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Graphite : propriétés, usages et types de gisement


Le graphite naturel est un minéral de carbone (C) élémentaire, de structure cristalline hexagonale. Sa couleur varie de noire à gris-noir. C’est un minéral tendre, flexible, d’éclat métallique et d’aspect graisseux et luisant caractérisé par :
  • une densité faible qui varie de 2,1 à 2,3;
  • une dureté faible de 2 sur l’échelle de Mohs;
  • un point de fusion très élevé (3 500 °C).

Le graphite naturel se subdivise en trois variétés :

  • le graphite en paillettes;
  • le graphite de veine;
  • le graphite amorphe.

Le graphite est une substance inerte qui résiste à l’attaque de la plupart des produits chimiques. C’est un excellent conducteur d’électricité et de chaleur. Il possède un faible coefficient de friction, en raison d’un clivage parfait entre ses lamelles superposées. Son coefficient thermique est également faible.

Le graphite synthétique, de même composition que le graphite naturel, est obtenu par la graphitisation (cuisson entre 2 600° et 3 000°C) d’un mélange de coke de pétrole et de brai (bitume) précuit. Il est plus pur (environ 99 % de carbone) que le graphite naturel et offre une meilleure conductivité électrique ainsi qu’une plus grande résistance chimique.

Usages

Le graphite est utilisé en raison de ses propriétés chimiques et physiques : neutralité chimique, résistance à la chaleur, conductivité thermique et électrique, faible coefficient d’expansion thermique, faible coefficient de friction et faible coefficient d’absorption des rayons X et des électrons. De plus, l’usage du graphite est très polyvalent. Ainsi :

  • le graphite entre dans la fabrication des crayons à mine et des piles alcalines;
  • il est aussi utilisé dans l’industrie métallurgique pour la fabrication de l’acier, dans les mélanges de briques réfractaires et dans le revêtement de moules de fonderies (creusets et divers ustensiles de coulée de métaux);
  • dans l’industrie automobile, le graphite entre dans la fabrication de garnitures de freins et d’embrayages, de pièces de moteurs, de génératrices électriques et de joints étanches mécaniques;
  • dans l’industrie de la peinture, le graphite sert à la fabrication de peintures anticorrosives et antistatiques;
  • le graphite est employé dans plusieurs autres produits, tels les lubrifiants industriels, les poudres métalliques, les composants de polymère et de caoutchouc, les matériaux ignifuges qui servent à retarder la progression du feu;
  • dans les technologies de pointe, le graphite est utilisé comme modérateur dans les réacteurs atomiques et comme substance stable à la chaleur dans la fabrication de composants de roquette. Il sert également dans la fabrication de piles à combustible pour les véhicules.

Types de gisement

Les gisements de graphite se subdivisent en quatre types :

  • les gisements métasomatiques de contact;
  • les gisements de veines hydrothermales;
  • les gisements métamorphiques;
  • les gisements métamorphisés.

Les gisements métasomatiques de contact (skarn)se développent au contact des roches carbonatées et des roches plutoniques. Ils se forment par cristallisation du carbone organique ou par réduction du CO2 initial ( Harben et Kuzvart, 1996).

On trouve parfois dans la littérature un type de gisement de graphite appelé « gisement magmatique précoce ». Ces gisements seraient l’équivalent des gisements métasomatiques de contact.

Les gisements de veines hydrothermales se forment à partir de solutions post-magmatiques riches en volatiles, particulièrement en CO2. Les dépôts de veines hydrothermales de graphite sont généralement associés avec du graphite en paillettes stratoïdes ce qui produit un enrichissement local des gisements de graphite en veine (Harben et Kuzvart, 1996).

Les gisements métamorphiques se forment par concentration et cristallisation de carbone durant le métamorphisme régional. Les roches encaissantes sont des schistes à quartz et mica, des paragneiss, des quartzites feldspathiques à mica et des marbres (Harben et Kuzvart, 1996).

Les gisements métamorphisés sont générés par métamorphisme de contact ou par métamorphisme régional de sédiments renfermant des résidus de matières organiques (bitume, charbon) carbonés. Les roches encaissantes renfermant notamment ces dépôts sont des quartzites, des phyllites, des schistes et des métagrauwackes (Harben et Kuzvart, 1996).

 

Référence 

HARBEN, P. W., KUZVART, M., 1996, A global Geology. Industrial Minerals, Industrials Information Ltd., Metal Bulletin, PLC London.

Autres références à consulter

DOUTHITT, C. B., 1982, Precambrian coal or anthraxolite : a source for graphite in high-grade schists and gneisses, A discussion, Econ. Geol., volume 77, pages 1274-1249.

JACOB, H. L., D. COTNOIR,  J. DÉPATIE, D. GOFFAUX, D. DANIS, M. BERGERON, 1991, Les minéraux industriels du Québec, Congrès annuel de l’Association professionnelle des géologues et géophysiciens du Québec, 206 pages.

MANCUSO, J. J., R. E. SEAVOY, 1982, Precambrian coal or anthraxolite : a source for graphite in high-grade schists and gneisses, A reply, Econ. Geol., volume 77, pages 951-954.

SIMANDL, J. G., 1992, Gîte de graphite de la région de la Gatineau, Québec, Thèse de doctorat, Université de Montréal, 383 pages.

WEIS, P. L., I. FRIEDMAN, J.-P. GLEASON, 1981, The origin of epigenetic graphite : evidence from isotopes, Geochimica et Cosmochimica Acta, volume 45, pages 2325-2332.

Voir également

Graphite

 




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