Графи́т (от греч. γράφω – писать), минерал класса самородных элементов, одна из полиморфных модификаций углерода, стабильная в условиях земной коры. Кристаллизуется в гексагональной сингонии, структура слоистая. Природный графит обычно содержит примеси H, N, CO2, CO, CH4, также обнаруживаются H2O, H2S, NH3, органические вещества; при сжигании в золе частично или полностью остаются Si, Al, Fe, Mg, Ca, могут присутствовать S, P, Cu, Ni, Mo, Mn, а также Be, Ti, Ge, V, благородные металлы и др., а также механические примеси глин, оксидов Fe и др.
Формы нахождения. Свойства
Хорошо образованные кристаллы в виде гексагональных табличек редки. Обычно графит образует чешуйчатые, пластинчатые, листоватые или скрытокристаллические агрегаты, реже – радиально-лучистые или концентрически-зональные выделения. Известны параморфозы по алмазу. Цвет серебристо-серый (до чёрного); цвет черты чёрный блестящий. Непрозрачный; блеск металлический (до тусклого). Твёрдость по шкале Мооса 1–2; плотность 2,09–2,23 г/см3. Спайность весьма совершенная. В тонких листочках гибкий. Легко распознаётся по цвету, очень низкой твёрдости, жирности на ощупь; пачкает руки.
Происхождение. Месторождения
Широко распространённый минерал метаморфических горных пород, в которых образует крупные скопления. Встречается также в магматических породах, гидротермальных жилах, скарнах. Акцессорный минерал метеоритов. Крупные залежи графита сформировались в результате пиролиза каменного угля под термическим воздействием траппов на каменноугольные отложения Тунгусской синеклизы Сибирской платформы. Значительные месторождения графита известны на Шри-Ланке (группа графитовых месторождений Цейлона), в Канаде (Бакингем и Гренвилл в провинции Квебек; Блэк-Дональд в провинции Онтарио), на Украине (Завальевское, Петровское) и др.; в России месторождения графита выявлены в Еврейской автономной области (Союзное месторождение – крупнейшее по запасам в стране), в Бурятии (Ботогольское месторождение – уникальное по качеству графитовых руд), а также в Челябинской (Тайгинское, Боевское месторождения), Свердловской (Мурзинское месторождение) областях, Красноярском крае (Курейское месторождение, Туруханский район; Ногинское месторождение, Эвенкийский район).
Получение искусственного графита
Искусственный графит получают в основном нагреванием при 2500–3000 °C в электрических печах смеси тонкоизмельчённого кокса (обычно нефтяного, реже сланцевого, пекового и др.) и углеродистых связующих (например, каменноугольного пека или гудрона); при соотношении в смеси 60–80% кокса и 40–20% связующего. Смесь сначала формуют под давлением, затем либо предварительно обжигают при 1000–1300 °C, либо непосредственно подвергают высокотемпературной обработке, в результате которой получаемый графит (электрографит) приобретает гомогенную микрокристаллическую трёхмерноупорядоченную структуру. Графит также производят термомеханической обработкой смеси, содержащей кокс, пек, природный графит и карбидообразующие элементы – Ti, Zr, Si и др. (рекристаллизованный графит), или пиролизом газообразных углеводородов (пирографит). К разновидностям искусственного графита относят доменный графит (выделяющийся при медленном охлаждении больших масс чугуна) и карбидный графит (образующийся при термическом разложении карбидов, содержащихся в сплавах).
Особые свойства графита. Применение
Графит электропроводен, обладает высокой теплопроводностью, стойкостью к тепловым ударам (особенно искусственный графит), низким коэффициентом температурного линейного расширения, при повышенных температурах легко вступает в реакции со многими металлами, инертен по отношению к некоторым агрессивным реагентам (кислотам, органическим соединениям и др.). Графит является замедлителем нейтронов. Используется как конструкционный материал в ракетно-космической технике, атомной энергетике, авиационной, металлургической, полупроводниковой, химической промышленности, для изготовления карандашей, смазочных материалов и др. Крупные волокнистые и пластинчатые выделения графита, интересные по форме агрегаты (в том числе радиально-лучистые), кристаллы, их сростки представляют коллекционную ценность.
См. также статью Графитовые руды.