گرافیت و انواع ان
گرافیت در واقع یک دگرشکل یا آلوتروپ از عنصر کربن می باشد. آلوتروپ ها یا دگرشکل ها در واقع موادی ساخته شده از یک عنصر می باشند اما ساختاری متفاوت دارند. برای مثال گرافیت و الماس هر دو یک دگر شکل از عنصر کربن می باشند، اما هر یک از این مواد دارای ویژگی های خاص و منحصر به فردی می باشند. این ماده از دگرگونی سنگ های معدنی ذغال سنگ به وجود می آید و یک ماده معدنی بسیار نرم می باشد. این ماده دارای یک رنگ خاکستری بسیار تیره و نسبتا براق بوده که هادی جریان الکتریسیته نیز می باشد. خاصیت هدایت الکتریکی این آلوتروپ کربن منشا گرفته از الکترون های موجود در بین اتم های کربن می باشد. این ماده مشکی و براق در فشار و دمای بسیار بالا قابلیت تبدیل شدن به الماس را دارد.
به همین منظور امروزه از این ماده معدنی برای تولید الماس های مصنوعی استفاده می شود. دقت داشته باشید که الماس های مصنوعی ساخته شده با گرافیت از ارزش مادی بسیار بالایی مثل الماس های طبیعی برخوردار نمی باشند و در اغلب موارد با هدف کاربرد های صنعتی تولید می شوند. در ادامه شما را با خواص، انواع و کاربرد های این ماده معدنی مهم آشنا خواهیم کرد.
آشنایی با خواص گرافیت
همانطور که در بخش قبلی مقاله گفته شد، گرافیت یکی از مهم ترین مواد معدنی حال حاضر دنیا می باشد. این ماده دارای خواص مختلف و متعددی می باشد که از مهم ترین آن ها می توان به مقاومت و سختی طبیعی بسیار بالای آن اشاره کرد. این آلوتروپ کربن یک ماده بسیار مقاوم در برابر اکسیژن بوده و در واکنش اکسیداسیون شرکت نمی کند. به همین دلیل این ماده به عنوان یکی از مواد معدنی ضد زنگ یاد می شود. این ماده معدنی مقاومت بالا و قابل توجهی نیز در برابر حرارت دارد. به همین دلیل امروزه برای تولید لباس های مقاوم در برابر حرارت از این آلوتروپ کربن استفاده می شود.
از دیگر ویژگی های این ماده می توان به روانکاری طبیعی بالا، مقاومت حرارتی تا حدود ۲۵۰۰ درجه سانتی گرارد و هدایت جریان الکتریکی مناسب اشاره کرد. این ماده از ثبات شیمیایی بسیار مناسبی بر خودار می باشد و کاربرد های متنوعی نیز در آزمایشگاه های صنعتی دارد. همچنین این ماده دارای خواصی همچون مقاومت در برابر فشار، اصطکاک بسیار اندک و … است.
بررسی کاربرد های گرافیت
تولید تجهیزات نسوز
انسان ها بیش از ۱۰۰ سال است که از خاصیت نسوز بودن و مقاومت بالای گرافیت در برابر حرارت آگاه می باشند. به طوری که قبل از قرن ۱۹ میلادی از این ماده برای ساخت بوته های آهنگری استفاده کرده و فلز مذاب را با آن نگهداری می کردند. اما امروزه کاربرد های این دگرشکل کربن به عنوان یک ماده معدنی نسوز به میزان بسیار قابل توجهی رشد کرده است. به طوری که ساخت بوته های آهنگری به یکی از جزئی ترین موارد مصرف این ماده تبدیل شده است. به عنوان مثال امروزه از این ماده برای تولید تجهیزات ساختمانی مختلف مثل آجر های کربنی میزیتی، آجر های آلومینایی و … استفاده می شود.
تولید باتری
از ابتدای سال ۱۹۷۰ میلادی، گرافیت به یک ماده اولیه مهم برای صنعت تولید باتری تبدیل شد. امروزه نه تنها از گرافیت طبیعی بلکه از گرافیت مصنوعی ساخته شده به دست بشر نیز برای تولید باتری استفاده می شود. افزایش تقاضای جهانی برای تولید کالا های دیجیتال سبب افزایش نیاز دنیا به باتری های درجه یک مثل باتری های لیتیومی، باتری های نیکل هیدرید و … شده است. عوامل فوق جزو اصلی ترین موارد افزایش مصرف این دگرشکل کربن در دنیا بوده اند. بررسی های انجام شده نشان می دهد با ورود انبوه ماشین های برقی به بازار جهانی، افزایش مصرف این ماده مجددا به طور چشمگیر و قابل توجهی افزایش پیدا خواهد کرد.
ساخت فولاد
گرافیت امروزه به یک عضو جدا نشدنی از صنعت تولید فولاد در دنیا تبدیل شده است. استفاده از این آلوتروپ کربن امروزه به بهترین روش برای افزایش کربن مورد نیاز فولاد تبدیل شده است. در حال حاضر شما می توانید از افزودنی های کربنی مختلفی مثل کک نفتی، گرافیت مصنوعی، طبیعی و … برای افزایش کربن فولاد استفاده نمایید. تحقیقات انجام شده نشان می دهد که در سال های اخیر هزاران تن گرافیت صرف تولید آلیاژ فولاد شده است. به طوری که کشور آمریکا در سال ۲۰۰۵ میلادی به تنهایی از حدود ۱۱ هزار تن از این ماده برای تولید فولاد استفاده کرده است.
تولید مداد
همانطور که گفته شد گرافیت یکی از نرم ترین مواد معدنی حال حاضر دنیا می باشد. ساختار درونی این ماده به شکلی است که ذرات آن می توانند به راحتی بر روی هم بلغزند یا سر بخورند. همچنین انرژی پیوند بین ذرات گرافیت هم نسبتا پایین می باشد. به همین دلیل این ماده به راحتی آثاری را بر روی کاغذ یا وسایل دیگر بر جای می گذارد. ویژگی های فوق سبب شده است که امروزه از این آلوتروپ کربن برای تولید مداد و سایر تجهیزات نوشتاری و طراحی استفاده شود.
سایر کاربرد ها
در بخش های قبلی مقاله با تعدادی از مهم ترین زمینه های مصرف گرافیت آشنا شدیم. اما کاربرد های این ماده به موارد فوق خلاصه شده و از این ماده برای تولید تجهیزات صنعتی متنوع بسیار دیگری نیز استفاده می شود. به عنوان از دیگر موارد مصرف این ماده می توان به صنایع متالوژی، صنایع تولید تجهیزات برقی، صنعت تولید کالای دیجیتال، تولید لنت ترمز، صنعت تولید تسلیحات نظامی، رنگ سازی و … اشاره کرد. هر یک از صنایع فوق سالیانه حجم قابل توجهی از این آلوتروپ کربن استخراج و تولید شده در دنیا را مصرف می کنند.
انواع گرافیت طبیعی
پوسته پوسته
پوسته پوسته یکی از کاربردی ترین انواع گرافیت های موجود در دنیا می باشد که در رگه موجود در سنگ ها یافت می شود. این ماده از کیفیت قابل توجه و مناسبی برخوردار بوده و برای صنایع فولادسازی، تولید باتری و … مورد استفاده قرار می گیرد.
بلورین
بلورین یکی دیگر از انواع گرافیت های موجود در طبیعت می باشد که با نام توده ای شناخته می شود. این نوع گرافیت ها معمولا در کشور ترکیه یافت شده و به بهره برداری می رسند.
کریپتوکریستالی
کریپتوکریستالی یکی دیگر از مهم ترین انواع گرافیت طبیعی می باشد. این نوع مواد به میزان قابل توجهی در بستر زغال سنگ ها تولید و یافت می شوند. بخش عمده ای از نیاز صنایع بزرگ از مصرف کریپتو کریستال ها تامین می شود.
انواع گرافیت صنعتی
گرافیت علاوه بر دسته بندی طبیعی دارای تقسیم بندی صنعتی نیز می باشد. از مهم ترین گرافیت های صنعتی می توان به چرب و روغنی، مخصوص صنایع اسپارک کاری، کم سولفور، پولکی، خشک چینی و … اشاره کرد. هر یک موارد نام برده شده دارای خواص و ویژگی های منحصر به فردی می باشند و در زمینه های خاصی مورد استفاده قرار می گیرند. به شما توصیه می کنیم در هنگام خرید هر یک از انواع گرافیت های صنعتی به نکاتی همچون قیمت،برند تولید کننده، کشور محل تولید و … توجه داشته باشید. امروزه کشور چین به بزرگترین تولید کننده این ماده معدنی تبدیل شده است و نیاز عمده دنیا را تامین می کند.
در انتها امیدواریم اطلاعات جامعی در زمینه این آلوتروپ کربن و انواع آن به دست آورده باشید.
[…] عمدتاً Fe و Fe3C است. کربن در چدن عمدتاً به شکل سیمانیت و گرافیت یافت می‌شود. بنابراین، با توجه به اشکال مختلف کربن در […]