گرافیت چرب پوسته پوسته طبیعی (گرافیت پولکی )

گرافیت فلیک یا پولکی احتمالاً آشنا ترین ماده گرافیت طبیعی است. بیشتر مردم با گرافیت ریز پودری که به عنوان روان کننده قفل یا "سرب" در مداد استفاده می شود ، آشنایی دارند. هر دوی این محصولات معمولاً حاوی گرافیت پوسته ای هستند. همانطور که از نام آن پیداست ، گرافیت پوسته دارای یک مورفولوژی مشخص پوسته پوسته یا لایه ای است. همه گرافیت ها در برخی از سطوح دارای مورفولوژی پوسته پوسته هستند ، اما در بیشتر موارد گرافیت های پوسته ای بدون در نظر گرفتن اندازه ذرات از این ساختار برخوردار هستند. مورفولوژی پلاستیک گرافیت پوسته در الکترون روبشی و میکروگراف نوری قطبی ارائه شده در زیر نشان داده شده است:

 

 

تصاویر سیاه و سفید در حال اسکن میکروگراف الکترونی هستند. شکل برجسته (صورت بلوری) که در این میکروگراف ها قابل مشاهده است ، پیناکوئید پایه ، {0002} است. عکس رنگی تصویری است که با استفاده از میکروسکوپ نوری معمولی و با استفاده از نور پلاریزه گرفته شده است. این تصویر یک لبه پوسته یا فرم منشوری است {1010}. (تصاویر با مجوز از جک کرلینگ ، دانشگاه جنوب ایلینوی و تام روسناک ، پن استیت).

گروه بعدی تصاویر چند تغییر مختلف را برای گرافیت پوسته نشان می دهد. تصویر متحرک یک کریستال گرافیتی پوسته پوسته ایده آل است. علاوه بر دو فرم متداول فوق ، فرم سوم ، دیپیرامید مرتبه اول {10 -11} ، در این نمودار فرضی نشان داده شده است. این صورت گاهی اوقات در زیر بزرگنمایی کم قابل مشاهده است و به صورت یک "پخ" در بین پیناکوئید پایه و صورتهای منشوری ظاهر می شود. توجه داشته باشید که این فرم {10-11} در عکس پوسته گرافیت جاسازی شده در کلسیت به وضوح قابل مشاهده است. دو تصویر نوری قطبی یک مارپیچ رشد در سطح پیناکوئید یک پوسته پوسته هستند (تصاویر میکروسکوپی نوری با مجوز از جان جاسکاک ، MTU).

 

گرافیت پوسته از نظر زمین شناسی متداول ترین نوع گرافیت طبیعی است. ذخایر زیادی از گرافیت پوسته در ایالات متحده آمریکا ، آمریکای مرکزی ، آمریکای جنوبی ، کانادا ، آفریقا ، آلمان ، اوکراین ، روسیه و چین استخراج شده است. رسوبات کوچک و موضعی پوسته پوسته یا گرافیت پوسته مانند به معنای واقعی کلمه از صدها مکان دیگر شناخته شده است.

مانند سایر انواع گرافیت طبیعی ، گرافیت پوسته ای نیز در محیط های زمین شناسی دگرگونی یا آذرین تشکیل می شود. وقوع در سنگهای آذرین نادر است. بیشتر رسوبات اقتصادی گرافیت پوسته در سنگهای دگرگونی رخ می دهد. یک نوع سنگ معمول که در آن گرافیت پوسته ای یافت می شود ، گنیس بیوتیت سولفیدیک-کوارز-فلدسپات است. این نوع سنگ رسوبات گرافیت Mesoproterozoic در منطقه "Highlands" از نیوجرسی ، ایالات متحده است (Volkert، Johnson، Tamashausky، 2000).

گرافیت پوسته به عنوان یک ماده معدنی دگرگونی "درجه بالا" در نظر گرفته می شود. پترولوژیست های دگرگونی محیطی را که در آن گرافیت پوسته تشکیل می شود را به عنوان "رخساره گرانولیت" طبقه بندی می کنند (به بخش دگرگونی در قسمت دیگر این صفحات مراجعه کنید). این یک محیط فشار بالا و دمای بالا است. پوسته گرافیت ممکن است تحت فشارهای 75000 psi (1GPa) و 1380 درجه تشکیل شود. F (750 درجه سانتیگراد). از آنجا که گرافیت نوعی کربن است ، و تمام کربن در دمای بالا اکسید می شود ، یک محیط زمین شناسی که در آن اکسیژن نوپا یا در غیر این صورت واکنش پذیر است ، مانع تشکیل گرافیت می شود. گرافیت برای اینکه در دمای بالا پایدار باشد ، باید دارای یک محیط کاهنده باشد.

گرافیت پوسته می تواند زندگی زمین شناسی خود را به صورت یک کربن آلی یا معدنی آغاز کند. مقصود از "کربن آلی" این است که ماده منبع ذاتاً بیولوژیکی است. به عنوان مثال میکرو ارگانیسم های اعماق دریا باستانی که همراه با بیلیون میلیارد نفر دیگر موجودات زنده ای تشکیل یک عدسی یا لایه ای از رسوبات کربن ، مرده و به کف دریا افتاده اند. جلبکها ، به صورت حصیرهای جلبکی ، منبع احتمالی کربن پیش گرافیتی در نظر گرفته می شوند. کربن غیر آلی کربنی است که از مواد معدنی کربنات قبلاً تشکیل شده یا منبع غیر بیولوژیکی کربن دیگر مانند کربناتیت ها که سنگ های کربنات مشتق از آذرین هستند ، گرفته می شود. بیشتر رسوبات قابل توجه تجاری گرافیت پوسته ای احتمالاً منشأ آلی دارند (برای اطلاعات بیشتر در مورد گرافیت مشتق شده از مواد ارگانیک ، به بخش Petrology ارگانیک ، واقع در جایی دیگر در این صفحات مراجعه کنید).

بسته به درجه هوازدگی سنگ معدن ، گرافیت پوسته با استفاده از روشهای استاندارد استخراج سنگ سخت یا نرم استخراج می شود. اگر سنگ معدن سخت است ، باید آن را سوراخ کرده و منفجر کرد. سنگ معدن بسیار آب و هوایی را می توان مانند شن و ماسه به گیاه شناور حفر و حمل کرد. سنگ معدن را می توان به صورت معدنی ، به روش روباز یا شافت استخراج کرد که این امر به مجاورت بدنه سنگ معدن با سطح بستگی دارد.

پردازش سنگ سنگ سخت با حمل و نقل سنگ معدن به یک سنگ شکن آغاز می شود. خرد کردن باید انجام شود تا پوسته از سنگ روستای محصور آزاد شود. سپس سنگ معدن کاهش یافته به آسیابی خورانده می شود که سنگ معدن بیشتر خرد می شود. فرز ممکن است در دوغاب آب انجام شود. در این مرحله تکه های جداگانه از سنگ معدن محصور شده آزاد شده اند.

 

 

سپس دوغاب گرافیت / سنگ سنگ به سلولهای شناور کف ارائه می شود. شناور سازی کف (Froth floatation) روشی برای سودآوری است که به تفاوت بین شیمی سطح سنگ کشور و ماده معدنی استخراج شده متکی است ، در این مورد پوسته گرافیت است. در سلول سنگ معدن با آب و "عوامل شناور" مخلوط می شود. مخلوط کردن با تزریق هوا به سلول انجام می شود. با شناور شدن حباب های هوا به بالای سلول ، عوامل شناور که پوسته های گرافیت را می پوشانند ، جذب شده و به حباب های هوا می چسبند. (عکسها: معدن گودال بالا سمت چپ ، سنگ معدن خرد شده بالا ، آسیاب سنگ معدن چپ و سلولهای شناور).

شناوری ناشی از حباب هوا متصل باعث می شود که پوسته های منفرد به بالای حمام در جایی که از آن برداشته می شوند ، شناور شوند. معرف های شناور به سنگ کشور نمی چسبند. بنابراین این ذرات در پایین سلول فرو رفته و از روند خارج می شوند. پوسته بهره مند از شناور ممکن است برای افزایش خلوص آن دوباره شناور شود. پس از شناور شدن ، پوسته شسته ، خشک می شود و در نهایت برای حمل بسته بندی می شود. (عکسها: سلول شناور چپ ، زیر خط شستشوی پوسته پوسته سمت چپ ، زیر عملیات کیسه راست).

اگرچه شیمی سطح مکانیزمی را فراهم می کند که شناور تحت تأثیر قرار می گیرد ، اما این روند نمی تواند خلوص ذره پوسته گسسته را تغییر دهد. گرافیت پوسته پوسته حاوی ناخالصی های معدنی است که از نظر ترکیب تقریباً مشابه سنگ روستایی است. این ناخالصی ها از دو طریق می توانند با پوسته های گرافیت همراه شوند. اول ذرات متصل مکانیکی است که به صورت دانه های معدنی متصل به سطح پوسته ها یا در دام بین پوسته های مجاور که "جوش داده شده" شده اند ، به نظر می رسد. شناور سازی ممکن است در جداسازی پوسته گرافیت از این نوع ناخالصی مواد معدنی مثر باشد.

راه دوم که می تواند مواد معدنی را به هم پیوند دهد به شکل "مقطع" است. این به همان روشی نیست که می توان یونهای خاصی را بین لایه های گرافن کریستال گرافیت مقابله کرد. "Intercalated" در این مورد برای توصیف خاکستر استفاده می شود که در آنچه که می تواند به عنوان "لایه های جدا کننده" بین گروه ها یا پشته های لایه های گرافن مجاور توصیف شود ، قرار دارد. حجم ها یا فضاهای اشغال شده توسط این خاکستر "مقاطع" دارای اندازه هایی بزرگتر از فاصله بین لایه های 3.35 هستند که فاصله بین لایه های گرافن مجاور است. خاکستر "مقاطع" را نمی توان با استفاده از روش های مکانیکی از پوسته خارج کرد و یک انجمن صمیمی خاکستر / گرافیت را نشان می دهد. در مواردی که خاکستر به شدت مقابله می شود ، احتراق نمونه ها ممکن است منجر به باقی ماندن خاکستر اسکلتی پوسته پوسته ای یا میکی شود. این نوع خاکستر فقط با استفاده از روش های شیمیایی یا حرارتی قابل حذف است.

خلوص پوسته پوسته که از سلول شناور یک کارخانه فرآوری به دست می آید کم و بیش یک ویژگی ذاتی محل است. درجه "درهم آمیختگی" خاکستر را می توان دریچه ای برای شرایط مشاهده شده در هنگام رسوب ، تراکم و دگرگونی بعدی رسوب گرافیت دانست. اجسام سنگ معدن به طور کلی گرافیت با خلوص مشخص را تولید می کنند. به عنوان مثال ، گرافیت پوسته "run of mine" از ماداگاسکار به طور معمول 85-90٪ کربن با خاکستر تعادل است. گرافیت از کانادا 90-97٪ کربن و گرافیت از چین 90-96٪ کربن کار می کنند. کنترل دقیق روش شناور سازی می تواند به طور کلی خلوص را بهبود بخشد اما شناور سازی نمی تواند سطح مواد معدنی "مقطع" را کاهش دهد.

اندازه پوسته گرافیت از نظر تجاری بسیار مهم است. اگرچه می توان پوسته های کوچک را از پوسته های بزرگ تولید کرد ، اما عکس این واقعیت نیست. بنابراین ، به حداکثر رساندن مقدار پوسته بزرگ خارج شده از رسوب به نفع تولیدکننده گرافیت پوسته است. این بدان معناست که هرگونه فرآوری که منجر به خرد یا کاهش اندازه پوسته تشکیل دهنده شود باید به حداقل برسد. خرد کردن و آسیاب سنگ معدن برای آزاد سازی پوسته به دام افتاده اصلی ترین عامل کاهش اندازه پوسته های جدا شده است. هرگونه فرآیند مکانیکی که روی سنگ معدن یا پوسته پوسته شدن پس از بهره وری انجام شود ، به طور بالقوه پوسته را خرد می کند. پردازش و جابجایی باید با دقت برنامه ریزی شود تا فقط به همان اندازه که برای استخراج کارآمد و "تصفیه" مورد نیاز است ، انجام شود.

 

گرافیت پوسته تجاری موجود برای سنگ زنی و فرآیندهای بیشتر در سه اندازه اصلی موجود است. این اندازه ها -100-mesh ، + 100 mesh و + 50 mesh هستند. بسته به منبع و نیازهای دیگر کاهش های "عجیب و غریب" دیگری در دسترس است ، اما سه مورد فوق به طور کلی اسب کار این صنعت محسوب می شوند. از این سه منبع خوراک ، بیشتر گریدهای دیگر از پوسته پوسته درشت 32+ تا پودر 3 میکرومتر ساخته می شوند.

محصولات گرافیت پوسته تجاری در طیف وسیعی از خلوص از حدود 80٪ کربن تا 99+ درصد کربن در دسترس هستند. پوسته پوسته ای که در محدوده خلوص 98-80٪ است معمولاً نمایانگر موادی است که فقط با استفاده از شناور کف تهیه شده اند. پوسته پوسته شدن با خلوص بالای 98٪ با استفاده از روشهای دیگر پس از شناور سازی خالص سازی شده است. مواد با اندازه 0.5 میلی متر تا 3 میکرومتر از Asbury Carbons به عنوان محصولات "خارج از قفسه" در هر یک از خلوص های ذکر شده در بالا موجود است.