Graphite: Baƙar Zinare na Masana'antu Tare da Keɓaɓɓen Hali

graphite na halitta ba ma'adinai ne na ƙarfe ba wanda ya ƙunshi abubuwan carbon. Sakamakon haɗe-haɗe na ɓarna da metamorphism ne a lokacin tarihin tarihin ƙasa. Tsarin samuwarsa ya ƙunshi matakai guda biyu: matakin tara na carbon - arziƙi mai ƙarfi da kuma matakin ma'adinai na metamorphic. Tsohon yana ba da wadataccen tushen carbon don samuwar graphite, yayin da na ƙarshe ya kammala canji daga carbon zuwa graphite.

Halitta graphite an kafa shi daga abubuwan carbon a yanayi. Ana iya raba tushen abubuwan da ke cikin carbon zuwa carbon carbon da inorganic carbon. Daga cikin su, carbon carbon ya mamaye, galibi yana fitowa daga tsire-tsire na algae da microfossils a cikin asalin teku, da kuma sauran carbon -mai ɗauke da ragowar. Inorganic carbon accounts for a in an in an in an in an indicative rabo, galibi ya fito daga carbon -mai dauke da inorganic abubuwa kamar carbonate rocks kafa a cikin teku yanayi. Carbon na asali na halitta da carbon inorganic suna taruwa kuma ana binne su a kan tekun, suna samar da yadudduka masu wadatar abubuwa na carbon.

Bayan samun isassun ma'auni na sedimentary, kayan carbonaceous suna buƙatar wasu yanayin zafi da matsa lamba don canza su zuwa graphite. Wannan tsarin canji kuma ana kiransa da tsarin graphitization. Yayin motsi na faranti na tectonic na duniya, carbon - arziƙin yadudduka na ruwa a cikin teku a hankali yana motsawa zuwa zurfin ɓangaren ɓawon burodi. Wurin da aka rufe tare da babban zafin jiki da matsa lamba yana ba da damar tarwatsa kayan carbonaceous don samar da ƙwayoyin graphite cikin sauri da tsari, sannan a hankali su tattara su girma don samar da lu'ulu'u na graphite. Daga cikin su, zafin jiki da matsa lamba sune yanayi na farko don canza kayan aikin carbonaceous zuwa graphite, kuma lokacin girma kristal yana da mahimmanci a cikin digiri na graphitization.

Ana rarraba graphite na halitta ko'ina a duniya kuma yana da tanadi mai yawa. Takaitaccen bayanin “Takaitun Kayayyakin Ma’adinai na 2024” da Cibiyar Nazarin Yanayin Kasa ta Amurka ta fitar ya nuna cewa ya zuwa karshen shekarar 2022, adadin da aka tabbatar a duniya na graphite na halitta ya kai tan miliyan 280. Adadin kasar Sin ya kai tan miliyan 810, wanda ya kai kusan kashi daya bisa hudu na jimilar duniya. Yawan graphite da aka samar a duniya a shekarar 2023 ya kai kimanin tan miliyan 1.6, kuma yawan kayayyakin da kasar Sin ta samar ya kai tan miliyan 1.23, wanda ya kai kusan kashi 77% na yawan abin da ake fitarwa a duniya, wanda ya sa kasar Sin ta zama kan gaba wajen samar da graphite a duniya.

Halitta graphite jet baƙar fata a launi da kuma m a cikin rubutu. Dangane da bambance-bambance a cikin nau'in crystalline, ana iya raba shi zuwa graphite crystalline da amorphous graphite.

Grafite na kristal yana da siffar crystal mai kyau kuma ana iya ganin lu'ulu'u da ido tsirara. Ana iya kara rarraba shi cikin graphite flake da toshe graphite. Lokacin da aka jera matakan graphite guda ɗaya cikin tsari, suna yin kifaye -ma'auni{3}} kamar flake graphite. Idan tsarin ba shi da matsala, za a kafa graphite mai yawa.

Lu'ulu'u na graphite na cryptocrystalline ƙanana ne kuma suna kama da ƙasa{0}kamar abubuwa. Siffofin kristal ɗinsu za a iya ganin su a fili kawai tare da taimakon na'urar gani na lantarki, don haka ana kiran su ƙasa{2}}kamar graphite.

Siffar kristal na graphite na halitta yana da alaƙa da ƙimar masana'anta. Gabaɗaya magana, mafi kyawun digiri na crystallization, mafi girman halayen inganci. Saboda haka, flake graphite sau da yawa yana da mafi kyawun kaddarorin da ƙimar aikace-aikacen idan aka kwatanta da sauran nau'ikan graphite.

Dangane da rabe-raben ma'adanai bisa ga nau'in crystalline ɗin su, ana iya raba ma'auni na graphite zuwa nau'ikan nau'ikan uku: nau'in metamorphic na yanki, nau'in metamorphic na yanki, da nau'in magmatic hydrothermal, dangane da yanayin ƙasa da yanayin yayin samuwar graphite.

Ma'ajiyar ginshiƙi na yanki galibi ana samun su ta hanyar metamorphism na yanki na tsohuwar carbon {{0}mai ɗauke da ma'auni na sedimentary saboda motsin tectonic. Sau da yawa suna samar da manyan graphite masu girma da girma-. Ko da yake ma'adinin ma'adinan yana da ƙananan ƙananan, waɗannan adibas suna da babban sikelin kuma darajar masana'antu ita ce mafi girma.

Adadin ma'aunin graphite na lamba yana samuwa lokacin da magma ya kutsa cikin ma'aunin kwal{0} kuma carbon da ke cikin ma'aunin kwal yana fuskantar metamorphism. Hakanan ana kiranta da gawayi mai ɗaukar nauyi -. Matsayin graphite crystallization yana da ɗan ƙaramin ƙarfi, yana nunawa azaman microcrystalline ko cryptocrystalline. Ma'adinan ma'adinai yana da inganci, ya kai 60% zuwa 90%.

Magma hydrothermal graphite ajiya ana samun su ta hanyar sanyaya da crystallization na carbon{0}mai ɗauke da ruwan magma. Gabaɗaya suna da ƙananan sikelin, tare da jikin ma'adinai marasa daidaituwa, bambance-bambance masu mahimmanci a cikin matakin crystallization graphite, kuma mafi yawan su ne matsakaici zuwa lafiyayyen graphite flake. Matsayin ma'ada yana da ɗan ƙaramin ƙarfi.

Tsarin musamman na graphite na halitta yana ba shi kyawawan kaddarorin iri-iri, kuma yana faɗaɗa fa'idar aikace-aikacensa sosai a fagen masana'antu.

Nau'i mai laushi:Graphite yana da kyakkyawan juriyar yanayin zafi{0}. Wurin narkewar sa yana kusa da digiri 4,000 kuma wurin tafasarsa ya kai digiri 4,250. Graphite shine crystal atomic, kuma haɗin gwiwa guda ɗaya tsakanin carbon atoms suna da ƙarfi sosai akan sinadarai waɗanda ke buƙatar babban adadin kuzari don karye. Sabili da haka, wurin narkewa na graphite yana da girma sosai, kuma yana samun ƙarancin asarar nauyi ko da a ƙarƙashin matsanancin yanayin zafi. Don haka, a sassan masana'antu kamar ƙarfe da simintin gyare-gyare, ana iya amfani da graphite don samar da bulogin magnesium{9}}karbon da ke jujjuya yanayin zafi.

Chemical juriya:Graphite yana da kyawawan kaddarorin kariya{0}} lalata. Zai iya jure wa yashewar acid mai ƙarfi daban-daban, tushe mai ƙarfi da mafita na halitta. Bugu da ƙari, graphite yana da ƙarancin "ƙaunar zumunci" ga mafi yawan maganin sinadarai, kuma saman sa ba ya da wuyar ƙima. Ana iya amfani da shi a cikin masana'antar sinadarai don kera manyan na'urori masu juriya- tsafta{5}, kamar su bututun sinadari, tankunan dauki, hasumiya na konewa, da sauransu.

Mai kyau mai kyau:Graphite ingantaccen mai mai da dogon tarihin amfani. Tsarin sa mai laushi wanda ke da sauƙin zamewa yana ba shi kyawawan kayan shafawa. Bayan adsorbing gas da ruwa tururi a cikin iska, da nisa tsakanin graphite layers yana ƙaruwa, yana sa ya zama sauƙi don zamewa da ƙara haɓaka aikin sa mai. Don haka, a cikin masana'antu kamar masana'anta na inji, graphite za a iya amfani da shi azaman mai mai ƙarfi don taimakawa cire gyaggyarawa daga simintin gyare-gyare, ko kuma ana iya haɗa shi da wasu ƙarfe don yin mai{3}}ƙasassun mai mai kyauta da sauran kayan gogayya. Hakanan man shafawa ne da aka saba amfani dashi a cikin rayuwar yau da kullun don magance matsalar tsatsa ta makulli.

Wutar lantarki:Graphite abu ne da ba -ƙarfe da aka saba amfani da shi ba, wanda ke da alaƙa da tsarin tsarin lantarki na atom ɗin carbon a cikin graphite. Kowane carbon zarra yana da 4 electrons a cikin waje Layer. A cikin saƙar zuma{4}kamar tsarin zane mai launi, kowane carbon atom yana amfani da electrons 3 don haɗawa da sauran ƙwayoyin carbon guda 3 da ke kewaye da shi don samar da haɗin gwiwa. Saboda haka, kowane carbon atom zai sami ƙarin electron kyauta don gudanar da wutar lantarki, wanda ke sa graphite ya sami kyakkyawan aiki. Don haka, graphite ana amfani da shi sosai a cikin masana'antar lantarki kuma ana amfani da shi azaman filament na manyan fitilun fitilu masu ƙarfi, sandunan carbon, goge, da sauransu, ko kuma ana amfani da su azaman lantarki a cikin ƙananan bututun carbon na lantarki, ingantattun lantarki na mercury rectifiers, carbon walda, na'urorin haɗi na tarho da sauran abubuwan haɗin gwiwa.

Bugu da ƙari, bargarar jiki da sinadarai na graphite suna ƙayyade dacewarsa azaman mai hana sinadarai da insulator mai kyau. Wannan ya ba shi damar yin amfani da shi sosai wajen yanke{1}} filayen masana'antu kamar kayan masana'antar nukiliya da kayan aikin sararin samaniya. A cikin na huɗu{3}}ƙarni mai zafi- iskar gas{5} sanyaya wutar lantarki a halin yanzu a cikin kasuwanci a China, ana amfani da tsayayyen graphite azaman mai ɗaukar nauyi ga reactors.

Bambance-bambancen da ke tsakanin nau'ikan "black gold na masana'antu" guda biyu

Grafite na halitta da gawayi duka abubuwa ne da suka hada da abubuwan carbon, kuma duka biyun ana kiransu da "gwanin baki na masana'antu". Koyaya, sun bambanta sosai a cikin kaddarorin tsari da abubuwan da aka samu, kuma suna da fa'idodin nasu na musamman a aikace-aikacen masana'antu.

Daga yanayin tsari, graphite na halitta da kwal sun bambanta sosai. graphite na halitta ma'adinai ne mai tsafta wanda ya ƙunshi abubuwan carbon, tare da atom ɗin carbon da aka shirya a cikin tsari mai tsari da tsarin lu'ulu'u iri ɗaya. Coal, a daya bangaren, cakude ne na abubuwa daban-daban kamar carbon, hydrogen, da oxygen. Kwayoyin zarra na carbon suna haɗuwa da sauran ƙwayoyin cuta don samar da kwayoyin halitta daban-daban, waɗanda aka haɗa su ba tare da izini ba tare da mahaɗan inorganic, wanda ke haifar da tsari mai rikitarwa da rikitarwa. Sabili da haka, abubuwan da ke cikin jiki da sinadarai na graphite sun fi kwanciyar hankali fiye da na kwal. Wurin kunnanta, wurin narkewa, da ma'aunin zafi duk sun fi na kwal. Wannan shine dalilin da ya sa ko da yake duka biyu sun ƙunshi babban adadin abubuwan carbon, ana iya amfani da gawayi azaman mai yayin da graphite ba zai iya ba.

Daga mahangar dalilai, ko da yake duka graphite na halitta da gawayi sune samfurori na sedimentation da metamorphism na tsohuwar tsiron da ya rage, samuwar graphite yana buƙatar matsakaicin matsakaicin matsakaicin matsakaici da matsakaici a cikin zurfin ɓangaren ƙasa, inda carbon zai iya samar da lu'ulu'u na graphite. Coal kawai yana buƙatar shaƙatawa a cikin ƙananan ɓangaren ɓawon burodi na duniya don samar da lignite, kuma a yi ƙananan digiri na metamorphism don samar da gawayi mai bituminous da anthracite. Idan zafin jiki da matsa lamba sun ci gaba da karuwa, canzawa daga kwal zuwa graphite kuma na iya faruwa. Misali, tuntuɓi metamorphic coal -nau'in graphite ana yin shi lokacin da magma ya kutsa Layer Layer na anthracite kuma yana jure yanayin yanayin zafi mai girma-.

A aikace-aikacen masana'antu, graphite na halitta ya bambanta da kwal. Ana amfani da graphite na halitta musamman azaman albarkatun masana'antu don kera sassan injunan masana'antu da kayan tushen carbon{1}. A daya bangaren kuma, ana amfani da gawayi ne wajen kone-kone domin samar da makamashi da kuma hakar sinadarai, kamar wajen samar da wutar lantarki, yin karafa, da samar da methanol, danyen ammonia, da dai sauransu.

Zuwan sabon zagaye na juyin juya halin masana'antu na duniya ya kawo sabbin dama da kalubale ga bincike da aikace-aikacen graphite. Tare da ci gaban fasaha da haɓaka masana'antu, ci-gaba fasahar sarrafa graphite ta ci gaba da samun ci gaba, an haɓaka kaddarorin graphite kuma an yi amfani da su sosai, kuma masana'antar graphite ta fara haɓaka zuwa manyan filayen fasaha-. Jerin sabbin kayan zane sun fito, irin su graphite mai sassauƙa, graphite mai zagaye, graphene, da sauransu.

Ana yin graphite mai sassauƙa ta hanyar ɗumama da sauri da faɗaɗa graphite flake na halitta ta hanyar sarrafa sinadarai na musamman. Saboda tsarin haɓakawa na masana'anta, ana kuma kiransa fadada graphite. Grafite mai sassauƙa ba wai kawai ya gaji kyawawan kaddarorin graphite na halitta ba amma kuma yana faɗaɗa laushinsa, juriya, da kaddarorin talla. Yana iya aiki a ƙarƙashin yanayin zafi mai girma, matsanancin matsin lamba, ko yanayin radiation kuma ana iya amfani dashi azaman mai hana wuta da abin rufewa. Yin amfani da halayensa na hydrophobic da oleophilic, ana iya amfani da shi azaman adsorbent don magance abubuwan da ake amfani da su na man -, galibi ana amfani da su don magance ɗigon ɗanyen mai da ruwan sharar mai; Hakanan za ta iya cire abubuwan da ke narkewa a cikin mai, kamar magungunan kashe qwari da wasu abubuwan da ke cutar da kwayoyin halitta ko inorganic, ko kuma a yi amfani da su don cire abubuwa masu cutarwa a cikin sharar masana'antu da iskar iskar gas.

Ana samun zane mai zane ta hanyar amfani da hanyoyin inji da na zahiri don daidaita zanen flake na halitta. Siffar siffa tana ba shi kyakkyawan ƙarfin wutar lantarki, caji da iya fitarwa, da rayuwar zagayowar, yana mai da shi ingantaccen kayan lantarki mara kyau don baturan lithium{1}. A cikin 'yan shekarun nan, amfani da batir lithium{3} ion a cikin samfuran lantarki kamar kwamfutoci, sadarwa, da nishaɗi ya ƙaru cikin sauri. Tare da saurin haɓaka masana'antar abin hawa lantarki mai tsabta kuma mai dacewa da muhalli, buƙatar manyan batir masu ƙarfin aiki-aiki{6}}aiki ya ci gaba da ƙaruwa, wanda hakan ya haifar da buƙatu da haɓaka zane mai faɗi.

Daga cikin duk sabbin nau'ikan kayan graphite da ake dasu a halin yanzu, graphene babu shakka shine "doki mai duhu" na kayan, yana haifar da sabon yanayin aikace-aikacen graphite kuma da gaske yana wakiltar sabon nau'in ƙarfi mai ƙarfi.

Graphene guda ɗaya ne -Layer sheet-kamar abu wanda ya ƙunshi carbon atom, wanda kuma aka sani da monolayer graphite. Duk da kauri mai girman gaske, tana da ƙarfi mai matuƙar ƙarfi, tare da ingantaccen ƙarfin wutar lantarki, daɗaɗɗen zafin jiki, da rashin ƙarfi, yana mai da shi kima sosai a fannoni da yawa kamar kimiyyar lissafi, sunadarai, ilmin halitta, da kuzari. Ta hanyar yin amfani da ingantattun kaddarorin graphene, samfuran masana'antu na ci-gaba da na lantarki kamar su graphene composite anti{4}}lalacewa, kayan fim ɗin zafi, na'urorin nuni masu sassauƙa, da na'urori masu auna firikwensin za a iya samar da su. A nan gaba, graphene zai sami fa'ida mai fa'ida a fannoni kamar biomedicine, optics, Electronics, da muhalli, kuma ana tsammanin zai haifar da juyin juya hali a cikin filin semiconductor, ya zama ainihin kayan aiki na gaba- na'urorin da'irori da na'urori masu girma.

A cikin mahallin ci gaba a cikin{0}zurfin bincike akan kayan graphite, ana sa ran ƙarin sabbin abubuwa masu inganci{1}{2}} za su fito nan gaba, suna taka muhimmiyar rawa wajen haɓaka ci gaban masana'antu, haɓaka ƙarfin kuzari, da kare muhalli. Bincike na yanzu yana nuna cewa ingancin graphite na halitta kai tsaye yana rinjayar aiki da iyakokin aikace-aikacen sabbin kayan da aka shirya daga gare ta. Mafi kyawun inganci da tsabta na graphite na halitta, mafi girman fa'ida a cikin shirye-shiryen sabbin kayan. A nan gaba, fannonin sabbin makamashi, sabbin kayayyaki, masana'antar tsaron ƙasa, da sararin samaniya, waɗanda ke amfani da yankan{6}}kayan graphite, za su sami ƙarin buƙatu na albarkatun graphite masu inganci. A matsayinta na babbar kasa mafi girma da ke samar da graphite a duniya, ya kamata kasar Sin ta ci gaba da zurfafa kokarin binciken graphite, da yin amfani da hanyoyi da yawa don neman cikakken bincike kan ma'adanai masu zurfi da raya manyan albarkatu masu inganci, da kuma dogaro da wannan, da karfafa cikakken ci gaba da yin amfani da albarkatun graphite, da inganta bincike da samar da fasahohin fasaha, da samar da fa'ida wajen samar da fasahohin zamani, da samar da fasahohin zamani a fannin fasaha, da samar da fasahohin zamani. cikin fa'idodin ci gaba a cikin sabbin fagage, ci gaba da ba da ƙarfin haɓaka sabbin runduna masu fa'ida.