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Le graphite est un des quatre allotropes du carbone. Les autres allotropes sont le diamant, les fullerènes et le carbone amorphe (charbon de bois, coke et noir de carbone). Ces allotropes du même élément carbone ont des structures cristallines et des propriétés physiques très différentes. Il y a deux types de graphite: le naturel et le synthétique. Le graphite naturel est de couleur noire et d'éclat métallique, est graisseux au toucher et tache les doigts. On le trouve surtout dans les Roches Métamorphiques, le plus souvent dans des schistes, et comme petits cristaux associés à d'autres minéraux dans les marbres.
Le graphite naturel a probablement été formé par la décomposition de matière organique contenue dans le Calcaire lors du métamorphisme. Les trois principaux types de graphite naturel sont le graphite micro-cristallin (connu commercialement sous le nom de graphite amorphe ), le graphite cristallin en paillettes et le graphite cristallin en blocs. Le graphite cristallin en paillettes est le plus utilisé et est classifié et vendu d'après la grosseur des paillettes (grosses, moyennes et fines) et le contenu en carbone. Typiquement, le graphite en paillettes contient de 90 p. 100 à 95 p. 100 de carbone. Les grosses paillettes coûtent le plus cher pour un contenu égal en carbone et en cendres. La compagnie Stratmin Graphite Inc. opère une mine et un concentrateur à Lac-des-Îles, au Québec. La compagnie est un important producteur de graphite cristallin en paillettes avec une production annuelle de quelque 25 000 t de concentrés de graphite qui contiennent 94 p. 100 à 99 p. 100 de carbone graphitique.
Il y a trois sortes de graphite synthétique : primaire, secondaire, et les fibres de graphite. Le graphite synthétique primaire a un contenu en carbone très élevé (99,9 p. 100) et est manufacturé à grande échelle dans des fours électriques en utilisant le coke de pétrole comme matière première. On s'en sert pour fabriquer des électrodes et des balais pour moteurs électriques. Le graphite secondaire est utilisé dans l'industrie des réfractaires. Les fibres de graphite sont produites à partir de rayonne, de polyacrilonitride ou de brai de goudron. Ces fibres sont utilisées comme agent de renforcement dans les composites polymères en aérospatiale et dans les articles de sport.
Le graphite est un excellent conducteur de chaleur et d'électricité et il a un point de fusion très élevé (3550 °C). Il est résistant aux chocs thermiques et est chimiquement inerte. Il résiste à l'oxydation, a un bas coefficient d'absorption des rayons X et a un très bas coefficient de friction. Il sert surtout de réfractaire et de garniture de freins, et entre dans la composition de lubrifiants, de la fonderie, de balais pour moteurs électriques, de creusets, de batteries, de crayons, du caoutchouc, de peintures conductrices, de poudres de métal et du graphite flexible. Le principal usage du graphite cristallin en paillettes est dans l'industrie des réfractaires. Le graphite flexible est un produit relativement nouveau et est manufacturé en chauffant et en exfoliant le sel de graphite en paillettes pour ensuite le presser horizontalement en feuille. Les feuilles sont ensuite découpées pour en faire des joints d'étanchéité destinés à l'industrie de l'automobile et de la chimie, ou elles sont utilisées comme modérateur de neutrons dans les réacteurs nucléaires. De petites quantités de graphite naturel et synthétique de haute pureté sont utilisés pour produire les diamants synthétiques.
