Графит: температура плавления, свойства и применение
Графит относится к минералам, которые отличаются многофункциональностью в практическом использовании. Обычно принято ассоциировать его с красящими веществами, но этим его возможности не ограничиваются. В то же время нельзя говорить об универсальности использования данного материала, поскольку его слоистая структура также обуславливает и рамки применения. И это не говоря о необходимости создания особых условий обработки. Дело в том, что температура плавления графита в градусах Цельсия может достигать 2800 °C, что требует задействования специальных мощностей для изготовления конечной продукции.
Свойства графита
Среди основных эксплуатационных качеств данного минерала выделяют теплопроводность, способность выступать проводником электрического тока и мягкость структуры, которая, впрочем, не всегда идет в плюс изделиям из графита. Что касается теплопроводности, то она может достигать 2400 Вт/(м*К) и более. Этот показатель зависит от структуры и плотности материала. Важно отметить, что графит, температура плавления которого варьировалась в диапазоне 2500 – 3000 °C, обретает более мягкую структуру. Это может быть благоприятно для дальнейшего раскрытия проводных качеств минерала, но тепловая обработка резко снижает физические прочностные характеристики. В итоге графит может быть столь же эффективным, как и металл, в процессах электропроводности, но из-за хрупкости будет непригоден к использованию в условиях жесткой механической эксплуатации.
Также минерал отличается реактивностью в контактах с химически активными веществами, среди которых соли и щелочные металлы. Правда, это зависит от условий, в которых находится графит. Температура плавления порядка 2800 °C (при которой минерал взаимодействует с кислородом) может привести к его сгоранию до образования углекислого газа.
Температура плавления
Спектр температур, при которых можно получить плавление графита, весьма разнообразен. Многое зависит, к примеру, от конечных задач данной операции. Диапазон температур определяют также и внешние условия, и характеристики состава конкретного минерала, и применение в ходе термической обработки дополнительных средств воздействия на графит. Температура плавления, при которой возможно получение готового для применения графита, варьируется от 2600 до 3800 °С. Также практикуется расчет по шкале Кельвина. В данном случае она достигает уже 4000° К, но и это значение может повышаться в зависимости от показателя давления. Обычно плавление графита производится под давлением 105 – 130 Бар.
Температура кипения
Потребность в термической обработке обуславливается тем, что предприятия стремятся модифицировать эксплуатационные качества материала с целью создания более эффективных изделий. Реже применяются методы доведения до кипения минерала, но и они позволяют улучшать определенные свойства структуры. Вопрос о том, какова температура плавления и температура кипения графита, нередко предполагает указание одинакового диапазона – от 3800 до 4200 °С. Нижний порог определяет состояние плавления, а верхний – кипение материала. Опять же в зависимости от характеристик графита и его разновидности условия термического воздействия в плане получения нужного состояния минерала – кипения или плавления - могут сходиться.
Технологии получения
Практически все изделия из графита перед конечным использованием подвергаются операциям переработки. Способ получения определяет и разновидность графитового материала. Как правило, разница в методах обуславливается как раз температурным воздействием. Так, посредством нагрева смеси пека и кокса получают ачесоновский графит. Температура плавления и кипения в этом случае будет составлять 2800 и 4200 °C соответственно. Термомеханическая методика обработки коксовой смеси предусматривает воздействие с теми же показателями нагрева – разница заключается лишь в применении карбидообразующих компонентов. Низкими показателями температурной обработки отличается пиролизный метод. В этом случае природный графит модифицируется из газообразных углеводородов в вакууме при 1500 °C. При этом распространены и охлаждающие методы переработки базовых смесей для получения графита. К таким технологиям относится доменная, в процессе которой происходит медленное охлаждение чугунных масс.
Применение графита
Свойства графита, как уже отмечалось, позволили ему найти широкое применение в самых разных сферах. Его используют в изготовлении электродов, карандашей, защитных средств, эталонных измерительных материалов и даже в качестве смазочного вещества. Термические качества минерала определили его полезность в составе печных сооружений. К примеру, из графита делают футеровочные плиты и плавильные тигли. Но и здесь многое зависит от конкретной разновидности, в которой представлен графит. Температура плавления некоторых видов материала, составляющая 2600 °C, например, не позволяет применять их в промышленных камерах термической обработки. Зато электрохимические качества позволяют использовать большинство изделий из графита в качестве элементов проводниковой инфраструктуры.
Заключение
Графитовые материалы можно рассматривать как гибкую основу для использования в разных отраслях. Качества электро- и теплопроводности хоть и соседствуют с физической хрупкостью и скромными показателями механической надежности, но открывают широкие возможности для узкоспециализированного применения минерала. С точки зрения стандартов промышленной переработки, температура плавления графита в градусах, которая составляет в среднем 2800 °C, не является критической. Организовать процесс плавления или кипения материала могут себе позволить даже небольшие предприятия, занимающиеся изготовлением электрохимической арматуры. Другое дело, что производство конечных изделий из графита требует не только термической обработки.