Son Haberler

Kritik Hammaddelerden Grafit Nedir?

-
Eylül 20, 2022
Kritik Hammaddelerden Grafit Nedir?

Grafit, elmas gibi karbonun bir formudur. Nitelikli kömür ile elmas arasında bir yeri vardır. Yağlı yapısı nedeniyle mermi kalemlerin hammaddesidir.

Kritik Hammaddelerden Grafit Nedir?

Grafit, diğer ismiyle “karataş”, elmasla beraber bir karbon formudur. Ancak dünyanın en sert elementi olan elmasla mukayese etilemeyecek kadar yumuşaktır. Yağlı yapısı nedeniyle kullanım alanları çok değişik ve geniştir. Bir kâğıt veya yüzeye sürüldüğünde iz vazgeçer. Bu da grafiti ideal bir yazı ve çizim maddesi haline getirir. Meşhur duvar yazısı sanatı “grafiti” ile grafit arasında “yazı ve çizim” esasında bir bağ olduğunu varsayım ediyoruz. Zira iki sözcüğün orijini de “yazmak” fiilinden geliyor. Sanayide, elektronik makinelerde çok yaygın olarak kullanılan grafitin yapımı her geçen sene azıcık daha çoğalıyor. Ehemmiyeti giderek artan kritik ve stratejik bir hammadde olan grafitin yapımı Türkiye’de 30 seneyi aşkın bir müddettir yapılıyor. Renksiz sert elmasın yumuşak siyah komşusu grafiti yakından tanımaya ne dersiniz?


Tarihçesi

1778 senesinde İsveçli kimyager Carl W. Scheele, grafitin karbonun bir türevi olduğunu keşfetti. Bu tarihten evvel grafit, bir mermi çeşidi varsayılıyordu. Mermi ve galen madenlerine eşliği nedeniyle bir yarıyıl “siyah mermi” ve “plumbago” olarak adlandırılmış. Daha sonraki senelerde Edward G. Acheson, “karborundum” ismi verilen silisyum karbür üzerinde yüksek sıcaklıkta deneyler yaparken 1450 derecede silisyumun buğulaştığını fark etti. Karbon da grafit formunda çökeldi. Grafit ve kil karışımı mermi kalem uçları, 1785 senesinde Nicolas-Jacques Conte tarafından buluş edildi.

“Grafit” sözcüğü, Yunanca “yazmak” anlamındaki “graphein” fiilinden türetilen bir kelimedir. Bu adı Alman jeolog Abraham G. Werner, grafitin kâğıt üzerinde iz vazgeçme özelliği nedeniyle 1789 senesinde vermiştir.

Fiziksel ve Kimyevi Özellikleri

Grafit; karbonun, elmas ve amorf karbonla beraber üç ana allotropik biçimlerinden biridir. Natürel element minerali ve karbon allotroplarından biridir. Diğer bir ifadeyle; karbon elementlerinden oluşan bir mineraldir. Karbonun bir formu olduğu için “C” simgesi ile ifade edilir. Siyah, gri, kül renginde, yağlı ve yumuşaktır. Kâğıt üzerinde iz vazgeçebilen bir maddedir. Bu nedenle mermi kalemlerin uçları, içine kil katılarak sertleştirilmiş grafittir. Kok kömürünün çok yüksek sıcaklıklarda işlenmesi ile suni olarak elde edilebilir. Yüksek sıcaklıklara katlanabilir. İnce levhalar halinde bükülebilir.

Grafit, elmas gibi karbonun bir allotropudur. Elmas ile grafit arasında atom ve kristal yapıları bakımından farklar vardır. Elmasta her bir karbon atomu, dört değişik karbon atomuna bağlanarak üç ebatlı katı bir yapı oluşturur. Grafitte ise, karbon atomları üst üste yığılmış, geniş, yassı levhalar oluşturacak biçimde, iki ebatla düzlemde birbirine bağlanmıştır. Başka Bir Deyişle atom yapısı kovalent bağlıdır. Bu levhalar birbirinin üzerinden basitçe kayar. Bu özellik, grafitin yağlayıcı olma özelliğinin kaynağıdır. Bu nedenle grafit yağ haline getirilebilir. Grafitin kâğıtta nedeni de, bu ince atom levhalarının grafitten ufalayarak kâğıtta birikmesi vaziyetidir.

Kristal sistemi hekzagonaldır. Kristallerindeki karbon atomları koşut düzlemler içinde hekzagonal olarak dizilmiştir. Diğer bir ifade ile karbonun hegzagonal kristal yapıdaki katmanlı formudur. Grafitin düzlemsel yapısına “grafin” ismi verilir. Düz ve levhaya eş kristalleri vardır. Kristal yapısında hareketli elektronlar olduğundan elmasın tersine iyi bir elektrik geçirgenidir. Grafitin içeriğindeki sabit karbon ve kül içeriği yüzdesi, saflığını tanımlar. Bu parametreler, kullanım alanlarını da tanımlayan kriterlerdir.

Grafit tabiatta yaygın olarak bulunur. Ancak ince kristalli formu enderdir. Bir Hayli grafit yatağında oldukça fazla grafit yaradılışı vardır. Düzgün kristalli grafite ender tesadüfülür. Tabiatta kristal, pul ve amorf biçimlerde bulunabilir. Tenörü azami formu, kristal grafittir. Genellikle metaformik zonlarda şistler, mermerlerle beraber magmatik kayaçların yakınlarında bulunur. Rejiyonal metamorfizma alanlarında daha geniş rezervlere ve yüksek tenörlere tesadüfülür. Tabiatta yaygın olarak filon, damar, adese ve dissemine cinsi yatak biçimlerinde bulunur.


Hangi Alanlarda Kullanılır?

Grafit, teknolojideki gelişmelere paralel olarak ehemmiyeti giderek artan ve teknolojik ürünlerde kullanılan ehemmiyetli bir endüstriyel hammaddedir. Son senelerde uzay kapsüllerinin ısı kalkanlarında kullanılmaktadır. Yağ haline getirilerek sanayideki muhtelif uygulamalarda kullanılır. Yağlı yapısı nedeniyle mermi kalemlerin yapıtaşıdır. Yağ formu, hareketli metal aksamların yağlanması operasyonlarında aranan bir maddedir. Döküm ve refrakter sanayisinde asitlere ve ateşe karşı dayanıklılığı özelliğinden yararlanılır. Pota ve laboratuar malzemeleri yapımında da kullanılabilen grafit, ateşe dayanıklı siyah renkli boyaların hammaddesidir. Elektrik geçirgenliğinin yüksek olması nedeniyle elektrotlar başta olmak üzere motor fırçaları, batarya çubukları ve elektronik aletlerin aranan maddeleri arasında yer alır.

Türkiye’de boya imalatında ve demir çelik fabrikalarında kullanılan grafit ithal edilmektedir. Türkiye’de üretilen grafit düşük tenörlü olduğu için döküm sanayisi ve mermi kalem imalatında kullanılabilmektedir. Sentetik olarak üretilen grafitin döküm uygulamalarında kullanımı yaygındır. Sentetik grafit, natürel grafite oranla yüksek sıcaklığa daha dayanıklıdır ve 2500 derece sıcaklıkta daha az sünme özelliğine sahiptir. Bu nedenle bir hayli alanda natürel grafitin yerini suni grafit almaktadır. Suni grafitin en çok kullanıldığı ürün ise elektrotlardır.

Grafitin yağlayıcı olarak kullanılabilmesi için en az yüzde 95 oranında grafitleşmiş karbon kapsaması başka bir deyişle oldukça saf olması, kuvars gibi sert mineraller kapsamaması gerekiyor. Bu nedenle yağlayıcı grafit, pul biçiminde olan cinsidir. Yağlayıcı özellikteki grafit 0,1-1 mikron ebadında öğütülerek yağ, su ve içki ilave edilerek yağ haline getirilir. Yağ formu, makine parçaları için ideal bir yağlayıcıdır.

Mermi kalem ucu, işlenmiş kaolen, bentonit ve grafit karışımından üretilir. Grafitin sürüldüğü yerden silinebilme özelliği nedeniyle mermi kalem uçlarında kullanılmaktadır. Mermi kalemler için en uygun grafit cinsi, ince taneli ve kompakt olandır. Natürel grafitin saflığı oranında bu alandaki kullanımı da değer kazanır. Düşük nitelikli kalem uçları için amorf grafit kullanılır.

Grafitin kullanışlı yapısı kullanım alanını artırıyor. Kullanıldığı bazı ürünler şunlardır; beyaz eşyalar, elektrikli süpürgeler, ufak konut aletleri, refrakter tuğlalar, döküm boyaları, potalar, soba boyaları, elektrotlar, motor ve jeneratör fırçaları, batarya tozları, fren astarları ve balataları, basım makineleri, ısı değiştiriciler, nötron yavaşlatıcılar, karbon rakımcılar, yağlayıcılar, yapıştırıcılar, cilalar, lastikler, mermi kalemler, tohum ve gübre kaplamaları, piston millete ve yatakları, motor gömlekleri, pas arınıcılar, kibrit, motor yağları, elektrik pilleri, kuru bataryalar, gres yağları, elektrometalürji uygulamaları, jet motorları, uçak parçaları, spor malzemeleri, atom reaktörleri, ilaç sanayisi, dinamo kömürleri, karbon kâğıdı, karbon siyahı, mürekkep, elektro-gitar ve bas-gitarların üst eşikleri…


Hangi Ülkelerde Rezervi Bulunur?

Grafitin dünya genelindeki senelik yapımı 1 milyon tonun üzerinde gerçekleşmektedir. İmalin takribî yüzde 80’i Çin’de yapılıyor. Grafitin elde edildiği başlıca ülkeler şunlardır; Sri Lanka, Sibirya, Kuzey Amerika, Kuzey Kore, Güney Kore, Meksika, Avusturya, Çin, Almanya, Çek Cumhuriyeti, Güney Afrika, Madagaskar, Norveç, Brezilya, Romanya, İtalya.

Türkiye’de düşük tenörlü grafit yatakları bulunmaktadır. Özellikle demir çelik fabrikalarında kullanılan grafit elektrot gereksinimi çoğaldıkça yeni yataklar bulunması için çalışmalar hızlanmıştır. Türkiye’de grafit yaradılışlarının bulunduğu bölgeler şunlardır; Balıkesir – Susurluk – Bandırma, Kastamonu – İnebolu – Abana, Yozgat – Akmağdeni – Çığmış, Adıyaman, Kütahya – Altıntaş – Reysi, Konya, Muğla – Milas, Adıyaman-Sincik, İzmir – Tire, İstanbul – Çatalca, Aydın – Germencik, Artvin.


Bunları Öğreniyor Musunuz?

Grafite yüksek tazyik uygulandığında elmasa dönüşür. Ancak bu elmasın natürel olması için binlerce sene zaman gerekir.
Suni elmas, yüksek ısı ve tazyik uygulanan grafitten elde edilir. Bu elmas, natürel elmasın optik özelliklerine sahip değildir. Metal, sırça veya beton kesimi için kullanılan elmas, suni elmastır.
Renksiz elmas tabiattaki en sert elementtir, siyah renkli grafit ise en yumuşak mineraldir.
Grafit çubuğa 12 volt elektrik verilirse akkor bir lamba halini alır ve sarı bir ışık verir; ayrıca ısı yayar.
2011 senesinde üretilen 1,1 milyon ton grafitin yüzde 7’si mermi kalem ucu imalinde kullanıldı.
Grafit, karbon değeri yüksek bir kömür formu olan antrasitin hemen üstünde, azami kömür kökü seviyesi olarak da belirlenebilir. Seçenek meta-antrasit olarak da öğrenilmektedir. Ancak kömür gibi yanmaz veya çok güç yanar.
Avrupa Birliği’nin tanımladığı kritik hammaddeler arasında grafit de yer alır.