Yleistä grafiitista

Grafiitti on hiilen yleisin ilmenemismuoto. Se on alkuaine hiilen (järjestysluku = 6) yleisin ilmenemismuoto, pehmeä, metallikiiltoinen, tahraava mineraali, jonka väri vaihtelee harmaasta mustaan. Grafiitin sulamispiste (3 927 °C) on kaikista alkuaineista korkein. Grafiitti on erittäin tulenkestävä, kemiallisesti reagoimaton, ominaispainoltaan matala, hyvän lämmön- ja sähkönjohtavuuden omaava epämetalli. Ominaisuudet ovat seurausta grafiitin rakenteesta, joka koostuu päällekkäisistä hilatasoista, joissa hiiliatomit ovat järjestäytyneet kuusikulmioista koostuvaksi heksagoniseksi rakenteeksi. Yhden atomin paksuisena kerroksena ainetta kutsutaan grafeeniksi, joka on tällä hetkellä intensiivisen tutkimuksen ja kehityksen kohteena ja on tällä hetkellä vahvin tunnettu aine. Luonnossa grafiitti esiintyy kolmessa eri muodossa: amorfisena, hiutaleisena, sekä juonina. Amorfinen grafiitti on näistä yleisin ja heikkolaatuisin muoto, kun taas hiutaleinen muoto on harvinaisempi ja esiintyy erillisinä kiteytyneinä hiutaleina metamorfisissa kivissä. (GTK, 2013)

Grafiitti nimen alle luetaan sekä synteettinen, että luonnon grafiitti. Synteettistä grafiittia valmistetaan hiilivedyn esiasteista kuten öljykoksista, raakaöljystä ja kivihiilestä. Luonnon grafiittia esiintyy kolmessa eri muodossa: amorfisena (raekoko < 40 μm), juonina (palagrafiitti) ja suomuina (raekoko 1-25 mm, keskimäärin 2,5 mm). Juonigrafiitti on alkuperältään hydrotermistä ja amorfinen esiintymistavaltaan yleisintä, mutta heikkolaatuisinta. (GTK, 2015)

 

Kuva 1. Grafiitin keskeiset ominaisuudet (lähde: Geology.com)

Käyttökohteet

Grafiitin käyttö teollisuusmineraalina perustuu sen fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin. Sillä on hyvä tulenkestävyys (sulamispiste 3550 ºC), korkea lämmön- ja sähkönjohtavuus, alhainen kitka ja se on kemiallisesti inertti.

Grafiitti johtaa hyvin sähköä ja sitä käytetään muun muassa sähkömoottorien hiiliharjoissa, elektrodimateriaalina, voiteluaineena, lisäaineena polymeerissä, lyijykynän lyijynä ja ydinreaktoreiden hidastinaineena.  Grafiittia käytetään myös sulatoissa sekä rauta- ja terästeollisuudessa.

Kuva 2. Grafiitin hinnannousu vuonna 2017 heijastui ruostumattoman teräksen hintoihin. (Metaller och Gruvor, 2017)

 

Esiintymät ja tuotanto

Grafiitin kokonaistuotanto oli n. 1 000 kt vuonna 2010 (USGS 2012; WMD 2012). Suurin tuottajamaa on Kiina (73 %) ja muita tuottajia ovat mm. Intia, Brasilia ja Etelä-Korea (8-9 %) sekä Kanada ja Venäjä (<3 %) (WMD 2012). Grafiittivarat on arvioitu 77000 kt suuruisiksi; näistä suurin osa sijaitsee Kiinassa (55 000 kt). Globaalien varantojen on arvioitu olevan 800 Mt hyödynnettäväksi kelpaavaa grafiittia (USGS 2012). Tietoa kierrätetyn grafiitin määrästä ja arvosta ei ole saatavilla, mutta käytännössä grafiitin hyvä saatavuus markkinoilla hidastaa kierrätyksen yleistymistä. (GTK, 2013)

Grafiitin suhteen EU on 95 prosenttisesti riippuvainen tuonnista. Suurin osa EU:iin tuotavasta grafiitista tuodaan Kiinasta. Grafiitin kierrätys on hyvin rajallista, koska sen hyvä saatavuus globaaleilla markkinoilla hidastaa kierrätyksen tehostumista. (GTK, 2015)

Luonnon grafiitti ei ole yhtä suosittu sijoittajien keskuudessa kuin litium ja koboltti. Luonnongrafiitin markkinat kärsivät siitä, että saatavilla on korvaavaa synteettistä grafiittia. Anodimateriaalien valmistajat tuottavat korkealuokkaista synteettistä grafiittia akkuteollisuuden käyttöön. Markkinoilla ollaan myös huolissaan siitä, että solid state -litiumioniakut yleistyessä grafiitti-pohjaisia anodeja ei enää tarvita. Asiantuntija-arvioiden mukaan tämä ei ole kovin suuri uhka, koska solid state -akkujen yleistyminen vie vielä pitkään. (The Assay, Nov. 2018)

Grafiitti-sektorin johtava peluri on Syrah Resources. Markkinat odottavat, saako yhtiö toimintansa käyntiin suunnitelmien mukaisesti. Mikäli yhtiö pääsee tavoitteisiinsa, monet vielä kehitysvaiheessa olevat luonnongrafiitin tuottajat joutuvat haastavaan tilanteensa yrittäessään hankkia riittävästi rahoitusta omille, pienemmille projekteilleen. (The Assay, Nov. 2018)

Vuosina 2018 – 2019 grafiitin kysyntä ja tarjonta näyttäisi olevan tasapainossa. Kiina, joka on perinteisesti vastannut noin 70 prosentista maailman grafiitti-tuotannosta, järkeistää parhaillaan tuotantoaan mm. ympäristösyiden takia. Vuodesta 2020 eteenpäin grafiitin hinnan uskovan kääntyvän nousuun, jolloin myös muutkin kuin kiinalaiset luonnongrafiitin tuottajat heräävät eloon. (The Assay, Nov. 2018)

 

Kuva 3. Leading Edge Materials -yrityksellä on lupaava luonnongrafiitin esiintymä Keski-Ruotsissa. (Lähde: Twitter 3.3.2019)

 

Grafiittiin  liittyviä uutisia

Lisätietoa grafiitista

 

 

LATAA KRIITTISET METALLIT JA HUOLTOVARMUUS -RAPORTTI TÄÄLTÄ!