Natura chromu
Chrom, pierwiastek o symbolu Cr, liczba atomowa 24, względna masa atomowa 51,996, należy do pierwiastka metalu przejściowego grupy VIB układu okresowego pierwiastków chemicznych. Chrom metaliczny to kryształ sześcienny skupiony wokół ciała, srebrnobiały, gęstość 7,1 g/cm3, temperatura topnienia 1860 ℃, temperatura wrzenia 2680 ℃, ciepło właściwe w 25 ℃ 23,35 J/(mol·K), ciepło parowania 342,1 kJ/ mol, przewodność cieplna 91,3 W/(m·K) (0-100°C), rezystywność (20°C) 13,2uΩ·cm, o dobrych właściwościach mechanicznych.
Chrom ma pięć wartościowości: +2, +3, +4, +5 i +6. W warunkach działania endogennego chrom ma na ogół wartościowość +3. Najbardziej stabilne są związki zawierające chrom trójwartościowy. +Związki chromu sześciowartościowego, w tym sole chromu, mają silne właściwości utleniające. Promienie jonowe Cr3+, AI3+ i Fe3+ są podobne, więc mogą wykazywać szeroki zakres podobieństw. Ponadto pierwiastkami, które można zastąpić chromem, są mangan, magnez, nikiel, kobalt, cynk itp., dlatego chrom jest szeroko rozpowszechniony w minerałach krzemianowo-magnezowo-żelazowych i minerałach pomocniczych.
Aplikacja
Chrom jest jednym z najpowszechniej stosowanych metali we współczesnym przemyśle. Stosowany jest głównie do produkcji stali nierdzewnej i różnych stali stopowych w postaci żelazostopów (takich jak żelazochrom). Chrom ma właściwości twarde, odporne na zużycie, żaroodporne i odporne na korozję. Ruda chromu jest szeroko stosowana w metalurgii, materiałach ogniotrwałych, przemyśle chemicznym i odlewnictwie.
W przemyśle metalurgicznym rudę chromu wykorzystuje się głównie do wytapiania żelazochromu i chromu metalicznego. Chrom stosowany jest jako dodatek do stali do produkcji różnorodnych stali specjalnych o wysokiej wytrzymałości, odporności na korozję, ścierania, wysokiej temperatury i odporności na utlenianie, takich jak stal nierdzewna, stal kwasoodporna, stal żaroodporna, stal łożyskowa kulkowa, stal sprężynowa, stal narzędziowa itp. Chrom może poprawić właściwości mechaniczne i odporność stali na zużycie. Chrom metaliczny używany jest głównie do wytapiania specjalnych stopów z kobaltem, niklem, wolframem i innymi pierwiastkami. Chromowanie i chromowanie może sprawić, że stal, miedź, aluminium i inne metale utworzą odporną na korozję powierzchnię, która jest jasna i piękna.
W przemyśle materiałów ogniotrwałych ruda chromu jest ważnym materiałem ogniotrwałym stosowanym do produkcji cegieł chromowych, cegieł chromowo-magnezowych, zaawansowanych materiałów ogniotrwałych i innych specjalnych materiałów ogniotrwałych (chromobetonu). Do materiałów ogniotrwałych na bazie chromu zalicza się głównie cegły z rudą chromu i magnezją, spiekany klinkier magnezjowo-chromowy, cegły stopione magnezjowo-chromowe, roztopione, drobno zmielone, a następnie związane cegły magnezjowo-chromowe. Znajdują szerokie zastosowanie w piecach martenowskich, piecach indukcyjnych itp. Wykładziny konwertorów metalurgicznych i pieców obrotowych przemysłu cementowego itp.
W przemyśle odlewniczym ruda chromu nie będzie oddziaływać z innymi pierwiastkami roztopionej stali podczas procesu zalewania, ma niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, jest odporna na penetrację metalu i ma lepsze właściwości chłodzące niż cyrkon. Ruda chromu dla odlewni ma rygorystyczne wymagania dotyczące składu chemicznego i rozkładu wielkości cząstek.
W przemyśle chemicznym najbardziej bezpośrednim zastosowaniem chromu jest produkcja roztworu dwuchromianu sodu (Na2Cr2O7·H2O), a następnie przygotowanie innych związków chromu do zastosowania w takich gałęziach przemysłu jak pigmenty, tekstylia, galwanizacja i kaletnictwo, a także katalizatory .
Drobno zmielony proszek rudy chromu jest naturalnym barwnikiem w produkcji szkła, ceramiki i płytek szkliwionych. Kiedy do niszczenia skóry stosuje się dwuchromian sodu, białko (kolagen) i węglowodany zawarte w oryginalnej skórze reagują z substancjami chemicznymi, tworząc stabilny kompleks, który staje się podstawą wyrobów skórzanych. W przemyśle tekstylnym dwuchromian sodu stosowany jest jako zaprawa do barwienia tkanin, która może skutecznie przyłączać cząsteczki barwnika do związków organicznych; można go również stosować jako utleniacz w produkcji barwników i półproduktów.
Minerał chromu
W przyrodzie odkryto ponad 50 rodzajów minerałów zawierających chrom, ale większość z nich ma niską zawartość chromu i rozproszoną dystrybucję, co ma niską wartość użytkową w przemyśle. Te minerały zawierające chrom należą do tlenków, chromianów i krzemianów, a także kilku wodorotlenków, jodanów, azotków i siarczków. Wśród nich minerały azotku chromu i siarczku chromu występują tylko w meteorytach.
Jako gatunek minerału z podrodziny rud chromu, chromit jest jedynym ważnym przemysłowym minerałem chromu. Teoretyczny wzór chemiczny to (MgFe)Cr2O4, w którym zawartość Cr2O3 stanowi 68%, a FeO 32%. W swoim składzie chemicznym kation trójwartościowy to głównie Cr3+, często występują także podstawienia izomorficzne Al3+, Fe3+ i Mg2+, Fe2+. W faktycznie produkowanym chromicie część Fe2+ jest często zastępowana przez Mg2+, a Cr3+ w różnym stopniu przez Al3+ i Fe3+. Całkowity stopień podstawienia izomorficznego pomiędzy różnymi składnikami chromitu nie jest spójny. Kationy koordynacyjne czterech rzędów to głównie magnez i żelazo oraz pełne podstawienie izomorficzne pomiędzy magnezem i żelazem. Według metody czterech podziałów chromit można podzielić na cztery podgrupy: chromit magnezowy, chromit żelazowo-magnezowy, chromit mafijno-żelazowy i chromit żelazowo-magnezowy. Ponadto chromit często zawiera niewielką ilość manganu, jednorodnej mieszaniny tytanu, wanadu i cynku. Struktura chromitu jest typu normalnego spinelu.
4. Norma jakości koncentratu chromu
Według różnych metod przetwarzania (mineralizacja i ruda naturalna) rudę chromu dla hutnictwa dzieli się na dwa rodzaje: koncentrat (G) i rudę bryłową (K). Zobacz poniższą tabelę.
Wymagania jakościowe rudy chromitu dla hutnictwa
Technologia wzbogacania rud chromu
1) Ponowny wybór
Obecnie ważną pozycję w procesie wzbogacania rud chromu zajmuje separacja grawitacyjna. Metoda separacji grawitacyjnej, która wykorzystuje luźne warstwy w ośrodku wodnym, jest nadal główną metodą wzbogacania rud chromu na całym świecie. Sprzęt do separacji grawitacyjnej to rynna spiralna i koncentrator odśrodkowy, a zakres wielkości cząstek przetwarzanych jest stosunkowo szeroki. Ogólnie rzecz biorąc, różnica gęstości między minerałami chromu i minerałami skały płonnej jest większa niż 0,8 g/cm3, a separacja grawitacyjna dowolnej wielkości cząstek większej niż 100 um może być zadowalająca. wynik. Ruda gruboziarnista (100 ~ 0,5 mm) jest sortowana lub wstępnie selekcjonowana poprzez wzbogacanie średnio-ciężkie, co jest bardzo ekonomiczną metodą wzbogacania.
2) Separacja magnetyczna
Separacja magnetyczna to metoda wzbogacania, która polega na oddzielaniu minerałów w nierównomiernym polu magnetycznym w oparciu o różnicę magnetyczną minerałów w rudzie. Chromit ma słabe właściwości magnetyczne i można go oddzielać za pomocą separatorów magnetycznych o wysokim gradiencie z pierścieniem pionowym, separatorów magnetycznych z mokrą płytą i innego sprzętu. Specyficzne współczynniki podatności magnetycznej minerałów chromu produkowanych w różnych obszarach produkujących rudy chromu na świecie nie różnią się zbytnio i są podobne do specyficznych współczynników podatności magnetycznej wolframitu i wolframitu produkowanych w różnych regionach.
Istnieją dwie sytuacje stosowania separacji magnetycznej w celu uzyskania koncentratu chromu wysokiej jakości: jedna polega na usunięciu minerałów o silnym działaniu magnetycznym (głównie magnetytu) z rudy w słabym polu magnetycznym w celu zwiększenia zawartości żelazochromu, a druga polega na zastosowaniu silne pole magnetyczne. Separacja minerałów skał płonnych i odzysk rudy chromu (minerałów słabo magnetycznych).
3) Wybór elektryczny
Separacja elektryczna to metoda oddzielania rud chromu i minerałów krzemianowych skał płonnych przy wykorzystaniu właściwości elektrycznych minerałów, takich jak różnice w przewodności i stałej dielektrycznej.
4) Flotacja
W procesie separacji grawitacyjnej drobnoziarnista ruda chromitu (-100um) jest często odrzucana jako odpady poflotacyjne, ale chromit tej wielkości nadal ma wysoką wartość użytkową, dlatego metodę flotacji można stosować w przypadku drobnoziarnistej rudy chromitu o niskiej jakości zostaje odzyskany. Flotacja rudy chromu zawierającej 20–40% Cr2O3 w odpadach poflotacyjnych oraz minerałów serpentynu, oliwinu, rutylu i węglanu wapniowo-magnezowego jako minerałów skały płonnej. Ruda jest drobno mielona do 200 μm, szkło wodne, fosforan, metafosforan, fluorokrzemian itp. służą do dyspersji i hamowania osadu, a nienasycony kwas tłuszczowy służy jako kolektor. Rozproszenie i tłumienie osadu płonnego jest bardzo ważne w procesie flotacji. Jony metali, takich jak żelazo i ołów, mogą aktywować chromit. Gdy wartość pH szlamu jest niższa niż 6, chromit prawie nie będzie pływał. Krótko mówiąc, zużycie odczynnika flotacyjnego jest duże, stopień koncentratu jest niestabilny, a stopień odzysku jest niski. Ca2+ i Mg2+ rozpuszczone w minerałach skał płonnych zmniejszają selektywność procesu flotacji.
5) Wzbogacanie chemiczne
Metoda chemiczna polega na bezpośredniej obróbce określonej rudy chromitu, której nie można oddzielić metodą fizyczną lub koszt metody fizycznej jest stosunkowo wysoki. Stosunek Cr/Fe w koncentracie wytwarzanym metodą chemiczną jest wyższy niż w przypadku zwykłej metody fizycznej. Metody chemiczne obejmują: selektywne ługowanie, redukcję poprzez utlenianie, oddzielanie przez stapianie, ługowanie kwasem siarkowym i chromowym, redukcję i ługowanie kwasem siarkowym itp. Połączenie metod fizyczno-chemicznych i bezpośredniej obróbki rudy chromu metodami chemicznymi jest jednym z głównych współczesne trendy we wzbogacaniu chromu. Metody chemiczne mogą bezpośrednio ekstrahować chrom z rudy i wytwarzać węglik chromu i tlenek chromu.
Czas publikacji: 30 kwietnia 2021 r