Grafite

La grafite è un allotropo cristallino del carbonio, un semimetale, un minerale elementare e una forma di carbone. La grafite è la forma di carbonio più stabile in condizioni standard. Pertanto, viene utilizzato in termochimica come stato standard per la definizione del calore di formazione di composti di carbonio.

Forma di carbonio allotropico cristallino, usato principalmente come materiale da disegno, sotto forma di una matita. È una sostanza friabile, composta da grani piatti e friabili, che vengono trasferiti sulla superficie del supporto (solitamente carta) mentre l’artista disegna e impartisce una delicata lucentezza ai tratti. La grafite sintetica, che è stata prodotta commercialmente dal 1897, è ottenuta dal carborundum. La grafite fu scavata per la prima volta in Baviera all’inizio del XIII secolo, ma il suo potenziale come mezzo artistico rimase inutilizzato fino alla scoperta, avvenuta alla metà del XVI secolo, della grafite pura a Borrowdale, in Cumbria, in Inghilterra. La miniera di Borrowdale era in piena attività dal 1580, quando la grafite nativa fu prelevata dalla miniera, segata in fogli e poi in sottili aste quadrate che formavano il “piombo” e poi incassate nel legno per formare la matita. La grafite sembra essere stata usata per la prima volta nel sottosuolo nel 16 ° secolo, sostituendo lo stilo del punto di riferimento da cui probabilmente deriva il termine “piombo”.

La grafite forma cristalli opachi, da grigi a neri in forme esagonali, tabulari, squamose o punteggiate con lucentezza metallica sulle superfici cristalline. Gli aggregati massicci o granulari, tuttavia, sono noiosi.

Con la carbonizzazione di materiali carboniosi si formano carboni grafitizzabili. I materiali di partenza sono, ad esempio, lignite, carbon fossile, petrolio e pece, ma anche materie plastiche. Nella grafitizzazione viene effettuata mediante riscaldamento in assenza di aria a circa 3000 ° C, una trasformazione da carbonio amorfo a grafite policristallina.

I principali tipi di grafite naturale, ciascuno presente in diversi tipi di depositi di minerali sono:
Le piccole scaglie cristalline di grafite (o grafite in scaglie) si presentano come particelle piatte isolate, piatte con bordi esagonali se non interrotte. Quando rotto, i bordi possono essere irregolari o angolari;
Grafite amorfa: la grafite lamellare molto fine è talvolta chiamata amorfa;
La grafite grossa (o grafite della vena) si verifica nelle vene o nelle fratture della fessura e si presenta come massicce interazioni di platy di aggregati cristallini fibrosi o aciculari, ed è probabilmente di origine idrotermale.
La grafite pirolitica altamente ordinata si riferisce alla grafite con una diffusione angolare tra i fogli di grafite inferiore a 1 °.
Il nome “fibra di grafite” è talvolta usato per riferirsi a fibre di carbonio o polimero rinforzato con fibra di carbonio.

L’uso della grafite in epoca preistorica può vantare una lunga tradizione in Europa. Le prime indicazioni di un uso sono conosciute dal Mesolitico del nord Italia. Pezzi di grafite grezza venivano usati come coloranti e dati ai morti nelle tombe. Per il Neolitico ci sono numerosi documenti di argilla di grafite e ceramica grafitizzata in Boemia. In Baviera, la cultura di Straubinger è particolarmente evidente nella prima età del bronzo a causa del pesante uso della grafite.

Nella tarda età del ferro nell’Europa centrale (periodo Latène), la grafite veniva spesso usata per fabbricare vasi, in particolare vasi, a prova di fuoco. Durante questo periodo ci fu un commercio su larga scala, che coprì l’intera diffusione della cultura latina. I depositi di Passau e Krummau sono stati particolarmente significativi qui. Dopo il crollo della cultura celtica nell’Europa centrale nel corso della conquista romana e dell’espansione germanica, ci vogliono circa 800 anni fino all’inizio del Medioevo, finché nell’Europa centro-orientale slava, in una scala più grande, la grafite fu nuovamente utilizzata. Sorprendentemente, la grafite non ha avuto un ruolo come materiale di scrittura in Asia (in particolare la Cina, che era già stata scritta in tenera età).

Nel 16 ° secolo, gli inglesi scoprirono una grande quantità di grafite pura, che, tuttavia, consideravano una forma di piombo piombo galena (Plumbago). Solo Carl Wilhelm Scheele riuscì nel 1779 a dimostrare che la grafite è pura carbonio. Nonostante la prova di Scheele, il termine matita è ancora usato oggi. Dal momento che la grafite risultava non solo un buon materiale da scrittura, ma anche un materiale perfetto per la fusione di stampi di palle di cannone, aveva anche un certo significato militare. Così, ad esempio, durante le guerre napoleoniche all’inizio del 19 ° secolo, fu vietata l’esportazione di matite dalla Gran Bretagna alla Francia.

Proprietà:
Struttura:
La grafite ha una struttura planare stratificata. I singoli strati sono chiamati grafene. In ogni strato, gli atomi di carbonio sono disposti in un reticolo a nido d’ape con separazione di 0,142 nm e la distanza tra i piani è di 0,335 nm. Gli atomi nel piano sono legati in modo covalente, con solo tre dei quattro potenziali siti di legame soddisfatti. Il quarto elettrone è libero di migrare nel piano, rendendo la grafite elettricamente conduttiva. Tuttavia, non conduce in una direzione ad angolo retto rispetto al piano. Il legame tra gli strati avviene tramite deboli legami di van der Waals, che consente di separare facilmente gli strati di grafite o di scivolare l’uno sull’altro.

Le due forme note di grafite, alfa (esagonale) e beta (romboedrica), hanno proprietà fisiche molto simili, ad eccezione del fatto che gli strati di grafene si sovrappongono in modo leggermente diverso. La grafite alfa può essere piatta o allacciata. La forma alfa può essere convertita in forma beta tramite trattamento meccanico e il modulo beta ritorna alla forma alfa quando viene riscaldato sopra 1300 ° C.

Le proprietà acustiche e termiche della grafite sono altamente anisotropiche, poiché i fononi si propagano rapidamente lungo i piani strettamente legati, ma sono più lenti a viaggiare da un piano all’altro. L’elevata stabilità termica della grafite e la conduttività elettrica e termica ne facilitano l’uso diffuso come elettrodi e refrattari nelle applicazioni di lavorazione dei materiali ad alta temperatura. Tuttavia, in atmosfere contenenti ossigeno, la grafite si ossida facilmente per formare CO2 a temperature di 700 ° C e oltre.

La grafite è un conduttore elettrico, di conseguenza, utile in applicazioni come gli elettrodi per lampade ad arco. Può condurre elettricità a causa della vasta delocalizzazione elettronica all’interno degli strati di carbonio (un fenomeno chiamato aromaticità). Questi elettroni di valenza sono liberi di muoversi, quindi sono in grado di condurre elettricità. Tuttavia, l’elettricità viene principalmente condotta all’interno del piano degli strati. Le proprietà conduttive della grafite in polvere ne consentono l’uso come sensore di pressione nei microfoni in carbonio.

La grafite e la polvere di grafite sono apprezzate in applicazioni industriali per le loro proprietà autolubrificanti e lubrificanti secche. Vi è una credenza comune che le proprietà lubrificanti della grafite siano dovute unicamente allo sciolto accoppiamento interlamellare tra i fogli nella struttura. Tuttavia, è stato dimostrato che in un ambiente sottovuoto (come nelle tecnologie per l’uso nello spazio), la grafite si degrada come lubrificante, a causa delle condizioni ipossiche. Questa osservazione ha portato all’ipotesi che la lubrificazione sia dovuta alla presenza di fluidi tra gli strati, come l’aria e l’acqua, che sono naturalmente assorbiti dall’ambiente. Questa ipotesi è stata confutata da studi che dimostrano che l’aria e l’acqua non vengono assorbite. Studi recenti suggeriscono che un effetto chiamato superlubricità può anche tenere conto delle proprietà lubrificanti della grafite. L’uso della grafite è limitato dalla sua tendenza a facilitare la corrosione per vaiolatura in alcuni acciai inossidabili e a promuovere la corrosione galvanica tra metalli dissimili (a causa della sua conduttività elettrica). È anche corrosivo per l’alluminio in presenza di umidità. Per questo motivo, l’US Air Force ha vietato il suo uso come lubrificante negli aerei in alluminio e ha scoraggiato il suo uso in armi automatiche contenenti alluminio. Anche i segni a matita di grafite sulle parti in alluminio possono facilitare la corrosione. Un altro lubrificante per alte temperature, il nitruro di boro esagonale, ha la stessa struttura molecolare della grafite. A volte è chiamato grafite bianca, a causa delle sue proprietà simili.

Quando un gran numero di difetti cristallografici legano questi piani insieme, la grafite perde le sue proprietà di lubrificazione e diventa quella che è nota come grafite pirolitica. È anche altamente anisotropico e diamagnetico, quindi galleggerà a mezz’aria sopra un forte magnete. Se è fatto in un letto fluidizzato a 1000-1300 ° C, è isotropico turbostratico e viene utilizzato nei dispositivi di contatto del sangue come valvole cardiache meccaniche e viene chiamato carbonio pirolitico e non è diamagnetico. La grafite pirolitica e il carbonio pirolitico sono spesso confusi ma sono materiali molto diversi.

Le grafiti naturali e cristalline non sono spesso usate in forma pura come materiali strutturali, a causa dei loro piani di taglio, fragilità e proprietà meccaniche inconsistenti.

Applicazione:
La grafite naturale viene principalmente consumata per refrattari, batterie, produzione di acciaio, grafite espansa, guarnizioni dei freni, rivestimenti per fonderia e lubrificanti. Il grafene, che si trova naturalmente nella grafite, ha proprietà fisiche uniche ed è tra le sostanze più forti conosciute. Tuttavia, il processo di separazione dalla grafite richiederà un maggiore sviluppo tecnologico.

refrattari:
L’uso della grafite come materiale refrattario iniziò prima del 1900 con il crogiolo di grafite usato per tenere il metallo fuso; questa è ora una parte minore dei refrattari. A metà degli anni ’80, il mattone in magnesite di carbonio divenne importante, e un po ‘più tardi la forma di grafite di allumina. A partire dal 2017 l’ordine di importanza è: forme di allumina-grafite, mattoni in carbonio-magnesite, monolitici (pistole e mescolanze), e poi crogioli.

I crogioli iniziarono ad usare grafite in scaglie molto grande e mattoni in magnesite di carbonio che richiedevano grafite in scaglie non abbastanza grande; per questi e altri, ora c’è molta più flessibilità in termini di dimensioni del fiocco richiesto e la grafite amorfa non è più limitata ai refrattari di fascia bassa. Le forme di grafite di allumina sono utilizzate come prodotti di colata continua, come ugelli e canali, per convogliare l’acciaio fuso dalla siviera alla muffa, e i convertitori in acciaio e i forni ad arco elettrico della linea in magnesite di carbonio resistono a temperature estreme. I blocchi di grafite sono anche usati in parti di rivestimenti di altoforno dove l’alta conduttività termica della grafite è critica. I monoliti di elevata purezza sono spesso usati come rivestimento continuo della fornace al posto dei mattoni in carbonio-magnesite.

L’industria dei refrattari americana ed europea ha avuto una crisi nel 2000-2003, con un mercato indifferente per l’acciaio e un calo del consumo refrattario per tonnellata di acciaio sottostanti acquisizioni societarie e molte chiusure di impianti. Molte chiusure di impianti sono state ottenute dall’acquisizione di Refrattari Harbison-Walker da parte di RHI AG e alcuni impianti hanno messo all’asta le loro attrezzature. Poiché gran parte della capacità persa era per il mattone in magnesite di carbonio, il consumo di grafite all’interno dell’area refrattaria si spostava verso forme di allumina-grafite e monolitici, e lontano dal mattone. La principale fonte di mattoni in carbonio-magnesite è ora le importazioni dalla Cina. Quasi tutti i refrattari sopra citati sono utilizzati per produrre acciaio e rappresentano il 75% del consumo refrattario; il resto è utilizzato da una varietà di industrie, come il cemento.

Secondo il USGS, il consumo di grafite naturale negli Stati Uniti nei refrattari comprendeva 12.500 tonnellate nel 2010.

Batterie:
L’uso della grafite nelle batterie è aumentato negli ultimi 30 anni. Grafite naturale e sintetica sono utilizzate per costruire l’anodo di tutte le principali tecnologie della batteria. La batteria agli ioni di litio utilizza all’incirca il doppio della quantità di grafite rispetto al carbonato di litio.

La domanda di batterie, principalmente batterie al nickel-metallo-idruro e agli ioni di litio, ha causato una crescita della domanda di grafite tra la fine degli anni ’80 e l’inizio degli anni ’90. Questa crescita è stata guidata dall’elettronica portatile, come lettori CD portatili e utensili elettrici. Computer portatili, telefoni cellulari, tablet e prodotti smartphone hanno aumentato la domanda di batterie. Si prevede che le batterie dei veicoli elettrici aumenteranno la domanda di grafite. Ad esempio, una batteria agli ioni di litio in una Nissan Leaf completamente elettrica contiene quasi 40 kg di grafite.

siderurgia:
La grafite naturale a questo fine usa principalmente l’innalzamento del carbonio nell’acciaio fuso, sebbene possa essere usato per lubrificare gli stampi usati per estrudere l’acciaio caldo. La fornitura di alogenuri di carbonio è molto competitiva, quindi soggetta a prezzi spietati da alternative come la polvere di grafite sintetica, il coke di petrolio e altre forme di carbonio. Un rilancio in carbonio viene aggiunto per aumentare il contenuto di carbonio dell’acciaio al livello specificato. Una stima basata sulle statistiche sul consumo di grafite USGS negli Stati Uniti indica che nel 2005 sono state usate in questo modo 10.500 tonnellate.

Guarnizioni dei freni:
Grafite amorfa naturale e lamelle a scaglie fini sono utilizzate nelle guarnizioni dei freni o nelle ganasce dei freni per veicoli più pesanti (non automobilistici) e sono diventate importanti con la necessità di sostituire l’amianto. Questo utilizzo è stato importante per un po ‘di tempo, ma le composizioni organiche (NAO) di nonbestos stanno iniziando a ridurre la quota di mercato della grafite. L’industria del freno-rivestimento si scuote con alcune chiusure di impianti non è stata vantaggiosa, né ha un mercato automobilistico indifferente. Secondo il USGS, il consumo di grafite naturale negli Stati Uniti nei rivestimenti dei freni era di 6.510 tonnellate nel 2005.

Rivestimenti per fonderia e lubrificanti:
Una lavatura di stampi rivolta verso la fonderia è una vernice a base d’acqua di grafite amorfa o a scaglie fini. Dipingendo l’interno di uno stampo con esso e lasciandolo asciugare lascia un sottile strato di grafite che faciliterà la separazione dell’oggetto fuso dopo che il metallo caldo si sarà raffreddato. I lubrificanti in grafite sono articoli speciali per l’uso a temperature molto alte o molto basse, come la contraffazione di un lubrificante, un agente antisismico, un lubrificante per ingranaggi per macchinari da miniera e per lubrificare le serrature. Avere una grafite a grana bassa, o anche una grafite no-grit (una purezza molto elevata), è altamente desiderabile. Può essere usato come polvere secca, in acqua o olio, o come grafite colloidale (una sospensione permanente in un liquido). Una stima basata sulle statistiche sul consumo di grafite USGS indica che nel 2005 sono state utilizzate 2.200 tonnellate in questo modo.

Matite:
La capacità di lasciare segni su carta e altri oggetti ha dato il nome alla grafite, data nel 1789 dal mineralogista tedesco Abraham Gottlob Werner. Deriva da graphein, che significa scrivere / disegnare in greco antico.

Dal 16 ° secolo, tutte le matite sono state realizzate con fili di grafite naturale inglese, ma il piombo a matita moderno è più comunemente un mix di grafite in polvere e argilla; fu inventato da Nicolas-Jacques Conté nel 1795. Non è chimicamente legato al piombo metallico, i cui minerali hanno un aspetto simile, da qui la continuazione del nome. Plumbago è un altro termine più antico per la grafite naturale utilizzata per il disegno, in genere come un pezzo di minerale senza un involucro di legno. Il termine disegno a plumbago è normalmente limitato alle opere del XVII e XVIII secolo, per lo più ritratti.

Oggi, le matite sono ancora un mercato piccolo ma significativo per la grafite naturale. Circa il 7% degli 1,1 milioni di tonnellate prodotte nel 2011 è stato utilizzato per fabbricare matite. La grafite amorfa di bassa qualità viene utilizzata e proviene principalmente dalla Cina.

Grafite espansa:
La grafite espansa si ottiene immergendo la grafite naturale in scaglie in un bagno di acido cromico, quindi l’acido solforico concentrato, che separa i piani del reticolo cristallino, espandendo così la grafite. La grafite espansa può essere utilizzata per realizzare fogli di grafite o utilizzati direttamente come composti “hot top” per isolare metallo fuso in un mestolo o lingotti d’acciaio roventi e diminuire la dispersione di calore, o come i fuochi installati attorno a una porta tagliafuoco o in collari di lamiera tubo di plastica circostante (durante un incendio, la grafite si espande e si carbonizza per resistere alla penetrazione e alla diffusione del fuoco) o per realizzare un materiale per guarnizioni ad alte prestazioni per l’uso a temperature elevate. Dopo essere stato trasformato in foglio di grafite, il foglio viene lavorato e assemblato nelle piastre bipolari in celle a combustibile. Il foglio è realizzato in dissipatori di calore per computer portatili che li mantengono freschi pur risparmiando il peso, e viene trasformato in un laminato di alluminio che può essere utilizzato nelle guarnizioni delle valvole o trasformato in guarnizioni. Gli imballaggi vecchio stile sono ora un membro minore di questo raggruppamento: grafite a scaglie fini in oli o grassi per usi che richiedono resistenza al calore. Una stima GAN dell’attuale consumo di grafite naturale negli Stati Uniti in questo uso finale è di 7.500 tonnellate.

Grafite intercalata:
La grafite forma composti di intercalazione con alcuni metalli e piccole molecole. In questi composti, la molecola o l’atomo ospite viene “inserita a sandwich” tra gli strati di grafite, risultando in un tipo di composti con stechiometria variabile. Un esempio prominente di un composto di intercalazione è la grafite di potassio, indicata con la formula KC8. I composti di intercalazione di grafite sono superconduttori. La temperatura di transizione più alta (entro giugno 2009) Tc = 11,5 K si ottiene in CaC6 e aumenta ulteriormente sotto pressione applicata (15,1 K a 8 GPa).

Grafite sintetica:
Invenzione di un processo per produrre grafite sintetica:
Nel 1893, Charles Street di Le Carbone scoprì un processo per la produzione di grafite artificiale. Un altro processo per fabbricare la grafite sintetica è stato inventato accidentalmente da Edward Goodrich Acheson (1856-1931). A metà degli anni 1890, Acheson scoprì che il carborundum surriscaldato produceva grafite quasi pura. Mentre studiava gli effetti della temperatura elevata sul carborundum, aveva scoperto che il silicio si vaporizza a circa 4,150 ° C (7500 ° F), lasciando il carbonio dietro nel carbonio grafitico. Questa grafite fu un’altra grande scoperta per lui, e divenne estremamente preziosa e utile come lubrificante.

Nel 1896, Acheson ricevette un brevetto per il suo metodo di sintesi della grafite e nel 1897 iniziò la produzione commerciale. La Acheson Graphite Co. è stata costituita nel 1899.

Ricerca scientifica:
Grafite pirolitica altamente orientata (HOPG) è la forma sintetica di alta qualità della grafite. È utilizzato nella ricerca scientifica, in particolare, come standard di lunghezza per la calibrazione dello scanner del microscopio a sonda di scansione.

elettrodi:
Gli elettrodi di grafite trasportano l’elettricità che scioglie i rottami di ferro e di acciaio, e talvolta il ferro a riduzione diretta (DRI), nei forni elettrici ad arco, che sono la stragrande maggioranza dei forni d’acciaio. Sono fatti dal coke del petrolio dopo che è stato mescolato con il catrame di carbone. Essi vengono quindi estrusi e sagomati, cotti per carbonizzare il legante (beccheggio) e infine grafitati riscaldandolo a temperature prossime a 3000 ° C, in cui gli atomi di carbonio si dispongono in grafite. Possono variare di dimensioni fino a 11 piedi di lunghezza e 30 pollici di diametro. Una percentuale crescente di acciaio globale viene prodotta utilizzando forni elettrici ad arco, e il forno elettrico ad arco si sta diventando più efficiente, producendo più acciaio per tonnellata di elettrodo. Una stima basata sui dati USGS indica che il consumo di elettrodi di grafite è stato di 197.000 tonnellate nel 2005.

Anche la fusione elettrolitica dell’alluminio utilizza elettrodi di carbonio grafitico. Su una scala molto più piccola, gli elettrodi in grafite sintetica sono utilizzati nella lavorazione a scarica elettrica (EDM), comunemente per realizzare stampi a iniezione per materie plastiche.

Polvere e rottami:
La polvere viene prodotta riscaldando il coke di petrolio in polvere sopra la temperatura di grafitizzazione, a volte con piccole modifiche. Lo sfrido di grafite proviene da pezzi di materiale elettrodo inutilizzabile (nella fase di produzione o dopo l’uso) e torniture al tornio, di solito dopo la frantumazione e il dimensionamento. La maggior parte della polvere di grafite sintetica va al rilancio del carbonio in acciaio (in competizione con la grafite naturale), con alcuni utilizzati nelle batterie e nei rivestimenti dei freni. Secondo l’USGS, la produzione di polvere e rottami di grafite sintetica negli Stati Uniti è stata di 95.000 tonnellate nel 2001 (dati più recenti).

Moderatore neutronico:
Articolo principale: grafite nucleare
Gradi speciali di grafite sintetica, come Gilsocarbon, trovano anche uso come matrice e moderatore di neutroni all’interno dei reattori nucleari. La sua sezione trasversale di neutroni bassa lo consiglia anche per l’uso nei reattori a fusione proposti. Bisogna fare attenzione che la grafite del reattore è priva di materiali che assorbono neutroni come il boro, ampiamente usato come elettrodo di semi nei sistemi di deposizione di grafite commerciale, questo ha causato il fallimento dei reattori nucleari tedeschi basati sulla grafite della Seconda Guerra Mondiale. Dal momento che non potevano isolare la difficoltà, erano costretti a usare moderatori molto più costosi di acqua pesante. La grafite utilizzata per i reattori nucleari è spesso indicata come grafite nucleare.

Altri usi:
I nanotubi di grafite (carbonio) e di carbonio sono anche utilizzati in plastiche rinforzate con fibra di carbonio e in materiali compositi resistenti al calore come carbonio rinforzato al carbonio (RCC). Le strutture commerciali composte da grafite in fibra di carbonio comprendono canne da pesca, aste per mazze da golf, telai di biciclette, pannelli per carrozzerie sportive, fusoliera del Boeing 787 Dreamliner e stecche da piscina e sono state impiegate con successo nel cemento armato, Le proprietà meccaniche della fibra di carbonio i compositi plastici rinforzati con grafite e la ghisa grigia sono fortemente influenzati dal ruolo della grafite in questi materiali. In questo contesto, il termine “grafite (100%)” è spesso usato per riferirsi a una miscela pura di rinforzo e resina di carbonio, mentre il termine “composito” è usato per materiali compositi con ingredienti aggiuntivi.

La moderna polvere senza fumo è rivestita in grafite per prevenire l’accumulo di cariche elettrostatiche.

La grafite è stata utilizzata in almeno tre materiali assorbenti del radar. È stato mescolato con gomma in Sumpf e Schornsteinfeger, che sono stati utilizzati su snorkel U-boat per ridurre la loro sezione radar. Veniva anche usato nelle tessere sui primi F-117 Nighthawk (1983).

Estrazione e riciclaggio della grafite:
La grafite viene estratta sia con metodi a cielo aperto che sotterranei. La grafite di solito ha bisogno di benefici. Ciò può essere effettuato selezionando a mano i pezzi di ganga (roccia) e filtrando a mano il prodotto o schiacciando la roccia e facendo galleggiare la grafite. Il beneficio della flottazione incontra la difficoltà che la grafite è molto morbida e “segna” (cappotti) le particelle di ganga. Questo fa sì che le particelle “marcate” della ganga galleggiano via con la grafite, producendo concentrato impuro. Esistono due modi per ottenere un concentrato o un prodotto commerciale: ripetuto rimacinato e flottante (fino a sette volte) per purificare il concentrato, o mediante lisciviazione acida (sciogliendo) la ganga con acido fluoridrico (per una ganga di silicato) o acido cloridrico (per una ganga carbonatica).

Durante la fresatura, i prodotti e i concentrati di grafite in entrata possono essere macinati prima di essere classificati (dimensionati o schermati), con le frazioni di dimensioni più grossolane (inferiore a 8 mesh, 8-20 mesh, 20-50 mesh) accuratamente conservate e quindi il contenuto di carbonio sono determinati. Alcune miscele standard possono essere preparate da diverse frazioni, ciascuna con una certa distribuzione delle dimensioni del fiocco e contenuto di carbonio. È inoltre possibile creare miscele personalizzate per i singoli clienti che desiderano una certa distribuzione delle dimensioni del fiocco e contenuto di carbonio. Se la dimensione della scaglia non è importante, il concentrato può essere macinato più liberamente. I prodotti finali tipici includono una polvere fine da utilizzare come fanghiglia nella perforazione petrolifera e rivestimenti per stampi da fonderia, rilancio del carbonio nell’industria dell’acciaio (la polvere di grafite sintetica e il coke di petrolio in polvere possono anche essere usati come rilancio di carbonio). Gli impatti ambientali dei mulini di grafite consistono in inquinamento atmosferico, compresa l’esposizione a particelle fini dei lavoratori e anche la contaminazione del suolo da fuoriuscite di polveri che portano alla contaminazione del suolo da metalli pesanti.

Il modo più comune di riciclare la grafite si verifica quando gli elettrodi in grafite sintetica vengono fabbricati e i pezzi vengono tagliati o le torniture al tornio vengono scartate, oppure l’elettrodo (o altro) viene utilizzato fino in fondo al supporto dell’elettrodo. Un nuovo elettrodo sostituisce il vecchio, ma rimane un pezzo considerevole del vecchio elettrodo. Questo è schiacciato e dimensionato, e la polvere di grafite risultante è principalmente utilizzata per aumentare il contenuto di carbonio dell’acciaio fuso. I refrattari contenenti grafite sono talvolta anche riciclati, ma spesso non a causa della loro grafite: gli oggetti più voluminosi, come i mattoni in magnesite di carbonio che contengono solo il 15-25% di grafite, di solito contengono troppa grafite. Tuttavia, alcuni mattoni riciclati di magnesite di carbonio sono usati come base per i materiali di riparazione della fornace, e anche i mattoni di magnesite di carbonio frantumati sono usati nei condizionatori di scorie. Mentre i crogioli hanno un alto contenuto di grafite, il volume dei crogioli utilizzati e quindi riciclati è molto piccolo.

Un prodotto di grafite in scaglie di alta qualità che assomiglia da vicino alla grafite in scaglie naturale può essere prodotto dalla produzione di acciaio Kish. Kish è un grosso residuo di scarto fangoso scremato dalla massa di ferro fuso ad una fornace di ossigeno di base, ed è costituito da una miscela di grafite (precipitata dal ferro supersaturo), scorie ricche di calce e un po ‘di ferro. Il ferro viene riciclato sul posto, lasciando una miscela di grafite e scorie. Il miglior processo di recupero utilizza la classificazione idraulica (che utilizza un flusso di acqua per separare i minerali per gravità specifica: la grafite è leggera e si deposita quasi per ultima) per ottenere un concentrato ruvido di grafite al 70%. Lisciando questo concentrato con acido cloridrico si ottiene un prodotto al 95% di grafite con una dimensione del fiocco che varia da 10 mesh verso il basso.