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Graphit: Graphitkristalle in einem Stück Marmor aus der Saint-Jovite-Skarn-Zone, Mont-Tremblant, Les Laurentides RCM, Quebec, Kanada. Dieses Exemplar ist ungefähr 3 Zoll (7,6 cm) lang.
Was ist Graphit?
Graphit ist eine natürlich vorkommende Form von kristallinem Kohlenstoff. Es ist ein natürliches Elementmineral, das in metamorphen und magmatischen Gesteinen vorkommt. Graphit ist ein Mineral der Extreme. Es ist extrem weich, spaltet mit sehr geringem Druck und hat ein sehr geringes spezifisches Gewicht. Im Gegensatz dazu ist es extrem hitzebeständig und im Kontakt mit fast jedem anderen Material nahezu inert. Diese extremen Eigenschaften ermöglichen ein breites Anwendungsspektrum in der Metallurgie und Fertigung.
Flockengraphit: Flockengraphit hergestellt in Madagaskar.
Graphitstück: Klumpengraphit von Kropfmuhl, Österreich. Die Probe hat einen Durchmesser von ca. 3,8 cm.
Graphit mit Granat: Ein Exemplar von Graphit-Glimmer-Schiefer mit zwei roten Almandin / Pyrop-Granaten aus der Red Embers Mine, Erving, Massachusetts. Dieses Exemplar hat einen Durchmesser von etwa 5,08 cm.
Geologisches Vorkommen
Graphit ist ein Mineral, das entsteht, wenn Kohlenstoff in der Erdkruste und im oberen Erdmantel Hitze und Druck ausgesetzt wird. Zur Herstellung von Graphit sind Drücke im Bereich von 75.000 Pfund pro Quadratzoll und Temperaturen im Bereich von 750 Grad Celsius erforderlich. Diese entsprechen den metamorphen Granulitfazies.
Graphit aus regionaler Metamorphose (Flockengraphit)
Der meiste Graphit, der heute auf der Erdoberfläche zu sehen ist, wurde an konvergierenden Plattengrenzen gebildet, wo organisch-reiche Schiefer und Kalksteine der Hitze und dem Druck der regionalen Metamorphose ausgesetzt waren. Dabei entstehen Marmor, Schiefer und Gneis, die winzige Kristalle und Graphitflocken enthalten.
Wenn Graphit in ausreichend hohen Konzentrationen vorliegt, können diese Gesteine abgebaut, zu einer Partikelgröße zerkleinert werden, die die Graphitflocken freisetzt, und durch Trennung mit spezifischem Gewicht oder Schaumflotation verarbeitet werden, um den Graphit mit niedriger Dichte zu entfernen. Das hergestellte Produkt ist als "Flockengraphit" bekannt.
Graphit aus der Metamorphose der Kohlenaht ("amorpher" Graphit)
Einige Graphitformen aus der Metamorphose von Kohleflözen. Das organische Material in Kohle besteht hauptsächlich aus Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Schwefel. Die Hitze der Metamorphose zerstört die organischen Kohlenmoleküle und verflüchtigt den Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Schwefel. Was bleibt, ist ein nahezu reines Kohlenstoffmaterial, das zu Mineralgraphit kristallisiert.
Dieser Graphit kommt in "Nähten" vor, die der ursprünglichen Kohleschicht entsprechen. Bei der Gewinnung wird das Material als "amorpher Graphit" bezeichnet. Das Wort "amorph" ist in dieser Verwendung tatsächlich falsch, da es eine kristalline Struktur aufweist. Aus der Mine hat dieses Material ein ähnliches Aussehen wie Kohlenklumpen ohne die hellen und stumpfen Streifen.
Graphit aus hydrothermaler Metamorphose
Eine kleine Menge Graphit entsteht durch die Reaktion von Kohlenstoffverbindungen im Gestein während der hydrothermalen Metamorphose. Dieser Kohlenstoff kann in Verbindung mit hydrothermalen Mineralien mobilisiert und in Adern abgelagert werden. Da es ausgefällt ist, weist es einen hohen Kristallinitätsgrad auf, und dies macht es zu einem bevorzugten Material für viele elektrische Anwendungen.
Graphit in Gesteinen und Meteoriten
Es ist bekannt, dass geringe Mengen an Graphit als primäres Mineral in magmatischen Gesteinen vorkommen. Es ist bekannt als winzige Partikel in Basaltflüssen und Syenit. Es ist auch bekannt, in Pegmatit zu bilden. Einige Eisenmeteoriten enthalten geringe Mengen an Graphit. Diese Graphitformen sind Vorkommen ohne wirtschaftliche Bedeutung.
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Graphit und Diamant
Graphit und Diamant sind die beiden Mineralformen von Kohlenstoff. Diamant bildet sich im Mantel unter extremer Hitze und Druck. Der meiste Graphit, der in der Nähe der Erdoberfläche gefunden wurde, wurde bei niedrigeren Temperaturen und Drücken in der Kruste gebildet. Graphit und Diamant haben die gleiche Zusammensetzung, aber sehr unterschiedliche Strukturen.
Die Kohlenstoffatome in Graphit sind in einem hexagonalen Netzwerk verbunden, das ein Atom dicke Schichten bildet. Diese Bleche sind schlecht verbunden und können bei geringer Krafteinwirkung leicht gespalten oder übereinander gleiten. Dies verleiht Graphit seine sehr geringe Härte, seine perfekte Spaltung und sein rutschiges Gefühl.
Im Gegensatz dazu sind die Kohlenstoffatome im Diamant in eine Gerüststruktur eingebunden. Jedes Kohlenstoffatom ist mit vier anderen Kohlenstoffatomen mit starken kovalenten Bindungen zu einem dreidimensionalen Netzwerk verbunden. Diese Anordnung hält die Atome fest und macht Diamant zu einem außergewöhnlich harten Material.
Graphitverbrauch: US-Graphitverbrauch nach Verwendung im Jahr 2012. Daten aus der USGS Mineral Commodity Summary.
Synthetischer Graphit
"Synthetischer Graphit" wird hergestellt, indem kohlenstoffreiche Materialien wie Petrolkoks und Kohlenteerpech auf Temperaturen im Bereich von 2500 bis 3000 Grad Celsius erhitzt werden. Bei diesen hohen Temperaturen werden alle flüchtigen Stoffe und viele Metalle im Ausgangsmaterial zerstört oder ausgetrieben. Der verbleibende Graphit verbindet sich zu einer flächigen Kristallstruktur. Synthetischer Graphit kann eine Reinheit von über 99% Kohlenstoff aufweisen und wird in hergestellten Produkten verwendet, bei denen ein extrem reines Material erforderlich ist.
Graphit in Schiefer aus Essex County, New York. Die Probe hat einen Durchmesser von ca. 12,7 cm.
Graphit in Schiefer aus Essex County, New York. Die Probe hat einen Durchmesser von ca. 12,7 cm.