Anvendelse og forbrugGrafit er et mineral, som kun består af kulstof (C). Dethar en lav massefyld (2,3 g/cm3), er meget blødt (1 påMohs’ hårdhedsskala), kan nemt formes og har et megethøjt smeltepunkt (3.390 °C). De to sidste egenskaber gørgrafit meget velegnet til brug i støbeforme, ildfaste forin-ger til støbeforme og ildfaste beklædninger i metalsmel-teovne, der samlet er de største forbrugsområder for gra-fit. Grafit bruges dernæst som tilsætning til jernsmelteunder fremstilling af stål. Derudover spiller grafit en vig-tig rolle i batteri- og elektronikindustrierne, idet minera-let indgår i de fleste batterityper, og udbredelsen afbærbare elektroniske enheder øger forbruget på detteområde. Især er grafit vigtig til genopladelige litium-ion-batterier (Li-ion-batterier), som udover grundstoffet liti-um bl.a. indeholder en positiv elektrode af kulstof. Dennebatteritype benyttes bl.a. til batterier i elbiler. Smøre-midler, blyanter og mange andre anvendelser dækker detresterende forbrug.

Grafits lave massefylde har medført, at der er særligfokus på mulighederne for at anvende stoffet som kom-

ponent i nye højteknologiske materialer, fx kulfiber.Fiskestænger lavet af kulfiber kender de fleste, men mar-kedet og udbuddet af materialer, som indeholder kulfibrei en eller anden form er stort, og nye materialer er under

GrafitG

RA

FI

TF

ak

ta

bla

d n

r. 4

, ja

nu

ar

20

15

FAK

TA O

M R

ÅS

TO

FF

ER

VIDENCENTERFOR MINERALSKE

RÅSTOFFER OGMATERIALER

MiMa

Grafit har været kendt fra 4.000 år før vor tidsregning, hvor det blev brugt som farvestof. Siden 1700-tallet har grafit været brugt til blyanter – og tegnekunsten blev til ordet grafik. Grafit er kendetegnetved at være meget let, varmebestandigt og en god elektrisk leder. Derfor bruges grafit især til fx støbe-forme i metalindustrien og isolerende ovnfliser i smelteovne. De elektriske egenskaber betyder desu-den, at grafit er meget efterspurgt i batteri- og elektronikindustrierne. I naturen findes grafit i kulstof-bærende bjergarter, som har været udsat for højt tryk og temperatur (metamorfose). Det forekommerbåde som små glimmerlignende flager og som finkornet masse af grafit (betegnet amorf grafit). Grafitsevne til at danne mikroskopiske flager gør det meget anvendeligt i smøremidler, eksempelvis låseolieog til en lang række højteknologiske kulfibermaterialer. Et nyt anvendelsesområde er det højteknologi-ske materiale grafen, som forventes at få stor udbredelse, bl.a. fordi det er ti gange bedre til at ledevarme end kobber. De vigtigste producenter er Kina, Indien og Brasilien, men grafit er meget udbredtog er geologisk set ikke kritisk.

Grafit spiller en afgørende rolle i litium-ion–batterier, sombenyttes til en lang række formål, bl.a. i moderne elbiler. Detforventes, at den fremtidige efterspørgsel af grafit til bilbat-terier vil stige betydeligt. Der anvendes typisk 40-70 kg grafittil ét batteri til elbiler (foto: Shutterstock).

Blyanter 4 %

Støbeforme 7 %

Anden anvendelse 19%

Batterier 25 %Smørremidler 10%

Varmeisolerende materialer 35 %

G E U S

nitrogen

14.007

N7

helium

He4.0026

2

neon

Ne20.180

10�uorine

F18.998

9oxygen

O15.999

8carbon

C12.011

6boron

B10.811

5

argon

Ar39.948

18chlorine

Cl35.453

17sulfur

S32.065

16phosphorus

P30.974

15silicon

Si28.086

14aluminium

Al26.982

13

krypton

Kr83.798

36bromine

Br79.904

35selenium

Se78.96

34arsenic

As74.922

33germanium

Ge72.64

32gallium

Ga69.723

31zinc

Zn65.38

30copper

Cu63.546

29nickel

Ni58.693

28cobalt

Co58.933

27iron

Fe55.845

26manganese

Mn54.938

25chromium

Cr51.996

24vanadium

V50.942

23titanium

Ti47.867

22scandium

Sc44.956

21calcium

Ca40.078

20potassium

K39.098

19

magnesium

Mg24.305

12sodium

Na22.990

11

beryllium

Be9.0122

4lithium

Li6.941

3

hydrogen

H1.0079

1

xenon

Xe131.29

54iodine

I126.90

53tellurium

Te127.60

52antimony

Sb121.76

51tin

Sn118.71

50indium

In114.82

49cadmium

Cd112.41

48silver

Ag107.87

47palladium

Pd106.42

46rhodium

Rh102.91

45ruthenium

Ru101.07

44technetium

Tc[98]

43molybdenum

Mo95.96

42niobium

Nb92.906

41zirconium

Zr91.224

40yttrium

Y88.906

39strontium

Sr87.62

38rubidium

Rb85.468

37

radon

Rn[222]

86astatine

At[210]

85polonium

Po[209]

84bismuth

Bi208.98

83lead

Pb207.2

82

dysprosium

Dy162.50

66terbium

Tb158.93

65gadolinium

Gd157.25

64europium

Eu151.96

63samarium

Sm150.36

62promethium

Pm[145]

61neodymium

Nd144.24

60praseodymium

Pr140.91

59cerium

Ce140.12

58lanthanum

La138.91

57

barium

Ba137.33

56caesium

Cs132.91

55

roentgenium

Rg[272]

111darmstadtium

Ds[271]

110meitnerium

Mt[268]

109hassium

Hs[277]

108bohrium

Bh[264]

107seaborgium

Sg[266]

106dubnium

Db[262]

105rutherfordium

Rf[261]

104radium

Ra[226]

88francium

Fr[223]

87

lutetium

Lu174.97

71ytterbium

Yb173.05

70thulium

Tm168.93

69erbium

Er167.26

68holmium

Ho164.93

67

thallium

Tl204.38

81mercury

Hg200.59

80gold

Au196.97

79platinum

Pt195.08

78iridium

Ir192.22

77osmium

Os190.23

76rhenium

Re186.21

75tungsten

W183.84

74tantalum

Ta180.95

73hafnium

Hf178.49

72

berkelium

Bk[247]

97lawrencium

Lr[262]

103nobelium

No[259]

102mendelevium

Md[258]

101fermium

Fm[257]

100einsteinium

Es[252]

99californium

Cf[251]

98curium

Cm[247]

96americium

Am[243]

95plutonium

Pu[244]

94neptunium

Np[237]

93uranium

U238.03

92protactinium

Pa231.04

91thorium

Th232.04

90actinium

Ac[227]

89

6

12,011

CKulstof

Nøgletal (2013)

Pris: 3.000-17.000 kr./ton (afhængig af kvalitet)

Årlig grafitproduktion: 1,2 mio. ton

Opmålte reserver: 77 mio. ton(~60 års forbrug)

Estimerede 800 mio. tonressourcer: (~650 års forbrug)

Genbrug (globalt): Stærkt begrænset og ikke kendt

Forsyningssikkerhed: GOD

Anvendelsesområder for grafit.

2

udvikling, herunder det nye materiale gra-fen, som både er meget stærkt og har godelektrisk ledeevne. Udstrakt brug af kulstof-baserede komposit-materialer gør flyvema-skiner, biler og et utal af andre konstruk -tioner, meget lettere, sparer materialer ogdermed energi.

Da ca. 40 % af al grafit bruges til ovnforin-ger og støbeforme (smeltedigler) i stål- ogmetalindustrien, varierer grafitforbrugetmed de økonomiske konjunkturer i jern- ogstål-industrien. I perioden 2010 til 2013 vari-erede det globale forbrug mellem 1-1,2 mio.ton/år, men da forbruget til højteknologi-ske materialer og i batteri- og elektronikin-dustrierne forventes at stige, forventes derogså en væsentlig stigning i efterspørgslenaf grafit. Af særlig betydning i denne sam-menhæng er ønsket om at reducere CO2-udledningen fra transportmidler i bestræ-belserne på at begrænse den globale op-varmning. Fremtidens biler forventes pri-mært at være eldrevne, og der vil derforvære behov for at udvikle nye og letterebatterityper med større kapacitet. Her vilgrafit og det afledte materiale grafen værevæsentlige bestanddele. En sådan udviklingvil sætte grafitmarkedet under et voldsomt

pres, hvilket kan medføre markante pris-stigning.

Geologi og ressourcer Grafit, som i lighed med diamant kun be -står af kulstofatomer, er et almindeligtforekommende mineral, som dannes, nårkulstof udsættes for højt tryk og tempera-tur i jordskorpen. Grafit dannes derfor ikulstofbærende bjergarter og findes især igamle metamorfoserede og foldede aflej-ringsbjergarter, også kaldet suprakrustalerfra den Proterozoiske periode (2.500-600mio. år siden). Sådanne bjergarter findes imange lande også i Grønland.

Naturligt forekommende grafit kan opdelesi klump-grafit (eng. ’lump graphite’), flage-de og finkornede (ofte betegnet amorfe)forekomster. Klump-grafit forekommer iårer og er kendetegnet ved sin massivekarakter, mens flaget grafit består af småindividuelle grafitflager, der kan være op tilflere centimeter i diameter. Amorf grafitbestår af små, meget tætte krystaller oghar meget varierende grafitindhold, mennormalt lavere renhed end de to øvrigetyper.

Flaget grafit er efterspurgt, bl.a. fordi detkan renses til et meget rent slutprodukt.Derfor kan bjergarter med få procent grafitudnyttes, hvis grafitkrystallerne har en til-strækkelig størrelse og kvalitet, og man kanopnå en høj pris. Af samme grund er derikke tal for, hvor meget grafit der skal værei en bjergart, for at den kan udnyttes i kom-merciel sammenhæng.

Kun de bedste kvaliteter kan bruges indu-strielt, og derfor vil mange grafitforekom-ster ikke komme i produktion. I disse år erder stor interesse for at finde nye grafitfo-rekomster af en kvalitet, som opfylder deindustrielle krav. De senere år har vist etmarkant skift mod et højere forbrug af denvæsentligt dyrere flagede grafit. Flaget gra-fit kendes fra flere undersøgte og beskrev-ne forekomster i Grønland, bl.a. Amitsoq-forekomsten i Sydgrønland, hvor man brødgrafit i perioden 1915-1925.

Produktion Grafitførende bjergarter brydes oftest fraoverfladenære forekomster i åbne miner,hvor grafitindholdet typisk er på 5-15 %.Efter udsprængning af grafitmalmen trans-porteres den til et processeringsanlæg,som ofte ligger tæt på forekomsten.

Typen af grafit, hvilke andre mineraler mal-men indeholder, samt mineralernes egen-skaber afgør normalt, hvilke processer mal-men skal gennemgå fra råmalm til koncen-trat. Typisk knuses og formales malmen,hvorefter grafitten udvindes ved flotation.Her udnytter man, at grafitflagerne separe-res fra de øvrige mineraler, da de på grundaf deres lave massefylde flyder ovenpåvæsken og dermed kan ’skummes’ fra deøvrige mineraler. Herefter fremstilles der,efter et antal tørrings- og sorteringstrin,forskellige kvaliteter af grafit efter størrelseaf korn (flager) og renhed.

Efter denne behandling indeholder koncen-tratet 90-98 % grafit. Hvis der er behov forgrafitkoncentrater med mere end 99 %kulstof, skal koncentratet gennemgå enkemisk behandling.

Fa

kt

a

om

G

ra

fi

t

China South G

raphite

Øvri

ge

produce

nter

Liumao

Heilongjia

ng (Kina)

DVR Korea

(Korea

)

China Graphite

Luobei

Heilo

ngjiang (K

ina)

Aoyu H

eilongjia

ng

(K

ina)

T

imica

l

(C

anada)

N

acional d

e Grafite

(R

usland)

Grafite do Brasil

(B

rasilien

)

And

el a

f gra

fitpr

oduk

tion

i 201

1 (%

)

15,2 %

6,2 %

9,3 %

13,0 %

7,0 %

2,0 % 2,0 %

8,0 %

37,3 %

Hunan (Kina)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Udvinding af malm(åbne minebrud)

Frigøring af gra�t (knusning/formaling)

Oparbejning(fx �otation og

manuel sortering)

Tørring, screening og størrelsessepa-

ration

Anvendelse ogforbrug Endt levetid

Andel af den globale produktion af grafit i 2011 for verdens otte største producenter. Kinasdominerende rolle er markant med de fire største producenter.

Produktionskæde for grafit som illustrerer de vigtigste trin, som metallet gennemgår fra udvinding til slutbrug.

Klump-grafit udvindes hovedsagelig i SriLanka ved brydning af værtsbjergartenefterfulgt af håndsortering af en meget renog efterspurgt grafit. Flaget grafit brydes imange lande; efter brydning renses grafit-malmen inden videresalg og forarbejdning.Den bedste pris opnås for store flager ogrene koncentrater.

De finkornede (amorfe) grafitmalme kanhave et højt kulstofindhold (30-90 %), menpå grund af deres karakter kan de væresvære at oparbejde til meget rene grafit-produkter. Kina producerer store mængderfinkornet grafit, oftest fra meget renemalmlegemer, og de malme gennemgår enmere simpel proces, ofte kun baseret påeksempelvis håndsortering og knusning.

I 2013 var Kina den største producent afgrafit (ca. 800.000 ton/år) efterfulgt afIndien og Brasilien; de tre lande står tilsam-men for 90 % af verdens grafitproduktion.De største importører af grafit var i 2013Kina, USA, Canada, Tyskland og Sydkorea.

Genbrug og substitutionDer findes ingen præcise tal for genanven-delsesandelen for grafit, men kun en meget

lille del af den grafit, der anvendes tilvarmeisolerende formål, langt det størsteområde, kan genanvendes. Det sammegælder for en række andre forbrugsområ-der. Der arbejdes på at øge genbrugsande-len fra batterier, men dette er fortsat påforsøgsstadiet.

Flaget grafit bruges ofte som tørt smøre-middel og kan delvist erstattes af molyb-dæn. Naturlig grafit kan også erstattes afsyntetisk grafit, dvs. grafit udvundet af

affaldsprodukter fra anden industri ellerandre kulstofbærende materialer. Syntetiskgrafit fremstilles bl.a. fra ’calcined petrole-um cake’, et affaldsprodukt fra olieraffina-derier og ved afbrænding af siliciumcarbid(SiC) ved høje temperaturer. Syntetisk gra-fit er ofte billigere end naturlig grafit ogkan på visse områder erstatte naturlig gra-fit. Der er eksempler på meget høj kvalitetaf syntetisk grafit, som kan opnå priser påhelt op til 55.000 kr./ton og dermed fleregange højere end naturlig højkvalitet grafit.

3

Fa

kt

a

om

G

ra

fi

t

Brasilien

Kina

Indien

Landevurdering

God

Dårlig

Landevurdering

Ikke vurderet

3Opmålte grafitforekomster (% af verdens samlede reserver)

Malmudvinding (% af verdensmarked)

Produktion og reserver

6

13

9

68

42

18

8

45

45

Lande med de største grafitreserver og produktion i 2013. Lande og produktionsmængder med mindre end 2 % af det globale marked er udeladt.Landevurderingen viser de lande, som efterforsknings- og mineselskaber vurderer som mere eller mindre ideelle for minedrift; vurderingen er baseret påudvalgte faktorer (retssystemet, handelsbarrierer og politisk stabilitet) fra Fraser Institute (2013).

1990 1995 2000 2005 2010 2013

Årli

g gr

afitp

rodu

ktio

n (t

on)

Real

pris

(US$

/ton

)

Realpris (pristalsreguleret til 2013)Grafitproduktion

1.000

500

0

2.000

2.500

1.500

0

200.000

400.000

600.000

800.000

1.000.000

1.200.000

Pris- og produktionsudvikling for grafit fra 1990 til 2013. Prisen for grafit afhænger stærkt af,hvilken kvalitet og type det drejer sig om. Her er prisen for naturlig storflaget grafit angivet.

Marked og priser For grafit er det almindeligt, at en minemed tilhørende processeringsanlæg produ-cerer mange forskellige grafitprodukter.Herved skabes der en betydelig værditil-vækst ved minen, da det produkt, der sæl-ges, ikke skal viderebearbejdes yderligere,før det kan bruges af industrien. Handlenmed grafitprodukter er ofte bilateral,dvs. fra producent til aftager uden områstofbørser. Markedet er velkonsoli-deret og stærkt konkurrenceprægetfor de enkelte producenter, mendominereret af China SouthGraphite Hunan som i 2011 aleneudgjorde 37 % af det samledemarked.

Priserne på naturlig grafit afhæn-ger af renhed og størrelserne påflager og korn. Der findes mangeforskellige grafitprodukter,men overordnet er markedetdomineret af de tidligerenævnte tre typer; klumpgra-fit, flaget grafit og finkornet(amorf) grafit. Den amorfetype er billigst (3.000 kr./toni 2013), mens flaget ogklump- grafit af højeste kvali-tet var 14-17.000 kr:/ton. i2013. Set over tid varierer pri-serne noget i forhold til hin-

anden, hvilket afspejler ændringer i udbudog efterspørgsel. Grafitpriserne har haftkraftige udsving gennem de seneste 10 år.Prisen var lav og generelt faldende fra1990erne og frem til 2008 pga. overproduk-

tion i Kina. Modsat mange andremineralske råstoffer steg prisenmarkant efter 2008, hvilket pri-mært skyldes efterspørgsel indenfor nye anvendelsesområder samtbekymring over Kinas daværendeaftagende produktion og eksport.

Efterfølgende har afmatningen i Kinaog manglende vækst i Japan, Europaog USA resulteret i, at prisen er hal-veret i løbet af de sidste to år.

ForsyningssikkerhedDe globale grafitressourcer ermeget store og tilstrækkelige til atdække markedet i lang tid. De kort-

lagte reserver er koncentrereti Kina, Brasilien og Indien, mengrafitforekomster findes imange lande. Selv med en for-ventet stigning i forbruget tilbl.a. batterier til elbiler ogandre højteknologiske materi-aler vil behovet kunne dækkesmed nye miner, eventueltkombineret med brug af syn-tetisk grafit. Der kan dog bliveflaskehalse i forhold til særlige

grafittyper, især storflaget grafit (>0,85 mmi diameter), ligesom der trods spredtereserver er risiko for at få lande dominerermarkedet, hvorved grafit kan blive et kritiskråstof i andre lande. Grafit har stor økono-misk betydning og produceres i øjeblikket ifå lande. Alene derfor er grafit af EU karak-teriseret som et kritisk råstof.

Kilder og videre læsning

Fraser Institute Annual: Survey of MiningCompanies 2013: www.fraserinstitute.org/uploadedFiles/fraser-ca/Content/research-news/research/publica-tions/mining-survey-2013.pdf

Graphene Flagship: www.graphenea.com

Graphit RohstoffwirtschaftlicheSteckbriefe: www.deutscherohstoffagentur.de/DE/Themen/Min_rohstoffe/Downloads/rohstoff-steckbrief_c.pdf;jsessionid=BB02EF2E5CC958751C50BDFB5996DFCD.1_cid284?__blob=publicationFile&v=6

Graphite Statistics and Information USGS:minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodi-ty/graphite/index.html#myb

Northern graphite: northerngraphite.com

Report on Critical Raw Materials for the EU- Report of the Ad hoc Working Group ondefining critical raw materials. May 2014:www.ec.europa.eu/enterprise/policies/raw-

materials/files/docs/crm-report-on-critical-raw-materials_en.pdf

Report on Critical Raw Materials for the EU– Critical raw material profiles:www.ec.europa.eu/enterprise/policies/raw-materials/files/docs/crm-critical-material-profiles_en.pdf

World Mineral Statistics data – BritishGeological Survey: http://bgs.ac.uk/mineralsuk/statistics/worldStatistics.html

VIDENCENTERFOR MINERALSKE

RÅSTOFFER OGMATERIALER

MiMa

Fa

kt

a

om

G

ra

fi

t

KontaktPer Kalvig, centerlederTelefon: 91 33 38 64E-post: pka@geus.dk

ISSN: 2246-7246

AdresseVidencenter for Mineralske Råstoffer og Materialer

De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og GrønlandØster Voldgade 101350 København K, Danmark

E-post: info@mima.dkInternet: mima.geus.dk

Grafit fra Tasiilaq-området i Østgrønland.Grafitstykket på billedeter ca.20 cm i diameter.(foto: GEUS).

Grafit er nok mest kendtfor anvendelsen til blyanter.Mineralet har en laggitter-struktur, der nemt bryderop langs særlige planer.Denne afsmittende effekter blevet anvendt i årtusin-der som farvestof. Ordetgrafit stammer fra græsk’graphein ’ som betyder atskrive (foto: Shutterstock).