Структура графита

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Иркутский национальный исследовательский технический университет

Кафедра машиностроительных технологий и материалов

Реферат

На тему: «Структура графита»

Выполнил студент группы МТМ-15-1

С.В. Михайлова

Проверил доцент Е.А. Гусева

Иркутск 2016 г.

Содержание

Введение

1. Физические свойства

2. Химические свойства

3. Структура

4. Получение

5. Происхождение

6. Месторождения / проявления

7. Применение

8. Марки графита

Список используемых источников

Введение

Графимт (от др. греч. гсЬцщ -- пишу) -- минерал из класса самородных элементов, одна из аллотропных модификаций углерода.

Синонимамы - карбидное железо, серебристый свинец, чёрный свинец . Структура слоистая. Слои кристаллической решётки могут по-разному располагаться относительно друг друга, образуя целый ряд политипов, с симметрией от гексагональной сингонии (дигексагонально-дипирамидальный), до тригональной (дитригонально-скаленоэдрический). Слои слабоволнистые, почти плоские, состоят из шестиугольных слоёв атомов углерода. Кристаллы пластинчатые, чешуйчатые. Образует листоватые и округлые радиально-лучистые агрегаты, реже -- агрегаты концентрически-зонального строения. У крупнокристаллических выделений часто треугольная штриховка на плоскостях (0001).

1. Физические свойства

Хорошо проводит электрический ток. В отличие от алмаза обладает низкой твёрдостью (1 по шкале Мооса). Относительно мягкий. После воздействия высоких температур становится немного твёрже, и становится очень хрупким. Плотность 2,08--2,23 г/смі. Цвет тёмно-серый, блеск металлический. Неплавкий, устойчив при нагревании в отсутствие воздуха. В кислотах не растворяется. Жирный (скользкий) на ощупь. Природный графит содержит 10--12 % примесей глин и окислов железа. При трении расслаивается на отдельные чешуйки (это свойство используется в карандашах).

Теплопроводность графита от 278,4 до 2435 Вт/(м*К), зависит от марки графита, от направления относительно базисных плоскостей и от температуры.

Электрическая проводимость монокристаллов графита анизотропна, в направлении, параллельном базисной плоскости, близка к металлической, в перпендикулярном -- в сотни раз меньше. Минимальное значение проводимости наблюдается в интервале 300--1300 К, причём положение минимума смещается в область низких температур для совершенных кристаллических структур. Наивысшую электрическую проводимость имеет рекристаллизованный графит.

Коэффициент теплового расширения графита до 700 К отрицателен в направлении базисных плоскостей (графит сжимается при нагревании), его абсолютное значение с повышением температуры уменьшается. Выше 700 К коэффициент теплового расширения становится положительным. В направлении, перпендикулярном базисным плоскостям, коэффициент теплового расширения положителен, практически не зависит от температуры и более чем в 20 раз выше среднего абсолютного значения для базисных плоскостей.

Монокристаллы графита диамагнитны, магнитная восприимчивость незначительна в базисной плоскости и велика в ортогональных базисным плоскостях. Коэффициента Холла меняется с положительного на отрицательный при 2400 К.

2. Химические свойства

Со многими веществами (щелочными металлами, солями) образует соединения включения.

Реагирует при высокой температуре с кислородом, сгорая до углекислого газа. Фторированием в контролируемых условиях можно получить (CF)x.Графит весьма инертен при нормальных условиях. Окисляется О₂ воздуха до СО₂ выше 400°С, СО₂ - выше 500 °С. Температура начала реакций тем выше, чем совершеннее кристаллическая структура графита.

Окисление ускоряется в присутствии Fe, V, Na, Cu и др. металлов, замедляется в присутствии С1₂, соединений фосфора и бора. С молекулярным азотом графит практически не реагирует, с атомарным при обычной температуре образует цианоген C₂N₂, в присутствии Н₂ при 800°C-HCN.

Наиболее химически и термически стоек пирографит. Он практически непроницаем для газов и жидкостей, при 600 °С его стойкость к окислению во много раз выше, чем у других графитов. В инертной среде пирографит работоспособен при 2000 °С в течение длительного времени.

графит магматический металлургия атомный

3. Структура

4. Получение

Исходное сырье для получения графита-нефтяной или металлургический кокс, антрацит и пек (остаток от перегонки каменноугольного, торфяного, древесного дёгтя, а также нефтяной смолы. При ударе раскалывается с раковистым изломом; под постоянной нагрузкой проявляет пластичность. Твердая (иногда вязкая) масса чёрного цвета).

Отдельные частицы исходных углеродных материалов в результате карбонизации при обжиге связываются в монолитное твёрдое, которое затем подвергают графитации (кристаллизации).

По одному из методов кокс или антрацит измельчают и смешивают с пеком в определенных соотношениях, прессуют при давл. до 250 МПа, а затем подвергают обжигу при 1200°С и графитации при нагреве до 2600-3000 °С. Для уменьшения пористости полученный графит пропитывают синтетической смолой или жидким пеком, после чего снова подвергают обжигу и графитации. В производстве графита повышенной плотности пропитку, обжиг и графитацию повторяют до пяти раз.

Пирографит получают пиролизом газообразных углеводородов с осаждением образовавшегося углеводорода из газовой фазы на подложку из графита. Осадки имеют кристаллическую структуру различной степени совершенства - от турбостратной неупорядоченной (пироуглерод) до упорядоченной графитовой (пирографит).

Искусственный графит -- это одна из разновидностей углерода. Его характерной особенностью является пористость, от структуры и величины которой зависят все его свойственные характеристики. Зачастую готовится в электропечи путем нагрева при очень высокой температуре (2500-3200 градусов) смеси тонкоизмельченного кокса и углеродистых связующих (гудрона, пека)

5. Происхождение

Графит может быть метаморфического и магматического происхождения.

Метаморфический графит присутствует в кристаллических сланцах, мраморах, в гнейсах. Он возникает за счёт органических остатков в осадочных породах и за счёт разложения карбонатов.

Магматический графит образуется в вулканических и интрузивных горных породах, в пегматитах, в скарнах.

За счёт разложения летучих соединений углерода могут возникать крупные пневматолито-гидротермальные графитовые жилы. Часто графит встречается в кварцевых жилах с вольфрамитом и в жилах свинцово-цинковых месторождений.

Также графит образуется в результате пиролиза каменного угля, когда происходит его сухая перегонка.

Графит является обычным акцессорным минералом железных метеоритов.

6. Месторождения / проявления

Скопления графита, имеющие промышленное значение, известны в гнейсах Криворожского, Мариупольского, Шахтамирибугского районов в Украине. В России подобные месторождения разрабатывают на Урале, в Шахтаминском районе Читинской области. Графитовые сланцы добывают в Узбекистане и Хабаровском крае (Россия).

Листоватые агрегаты были найдены в Шри-Ланке (Радегара,Галле). Известны месторождения графита в Чехии. В России встречается в гранитах и гранитных пегматитах в Ильменский горах (Челябинская обл.), в щелочных породах в Хибинах (Мурманская обл.), добывается на Ботогольском месторождении (Бурятия). Графит встречается в Гренландии, США, Канаде.

Крупные залежи графита известны в Тунгусском бассейне в Сибири (Курейское месторождение). Ведущим добытчиком графита является КНР, также большая доля добычи приходится на КНДР, Индию, Корею и Бразилию.

7. Применение

Графит используют в металлургии для изготовления плавильных тиглей и лодочек, труб, испарителей, кристаллизаторов, футеровочных плит, чехлов для термопар, в качестве противопригарной "присыпки" и смазки литейных форм. Он также служит для изготовления электродов и нагревательных элементов электрических печей, скользящих контактов для электрических машин, анодов и сеток в ртутных выпрямителях, самосмазывающихся подшипников и колец электромашин (в виде смеси с Al, Mg и Pb под назв. "графаллой"), вкладышей для подшипников скольжения, втулок для поршневых штоков, уплотнительных колец для насосов и компрессоров, как смазка для нагретых частей машин и установок. Его используют в атомной технике в виде блоков, втулок, колец в реакторах, как замедлитель тепловых нейтронов и конструкционный материал (для этих целей применяют чистый графит с содержанием примесей не более 10-2% по массе), в ракетной технике - для изготовления сопел ракетных двигателей, деталей внеш. и внутр. теплозащиты и др., в хим. машиностроении - для изготовления теплообменников, трубопроводов, запорной арматуры, деталей центробежных насосов и др. для работы с активными средами. Графит используют также как наполнитель пластмасс) компонент составов для изготовления стержней для карандашей, при получении алмазов. Пирографит наносится в виде покрытия на частицы ядерного топлива.

8. Марки графита

Малозольный : ГМЗ, ГМЗ-0, ГМЗ-А

Мелкозернистый: АРВ-У, АРВ-1, АРВ-2, МГ, МГ-1

Мелкозернистый прочный: МПГ-6, МПГ-7, МПГ-8

Изостатический: GS-1800, GS-1900, И-1, И-3

Алюмокарбидкремниевый: ГАКК 55/40

Список используемых источников

1. Веселовский В.С. Требования промышленности к качеству минерального сырья. Графит. М.: Госгеолтехиздат, 1960. 48 с.

2. Мазор Ю.Р., БогомоловА.Х.,ПронинаН.В.Генетическая классификация месторождений графита// Докл. АН СССР. 1982. Т. 264. No2. С. 396-400.

3. Мармер Э.Н. Углеграфитовые материалы. М.: Металлургия, 1973. 136 с.

4.Островский В.С. Пористость и проницаемость углеродных материалов. Москва, Минцвет СССР, 1971, с. 89.

5. Островский B.C., Виргильев Ю.С., В.И. Костиков, Н.Н. Шипков. Искусственный графит. М.: Металлургия, 1986. 272 с.

6.Фиалков А.С. Углерод, межслоевые соединения и композиты на его основе. М.: Аспект-Пресс,1997. 718 с.

7.Технологические аспекты синтеза солей графита (обзор) /А.П.Ярошенко, А.Ф.Попов, В.В.Шапранов// Журнал прикладной химии.1994.Т. 67. Вып. 2. С. 204-211.

8. Минералы: Справочник. М.: Изд. АН СССР, 1960. Т. 1. 620 с.

9. Краткая химическая энциклопедия. М.: Советская энцикл., 1967. Т.5. Ст. 303-313.

10. ООО "ГрафитЭл - Московский Электродный завод. [Электронный ресурс] http://www.graphitel.ru/

Размещено на Allbest.ru