ग्रेफाइट कार्बन का एक क्रिस्टलीय अलोट्रोप, एक सेमीमेटल, एक मूल तत्व खनिज और कोयला का एक रूप है। ग्रेफाइट मानक स्थितियों के तहत कार्बन का सबसे स्थिर रूप है। इसलिए, यह कार्बन यौगिकों के गठन की गर्मी को परिभाषित करने के लिए मानक राज्य के रूप में थर्मोकैमिस्ट्री में उपयोग किया जाता है।

पेंसिल के रूप में, मुख्य रूप से एक ड्राइंग सामग्री के रूप में इस्तेमाल किया जाने वाला कार्बन का क्रिस्टलीय एलोट्रोपिक रूप। यह एक भुरभुरा पदार्थ है, जो सपाट, परतदार अनाजों से बना होता है, जो समर्थन की सतह (आमतौर पर कागज) पर स्थानांतरित हो जाता है क्योंकि कलाकार खींचता है और स्ट्रोक के लिए एक नाजुक चमक देता है। सिंथेटिक ग्रेफाइट, जो 1897 से व्यावसायिक रूप से उत्पादित किया गया है, कारबोरंडम से प्राप्त किया जाता है। 13 वीं शताब्दी की शुरुआत में पहली बार बवेरिया में ग्रेफाइट का उत्खनन किया गया था, लेकिन एक कलाकार के माध्यम के रूप में इसकी क्षमता तब तक अप्रभावित रही, जब तक कि 16 वीं शताब्दी के मध्य में कुम्ब्रिया, बोगडेल में शुद्ध ग्रेफाइट की खोज नहीं हुई। 1580 के दशक तक बॉरडेल खदान पूरी तरह से चालू थी, जब देशी ग्रेफाइट खदान से लिया गया था, तो चादरों में देखा गया और फिर पतला वर्गाकार छड़ में ‘सीसा’ बना और फिर पेंसिल बनाने के लिए लकड़ी में घेर लिया। ऐसा लगता है कि ग्रेफाइट का इस्तेमाल 16 वीं शताब्दी में सबसे पहले इस्तेमाल किया गया था, जो लीडपाइंट स्टायलस को दबाकर किया गया था, जिसमें से ‘लेड’ पेंसिल शब्द निकला था।

ग्रेफाइट रूपों, अपारदर्शी, ग्रे क्रिस्टल में काले क्रिस्टल के लिए, मणिभ सतहों पर धातु की चमक के साथ सारणीबद्ध, टेढ़ी, या डंठल वाली आकृतियाँ। बड़े पैमाने पर या दानेदार समुच्चय, हालांकि, सुस्त हैं।

कार्बोनाइजेशन सामग्री के द्वारा, ग्रेफाइटेबल कार्बन का निर्माण होता है। प्रारंभिक सामग्री उदाहरण के लिए, लिग्नाइट, कठोर कोयला, पेट्रोलियम और पिच, बल्कि प्लास्टिक भी हैं। लगभग 3000 डिग्री सेल्सियस तक हवा के बहिष्कार के तहत गर्म करके ग्रेफाइटाइजेशन किया जाता है, जो अनाकार कार्बन से पॉलीक्रिस्टलाइन ग्रेफाइट में परिवर्तित होता है।

प्राकृतिक ग्रेफाइट के मुख्य प्रकार, प्रत्येक में विभिन्न प्रकार के अयस्क जमा होते हैं:
ग्रेफाइट (या परतदार ग्रेफाइट) के क्रिस्टलीय छोटे गुच्छे, अखंड, अगर अखंड के साथ, समतल, प्लेट जैसे कणों के रूप में होते हैं। जब टूटा हुआ किनारा अनियमित या कोणीय हो सकता है;
अनाकार ग्रेफाइट: बहुत महीन परतदार ग्रेफाइट को कभी-कभी अनाकार भी कहा जाता है;
गांठ ग्रेफाइट (या शिरा ग्रेफाइट) फिशर नसों या फ्रैक्चर में होता है और फाइब्रोस या एसिक्यूलर क्रिस्टलीय समुच्चय के बड़े पैमाने पर पठारों के रूप में प्रकट होता है, और संभवतः मूल में हाइड्रोथर्मल है।
अत्यधिक क्रमबद्ध पाइरोलाइटिक ग्रेफाइट का तात्पर्य ग्रेफाइट से होता है जिसमें 1 ° से कम के ग्रेफाइट शीट के बीच कोणीय प्रसार होता है।
“ग्रेफाइट फाइबर” नाम का उपयोग कभी-कभी कार्बन फाइबर या कार्बन फाइबर-प्रबलित बहुलक को संदर्भित करने के लिए किया जाता है।

प्रागैतिहासिक काल में ग्रेफाइट का उपयोग यूरोप में एक लंबी परंपरा को देख सकता है। उपयोग के पहले संकेतों को उत्तरी इटली के मेसोलिथिक से जाना जाता है। कच्चे ग्रेफाइट के टुकड़ों को रंगों के रूप में इस्तेमाल किया गया और कब्रों में मृतकों को दिया गया। नियोलिथिक के लिए बोहेमिया में ग्रेफाइट मिट्टी और ग्रेफाइटाइज्ड सिरेमिक के कई दस्तावेज हैं। बवेरिया में, स्ट्रोबुंजर संस्कृति ग्रेफाइट के भारी उपयोग के कारण प्रारंभिक कांस्य युग में विशेष रूप से ध्यान देने योग्य है।

मध्य यूरोप के अंतिम लौह युग (लैटेन काल) में, ग्रेफाइट का उपयोग अक्सर जहाजों, विशेष रूप से बर्तन, अग्निरोधक बनाने के लिए किया जाता था। इस दौरान बड़े पैमाने पर व्यापार हुआ, जिसने लातेन संस्कृति के पूरे प्रसार को कवर किया। यहाँ पेसाऊ और क्रुमाउ में जमा विशेष रूप से महत्वपूर्ण थे। रोमन विजय और जर्मनिक विस्तार के दौरान मध्य यूरोप में सेल्टिक संस्कृति के पतन के बाद, प्रारंभिक मध्य युग में लगभग 800 साल लगते हैं, जब तक कि स्लाव ईस्ट सेंट्रल यूरोप में एक बड़े पैमाने पर ग्रेफाइट का फिर से उपयोग नहीं किया जाता था। आश्चर्यजनक रूप से, ग्रेफाइट ने एशिया (विशेष रूप से चीन, जो पहले से ही कम उम्र में लिखा गया था) में एक लेखन सामग्री के रूप में भूमिका नहीं निभाई।

16 वीं शताब्दी में, अंग्रेजी ने शुद्ध ग्रेफाइट की एक बड़ी मात्रा की खोज की, जो कि, हालांकि, उन्होंने सीसा लीड गैलेना (प्लम्बैगो) का एक रूप माना। केवल कार्ल विल्हेम शेहले 1779 में सफल हुए कि ग्रेफाइट शुद्ध कार्बन है। शेहले के प्रमाण के बावजूद, पेंसिल शब्द का उपयोग आज भी किया जाता है। चूंकि ग्रेफाइट न केवल एक अच्छी लेखन सामग्री के रूप में निकला, बल्कि तोप के गोलों के ढलाई के लिए एक आदर्श सामग्री के रूप में भी इसका एक निश्चित सैन्य महत्व था। इसलिए उदाहरण के लिए, 19 वीं शताब्दी की शुरुआत में नेपोलियन युद्धों के दौरान, ब्रिटेन से फ्रांस के लिए पेंसिल के निर्यात पर प्रतिबंध लगा दिया गया था।

गुण:
संरचना:
ग्रेफाइट में एक स्तरित, तलीय संरचना होती है। व्यक्तिगत परतों को ग्राफीन कहा जाता है। प्रत्येक परत में, कार्बन परमाणुओं को 0.142 एनएम के पृथक्करण के साथ एक छत्ते की जाली में व्यवस्थित किया जाता है, और विमानों के बीच की दूरी 0.335 एनएम है। विमान में परमाणुओं को सहसंयोजी रूप से बंधित किया जाता है, जिसमें से केवल तीन संभावित बॉन्डिंग स्थल संतुष्ट होते हैं। चौथा इलेक्ट्रॉन प्लेन में माइग्रेट करने के लिए स्वतंत्र है, जिससे ग्रेफाइट विद्युत प्रवाहकीय होता है। हालांकि, यह समतल कोण पर समतल दिशा में आचरण नहीं करता है। परतों के बीच संबंध कमजोर वैन डेर वाल्स बॉन्ड के माध्यम से होता है, जो ग्रेफाइट की परतों को आसानी से अलग करने, या एक दूसरे को पिछले स्लाइड करने की अनुमति देता है।

ग्रेफाइट, अल्फा (हेक्सागोनल) और बीटा (rhombohedral) के दो ज्ञात रूपों में बहुत समान भौतिक गुण हैं, सिवाय इसके कि ग्रेफीन की परतें थोड़ा अलग तरीके से खड़ी होती हैं। अल्फा ग्रेफाइट या तो सपाट या बकल हो सकता है। अल्फा फॉर्म को मैकेनिकल उपचार के माध्यम से बीटा फॉर्म में परिवर्तित किया जा सकता है और बीटा फॉर्म अल्फा फॉर्म में बदल जाता है जब इसे 1300 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गरम किया जाता है।

ग्रेफाइट के ध्वनिक और थर्मल गुण अत्यधिक अनिसोट्रोपिक हैं, चूंकि फ़ोनॉन कसकर बंधे हुए विमानों के साथ जल्दी से प्रचार करते हैं, लेकिन एक विमान से दूसरे विमान में जाने के लिए धीमी हैं। ग्रेफाइट की उच्च तापीय स्थिरता और विद्युत और तापीय चालकता उच्च तापमान सामग्री प्रसंस्करण अनुप्रयोगों में इलेक्ट्रोड और अपवर्तक के रूप में इसके व्यापक उपयोग की सुविधा प्रदान करते हैं। हालाँकि, वायुमंडल में ग्रेफाइट युक्त ग्रेफाइट आसानी से ऑक्सीकरण कर 700 ° C और इससे अधिक के तापमान पर CO2 बनाता है।

ग्रेफाइट एक विद्युत कंडक्टर है, परिणामस्वरूप, चाप लैंप इलेक्ट्रोड जैसे अनुप्रयोगों में उपयोगी है। यह कार्बन परतों के भीतर विशाल इलेक्ट्रॉन के निरूपण के कारण बिजली का संचालन कर सकता है (एक घटना जिसे सुगंधितता कहा जाता है)। ये वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करने के लिए स्वतंत्र हैं, इसलिए बिजली का संचालन करने में सक्षम हैं। हालांकि, बिजली मुख्य रूप से परतों के विमान के भीतर आयोजित की जाती है। पाउडर ग्रेफाइट के प्रवाहकीय गुण कार्बन माइक्रोफोन में दबाव सेंसर के रूप में इसके उपयोग की अनुमति देते हैं।

ग्रेफाइट और ग्रेफाइट पाउडर को औद्योगिक अनुप्रयोगों में उनके आत्म-स्नेहन और शुष्क चिकनाई गुणों के लिए महत्व दिया जाता है। एक आम धारणा है कि ग्रेफाइट की चिकनाई गुण केवल संरचना में शीट्स के बीच ढीले इंटरलामेलर युग्मन के कारण हैं। हालांकि, यह दिखाया गया है कि हाइपोक्सिक परिस्थितियों के कारण एक वैक्यूम वातावरण में (जैसे अंतरिक्ष में उपयोग के लिए प्रौद्योगिकियों में), ग्रेफाइट एक स्नेहक के रूप में अपमानित करता है। इस अवलोकन ने परिकल्पना को जन्म दिया कि स्नेहन परतों के बीच तरल पदार्थ की उपस्थिति के कारण होता है, जैसे हवा और पानी, जो स्वाभाविक रूप से पर्यावरण से सोख रहे हैं। इस परिकल्पना का अध्ययन करके दिखाया गया है कि हवा और पानी अवशोषित नहीं होते हैं। हाल के अध्ययनों से पता चलता है कि सुपर लूब्रेलिकिटी नामक एक प्रभाव ग्रेफाइट की चिकनाई गुणों के लिए भी हो सकता है। ग्रेफाइट का उपयोग कुछ स्टेनलेस स्टील में संक्षारण संक्षारण की सुविधा के लिए, और असमान धातुओं (इसकी विद्युत चालकता के कारण) के बीच गैल्वेनिक क्षरण को बढ़ावा देने की इसकी प्रवृत्ति से सीमित है। यह नमी की उपस्थिति में एल्यूमीनियम के लिए संक्षारक भी है। इस कारण से, अमेरिकी वायु सेना ने एल्यूमीनियम विमान में एक स्नेहक के रूप में इसके उपयोग पर प्रतिबंध लगा दिया, और एल्यूमीनियम युक्त स्वचालित हथियारों में इसके उपयोग को हतोत्साहित किया। यहां तक ​​कि एल्यूमीनियम भागों पर ग्रेफाइट पेंसिल के निशान जंग की सुविधा दे सकते हैं। एक अन्य उच्च तापमान वाला स्नेहक, हेक्सागोनल बोरान नाइट्राइड, ग्रेफाइट के समान आणविक संरचना है। इसी तरह के गुणों के कारण इसे कभी-कभी सफेद ग्रेफाइट भी कहा जाता है।

जब बड़ी संख्या में क्रिस्टलोग्राफिक दोष इन विमानों को एक साथ बांधते हैं, तो ग्रेफाइट अपने स्नेहन गुणों को खो देता है और वह बन जाता है जिसे पाइरोलाइटिक ग्रेफाइट के रूप में जाना जाता है। यह अत्यधिक अनिसोट्रोपिक और डायमैगनेटिक भी है, इस प्रकार यह एक मजबूत चुंबक के ऊपर मध्य-हवा में तैरता रहेगा। यदि इसे 1000-1300 ° C पर एक द्रवित बिस्तर में बनाया जाता है तो यह आइसोट्रोपिक टर्बॉस्ट्रैटिक है, और इसका उपयोग यांत्रिक हृदय वाल्वों जैसे रक्त संपर्क उपकरणों में किया जाता है और इसे पाइरोलिटिक कार्बन कहा जाता है, और यह डायग्नोस्टिक नहीं है। Pyrolytic ग्रेफाइट, और Pyrolytic कार्बन अक्सर भ्रमित होते हैं, लेकिन बहुत अलग सामग्री होते हैं।

प्राकृतिक और क्रिस्टलीय ग्रेफाइट को अक्सर उनके कतरनी-विमानों, भंगुरता और असंगत यांत्रिक गुणों के कारण, संरचनात्मक सामग्री के रूप में शुद्ध रूप में उपयोग नहीं किया जाता है।

आवेदन:
प्राकृतिक ग्रेफाइट का उपयोग ज्यादातर रेफ्रेक्ट्रीज, बैटरी, स्टीलमेकिंग, विस्तारित ग्रेफाइट, ब्रेक लाइनिंग, फाउंड्री फेसिंग और स्नेहक के लिए किया जाता है। ग्रेफीन, जो स्वाभाविक रूप से ग्रेफाइट में होता है, में अद्वितीय भौतिक गुण होते हैं और ज्ञात सबसे मजबूत पदार्थों में से है। हालांकि, इसे ग्रेफाइट से अलग करने की प्रक्रिया में अधिक तकनीकी विकास की आवश्यकता होगी।

रेफ्रेक्ट्रीज:
एक दुर्दम्य सामग्री के रूप में ग्रेफाइट का उपयोग 1900 से पहले शुरू हुआ ग्रेफाइट क्रूसिबल के साथ पिघला हुआ धातु रखने के लिए इस्तेमाल किया गया था; अब यह अपवर्तक का एक मामूली हिस्सा है। 1980 के दशक के मध्य में, कार्बन-मैग्नेसाइट ईंट महत्वपूर्ण हो गई, और बाद में एल्यूमिना-ग्रेफाइट आकार में। 2017 के अनुसार महत्व का क्रम है: एल्यूमिना-ग्रेफाइट आकार, कार्बन-मैग्नेसाइट ईंट, मोनोलिथिक्स (बंदूक और मिक्सिंग मिक्स), और फिर क्रूसिबल।

क्रूसिबल बहुत बड़े परत ग्रेफाइट का उपयोग करना शुरू कर दिया, और कार्बन-मैग्नेसाइट ईंट की आवश्यकता होती है जो कि इतने बड़े फ्लेक्स ग्रेफाइट की आवश्यकता नहीं है; इन और अन्य लोगों के लिए अब आवश्यक फ्लेक के आकार में बहुत अधिक लचीलापन है, और अनाकार ग्रेफाइट अब कम-अंत अपवर्तक के लिए प्रतिबंधित नहीं है। एल्यूमिना-ग्रेफाइट आकृतियों का उपयोग निरंतर कास्टिंग वेयर के रूप में किया जाता है, जैसे कि नोजल और गर्त, पिघले हुए स्टील को लाडल से मोल्ड तक पहुंचाने के लिए, और कार्बन मैग्नेसाइट ईंटों लाइन स्टील कन्वर्टर्स और इलेक्ट्रिक-आर्क भट्टियों को तापमान को झेलने के लिए। ग्रेफाइट ब्लॉक का उपयोग ब्लास्ट फर्नेस लाइनिंग के उन हिस्सों में भी किया जाता है जहां ग्रेफाइट की उच्च तापीय चालकता महत्वपूर्ण होती है। उच्च शुद्धता वाले मोनोलिथिक्स का उपयोग अक्सर कार्बन-मैग्नेसाइट ईंटों के बजाय एक सतत भट्ठी अस्तर के रूप में किया जाता है।

अमेरिका और यूरोपीय रेफ्रेक्ट्रीज उद्योग में 2000-2003 में संकट था, जिसमें स्टील के लिए एक उदासीन बाजार और स्टील अंतर्निहित फर्म बायआउट्स और कई प्लांट क्लोजर के प्रति टन प्रति घटने वाली दुर्दम्य खपत थी। आरएचआई एजी द्वारा हार्बिसन-वाकर रेफ्रेक्ट्रीज के अधिग्रहण के परिणामस्वरूप कई संयंत्र बंद हो गए और कुछ संयंत्रों ने अपने उपकरणों की नीलामी बंद कर दी। चूँकि खोई हुई अधिकांश क्षमता कार्बन-मैग्नेसाइट ईंट के लिए थी, रिफ्रेक्ट्रीज़ क्षेत्र के भीतर ग्रेफाइट की खपत एल्यूमिना-ग्रेफाइट आकार और मोनोलिथिक्स की ओर बढ़ी और ईंट से दूर। कार्बन-मैग्नेसाइट ईंट का प्रमुख स्रोत अब चीन से आयात किया जाता है। उपरोक्त सभी अपवर्तक का उपयोग स्टील बनाने और अपवर्तक खपत के 75% के लिए किया जाता है; बाकी का उपयोग विभिन्न प्रकार के उद्योगों द्वारा किया जाता है, जैसे सीमेंट।

यूएसजीएस के अनुसार, रेफ्रेक्ट्रीज में अमेरिकी प्राकृतिक ग्रेफाइट की खपत 2010 में 12,500 टन थी।

बैटरी:
बैटरी में ग्रेफाइट का उपयोग पिछले 30 वर्षों में बढ़ रहा है। सभी प्रमुख बैटरी प्रौद्योगिकियों के एनोड के निर्माण के लिए प्राकृतिक और सिंथेटिक ग्रेफाइट का उपयोग किया जाता है। लिथियम-आयन बैटरी लिथियम कार्बोनेट की तुलना में ग्रेफाइट की मात्रा का दोगुना उपयोग करती है।

बैटरी की मांग, मुख्य रूप से निकल-धातु-हाइड्राइड और लिथियम-आयन बैटरी, ने 1980 के दशक के अंत और 1990 के दशक की शुरुआत में ग्रेफाइट की मांग में वृद्धि का कारण बना। यह विकास पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स द्वारा संचालित किया गया था, जैसे पोर्टेबल सीडी प्लेयर और पावर टूल्स। लैपटॉप, मोबाइल फोन, टैबलेट और स्मार्टफोन उत्पादों ने बैटरी की मांग बढ़ा दी है। ग्रेफाइट की मांग को बढ़ाने के लिए इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी का अनुमान है। एक उदाहरण के रूप में, एक पूरी तरह से इलेक्ट्रिक निसान लीफ में लिथियम आयन बैटरी में लगभग 40 किलोग्राम ग्रेफाइट होता है।

इस्पात निर्माण:
इस अंतिम उपयोग में प्राकृतिक ग्रेफाइट ज्यादातर पिघले हुए स्टील में कार्बन बढ़ाने में जाता है, हालांकि इसका उपयोग गर्म स्टील को निकालने के लिए उपयोग किए जाने वाले मर को चिकनाई करने के लिए किया जा सकता है। कार्बन राइजर्स की आपूर्ति करना बहुत प्रतिस्पर्धात्मक है, इसलिए सिंथेटिक ग्रेफाइट पाउडर, पेट्रोलियम कोक, और कार्बन के अन्य रूपों जैसे विकल्पों से कट-गला मूल्य निर्धारण के अधीन है। स्टील के कार्बन सामग्री को निर्दिष्ट स्तर तक बढ़ाने के लिए एक कार्बन रेज़र जोड़ा जाता है। यूएसजीएस यूएस ग्रेफाइट खपत के आंकड़ों के आधार पर एक अनुमान बताता है कि 2005 में 10,500 टन इस फैशन में इस्तेमाल किए गए थे।

ब्रेक की परत:
प्राकृतिक अनाकार और महीन परतदार ग्रेफाइट का उपयोग ब्रेक लाइनिंग या ब्रेक शूज़ में भारी (नॉनटोमोट्रोल) वाहनों के लिए किया जाता है, और एस्बेस्टोस के विकल्प की आवश्यकता के साथ महत्वपूर्ण हो गया। यह उपयोग कुछ समय के लिए महत्वपूर्ण रहा है, लेकिन ग्रेफाइट के बाजार में हिस्सेदारी को कम करने के लिए गैर-अदह जैविक (एनएओ) रचनाएं शुरू हो रही हैं। कुछ प्लांट क्लोजर के साथ ब्रेक-लाइनिंग उद्योग शेक-आउट फायदेमंद नहीं है, और न ही एक उदासीन मोटर वाहन बाजार है। यूएसजीएस के अनुसार, ब्रेक लाइनिंग में अमेरिकी प्राकृतिक ग्रेफाइट की खपत 2005 में 6,510 टन थी।

फाउंड्री के कार्य और स्नेहक:
एक फाउंड्री फेस मोल्ड वॉश एक पानी पर आधारित पेंट ऑफ अमोर्फस या फाइन फ्लेक ग्रेफाइट है। इसके साथ एक सांचे के अंदर चित्रकारी करना और इसे सूखने देना एक अच्छा ग्रेफाइट कोट है जो गर्म धातु के ठंडा होने के बाद ऑब्जेक्ट कास्ट को अलग करने में आसानी करेगा। ग्रेफाइट स्नेहक बहुत उच्च या बहुत कम तापमान पर उपयोग के लिए विशेष आइटम हैं, फोर्जिंग डाई स्नेहक, एक एंटीसेज़ एजेंट, खनन मशीनरी के लिए एक गियर स्नेहक और ताले को चिकनाई करने के लिए। लो-ग्रिट ग्रेफाइट, या उससे भी बेहतर नो-ग्रिट ग्रेफाइट (अल्ट्रा हाई शुद्धता) होना, अत्यधिक वांछनीय है। इसका उपयोग सूखे पाउडर के रूप में, पानी या तेल में या कोलाइडल ग्रेफाइट (तरल में स्थायी निलंबन) के रूप में किया जा सकता है। यूएसजीएस ग्रेफाइट खपत के आंकड़ों पर आधारित एक अनुमान बताता है कि 2005 में 2,200 टन का इस फैशन में इस्तेमाल किया गया था।

पेंसिल:
कागज और अन्य वस्तुओं पर निशान छोड़ने की क्षमता ने ग्रेफाइट को अपना नाम दिया, जिसे 1789 में जर्मन खनिजविज्ञानी अब्राहम गोटलॉब व्हाइटर ने दिया था। यह ग्रैफिन से उपजा है, जिसका अर्थ प्राचीन ग्रीक में लिखना / आकर्षित करना है।

16 वीं शताब्दी से, सभी पेंसिल अंग्रेजी प्राकृतिक ग्रेफाइट के सीसे के साथ बनाई गई थीं, लेकिन आधुनिक पेंसिल लेड सबसे अधिक पाउडर ग्रेफाइट और मिट्टी का मिश्रण है; यह 1795 में निकोलस-जैक्स कोंटे द्वारा आविष्कार किया गया था। यह रासायनिक रूप से धातु के सीसा से असंबंधित है, जिनके अयस्कों में एक समान उपस्थिति थी, इसलिए नाम की निरंतरता। प्लंबैगो ड्राइंग के लिए उपयोग किए जाने वाले प्राकृतिक ग्रेफाइट के लिए एक और पुराना शब्द है, आमतौर पर लकड़ी के आवरण के बिना खनिज की एक गांठ के रूप में। प्लम्बैगो ड्राइंग शब्द आमतौर पर 17 वीं और 18 वीं शताब्दी के कार्यों के लिए प्रतिबंधित है, ज्यादातर चित्र हैं।

आज, प्राकृतिक ग्रेफाइट के लिए पेंसिल अभी भी एक छोटा लेकिन महत्वपूर्ण बाजार है। 2011 में उत्पादित 1.1 मिलियन टन के लगभग 7% का उपयोग पेंसिल बनाने के लिए किया गया था। कम गुणवत्ता वाले अनाकार ग्रेफाइट का उपयोग किया जाता है और मुख्य रूप से चीन से प्राप्त किया जाता है।

विस्तारित ग्रेफाइट:
विस्तारित ग्रेफाइट प्राकृतिक फ्लेक ग्रेफाइट को क्रोमिक एसिड के स्नान में डुबोकर बनाया जाता है, फिर केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड, जो क्रिस्टल जाली विमानों को अलग करता है, इस प्रकार ग्रेफाइट का विस्तार करता है। विस्तारित ग्रेफाइट का उपयोग ग्रेफाइट फ़ॉइल बनाने के लिए किया जा सकता है या सीधे तौर पर “हॉट टॉप” कंपाउंड के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, एक करछुल या लाल-गर्म स्टील सिल्लियों में पिघली हुई धातु को इन्सुलेट करने और गर्मी के नुकसान को कम करने के लिए, या आग दरवाजे के आसपास या शीट मेटल कॉलर में लगे फायरस्टॉप के रूप में आसपास के प्लास्टिक पाइप (एक आग के दौरान, ग्रेफाइट फैलता है और आग की पैठ और प्रसार का विरोध करने के लिए), या उच्च तापमान के उपयोग के लिए उच्च-प्रदर्शन गैसकेट सामग्री बनाता है। ग्रेफाइट पन्नी में बनाए जाने के बाद, पन्नी को मशीनी किया जाता है और ईंधन कोशिकाओं में द्विध्रुवीय प्लेटों में इकट्ठा किया जाता है। पन्नी को लैपटॉप कंप्यूटरों के लिए हीट सिंक में बनाया जाता है जो वजन को बचाते हुए उन्हें ठंडा रखता है, और पन्नी के टुकड़े टुकड़े में बनाया जाता है जिसका उपयोग वाल्व पैकिंग में किया जा सकता है या गैसकेट में बनाया जा सकता है। पुरानी शैली की पैकिंग अब इस समूहीकरण का एक छोटा सदस्य है: गर्मी प्रतिरोध की आवश्यकता वाले उपयोगों के लिए तेलों या ग्रीस में महीन परतदार ग्रेफाइट। इस अंतिम उपयोग में वर्तमान अमेरिकी प्राकृतिक ग्रेफाइट खपत का GAN अनुमान 7,500 टन है।

अंतर्वर्धित ग्रेफाइट:
ग्रेफाइट, कुछ धातुओं और छोटे अणुओं के साथ अंतर यौगिक बनाता है। इन यौगिकों में, मेजबान अणु या परमाणु को ग्रेफाइट परतों के बीच “सैंडविच” किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप चर स्टोइकोमेट्री के साथ एक प्रकार का यौगिक होता है। इंटरकलेशन कंपाउंड का एक प्रमुख उदाहरण पोटेशियम ग्रेफाइट है, जिसे सूत्र KC8 द्वारा दर्शाया गया है। ग्रेफाइट इंटरकलेशन कंपाउंड सुपरकंडक्टर्स हैं। उच्चतम संक्रमण तापमान (जून 2009 तक) Tc = 11.5 K CaC6 में प्राप्त किया जाता है, और यह आगे के दबाव (15 GP 8 GPa पर 15.1) के तहत बढ़ता है।

सिंथेटिक ग्रेफाइट:
सिंथेटिक ग्रेफाइट बनाने के लिए एक प्रक्रिया का आविष्कार:
1893 में, ले कार्बोन के चार्ल्स स्ट्रीट ने कृत्रिम ग्रेफाइट बनाने के लिए एक प्रक्रिया की खोज की। सिंथेटिक ग्रेफाइट बनाने की एक अन्य प्रक्रिया गलती से एडवर्ड गुडरिक एचेसन (1856-1931) द्वारा आविष्कार की गई थी। 1890 के दशक के मध्य में, एचेसन ने पाया कि ओवरहेटिंग कारबोरंडम का उत्पादन लगभग शुद्ध ग्रेफाइट से हुआ था। कारबोरंडम पर उच्च तापमान के प्रभावों का अध्ययन करते हुए, उन्होंने पाया था कि ग्रेफाइटिक कार्बन में कार्बन को पीछे छोड़ते हुए सिलिकॉन लगभग 4,150 ° C (7,500 ° F) पर वाष्पित हो जाता है। यह ग्रेफाइट उनके लिए एक और बड़ी खोज थी, और यह स्नेहक के रूप में बेहद मूल्यवान और सहायक बन गई।

1896 में, एचेसन को ग्रेफाइट को संश्लेषित करने की अपनी पद्धति के लिए एक पेटेंट मिला और 1897 में वाणिज्यिक उत्पादन शुरू किया। Acheson ग्रेफाइट कंपनी का गठन 1899 में हुआ था।

वैज्ञानिक अनुसंधान:
अत्यधिक उन्मुख पाइरोलाइटिक ग्रेफाइट (HOPG) ग्रेफाइट का उच्चतम गुणवत्ता वाला सिंथेटिक रूप है। वैज्ञानिक अनुसंधान में इसका उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से, स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोप के स्कैनर अंशांकन के लिए एक लंबाई मानक के रूप में।

इलेक्ट्रोड:
ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड बिजली को ले जाता है जो स्क्रैप आयरन और स्टील को पिघला देता है, और कभी-कभी प्रत्यक्ष-कम लोहा (डीआरआई), इलेक्ट्रिक आर्क भट्टियों में, जो स्टील भट्टियों के विशाल बहुमत होते हैं। कोल तार पिच के साथ मिलाने के बाद उन्हें पेट्रोलियम कोक से बनाया जाता है। फिर उन्हें बाइंडर (पिच) को कार्बोनेट करने के लिए बेक किया गया और आकार दिया जाता है, और अंत में इसे 3000 ° C तक पहुंचने वाले तापमान पर गर्म करके ग्रेफाइट किया जाता है, जिस पर कार्बन परमाणु ग्रेफाइट में व्यवस्थित होते हैं। वे 11 फीट लंबे और 30 इंच व्यास के आकार में भिन्न हो सकते हैं। वैश्विक स्टील का बढ़ता अनुपात इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस का उपयोग करके बनाया गया है, और इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस स्वयं अधिक कुशल हो रही है, जिससे प्रति टन इलेक्ट्रोड में अधिक स्टील बन रहा है। यूएसजीएस डेटा पर आधारित एक अनुमान बताता है कि 2005 में ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड की खपत 197,000 टन थी।

इलेक्ट्रोलाइटिक एल्यूमीनियम गलाने में ग्रेफाइटिक कार्बन इलेक्ट्रोड का भी उपयोग किया जाता है। बहुत छोटे पैमाने पर, सिंथेटिक ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड का उपयोग विद्युत निर्वहन मशीनिंग (ईडीएम) में किया जाता है, आमतौर पर प्लास्टिक के लिए इंजेक्शन मोल्ड बनाने के लिए।

पाउडर और स्क्रैप:
पाउडर को कभी-कभी मामूली संशोधनों के साथ ग्रेफाइटाइजेशन के तापमान से ऊपर पेट्रोलियम कोक को गर्म करके बनाया जाता है। ग्रेफाइट स्क्रैप अनुपयोगी इलेक्ट्रोड सामग्री (निर्माण चरण में या उपयोग के बाद) और खराद मोड़ के टुकड़े से आता है, आमतौर पर कुचलने और आकार देने के बाद। अधिकांश सिंथेटिक ग्रेफाइट पाउडर स्टील में कार्बन बढ़ाने (प्राकृतिक ग्रेफाइट के साथ प्रतिस्पर्धा) में जाता है, कुछ में बैटरी और ब्रेक लाइनिंग में उपयोग किया जाता है। यूएसजीएस के अनुसार, 2001 में अमेरिकी सिंथेटिक ग्रेफाइट पाउडर और स्क्रैप उत्पादन 95,000 टन (नवीनतम डेटा) था।

न्यूट्रॉन मॉडरेटर:
मुख्य लेख: परमाणु ग्रेफाइट
सिंथेटिक ग्रेफाइट के विशेष ग्रेड, जैसे कि Gilsocarbon, परमाणु रिएक्टरों के भीतर एक मैट्रिक्स और न्यूट्रॉन मॉडरेटर के रूप में भी उपयोग करते हैं। इसका कम न्यूट्रॉन क्रॉस-सेक्शन भी प्रस्तावित फ्यूजन रिएक्टरों में उपयोग के लिए इसकी सिफारिश करता है। ध्यान रखा जाना चाहिए कि रिएक्टर-ग्रेड ग्रेफाइट बोरॉन जैसे न्यूट्रॉन अवशोषित सामग्री से मुक्त है, व्यापक रूप से वाणिज्यिक ग्रेफाइट जमाव प्रणालियों में बीज इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग किया जाता है – इससे जर्मनों के द्वितीय विश्व युद्ध के ग्रेफाइट-आधारित परमाणु रिएक्टरों की विफलता हुई। चूँकि वे उस कठिनाई को अलग नहीं कर सकते थे जब वे अधिक महंगे भारी जल मध्यस्थों का उपयोग करने के लिए मजबूर थे। परमाणु रिएक्टरों के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले ग्रेफाइट को अक्सर परमाणु ग्रेफाइट के रूप में जाना जाता है।

अन्य उपयोग:
ग्रेफाइट (कार्बन) फाइबर और कार्बन नैनोट्यूब का उपयोग कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक में भी किया जाता है, और गर्मी प्रतिरोधी कंपोजिट जैसे प्रबलित कार्बन-कार्बन (आरसीसी) में। कार्बन फाइबर ग्रेफाइट कंपोजिट से बनी व्यावसायिक संरचनाओं में मछली पकड़ना छड़, गोल्फ क्लब शाफ्ट, साइकिल फ्रेम, स्पोर्ट्स कार बॉडी पैनल, बोइंग 787 ड्रीमलाइनर और पूल क्यू स्टिक्स का धड़ और प्रबलित कंक्रीट में सफलतापूर्वक नियोजित किया गया है, कार्बन फाइबर के यांत्रिक गुण। ग्रेफाइट-प्रबलित प्लास्टिक कंपोजिट और ग्रे कास्ट आयरन इन सामग्रियों में ग्रेफाइट की भूमिका से काफी प्रभावित होते हैं। इस संदर्भ में, शब्द “(100%) ग्रेफाइट” का उपयोग अक्सर कार्बन सुदृढीकरण और राल के शुद्ध मिश्रण को संदर्भित करने के लिए किया जाता है, जबकि “मिश्रित” शब्द का उपयोग अतिरिक्त सामग्रियों के साथ मिश्रित सामग्री के लिए किया जाता है।

आधुनिक धुआं रहित पाउडर को स्थिर चार्ज के बिल्डअप को रोकने के लिए ग्रेफाइट में लेपित किया जाता है।

ग्रेफाइट का उपयोग कम से कम तीन रडार शोषक सामग्रियों में किया गया है। यह Sumpf और Schornsteinfeger में रबर के साथ मिलाया गया था, जो कि यू-नाव स्नोर्कल पर अपने रेडियल क्रॉस सेक्शन को कम करने के लिए उपयोग किया जाता था। इसका उपयोग शुरुआती F-117 नाइटहॉक (1983) एस में टाइलों में भी किया गया था।

ग्रेफाइट खनन और पुनर्चक्रण:
ग्रेफाइट को खुले गड्ढे और भूमिगत तरीकों दोनों द्वारा खनन किया जाता है। ग्रेफाइट को आमतौर पर लाभ की आवश्यकता होती है। यह गैंग्यू (चट्टान) के टुकड़ों को हाथ से उठाकर और उत्पाद की स्क्रीनिंग करके या रॉक को कुचलकर ग्रेफाइट को तैर ​​कर बाहर किया जा सकता है। प्लवनशीलता से लाभ इस कठिनाई का सामना करता है कि ग्रेफाइट बहुत नरम है और गैंग्यू के कणों को “निशान” (कोट) करता है। यह “चिह्नित” गैंग्यू कणों को ग्रेफाइट के साथ फ्लोट करता है, जिससे अशुद्ध ध्यान केंद्रित होता है। कमर्शियल कंसंट्रेट या प्रोडक्ट प्राप्त करने के दो तरीके हैं: ध्यान को शुद्ध करने के लिए बार-बार रिग्राइंडिंग और फ्लोटिंग (या सात बार तक), या एसिड लीचिंग (विघटित) करके गैंग को हाइड्रोफ्लोरिक एसिड (सिलिकेट गैंग्यू या हाइड्रोक्लोरिक एसिड के लिए) एक कार्बोनेट गिरोह)।

मिलिंग में, आने वाले ग्रेफाइट उत्पादों और संकेंद्रित को वर्गीकृत किया जा सकता है (आकार या स्क्रीन से पहले), मोटे परत के आकार के अंशों (8 जाल, 8–20 जाल, 20-50 जाल के नीचे) के साथ सावधानी से संरक्षित, और फिर कार्बन सामग्री। निर्धारित किए गए है। कुछ मानक मिश्रणों को अलग-अलग अंशों से तैयार किया जा सकता है, प्रत्येक में एक निश्चित परत आकार वितरण और कार्बन सामग्री होती है। कस्टम मिश्रणों को उन व्यक्तिगत ग्राहकों के लिए भी बनाया जा सकता है जो एक निश्चित परत आकार वितरण और कार्बन सामग्री चाहते हैं। यदि परत आकार महत्वहीन है, तो ध्यान अधिक स्वतंत्र रूप से जमीन पर लगाया जा सकता है। विशिष्ट अंत उत्पादों में तेल ड्रिलिंग में घोल के रूप में उपयोग के लिए एक महीन पाउडर और फाउंड्री मोल्ड्स के लिए कोटिंग्स शामिल हैं, इस्पात उद्योग में कार्बन राइजर (सिंथेटिक ग्रेफाइट पाउडर और पाउडर पेट्रोलियम कोक भी कार्बन raiser के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है)। ग्रेफाइट मिलों से होने वाले पर्यावरणीय प्रभावों में वायु प्रदूषण शामिल है, जिसमें श्रमिकों के सूक्ष्म कण संपर्क और मिट्टी के भारी धातु संदूषण के लिए पाउडर स्पिलेज से मिट्टी का संदूषण भी शामिल है।

रीसाइक्लिंग ग्रेफाइट का सबसे आम तरीका तब होता है जब सिंथेटिक ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड या तो निर्मित होते हैं और टुकड़ों को काट दिया जाता है या खराद को चालू कर दिया जाता है, या इलेक्ट्रोड धारक (या अन्य) का उपयोग इलेक्ट्रोड धारक के लिए सभी तरह से किया जाता है। एक नया इलेक्ट्रोड पुराने को बदल देता है, लेकिन पुराने इलेक्ट्रोड का एक बड़ा टुकड़ा रहता है। यह कुचल और आकार है, और परिणामस्वरूप ग्रेफाइट पाउडर का उपयोग ज्यादातर पिघला हुआ स्टील की कार्बन सामग्री को बढ़ाने के लिए किया जाता है। ग्रेफाइट युक्त अपवर्तक को कभी-कभी पुनर्नवीनीकरण भी किया जाता है, लेकिन अक्सर उनके ग्रेफाइट के कारण नहीं होता है: सबसे बड़ी मात्रा वाले आइटम, जैसे कि कार्बन-मैग्नेसाइट ईंट जिसमें केवल 15-25% ग्रेफाइट होते हैं, आमतौर पर बहुत कम ग्रेफाइट होते हैं। हालांकि, कुछ पुनर्नवीनीकरण कार्बन-मैग्नेसाइट ईंट का उपयोग भट्ठी-मरम्मत सामग्री के लिए आधार के रूप में किया जाता है, और कुचल कार्बन-मैग्नेसाइट ईंट का उपयोग स्लैग कंडीशनर में भी किया जाता है। जबकि क्रूसिबल में एक उच्च ग्रेफाइट सामग्री होती है, उपयोग की जाने वाली क्रूसिबल की मात्रा और फिर पुनर्नवीनीकरण बहुत छोटा होता है।

एक उच्च गुणवत्ता वाला फ्लेक ग्रेफाइट उत्पाद जो प्राकृतिक फ्लेक ग्रेफाइट से मिलता जुलता है, स्टीलमेकिंग किश से बनाया जा सकता है। किश एक पिघला हुआ लोहे के फ़ीड से एक बुनियादी ऑक्सीजन भट्टी तक स्किम्ड के पास बड़ी मात्रा में पिघला हुआ कचरा होता है, और इसमें ग्रेफाइट (सुपरसैचुरेटेड आयरन से बाहर निकलता है), चूने से समृद्ध स्लैग और कुछ लोहे का मिश्रण होता है। ग्रेफाइट और लावा के मिश्रण को छोड़कर, लोहे को साइट पर पुनर्नवीनीकरण किया जाता है। सबसे अच्छी पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया हाइड्रोलिक वर्गीकरण का उपयोग करती है (जो विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण द्वारा खनिजों को अलग करने के लिए पानी के प्रवाह का उपयोग करती है: 70% ग्रेफाइट किसी न किसी पर ध्यान केंद्रित करने के लिए ग्रेफाइट हल्का होता है और लगभग अंतिम रूप से बसता है)। हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ इस सांद्रता तक पहुँचने से 10% नीचे से एक परत आकार के साथ 95% ग्रेफाइट उत्पाद मिलता है।