Графит обогащённый

Природный графит всегда содержит минеральные примеси — глины, оксиды железа и другие сопутствующие минералы. Их присутствие ограничивает или полностью исключает использование сырого концентрата в большинстве технических процессов. Обогащение переводит графит в товарную форму: удаляет пустую породу, повышает долю углерода и приводит материал в соответствие с требованиями конкретных ГОСТов.

Природный графит: разновидности и исходное содержание углерода

Природный графит подразделяется на три минералогических типа:

• Жильный (плотнокристаллический) — крупные компактные кристаллы, наиболее высокое исходное содержание углерода, добывается шахтным способом.
• Чешуйчатый (кристаллический) — пластинчатые кристаллы средней крупности, залегает в гнейсах и кристаллических сланцах, основное промышленное сырьё для обогащения.
• Аморфный (скрытокристаллический) — мельчайшие кристаллы, образуется из каменного угля при региональном метаморфизме, наиболее бедный по содержанию углерода.

Промышленная целесообразность обогащения возникает при содержании углерода в руде от 3–5 % (флотационный метод) и выше. Большинство коммерческих месторождений чешуйчатого графита имеют исходное содержание 20–40 % C, что и определяет необходимость обогащения перед поставкой.

Флотационное обогащение: суть метода и технологическая схема

Флотация — основной промышленный метод обогащения кристаллических графитовых руд. Метод основан на природной гидрофобности графита: частицы графита прилипают к пузырькам воздуха и всплывают в пенный слой, тогда как частицы пустой породы смачиваются водой и оседают.

Технологическая схема обогащения включает последовательные операции:

1. Дробление исходной руды.
2. Поэтапное измельчение до раскрытия сростков графита с породой. Для сохранения крупных чешуек, которые ценятся выше, измельчение ведётся стадиально: до конечной крупности доводится только концентрат, а не вся масса.
3. Флотация с многократными перечистками концентрата — для снижения зольности до целевых значений.
4. Мокрая классификация по крупности.
5. Сушка.
6. Сухая классификация с разделением на фракции.

Хвосты флотации — материал с низким содержанием графита — направляются в отвал или используются как низкосортный литейный графит без дополнительной переработки.

Характеристики обогащённого графита

Содержание углерода и зольность

Конечный показатель качества обогащённого графита — зольность (содержание несгораемого остатка) и связанная с ней доля углерода. После флотации с многократными перечистками кристаллический концентрат содержит 93–95 % углерода с извлечением из руды свыше 90 %. Требуемая зольность зависит от назначения и нормируется конкретным ГОСТом — от 0,5 % для смазочного графита высшего сорта до 10 % для тигельного.

Физические и физико-химические свойства

Ниже приведены характеристики природного кристаллического (чешуйчатого) графита после обогащения.

Характеристика	Значение	Примечание
Истинная плотность	2,08–2,23 г/см³	Плотность кристаллов; насыпная плотность порошка значительно ниже
Теплопроводность	100–354 Вт/(м·К)	Зависит от марки, ориентации кристаллов и температуры
Твёрдость по Моосу	1–2	Мягкий, жирный на ощупь, легко расслаивается
Термостойкость	Сублимация при ~3 900 К	Не плавится; устойчив в отсутствие окислителей
Химическая стойкость	Инертен к большинству кислот при н.у.	Окисляется при высоких температурах в присутствии кислорода
Электропроводность	Полуметалл	Анизотропна: значительно выше вдоль базисных плоскостей кристалла

Электропроводность природного графита анизотропна: в направлении базисных плоскостей кристалла она существенно выше, чем в перпендикулярном направлении. В порошковом концентрате, где ориентация чешуек случайна, фактические значения электрических параметров определяются степенью прессования и плотностью изделия.

Марки обогащённого природного графита по ГОСТ

Действующий ГОСТ 17022-81 классифицирует природный кристаллический графит по назначению. Каждая группа применений охватывается отдельным ГОСТом с конкретными требованиями по зольности, гранулометрическому составу и влажности.

Смазочный графит — ГОСТ 8295-73

Марка	Зольность, % (не более)	Основное назначение
ГС-1	0,5	Смазки для ответственных узлов трения, электропроводящие покрытия
ГС-2	1,0	Смазочные составы, электропроводящая резина
ГС-3	2,0	Смазочные препараты, порошковая металлургия
ГС-4	5,0	Смазки общего назначения
П	7,0	Смазочные пасты общего назначения

Тигельный графит — ГОСТ 4596-75

Стандарт распространяется на обогащённый кристаллический графит для изготовления огнеупорных изделий.

Марка	Зольность, % (не более)	Применение
ГТ-1	5,0	Тигли и огнеупорные изделия, повышенные требования к чистоте
ГТ-2	7,0	Тигли и огнеупорные изделия
ГТ-3	10,0	Тигли и огнеупорные изделия (Кыштымское месторождение — до 11 % по соглашению)

Графит для электроугольных изделий — ГОСТ 10274-79

Стандарт нормирует природный графит нескольких месторождений, обозначаемый по аббревиатуре источника: ЭУЗ (Завальевское), ЭУТ (Тайгинское), ЭУН (Ногинское). Зольность — от 0,5 % (ЭУЗ-М) до 5,0 % (третьи сорта). Применяется для производства щёток, контактных вставок и других электроугольных изделий.

Области применения обогащённого графита

Область применения определяется требуемой зольностью и крупностью фракции:

• Огнеупорные и тигельные изделия (ГТ-1 – ГТ-3): тигли для плавки цветных металлов, графито-корундовые изделия, футеровка металлургических агрегатов.
• Смазочные препараты и антифрикционные покрытия (ГС-1 – ГС-4, П): коллоидно-графитовые препараты, смазки узлов трения, покрытия для горячей штамповки и прокатки.
• Литейное производство (ГЛ): разделительные покрытия кокилей, постоянных форм и стержней для предотвращения пригара.
• Электроугольные изделия (ЭУЗ, ЭУТ, ЭУН): щётки электрических машин, контактные вставки токоприёмников.
• Электропроводящие покрытия и резины: антистатические и электропроводящие составы.
• Порошковая металлургия и нефтегазовая промышленность: присадки к буровым растворам для снижения трения в скважинах.
• Аккумуляторная промышленность: анодный материал в литий-ионных элементах при использовании чешуйчатого графита высокой чистоты.

Выбор марки в каждом случае определяется не только зольностью, но и крупностью чешуйки. Крупнозернистый концентрат (+0,2 мм) дефицитнее мелкозернистого и применяется там, где важна слоистая структура: в огнеупорных изделиях, смазочных составах и в производстве расширенного графита. Подробнее об исходном сырье — на странице чешуйчатый серебристый графит и природный графит.

Формы поставки

Обогащённый графит поставляется в виде:

• Порошка в мягких контейнерах (биг-бэгах) или бумажных мешках — наиболее распространённая форма для промышленных потребителей.
• Классифицированного по фракциям концентрата с указанием остатка на контрольных ситах в соответствии с ГОСТ.

Документация на партию включает паспорт качества с указанием марки, зольности, влажности, гранулометрического состава и соответствия нормативному документу. Поставка по заявке — уточните требуемую марку и фракцию у менеджера.