Qu’est-ce que le graphite?

Le graphite est un minéral naturel uniquement composé de carbone (C), tout comme le diamant, qui possède la même composition chimique. Toutefois, ces deux minéraux diffèrent quant à la disposition de leurs atomes de carbone. Le diamant se démarque par sa dureté alors que le graphite est plutôt mou puisqu’il est constitué d’anneaux hexagonaux non compacts faiblement liés nommés graphènes.

Le graphite est le seul minéral non métallique qui est conducteur d’électricité. Il profite également d’une conductivité thermique élevée. Sa texture est plutôt graisseuse, ce qui avait permis aux peuples de l’Antiquité de déjà utiliser le graphite pour écrire. C’est d’ailleurs de là que provient le mot graphite, du mot grec « graphein » qui signifie écrire.

Formes de graphite

Le graphite peut principalement être retrouvé sous 3 formes

Le graphite en paillettes

Le graphite en paillettes est la forme la plus répandue de graphite. Représentant près de 50% de la production mondiale, il arbore une morphologie plate en petits morceaux à l’image de flocons. Avec une pureté élevée variant entre 85% et 99% C, il commande les valeurs marchandes du graphite. C’est sous cette forme que sera offert le graphite de Nouveau Monde.

Le graphite amorphe

Le graphite amorphe est composé de cristaux si fins qu’ils ne sont pas observables à l’œil nu. Sa pureté est plus faible que celle du graphite en paillettes, variant de 60% à 90% C, ce qui explique qu’il soit la forme ayant la plus faible valeur marchande.

Le graphite de veine

Le graphite de veine se fait beaucoup plus rare, ne représentant que 1% de la production mondiale et étant exploité qu’au Sri Lanka. Vendu sous forme de morceaux, sa cristallisation varie entre de très fins cristaux et de très grosses paillettes allant jusqu’à 1 cm.

Mode de formation

Il existe quatre modes de formation reconnus produisant chacun une forme de graphite en particulier.

1- Métamorphique : métamorphisme avancé Graphite en paillettes
2- Métamorphisé,
3- Métasomatique de contact Graphite amorphe
4- Veine hydrothermale Graphite de veine

Les gisements métamorphiques se forment par concentration et cristallisation du carbone en place dans les roches riches en silice et les roches sédimentaires riches en carbone lors d’une phase de métamorphisme pouvant s’étendre à toute une région. On trouve dans ces gisements le graphite en paillettes. Au Québec, l’orogenèse du Grenville a favorisé la formation de gisements de graphite associés à des gneiss, des quartzites et des schistes sur la Côte-Nord (Lac Knife, Lac Guérêt) ou encore associés à des marbres graphitiques dans la région de Mont-Laurier (Lac-des-Îles) et de Gatineau.

Les gisements métamorphisés se forment par métamorphisme de contact de sédiments riches en matière organique carbonée (bitume, charbon). Les roches associées à ces dépôts sont des quartzites, des schistes, des phyllites et des métagrauwackes. On trouve également dans les gisements de contact les gisements métasomatiques de contact « skarn ». Ceux-ci se développent au contact de roches carbonatées et de roches plutoniques par cristallisation du carbone organique ou par réduction du CO2 initial. On trouve le graphite amorphe dans les gisements de contact.

Les gisements de veines hydrothermales se forment à partir de solutions post-magmatiques riches en CO2. Ils sont généralement associés avec des graphites en paillettes stratoïdes produisant un enrichissement des graphites de veine. Ils peuvent produire des graphites amorphes et en paillettes qui sont généralement très hétérogènes en pureté, en nature et en dimension des cristaux. Parmi ceux-ci, on trouve les gisements de très haute pureté du Sri Lanka. Au Québec, ces gisements sont en Outaouais (anciennes mines Miller et Walker).

Les utilités du graphite

Même s’il est historiquement reconnu pour son utilité à écrire, le graphite est aujourd’hui utilisé dans plusieurs autres industries. Avec un point de fusion qui s’élève à 3 927 oC, le graphite est majoritairement impliqué dans la fabrication de matériaux réfractaires et dans la métallurgie. Le graphite est un lubrifiant qui sert également d’enduit dans les fonderies pour le moulage des pièces et qui facilite ainsi la séparation de l’objet de son moule.

L’industrie automobile use également beaucoup du graphite, tant pour la fabrication de garnitures et de segments de freins que pour des lubrifiants qui performent à plusieurs températures. Aujourd’hui, le graphite est de plus en plus reconnu pour être l’un des éléments essentiels à la fabrication des batteries lithium-ion des véhicules électriques. Par exemple, le modèle d’automobile électrique Leaf de Nissan requiert une batterie qui contient 40kg de graphite.(Source : https://en.wikipedia.org/wiki/Graphite) Sa demande augmente depuis les 30 dernières années pour servir à la production de batteries d’autres éléments tels que les cellulaires et les ordinateurs portables.