1. Klasifikasi dan Karakteristik Grafit
1.1 Grafit Alam
Grafit alam terbentuk dari bahan organik kaya karbon di bawah paparan jangka panjang terhadap suhu dan tekanan tinggi di lingkungan geologi; itu adalah kristalisasi alam. Karakteristik pemrosesan grafit alam terutama bergantung pada morfologi kristalnya. Mineral dengan morfologi kristal yang berbeda memiliki nilai dan kegunaan industri yang berbeda. Ada banyak jenis grafit alam. Berdasarkan morfologi kristal yang berbeda, secara industri, grafit alam dibagi menjadi tiga kategori: grafit kristal padat, grafit serpihan, dan grafit kriptokristalin. Di negara saya, ada dua kategori utama: grafit serpihan dan grafit kriptokristalin.
1.2 Grafit Buatan
Grafit buatan mirip dengan bahan polikristalin dalam kristalografi. Ada banyak jenis grafit buatan, dan proses produksinya sangat bervariasi. Secara garis besar, semua bahan grafit yang diperoleh melalui karbonisasi bahan organik yang diikuti dengan grafitisasi suhu tinggi secara kolektif dapat disebut sebagai grafit buatan, seperti serat karbon (grafit), karbon pirolitik (grafit), dan grafit berbusa. Dalam arti sempit, grafit buatan biasanya mengacu pada bahan padat berbentuk kotak yang diproduksi menggunakan bahan mentah berkarbon dengan kandungan pengotor rendah (kokas minyak bumi, kokas pitch, dll.) sebagai agregat dan pitch tar batubara sebagai pengikat, melalui proses seperti batching, pencampuran, pencetakan, karbonisasi (dalam industri dikenal sebagai kalsinasi), dan grafitisasi. Contohnya termasuk elektroda grafit dan grafit pengepresan isostatik panas.
2. Perbedaan dan Keterkaitan Grafit Alam dan Grafit Buatan
Mengingat grafit buatan yang dihasilkan dari grafit alam biasanya dalam arti sempit, maka analisis ini akan fokus pada perbedaan dan hubungan antara grafit alam dan grafit buatan dalam arti sempit tersebut.
2.1 Struktur Kristal
Grafit Alam: Pengembangan kristal relatif selesai. Derajat grafitisasi grafit serpihan di atas 98%, sedangkan derajat grafitisasi grafit mikrokristalin alam biasanya di bawah 93%.
Grafit Buatan: Tingkat perkembangan kristal tergantung pada bahan mentah dan suhu perlakuan panas. Umumnya, semakin tinggi suhu perlakuan panas, semakin tinggi pula derajat grafitisasinya. Saat ini, tingkat grafitisasi grafit buatan yang diproduksi secara industri biasanya di bawah 90%.
2.2 Struktur mikro
Grafit serpihan alami: Kristal tunggal dengan struktur mikro yang relatif sederhana, hanya mengandung cacat kristalografi (seperti cacat titik, dislokasi, kesalahan susun, dll.), yang menunjukkan karakteristik anisotropik secara makroskopis. Grafit mikrokristalin alami memiliki butiran yang lebih kecil, butiran yang tersusun acak, dan pori-pori setelah pengotor dihilangkan, menunjukkan karakteristik isotropik secara makroskopis.
Grafit buatan: Dapat dianggap sebagai bahan multifase, termasuk fase grafit yang diubah dari partikel berkarbon seperti kokas minyak bumi atau kokas pitch, fase grafit yang diubah dari pengikat tar batubara yang mengelilingi partikel, dan pori-pori yang terbentuk setelah akumulasi partikel atau perlakuan panas pengikat tar batubara.
2.3 Morfologi Fisik
Grafit alam: Biasanya berbentuk bubuk dan dapat digunakan sendiri, namun biasanya digunakan dalam kombinasi dengan bahan lain.
Grafit buatan: Bentuknya bermacam-macam, antara lain bentuk bubuk, berserat, dan balok, namun dalam arti sempit, grafit buatan biasanya berbentuk balok dan perlu diolah menjadi bentuk tertentu agar dapat digunakan.
2.4 Sifat Fisikokimia
Dalam hal sifat fisikokimia, grafit alam dan grafit buatan memiliki beberapa kesamaan tetapi juga menunjukkan perbedaan. Misalnya, grafit alam dan buatan merupakan konduktor panas dan listrik yang baik. Namun, untuk bubuk grafit dengan kemurnian dan ukuran partikel yang sama, grafit serpihan alami memiliki konduktivitas termal dan listrik terbaik, diikuti oleh grafit mikrokristalin alami, dan grafit buatan memiliki konduktivitas termal paling rendah. Grafit memiliki pelumasan yang baik dan tingkat plastisitas tertentu. Grafit serpihan alami, dengan struktur kristalnya yang lebih berkembang, memiliki koefisien gesekan yang lebih rendah, sehingga menghasilkan pelumasan terbaik dan plastisitas tertinggi. Grafit kristal padat dan grafit kriptokristalin adalah yang berikutnya, sedangkan grafit buatan adalah yang terburuk.
3. Area Penerapan Grafit Alam dan Buatan
Grafit memiliki banyak sifat unggul, sehingga dapat diterapkan secara luas dalam metalurgi, permesinan, teknik elektro, industri kimia, tekstil, dan industri pertahanan. Area penerapan grafit alami dan buatan sampai batas tertentu tumpang tindih, tetapi juga berbeda.
3.1 Industri Metalurgi
Dalam industri metalurgi, grafit serpihan alam, karena ketahanan oksidasinya yang baik, dapat digunakan untuk memproduksi bahan tahan api seperti batu bata karbon magnesia dan batu bata karbon alumina. Grafit buatan dapat digunakan sebagai elektroda dalam pembuatan baja, sedangkan elektroda yang terbuat dari grafit alam sulit digunakan dalam kondisi pengoperasian tungku pembuatan baja listrik yang berat.
3.2 Mesin Industri
Dalam industri permesinan, material grafit umumnya digunakan sebagai material tahan aus dan pelumas. Grafit serpihan alami memiliki pelumasan yang baik dan sering digunakan sebagai bahan tambahan dalam minyak pelumas. Peralatan pengangkutan media korosif banyak menggunakan ring piston, seal, dan bantalan berbahan grafit buatan, yang tidak memerlukan penambahan oli pelumas selama pengoperasiannya. Bahan komposit grafit alam dan resin polimer juga dapat digunakan dalam bidang ini, namun ketahanan ausnya tidak sebaik grafit buatan.
3.3 Industri Kimia
Grafit buatan memiliki karakteristik seperti ketahanan terhadap korosi, konduktivitas termal yang baik, dan permeabilitas yang rendah, dan banyak digunakan dalam industri kimia untuk pembuatan peralatan seperti penukar panas, tangki reaksi, menara serapan, dan filter. Bahan komposit grafit alam dan resin polimer juga dapat digunakan dalam bidang ini, namun konduktivitas termal dan ketahanan korosinya tidak sebaik grafit buatan.
