1. ग्रेफाइट वर्गीकरण और विशेषताएँ
1.1 प्राकृतिक ग्रेफाइट
प्राकृतिक ग्रेफाइट भूवैज्ञानिक वातावरण में उच्च तापमान और दबाव के लंबे समय तक संपर्क में रहने से कार्बन युक्त कार्बनिक पदार्थों से बनता है; यह प्रकृति का क्रिस्टलीकरण है। प्राकृतिक ग्रेफाइट की प्रसंस्करण विशेषताएँ मुख्य रूप से इसके क्रिस्टल आकारिकी पर निर्भर करती हैं। विभिन्न क्रिस्टल आकारिकी वाले खनिजों के अलग-अलग औद्योगिक मूल्य और उपयोग होते हैं। प्राकृतिक ग्रेफाइट कई प्रकार के होते हैं। विभिन्न क्रिस्टल आकारिकी के आधार पर, औद्योगिक रूप से, प्राकृतिक ग्रेफाइट को तीन श्रेणियों में विभाजित किया जाता है: घने क्रिस्टलीय ग्रेफाइट, फ्लेक ग्रेफाइट और क्रिप्टोक्रिस्टलाइन ग्रेफाइट। मेरे देश में, मुख्य रूप से दो प्रमुख श्रेणियां हैं: फ्लेक ग्रेफाइट और क्रिप्टोक्रिस्टलाइन ग्रेफाइट।
1.2 कृत्रिम ग्रेफाइट
क्रिस्टलोग्राफी में कृत्रिम ग्रेफाइट पॉलीक्रिस्टलाइन सामग्री के समान है। कृत्रिम ग्रेफाइट कई प्रकार के होते हैं, और उनकी उत्पादन प्रक्रियाएँ बहुत भिन्न होती हैं। मोटे तौर पर कहें तो, उच्च तापमान वाले ग्रेफाइटाइजेशन के बाद कार्बनिक पदार्थों के कार्बोनाइजेशन के माध्यम से प्राप्त सभी ग्रेफाइट सामग्रियों को सामूहिक रूप से कृत्रिम ग्रेफाइट के रूप में संदर्भित किया जा सकता है, जैसे कार्बन (ग्रेफाइट) फाइबर, पायरोलाइटिक कार्बन (ग्रेफाइट), और फोमेड ग्रेफाइट। एक संकीर्ण अर्थ में, कृत्रिम ग्रेफाइट आम तौर पर बैचिंग, मिश्रण, मोल्डिंग, कार्बोनाइजेशन (औद्योगिक रूप से कैल्सीनेशन के रूप में जाना जाता है), और ग्राफिटाइजेशन जैसी प्रक्रियाओं के माध्यम से समुच्चय के रूप में कम अशुद्धता सामग्री (पेट्रोलियम कोक, पिच कोक इत्यादि) और बाइंडर्स के रूप में कोयला टार पिच के साथ कार्बोनेसियस कच्चे माल का उपयोग करके उत्पादित एक अवरुद्ध ठोस सामग्री को संदर्भित करता है। उदाहरणों में ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड और गर्म आइसोस्टैटिक प्रेसिंग ग्रेफाइट शामिल हैं।
2. प्राकृतिक ग्रेफाइट और कृत्रिम ग्रेफाइट के बीच अंतर और संबंध
यह देखते हुए कि प्राकृतिक ग्रेफाइट से उत्पादित कृत्रिम ग्रेफाइट आमतौर पर संकीर्ण अर्थ में होता है, यह विश्लेषण इस संकीर्ण अर्थ में प्राकृतिक ग्रेफाइट और कृत्रिम ग्रेफाइट के बीच अंतर और कनेक्शन पर ध्यान केंद्रित करेगा।
2.1 क्रिस्टल संरचना
प्राकृतिक ग्रेफाइट: क्रिस्टल का विकास अपेक्षाकृत पूर्ण है। फ्लेक ग्रेफाइट की ग्रेफाइटाइजेशन डिग्री 98% से ऊपर है, जबकि प्राकृतिक माइक्रोक्रिस्टलाइन ग्रेफाइट की ग्रेफाइटाइजेशन डिग्री आमतौर पर 93% से नीचे है।
कृत्रिम ग्रेफाइट: क्रिस्टल विकास की डिग्री कच्चे माल और ताप उपचार तापमान पर निर्भर करती है। आम तौर पर, ताप उपचार तापमान जितना अधिक होगा, ग्रेफाइटाइजेशन की डिग्री उतनी ही अधिक होगी। वर्तमान में, औद्योगिक रूप से उत्पादित कृत्रिम ग्रेफाइट की ग्रेफाइटाइजेशन डिग्री आमतौर पर 90% से कम है।
2.2 सूक्ष्म संरचना
प्राकृतिक परत ग्रेफाइट: अपेक्षाकृत सरल सूक्ष्म संरचना वाला एक एकल क्रिस्टल, जिसमें केवल क्रिस्टलोग्राफिक दोष (जैसे बिंदु दोष, अव्यवस्था, स्टैकिंग दोष इत्यादि) होते हैं, जो अनिसोट्रोपिक विशेषताओं को मैक्रोस्कोपिक रूप से प्रदर्शित करते हैं। प्राकृतिक माइक्रोक्रिस्टलाइन ग्रेफाइट में छोटे दाने, बेतरतीब ढंग से व्यवस्थित दाने और अशुद्धता हटाने के बाद छिद्र होते हैं, जो आइसोट्रोपिक विशेषताओं को मैक्रोस्कोपिक रूप से प्रदर्शित करते हैं।
कृत्रिम ग्रेफाइट: इसे एक मल्टीफ़ेज़ सामग्री माना जा सकता है, जिसमें पेट्रोलियम कोक या पिच कोक जैसे कार्बनयुक्त कणों से परिवर्तित ग्रेफाइट चरण, कणों के आसपास कोयला टार बाइंडर से परिवर्तित ग्रेफाइट चरण, और कण संचय या कोयला टार बाइंडर के ताप उपचार के बाद बने छिद्र शामिल हैं।
2.3 भौतिक आकृति विज्ञान
प्राकृतिक ग्रेफाइट: आमतौर पर पाउडर के रूप में मौजूद होता है और इसे अकेले इस्तेमाल किया जा सकता है, लेकिन आमतौर पर इसका उपयोग अन्य सामग्रियों के साथ संयोजन में किया जाता है।
कृत्रिम ग्रेफाइट: इसके विभिन्न रूप होते हैं, जिनमें पाउडर, रेशेदार और ब्लॉक रूप शामिल हैं, लेकिन एक संकीर्ण अर्थ में, कृत्रिम ग्रेफाइट आमतौर पर ब्लॉक रूप में होता है और उपयोग के लिए इसे एक विशिष्ट आकार में संसाधित करने की आवश्यकता होती है।
2.4 भौतिक रासायनिक गुण
भौतिक-रासायनिक गुणों के संदर्भ में, प्राकृतिक ग्रेफाइट और कृत्रिम ग्रेफाइट कुछ समानताएं साझा करते हैं लेकिन अंतर भी प्रदर्शित करते हैं। उदाहरण के लिए, प्राकृतिक और कृत्रिम दोनों ग्रेफाइट गर्मी और बिजली के अच्छे संवाहक हैं। हालांकि, समान शुद्धता और कण आकार के ग्रेफाइट पाउडर के लिए, प्राकृतिक फ्लेक ग्रेफाइट में सबसे अच्छी तापीय और विद्युत चालकता होती है, इसके बाद प्राकृतिक माइक्रोक्रिस्टलाइन ग्रेफाइट होता है, जबकि कृत्रिम ग्रेफाइट में सबसे कम होता है। ग्रेफाइट में अच्छी चिकनाई और कुछ हद तक प्लास्टिसिटी होती है। प्राकृतिक फ्लेक ग्रेफाइट, अपनी अधिक विकसित क्रिस्टल संरचना के साथ, घर्षण का कम गुणांक रखता है, जिसके परिणामस्वरूप सर्वोत्तम चिकनाई और उच्चतम प्लास्टिसिटी होती है। घने क्रिस्टलीय ग्रेफाइट और क्रिप्टोक्रिस्टलाइन ग्रेफाइट अगले हैं, जबकि कृत्रिम ग्रेफाइट सबसे खराब है।
3. प्राकृतिक और कृत्रिम ग्रेफाइट के अनुप्रयोग क्षेत्र
ग्रेफाइट में कई उत्कृष्ट गुण होते हैं, इस प्रकार धातु विज्ञान, मशीनरी, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग, रासायनिक उद्योग, कपड़ा और रक्षा उद्योगों में इसका व्यापक अनुप्रयोग होता है। प्राकृतिक और कृत्रिम ग्रेफाइट के अनुप्रयोग क्षेत्र कुछ हद तक ओवरलैप होते हैं, लेकिन भिन्न भी होते हैं।
3.1 धातुकर्म उद्योग
धातुकर्म उद्योग में, प्राकृतिक परत ग्रेफाइट, इसके अच्छे ऑक्सीकरण प्रतिरोध के कारण, मैग्नेशिया-कार्बन ईंटों और एल्यूमिना-कार्बन ईंटों जैसी दुर्दम्य सामग्री का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। कृत्रिम ग्रेफाइट का उपयोग स्टील निर्माण में इलेक्ट्रोड के रूप में किया जा सकता है, जबकि प्राकृतिक ग्रेफाइट से बने इलेक्ट्रोड का उपयोग इलेक्ट्रिक स्टील बनाने वाली भट्टियों की मांग वाली परिचालन स्थितियों में करना मुश्किल होता है।
3.2 मशीनरी उद्योग
मशीनरी उद्योग में, ग्रेफाइट सामग्री का उपयोग आमतौर पर पहनने के लिए प्रतिरोधी और चिकनाई सामग्री के रूप में किया जाता है। प्राकृतिक फ्लेक ग्रेफाइट में अच्छी चिकनाई होती है और इसे अक्सर चिकनाई वाले तेलों में एक योजक के रूप में उपयोग किया जाता है। संक्षारक मीडिया का परिवहन करने वाले उपकरण व्यापक रूप से कृत्रिम ग्रेफाइट से बने पिस्टन के छल्ले, सील और बीयरिंग का उपयोग करते हैं, जिन्हें ऑपरेशन के दौरान चिकनाई वाले तेल को जोड़ने की आवश्यकता नहीं होती है। इन क्षेत्रों में प्राकृतिक ग्रेफाइट और पॉलिमर रेजिन की मिश्रित सामग्री का भी उपयोग किया जा सकता है, लेकिन उनका पहनने का प्रतिरोध कृत्रिम ग्रेफाइट जितना अच्छा नहीं है।
3.3 रासायनिक उद्योग
कृत्रिम ग्रेफाइट में संक्षारण प्रतिरोध, अच्छी तापीय चालकता और कम पारगम्यता जैसी विशेषताएं हैं, और इसका उपयोग रासायनिक उद्योग में हीट एक्सचेंजर्स, प्रतिक्रिया टैंक, अवशोषण टावर और फिल्टर जैसे उपकरणों के निर्माण के लिए व्यापक रूप से किया जाता है। इन क्षेत्रों में प्राकृतिक ग्रेफाइट और पॉलिमर रेजिन की मिश्रित सामग्री का भी उपयोग किया जा सकता है, लेकिन उनकी तापीय चालकता और संक्षारण प्रतिरोध कृत्रिम ग्रेफाइट जितना अच्छा नहीं है।
