Qu'est-ce que le graphite ? - Définition, types et utilisations

Types de graphite

Les différents types de graphite : 

1. Graphite naturel
   1. Graphite hautement cristallin
   2. Graphite amorphe
   3. Graphite en paillettes
2. Graphite synthétique.

1. Graphite naturel

Le graphite naturel est une forme minérale du carbone graphitique. Sa cristallinité varie considérablement. La plupart du graphite commercial est le mien et contient généralement d'autres minéraux. Une fois que le graphite est à moi, il nécessite généralement une quantité considérable de traitement du minerai, comme la flottation par mousse, pour concentrer le graphite.

Le graphite naturel est un excellent conducteur de chaleur et d'électricité qui est stable sur une large plage de température et est un matériau à haute résistance avec un point de fusion élevé de 3650 ° C. Il est principalement utilisé pour les réfractaires, les batteries, la sidérurgie, le graphite expansé, le frein garnitures, revêtements de fonderie et lubrifiants.

Le graphite naturel est disponible sous trois formes, qui sont toutes traitées à partir de graphite d'origine naturelle. Les trois formes ont chacune des propriétés uniques qui les rendent bien adaptées à certaines applications.

1.1 Graphite cristallin

On dit que la veine cristalline ou le graphite en morceaux est considéré comme la forme de graphite naturel la plus rare, la plus précieuse et la plus haute qualité. Il est formé par dépôt direct de carbone graphitique solide à partir de fluides souterrains à haute température tels que le pétrole brut et a été converti en graphite par le temps, la température et la pression.

Le Sri Lanka est la seule juridiction produisant actuellement du graphite filonien cristallin. Le graphite veineux cristallin est facile à façonner et peut être façonné en formes solides sans l'aide d'un additif liant, ce qui entraîne des économies importantes par rapport aux matières premières de moindre qualité.

Les fissures de graphite de vigne cristallin ont généralement une épaisseur comprise entre 1 cm et 1 m et ont généralement une pureté supérieure à 90% Cg. Il a une pureté de 95 à 99 % de carbone sans raffinage. Il convient à de nombreuses utilisations en tant que graphite en flocons et offre un avantage concurrentiel distinct en termes de prix du marché et d'applications de produits telles que les lubrifiants, les batteries, les meules et la métallurgie des poudres.

1.2 Graphite amorphe

Le graphite amorphe est généralement formé par métamorphose de contact entre un filon de charbon anthracite et un agent métamorphique. Le résultat est du graphite microcristallin, communément appelé graphite amorphe. Le graphite amorphe est le graphite le plus limité parmi le graphite naturel. La teneur en graphite varie entre 25% et 85% selon l'environnement géologique.

Il a été trouvé sous forme de particules cristallines extrêmement petites dans des lits de roches mésomorphes telles que le charbon, l'ardoise et l'ardoise. La pureté relativement faible du carbone varie entre 70 et 85 % de carbone après raffinage. Il n'est pas visible à moins d'être vu sous grossissement.

Il est utilisé pour les produits en graphite de faible qualité tels que les crayons, les lubrifiants, les réfractaires, la fabrication de peinture, la métallurgie, les revêtements, les plaquettes de frein et les additifs en caoutchouc. C'est la forme de graphite la moins chère. D'importants gisements de graphite amorphe se trouvent en Chine, au Mexique et aux États-Unis.

1.3 Graphite en flocons

Le graphite en flocons naturel se forme lorsque le matériau carboné est exposé à une pression et à une température élevées. Le matériau source de carbone peut être organique ou inorganique, bien que la plupart des graphites en flocons disponibles dans le commerce soient dérivés de dépôts organiques. La pression requise est généralement supérieure à 1 gigapascal et la température requise est généralement supérieure à 750 degrés Celsius.

Le graphite en flocons peut être trouvé dans les roches métamorphiques qui sont uniformément réparties dans tout le corps minéralisé ou dans des poches concentrées en forme de lentilles. La gamme des concentrations de carbone varie entre 5% et 40%. Le graphite en flocons peut être trouvé sous forme lamellaire ou feuilletée dans certaines roches métamorphiques telles que le calcaire, le gneiss et les schistes.

La flottation par mousse est utilisée pour extraire le graphite en flocons. Le graphite «flottant» a une teneur en graphite de 80% à 90%. Plus de 98% de la couche a été réalisée à l'aide de procédés de préparation chimique du graphite. Le graphite en flocons peut être trouvé dans de nombreux endroits à travers le monde.

2. Graphite Synthétique

Le graphite synthétique peut être généré à partir de coke et de brai. Bien que ce graphite ne soit pas aussi cristallin que le graphite naturel. Il est possible d'avoir du graphite pyrolytique hautement ordonné ou du graphite pyrolytique hautement orienté (HOPG) fait référence au graphite avec un écart angulaire entre les feuilles de graphite inférieur à 1°.

Il existe essentiellement deux types de graphite synthétique. L'un est l'électrographite, du carbone pur produit à partir de brai de houille et de coke de pétrole calciné dans un four électrique. Le second est du graphite synthétique, créé en chauffant du brai de pétrole calciné à 2 800 °C.

Fondamentalement, le graphite synthétique a une résistance électrique et une porosité plus élevées, et une densité plus faible. Sa porosité accrue le rend inadapté aux applications réfractaires.

Le graphite synthétique contient principalement du carbone graphitique obtenu par graphitisation, traitement thermique de carbone non graphitique ou dépôt chimique en phase vapeur à partir d'hydrocarbures à des températures supérieures à 2 100 K.

Application des applications aérospatiales en graphite synthétique, des balais de charbon, des électrodes en graphite, des batteries et des tiges de modérateur dans les centrales nucléaires. Le haut niveau de porosité du graphite synthétique le rend inadapté aux applications réfractaires.

Utilisations du graphite

Le graphite est utilisé depuis l'Antiquité. Il a également une large gamme d'applications dans le monde moderne.

Examinons ci-dessous quelques utilisations courantes du graphite :

• Matériel d'écriture
• Lubrifiants
• Réfractaire
• Réacteurs nucléaires
• Piles
• Feuilles de graphène

1. Matériel d'écriture

Le mot graphite vient du grec qui se traduit par « écrire ». Ainsi, l'utilisation la plus courante du graphite est la fabrication de la mine des crayons. Ce plomb est un mélange d'argile et de graphite qui se présente sous une forme amorphe.

2. Lubrifiants/Répulsifs

Le graphite est l'un des principaux ingrédients des lubrifiants comme la graisse, etc. Ce minéral réagit avec la vapeur d'eau atmosphérique et crée un film ou une couche mince sur la surface appliquée et réduit ainsi la friction. Le graphite est également utilisé dans les freins et les embrayages des voitures.

La forme en poudre du graphite en morceaux est également utilisée dans les peintures. Pourquoi? Eh bien, le graphite est par nature hydrofuge. Il offre donc un revêtement protecteur sur le bois et d'autres surfaces.

3. Réfractaires

En raison de sa grande tolérance à la chaleur et de son inaltérabilité, le graphite est un matériau réfractaire largement utilisé. Il trouve son utilisation dans l'industrie manufacturière et contribue à la production de verre et d'acier ainsi qu'au traitement du fer.

4. Réacteurs nucléaires

Le graphite peut absorber les neutrons rapides. En conséquence, il est utilisé dans les réacteurs pour stabiliser les réactions nucléaires.

Connexe : Qu'est-ce qu'un réacteur nucléaire ?

5. Industrie électrique

Le graphite en flocons cristallin est utilisé dans la fabrication d'électrodes, de brosses et de plaques de carbone nécessaires aux piles sèches et à l'industrie électrique. Fait intéressant, le graphite naturel est également transformé en graphite synthétique. Ce type de graphite est utile dans les batteries lithium-ion.

6. Feuilles de graphène

Le graphite peut être utilisé pour fabriquer des feuilles de graphène. Ces tôles seraient 100 fois plus résistantes et 10 fois plus légères que l'acier. Ce dérivé du graphite est également utilisé dans la fabrication d'équipements sportifs légers et solides. Beaucoup envisagent de futures applications dans le domaine de l'industrie médicale et aérospatiale.

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Référence :

Matériaux en graphite :usgs.gov

FAQ.

Qu'est-ce que le graphite ?

Le graphite, archaïquement appelé plumbago, est une forme douce et cristalline de carbone avec ses atomes disposés dans une structure hexagonale. Le graphite est une forme naturelle de carbone cristallin. C'est un élément minéral natif trouvé dans les roches métamorphiques et ignées. Le graphite est un minéral des extrêmes.

Quels sont les types de graphite ?

Graphite naturel :les trois formes sont le graphite amorphe, le graphite en flocons et le graphite veineux cristallin, et elles ont chacune des propriétés uniques qui les rendent bien adaptées à certaines applications.

Qui a découvert le graphite ?

Le graphite a été synthétisé pour la première fois accidentellement par Edward G. Acheson alors qu'il effectuait des expériences à haute température sur du carborundum. Il a découvert qu'à environ 4 150 °C (7 500 °F), le silicium du carborundum se vaporisait, laissant le carbone sous forme graphitique.

À quoi sert le graphite ?

Le graphite est également utilisé dans les crayons, la fabrication de l'acier et dans l'électronique comme les smartphones. Son application la plus importante est peut-être la batterie lithium-ion, où le graphite se classe même au-dessus du lithium en tant qu'ingrédient clé. Il y a en fait 10 à 30 fois plus de graphite que de lithium dans une batterie lithium-ion.

De quoi est fait le graphite ?

Le graphite est composé de carbone pur. Les atomes de carbone sont capables de former des liaisons qui créent un certain nombre de structures différentes. Le diamant et le graphite sont deux des formes les plus connues (allotropes) de carbone.

Quelle est la particularité du graphite ?

Il est unique en ce qu'il possède à la fois les propriétés d'un métal et d'un non-métal :il est flexible mais non élastique, a une conductivité thermique et électrique élevée, et est hautement réfractaire et chimiquement inerte. Le graphite a une faible adsorption des rayons X et des neutrons, ce qui en fait un matériau particulièrement utile dans les applications nucléaires.

Où trouve-t-on le graphite ?

Le graphite se trouve le plus souvent sous forme de flocons ou de couches cristallines dans les roches métamorphiques telles que le marbre, le schiste et les gneiss. Le graphite peut également être trouvé dans les lits de schiste et de charbon riches en matières organiques. Dans ces cas, le graphite lui-même résultait probablement de la métamorphose de plantes et de matières animales mortes.

Le graphite est-il bon pour la peau ?

Les graphites sont utilisés en homéopathie pour les personnes souffrant de troubles cutanés à long terme et d'une peau coriace et craquelée. Il n'y a que des preuves anecdotiques que cela peut aider les symptômes du psoriasis.

Le graphite est-il utilisé comme lubrifiant ?

Le graphite est utilisé depuis de nombreuses années comme lubrifiant [164]. On pense que le mécanisme de lubrification du graphite est de nature mécanique et résulte du glissement d'une particule de graphite sur une autre particule de graphite. Le graphite peut être utilisé comme lubrifiant sec ou peut être dispersé dans de l'huile lubrifiante.

Comment transforme-t-on le charbon en graphite ?

Dans un four à micro-ondes, des étincelles sont générées à l'intérieur d'un flacon en verre contenant de la poudre de charbon. À l'aide d'une feuille de cuivre, de récipients en verre et d'un four à micro-ondes domestique conventionnel, des chercheurs de l'Université du Wyoming ont démontré que la poudre de charbon pulvérisé peut être convertie en nano-graphite de plus grande valeur.

Le graphite est-il plus résistant que l'acier ?

Le graphène, un matériau constitué d'une seule couche d'atomes de carbone, a été présenté comme le matériau le plus solide connu, 200 fois plus résistant que l'acier, plus léger que le papier et doté de propriétés mécaniques et électriques extraordinaires.

Le graphite est-il une substance ?

Le graphite est un allotrope du carbone. C'est une substance douce, noire grisâtre et opaque composée d'atomes de carbone.

Qu'est-ce qui peut faire fondre le graphite ?

Le graphite ne fond pas à des pressions normales. Comme le dioxyde de carbone, il passe directement de l'état solide à l'état gazeux. Ainsi, le graphite n'a pas de point de fusion jusqu'à ce que vous atteigniez environ 100 atmosphères.

Qui produit le graphite ?

Même si la Chine est le premier producteur mondial de graphite, les réserves de graphite du pays sont les deuxièmes au monde. Le pays avec le plus grand volume de réserves de graphite au monde est la Turquie. En 2020, ils disposaient d'environ 90 millions de tonnes métriques de réserves de graphite naturel.

Où se trouve le graphite le plus pur au monde ?

Sri Lanka. L'extraction de graphite au Sri Lanka a eu lieu depuis l'occupation néerlandaise du pays. C'est le seul pays au monde à produire la forme la plus pure de graphite, le graphite filonien (également connu sous le nom de graphite en morceaux), en quantités commerciales, qui représente actuellement moins de 1 % de la production mondiale de graphite.

Le graphite bloque-t-il les radiations ?

Les films de graphite peuvent protéger les appareils électroniques des rayonnements électromagnétiques (EM), mais les techniques actuelles de fabrication prennent plusieurs heures et nécessitent des températures de traitement d'environ 3 000 °C.

Quels sont les effets secondaires du graphite ?

Effets de la surexposition L'inhalation répétée de graphite naturel pendant plusieurs années peut provoquer des lésions pulmonaires accompagnées de symptômes tels qu'oppression thoracique, essoufflement, toux, crachats noirs et douleur.

Pourquoi le graphite est-il utilisé dans le crayon ?

Le graphite a des structures en couches de couches qui sont liées par les forces de van der Waal. Le graphite se nettoie facilement entre les couches et est donc très doux et glissant. Pour cette raison, il est utilisé dans les crayons et comme lubrifiants dans les machines fonctionnant à haute température.

Pourquoi le graphite est-il un excellent lubrifiant ?

Les atomes de carbone sont fortement liés entre eux en feuillets. Parce que les liaisons entre les feuilles sont faibles, le graphite présente une résistance au cisaillement inférieure sous la force de frottement. Ainsi, il peut être utilisé comme lubrifiant solide et est devenu l'un des matériaux de lubrification solides traditionnels et primaires.

Pourquoi le graphite peut être utilisé comme lubrifiant mais pas le diamant ?

En raison de sa douceur et de sa nature non volatile, le graphite est utilisé comme lubrifiant dans les pièces à mouvement rapide des machines. Il est utilisé pour lubrifier les pièces de machines qui fonctionnent à des températures élevées. Le diamant, en revanche, est une substance extrêmement dure; par conséquent, il ne peut pas être utilisé comme lubrifiant.

Pourquoi le graphite est-il différent du diamant ?

Le graphite et le diamant sont deux des minéraux les plus intéressants. Ils sont identiques chimiquement - tous deux sont composés de carbone (C), mais physiquement, ils sont très différents. … Le graphite est très doux et a une dureté de 1 à 2 sur cette échelle. Les diamants sont la substance naturelle connue la plus dure et ont une dureté de 10.