Grafite natural versus grafite sintético: Uma comparação detalhada

O grafite é um composto multiuso usado em vários setores, como energia, lubrificantes, eletrônicos e outros. No entanto, a maioria das pessoas não sabe que ele está disponível em duas formas: grafite natural e grafite sintético. Este guia faz uma análise comparativa dos dois tipos de grafite. Ele esclarece sobre suas composições, aplicações e fabricação.

Visão geral do Nature Graphite

O grafite natural é um composto orgânico feito principalmente de carbono. Quando o material rico em carbono é exposto a alta pressão e calor no interior da rocha, forma-se o grafite. Esse processo leva milhões de anos para ser concluído.

As mineradoras extraem grafite natural da terra em várias formas. Entretanto, as três principais formas de grafite natural incluem:

Amorfo

O grafite amorfo apresenta uma estrutura desordenada devido ao arranjo aleatório dos átomos de carbono. Esse grafite natural se forma devido ao metamorfismo de contato entre uma camada de carvão antracito e um agente de metamorfismo, como magma ou estresse tectônico.

Flocos

O grafite em flocos natural se forma quando o carbono é exposto a alta pressão e temperatura. O floco é geralmente proveniente de depósitos de rocha metamórfica. Essa forma de grafite é fina, plana e apresenta uma camada hexagonal.

Cristalino

O grafite cristalino é conhecido por sua estrutura atômica regular. Os átomos de carbono desse grafite estão dispostos em uma estrutura hexagonal.

Visão geral do grafite sintético

O grafite sintético é um composto feito pelo homem e preparado em uma fábrica. Esse grafite artificial se forma quando materiais que contêm carbono, como coque, piche de alcatrão de carvão etc., são expostos a altas temperaturas em um forno.

Diferentemente do grafite natural, esse composto tem propriedades precisas. Como é produzido pelo homem, é possível controlar o tamanho do grão, a pureza e a densidade.

A aparência do grafite sintético é mais consistente. Além disso, seus flocos são mais macios do que os do grafite natural.

Vamos comparar os diferentes aspectos do grafite natural e do grafite sintético.

Grafite natural versus grafite sintético: Comparação de diferentes fatores

Composição

O grafite natural é composto de carbono e várias impurezas. Ele é encontrado principalmente em rochas metamórficas. O grafite se forma devido à metamorfismo de material rico em carbono.

O conteúdo de carbono no grafite natural varia entre 15% e 95%. A composição restante pode ser de cinzas, ferro, sílica, enxofre etc.

O grafite sintético, por outro lado, contém 99% de carbono. Os 1% restantes contêm material volátil e teor de cinzas.

Cor

A tonalidade do grafite natural varia do cinza escuro ao preto. Também é possível notar um brilho metálico sobre ele.

Em geral, essa variação de cor se deve às impurezas presentes no grafite. Essa forma de grafite é relativamente mais opaca.

A cor do grafite sintético é mais escura devido à sua alta pureza. Por ser um composto feito em laboratório, ele apresenta uma aparência consistente. Além disso, tem uma superfície uniforme e lisa.

Fabricação

Como mencionado acima, as empresas extraem grafite natural de minas e pedreiras. Essa matéria-prima passa por vários tratamentos para melhorar sua qualidade. Esses processos eliminam as impurezas do grafite e mantêm seu tamanho de partícula.

Os engenheiros químicos aquecem o coque de petróleo ou o piche de alcatrão de carvão a temperaturas acima de 2.500 graus Celsius. Esse grafitização converte materiais de carbono em grafite.

Além disso, ele garante a estrutura cristalina do grafite sintético devido ao alinhamento dos átomos de carbono.

Propriedades químicas

O grafite natural permanece estável em temperatura ambiente. Sob condições padrão, ele é quimicamente inerte. Isso significa que o grafite não reage a ácidos, álcalis e outros solventes. Entretanto, o grafite orgânico pode se oxidar em temperaturas próximas a 600 °C.

O grafite sintético tem uma tolerância extremamente alta a produtos químicos. Sua alta densidade e baixa porosidade o tornam resistente a vários tipos de substâncias.

Propriedades físicas/densidade

A densidade do grafite natural varia entre 1,5 e 1,8 g/cm³, dependendo do tipo. O grafite em flocos e o grafite amorfo podem apresentar pequenas variações em sua estrutura e composição.

O grafite sintético é um pouco mais denso que o natural. Sua solidez varia entre 1,6 e 1,9 g/cm³. Além disso, como o nível de pureza é maior nesse grafite, ele tem melhor condutividade térmica e elétrica.

Preço

O preço do grafite pode variar de acordo com vários fatores. Dependendo do tipo, do grau e da demanda do mercado, o preço do grafite natural pode variar entre US$ 500 e US$ 2.000 por tonelada.

O grafite sintético é caro. Seu preço começa a partir de US$ 3.000 por tonelada. O custo de alguns tipos sintéticos premium pode chegar a US$ 20.000 por tonelada.

Grafite natural versus grafite sintético: Aplicações

Grafite natural

Refratários

O grafite natural é comumente usado na fabricação de tijolos e cadinhos. Além disso, é possível notar seu uso na fabricação de moldes em setores como aço e vidro. Afinal, ele tem alta resistência ao calor.

Lubrificantes

O grafite natural apresenta uma estrutura em camadas escorregadia. Como resultado, as empresas o utilizam em lubrificantes e graxas como ingredientes principais.

Lápis

O grafite natural também é usado para fazer pontas de lápis. Afinal de contas, esse composto deixa uma marca no papel.

Baterias

Os fabricantes de baterias usam grafite natural como material anódico em algumas baterias de íons de lítio. Isso é comum em baterias de baixo custo que não precisam de tanta potência ou desempenho.

Fundição

O grafite natural é um ingrediente primário no setor de fundição e fundição. As empresas o utilizam como agente de separação para evitar que os moldes grudem no metal durante a fundição.

Lonas de freio

O grafite natural tem excelentes propriedades de atrito. Consequentemente, as empresas automobilísticas o utilizam para fabricar lonas de freio e juntas.

Aplicações do grafite sintético

Eletrodos

O grafite sintético é capaz de suportar altas temperaturas. Além disso, é altamente condutivo. Consequentemente, os fabricantes de eletrodos o utilizam para fazer eletrodos de grafite para fornos elétricos a arco.

Baterias de íons de lítio

O grafite sintético é usado como material anódico em baterias de íons de lítio para veículos elétricos. Esse grafite é mais puro e mais consistente em sua estrutura, o que melhora o desempenho da bateria.

Células a combustível

O grafite sintético também é usado na produção de placas bipolares em células de combustível de membrana de troca de prótons (PEMFC).

Indústria nuclear

Esse grafite sintético feito pelo homem tem alta estabilidade térmica. Os engenheiros nucleares o utilizam como moderador e refletor em reatores nucleares.

O grafite sintético reduz a velocidade dos nêutrons e sustenta a fissão nuclear.

Conclusão

Esta é uma visão abrangente de como o grafite natural se compara ao grafite sintético. Ambos são compostos valiosos usados em vários setores.

O grafite natural é econômico e adequado para aplicações em que não é necessária alta pureza de grafite. Por outro lado, o grafite sintético é caro. No entanto, ele é adequado para aplicações que precisam da forma mais pura de grafite. Afinal de contas, ele oferece desempenho consistente.