°pis

Na produção de aparos de lápis.

Grafite sintética

Eléctrodos

Na produção de aço e fornos elétricos a arco, no processo de alumínio Hall-Héroult, fornos de carboneto, fornos de redução para fósforo e sílica.

Produção de aço

Para aumentar o conte√ļdo de carbono no a√ßo.

Smelting

Fundição, sinterização, fundição de lingotes, moldes e cadinhos de ferro fundido.

Ind√ļstria qu√≠mica

Na fabrica√ß√£o de plantas qu√≠micas (trocadores de calor, torres, bombas, tubula√ß√Ķes). Grandes quantidades de grafite ultrapura s√£o atualmente usadas como moderador de neutr√Ķes para reduzir a a√ß√£o de neutr√Ķes de ur√Ęnio em reatores nucleares.

Ind√ļstria aeroespacial

Bicos de foguete, narizes c√īnicos, l√Ęminas de controle, tubos de jateamento e como isolante t√©rmico.

Fibra de grafite

Na fabrica√ß√£o de raquetes de neve, varas de pesca, bast√Ķes de salto com vara e esquis.

Caracteristicas do Grafito

Processo de obtenção do grafite

Extração

No México, a mineração é realizada no subsolo e a céu aberto, utilizando o plano de mineração projetado e depois o minério é transportado para a planta de britagem. A britagem primária do minério pode ser realizada nesta etapa.

Trituração

Esta é uma operação que geralmente é realizada em duas ou três etapas. A britagem secundária é realizada a fim de reduzir ainda mais o tamanho do grão do minério proveniente da britagem primária.

A trituração pode ser em circuito aberto ou fechado, dependendo do tamanho do produto.

Secagem

A secagem é realizada para remover a umidade, mecanicamente por meio de um secador horizontal, quando este equipamento não está disponível, é realizada em pátios através do calor do sol, neste caso, a grafite é espalhada no solo secando primeiro a parte superior e com ancinhos é virada para secar a parte que no início foi deixada abaixo.

Este processo é realizado em grafite amorfa. Posteriormente, passa para o processo de classificação.

Moagem

A moagem é o processo onde o tamanho da partícula é reduzido ainda mais do que na etapa anterior por uma combinação de mecanismos de quebra de impacto e abrasão, seja seca ou em suspensão aquosa, geralmente feita molhada.

A moagem é a operação mais intensiva de energia no processamento de minerais. Este processo é aplicado à grafite cristalina, e à grafite amorfa quando solicitado pelo cliente. No caso da grafite cristalina, após a moagem, ela vai para o processo de flutuação.

Flotação

Processo que permite a separa√ß√£o das impurezas do grafite e √© realizado atrav√©s da coluna e c√©lulas de flutua√ß√£o para obter uma melhor recupera√ß√£o e aumentar o conte√ļdo de carbono no concentrado.

Ordenação

Um processo de mistura de minerais em dois ou mais produtos com base na taxa na qual os gr√£os caem atrav√©s de um meio fluido. A aplica√ß√£o √ļmida √© feita em part√≠culas minerais consideradas muito finas para serem separadas com efici√™ncia por peneiramento.

Tremonhas de produtos

Após a classificação, o produto é enviado para funis especiais de acordo com seu tamanho, dos quais pode haver uma grande variedade.

Embalagem

Os produtos de grafite variam em tamanho e conte√ļdo de carbono. A embalagem √© feita em sacos ou sacolas em uma plataforma de transporte e a granel em um funil fechado.

Expedição

Após a embalagem, o grafite é transportado em esteiras transportadoras para o veículo de transporte que o levará até o cliente.

Controle de qualidade

Técnicas informatizadas de controle de processo guiam cada etapa do processo de fabricação garantindo qualidade e consistência, o que proporciona confiabilidade a longo prazo aos clientes.

Este processo é realizado principalmente após as seguintes etapas: moagem, classificação e embalagem.

Processo de grafite sintética

A grafite sint√©tica √© um produto fabricado por tratamento a alta temperatura de materiais de carv√£o amorfo. Nos Estados Unidos, a principal mat√©ria-prima utilizada para fazer grafite sint√©tica √© o coque de petr√≥leo calcinado e o alcatr√£o de carv√£o, que s√£o compostos de formas altamente ¬ęgrafit√°veis¬Ľ de carv√£o.

O processo de fabrica√ß√£o consiste em v√°rias opera√ß√Ķes de mistura, moldagem e cozimento, seguidas de tratamento t√©rmico a temperaturas entre 2500¬įC e 3000¬įC. A temperatura de tratamento t√©rmico √© necess√°ria para impulsionar a transforma√ß√£o de fase s√≥lida/s√≥lida de carbono amorfo em grafite.

A morfologia da maioria das grafites sintéticas varia de flocos em pós finos a grãos e agulhas irregulares em produtos mais grosseiros.

Durante o processo de concentra√ß√£o, as impurezas contidas nos carv√Ķes precursores s√£o significativamente reduzidas. Isto ocorre como resultado da vaporiza√ß√£o a alta temperatura de impurezas vol√°teis, que nas temperaturas de processo utilizadas incluem a maioria dos √≥xidos met√°licos, enxofre, nitrog√™nio, hidrog√™nio e todos os componentes org√Ęnicos que faziam parte do coque de petr√≥leo ou alcatr√£o de carv√£o.

Como resultado deste tratamento térmico, praticamente todos os produtos de grafite sintética são de alta pureza e estão disponíveis em tamanhos de partículas de 2 milímetros a 2 centímetros de pó. Os níveis de pureza são normalmente maiores que 99% de carbono.

A grafite é um elemento ou uma mistura?

A grafite √© um elemento e n√£o um composto, e a grafite √© geralmente considerada um mineral (por defini√ß√£o, um mineral n√£o pode ser org√Ęnico), de modo que um caso pode ser feito por sua natureza inorg√Ęnica.

Onde é encontrado grafite?

A grafite é um mineral que se forma quando o carbono é submetido ao calor e à pressão na crosta terrestre e no manto superior.

Press√Ķes na faixa de 75.000 libras por polegada quadrada e temperaturas na faixa de 750 graus Celsius s√£o necess√°rias para produzir grafite. Estes correspondem √† f√°cies metam√≥rficas de granulite.

Grafite de metamorfismo regional (flake grafite)

A maior parte da grafite vista hoje na superf√≠cie da Terra formou-se em limites de placas convergentes onde xistos e calc√°rios ricos em org√Ęnicos foram submetidos ao calor e √† press√£o do metamorfismo regional. Isto produz m√°rmore, xisto e gnaisse contendo pequenos cristais e flocos de grafite.

Quando em concentra√ß√Ķes suficientemente altas, estas rochas podem ser mineradas, esmagadas at√© um tamanho de part√≠cula que libera os flocos de grafite e processadas por separa√ß√£o por gravidade espec√≠fica ou flutua√ß√£o por espuma para remover a grafite de baixa densidade. O produto produzido √© conhecido como ¬ęgrafite em flocos¬Ľ.

Grafite de metamorfismo da costura de carv√£o (grafite ¬ęamorfa¬Ľ)

Algumas formas de grafite do metamorfismo da costura do carv√£o. A mat√©ria org√Ęnica do carv√£o √© composta principalmente de carbono, oxig√™nio, hidrog√™nio, nitrog√™nio e enxofre.

O calor do metamorfismo destr√≥i as mol√©culas de carv√£o org√Ęnico, volatilizando o oxig√™nio, hidrog√™nio, nitrog√™nio e enxofre. O que resta √© um material de carbono quase puro que se cristaliza em grafite mineral.

Esta grafite ocorre em ‘costuras’ que correspondem √† camada de carbono original. Quando extra√≠do, o material √© conhecido como ¬ęgrafite amorfa¬Ľ. A palavra ¬ęamorfo¬Ľ √© na verdade incorreta neste uso, pois tem uma estrutura cristalina. Da mina, este material tem uma apar√™ncia semelhante a grumos de carv√£o sem as bandas brilhantes e sem brilho.

Grafite de metamorfismo hidrotérmico

Uma pequena quantidade de grafite é formada pela reação de compostos de carbono na rocha durante o metamorfismo hidrotérmico.

Este carbono pode ser mobilizado e depositado em veias em associação com minerais hidrotermais. Por ser precipitado, tem um alto grau de cristalinidade, o que o torna um material preferido para muitos usos elétricos.

Grafite em rochas ígneas e meteoritos

Sabe-se que pequenas quantidades de grafite ocorrem como um mineral prim√°rio em rochas √≠gneas. √Č conhecido como part√≠culas min√ļsculas no basalto e fluxos de sienito. Tamb√©m √© conhecido por formar em pegumatita.

Alguns meteoritos de ferro cont√™m pequenas quantidades de grafite. Estas forma√ß√Ķes, em particular, s√£o ocorr√™ncias sem import√Ęncia econ√īmica.

Cidades

Embora a grafite n√£o seja particularmente rara, os bons cristais de grafite s√£o incomuns. As localidades mundialmente conhecidas para grafite s√£o Pargas, Finl√Ęndia; Mount Vesuvius, It√°lia; Borrowdale, Cumbria, Inglaterra; e Mont Saint-Sauveur, Quebec, Canad√°. As Colinas Merelani de Arusha, Tanz√Ęnia, produziram placas de cristal afiadas associadas √† Diopside e √† granada.

Nos EUA, existem extensos depósitos comerciais de grafite em Ticonderoga, Essex Co, Nova Iorque, e Clay Co, Alabama.

A grafite como flocos e pequenas placas é comum no mármore FranklinBelt, especificamente na Amity, Orange Co., Nova York, e em toda a linha estadual na Franklin, Ogdensburg e Sparta, Sussex Co., Nova Jersey.

As massas de cristal e grandes placas tamb√©m v√™m da regi√£o de Hudson Highlands, especialmente perto de Stony Point, Rockland County, Nova Iorque. Tamb√©m foram encontradas manchas de grafite na mina francesa Creek Chester Co., Pensilv√Ęnia; em Bisbee, Cochise Co, Arizona; e em Crestmore, Riverside Co, Calif√≥rnia.

A relação do diamante com o grafite

A grafite e o diamante s√£o as duas formas minerais de carbono. O diamante se forma no manto sob extrema press√£o e calor.

A maioria da grafite encontrada perto da superf√≠cie da Terra se forma dentro da crosta a temperaturas e press√Ķes mais baixas. Grafite e diamante compartilham a mesma composi√ß√£o, mas t√™m estruturas muito diferentes (quase opostas).

Os átomos de carbono em grafite são unidos em uma malha hexagonal que forma folhas de um átomo de espessura. Estas folhas estão mal conectadas e podem facilmente cortar ou deslizar umas sobre as outras se submetidas a uma pequena quantidade de força. Isto lhe dá sua dureza muito baixa, clivagem perfeita e sensação de escorregadio.

Em contraste, os √°tomos de carbono em diamante s√£o unidos em uma estrutura de estrutura. Cada √°tomo de carbono √© ligado em uma malha tridimensional com quatro outros √°tomos de carbono com fortes liga√ß√Ķes covalentes. Este arranjo mant√©m os √°tomos firmemente no lugar e torna o diamante um material excepcionalmente duro.

A que minerais ele est√° associado?

A grafite est√° associada a: diamante, calcita, quartzo, moscovite, biotite, hornblende.

Que outros minerais s√£o similares ao grafite?

Existem vários minerais de aparência semelhante à grafite, mas as propriedades intrínsecas da grafite a distinguirão facilmente. A molibdenita, que geralmente é confundida com grafite, é mais pesada e não mancha.

Fórmula Química

C

Propriedades físicas

  • Composi√ß√£o Carbono
  • Cor cinza-prateado a preto
  • Gr√£o Preto
  • Dureza 1 – 2
  • Sistema de Cristal Hexagonal

Formas cristalinas e agregados Os cristais consistem em placas hexagonais finas ou grupos distorcidos de placas escamosas em uma matriz. Cristais hexagonais grandes e grossos s√£o raros.

Na maioria das vezes ocorrem como veias, como massas foliadas e de forma maciça. Pequenos agregados arredondados em forma de bola e esferas radiantes também ocorrem, assim como pedras arredondadas e embebidas em água.

  • Transpar√™ncia Opaca
  • Gravidade espec√≠fica 1,9 – 2,3
  • Lustre Met√°lico
  • Clivagem 1.1 – basal
  • Fractura Conchoidal
  • Resist√™ncia fr√°gil; os flocos finos s√£o flex√≠veis
    Outras marcas de identificação 1) Tem uma sensação de oleosidade.
    2) Mancha as m√£os quando tocadas.
    3) Bom condutor de eletricidade (embora seja um mau condutor de calor).
  • Caracter√≠sticas marcantes Baixo peso, toque gorduroso, manchas e baixa dureza.
  • Ambiente A maioria das vezes em rochas metam√≥rficas causadas pelo metamorfismo dos carbonatos. Raramente em veias pegumatita e hidrotermais.
  • Popularidade Muito popular
  • Preval√™ncia Muito comum
  • Demanda muito exigente

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