Hiina- grafiidireservid, omadused ja rakendusalad

Hiina on maailma suurim grafiidimaagi eksportija. Selle ekspordimaht moodustab kolmandiku kogu globaalse grafiidimaagi turust.
Kuid kõigi eksporditoodete hulgas on kristalne grafiit ja mikrokristalliline grafit peamiselt toored või laias laastus töödeldud tooted. Ameerika Ühendriikide geoloogiakeskuse (USGS) andmetel olid 2013. aasta seisuga maailma avastatud looduslikud grafiidireservid umbes 130 miljonit tonni, millest Brasiilia oli esikohal, Hiina ja India oli teisel kohal ning Hiina grafiitreservid olid umbes 55 miljonit tonni, moodustades 42,3% maailma kogu grafiidivarudest.
Hiina maa- ja ressursside ministeeriumi andmete kohaselt on Hiinas peamise grafiidihoidlana umbes 12,83 miljonit tonni mikrokristalliline grafiidireserve, umbes 22,31 miljonit tonni põhivarusid ja umbes 44,31 miljonit tonni ressursi mineraalreserve. Kokku on 12 kaevandusala, moodustades 32% kogu grafiitreservidest.
Hunan on Hiina suurim mikrokristalliline grafiidi kaevandus, mille koguarv on kogu riigis, moodustades 75,5% riigi reservidest. Teiseks moodustavad Jilinis reservide 11,4% riigi kogureservidest. Lõpuks moodustavad Guangdongi provintsis asuvad grafiidivarud 8,1% kogu riigi reservidest. Lisaks nendele kolmele provintsile levitatakse grafiidi kaevandusi rohkem Mongoolias, Shaanxis ja muudes kohtades.

Hiina grafiidi kaevandusi iseloomustavad peamiselt suured ja keskmise suurusega maagid. Tõestatud grafiidi kaevanduste hulgas on umbes 23% suured grafiidi kaevandused, 44% keskmise suurusega grafiidi kaevandused ja 33% on väikesed grafiidi kaevandused.

Mikrokristalliliste grafiidi kaevanduste skaala on aga peamiselt väikesed ja keskmise suurusega kaevandused, millest 38% ja 54% on väikesed ja keskmise suurusega miinid. Hunani provintsis Guiyangi maakonnas asuvad mikrokristallilised grafiidivarud on aga riigis esikohal, moodustades 57% kogu riigi mikrokristalliliste grafiidireservidest, samas kui muud keskmise suurusega maagireservid on umbes 39% ja väikesed maagireservid moodustavad ainult 4% koguarvust.

On hästi teada, et mikrokristallilise grafiidimaagi on kõrge fikseeritud süsinikusisaldus, kuid vahemik on suur. Praegu on mikrokristallilise grafiidimaagi keskmine hinne umbes 12,17%~ 85,39%ja keskmine väärtus umbes 70,8%. Nende hulgas on 5 miini, mille mikrokristalliline grafiidimaagi aste on 71% kuni 86%, sealhulgas 1 suure kaevandus, 2 keskmise suurusega kaevandust ja 2 väikest kaevandust.

Nende viie kaevanduse koguvarud moodustavad 76% kogu mikrokristallilise grafiidimaagist Hiinas, mida levitatakse peamiselt Hunanis, Guangdongis ja muudes kohtades. Kuid seal on 3 mikrokristalliline grafiidi kaevandust, mille fikseeritud süsinikusisaldus on umbes 60–70%, sealhulgas üks keskmise suurusega kaevandus ja kaks väikest kaevandust.

Nende kolme maagi koguvarud moodustavad Hiinas 13% mikrokristallilise grafiidimaagi koguvarudest. Lõpuks hõlmavad kaevandused fikseeritud süsinikusisaldusega umbes 12–56% 2 keskmise suurusega miini ja 3 väikest kaevandust. Nende kolme kaevanduse koguvarud moodustavad 11% Hiinas mikrokristalliliste grafiidi kaevanduste koguvarudest.

Grafiidirakendus

On hästi teada, et mikrostruktuur määrab makroskoopilised omadused. Grafiidist on saanud üks Hiina olulisi strateegilisi reservi ressursse tänu suurepärasele kõrgele temperatuurile, soojusliku löögikindluse, keemilise stabiilsuse, moodustatavuse, soojusjuhtivuse, elektrijuhtivuse ja määrdelisuse tõttu. Grafiiti kasutatakse laialdaselt keemiatööstuses, lennunduse, riigikaitse, elektrienergia, metallurgia, tekstiil ja muudes väljades. Seda nimetatakse mittemetallilistes materjalides "mustaks kuldseks".

1. metallurgiline tööstus: grafiiti kasutatakse sageli tulekindlate materjalide toorainena. Grafiidimaterjalid, näiteks grafiidi triiklid, kõrgtemperatuuriga vastupidavad grafiidi tellised, karburiseeruvad ained, kattevahendid, kattevastased katted, valamiskatte jne, saab valmistada elektriahjus.

2. Mehaaniline tööstus: grafiidi määrdeoskuse tõttu kasutatakse grafiiti sageli määrdeainete täiteainena, mida kasutatakse peamiselt grafiidi tihendamiseks, grafiidi käiguks jne muudes mehaanilistes rakendustes.

3. Elektritööstus: liitiumpatareide või uute energiaakude, näiteks päikeseenergia, keevitamise süsiniku, süsinikutorude, elavhõbedatorude, elavhõbedate alaide jms tootmisel kasutatakse sageli grafiiti negatiivsete elektroodimaterjalide tootmisel jne.

4. Keemiatööstus: grafiiti saab valmistada keemilisteks soojusvahetiteks, ventiilideks, reaktsioonpaakideks, torude liitmikeks, kompressorid, korrosioonikindlad materjalid jne.

5. Tuumatööstus: kui grafiidi puhtus on 99,99%, saab seda kasutada aatomilise kiirguskoore või aatomireaktorite neutronide moderaatori jaoks

6. Muud kasutusvõimalused: grafiiti saab kasutada pigmentide, juhtivate tintide, pliiatsijuhtide jms toorainena jne. Seda saab kasutada ka aktiveeritud süsinikuna adsorbeerumiseks toksiliste ja kahjulike gaaside, kuivainete, vedelike ja muude jäätmetena.

Grafeenimaterjalid

Teadlaste põhjaliku uurimistööga grafiidirežiimi, keemilise puhastamise ja kõrge lisandväärtusega toodete kohta on ilmnenud uued grafiidiga materjalid, näiteks laiendatud grafiidi, grafeenimaterjalid, sfääriline grafiit, nanograafia jne. Nende hulgas on laiendatud grafiidil ja grafeenil parem jõudlus. Laiendatud grafiidil, tuntud ka kui paindlik grafiidi, on paindlikkuse, adsorptsiooni, anisotroopse juhtivuse ja läbitungimatuse omadused. Seda saab kasutada materjalidena elektroonika, ravimite jms valdkonnas. Grafeenmaterjalid, mida tuntakse ka kui tähematerjalid, on peamiselt helbefrafiidist. Valmistatud grafeenil on kahemõõtmeline tasapinnaline struktuur, millel on elektrijuhtivus, soojusjuhtivus ja mehaaniline tugevus.