Natura chromu
Chrom, symbol pierwiastka Cr, liczba atomowa 24, względna masa atomowa 51,996, należy do metali przejściowych grupy VIB układu okresowego pierwiastków chemicznych. Chrom metaliczny ma krystaliczny układ sześcienny, srebrzystobiały, gęstość 7,1 g/cm³, temperatura topnienia 1860°C, temperatura wrzenia 2680°C, ciepło właściwe w temperaturze 25°C 23,35 J/(mol·K), ciepło parowania 342,1 kJ/mol, przewodność cieplna 91,3 W/(m·K) (0–100°C), rezystywność (20°C) 13,2 uΩ·cm, o dobrych właściwościach mechanicznych.
Chrom ma pięć wartościowości: +2, +3, +4, +5 i +6. W warunkach działania endogennego chrom ma zazwyczaj wartościowość +3. Związki z chromem +trójwartościowym są najbardziej stabilne. Związki chromu +sześciowartościowego, w tym sole chromu, mają silne właściwości utleniające. Promienie jonowe Cr3+, AI3+ i Fe3+ są zbliżone, co pozwala na szeroki zakres podobieństwa. Ponadto pierwiastkami, które można zastąpić chromem, są mangan, magnez, nikiel, kobalt, cynk itp., dlatego chrom jest szeroko rozpowszechniony w minerałach krzemianu magnezowo-żelazowego i minerałach akcesorycznych.
Aplikacja
Chrom jest jednym z najpowszechniej stosowanych metali we współczesnym przemyśle. Wykorzystywany jest głównie do produkcji stali nierdzewnej i różnych stali stopowych w postaci żelazostopów (takich jak ferrochrom). Chrom charakteryzuje się twardością, odpornością na zużycie, żaroodpornością i korozję. Ruda chromu jest szeroko stosowana w metalurgii, produkcji materiałów ogniotrwałych, przemyśle chemicznym i odlewniczym.
W przemyśle metalurgicznym ruda chromu jest wykorzystywana głównie do wytopu ferrochromu i chromu metalicznego. Chrom jest stosowany jako dodatek do stali w celu produkcji różnorodnych stali specjalnych o wysokiej wytrzymałości, odporności na korozję, zużycie, wysokie temperatury i utlenianie, takich jak stal nierdzewna, stal kwasoodporna, stal żaroodporna, stal łożyskowa, stal sprężynowa, stal narzędziowa itp. Chrom może poprawić właściwości mechaniczne i odporność stali na zużycie. Chrom metaliczny jest wykorzystywany głównie do wytopu stopów specjalnych z kobaltem, niklem, wolframem i innymi pierwiastkami. Chromowanie i chromowanie może nadać stali, miedzi, aluminium i innym metalom odporną na korozję, jasną i piękną powierzchnię.
W przemyśle materiałów ogniotrwałych ruda chromu jest ważnym materiałem ogniotrwałym, używanym do produkcji cegieł chromowych, cegieł chromowo-magnezowych, zaawansowanych materiałów ogniotrwałych i innych specjalistycznych materiałów ogniotrwałych (beton chromowy). Materiały ogniotrwałe na bazie chromu obejmują głównie cegły z rudą chromu i magnezją, spiekany klinkier magnezowo-chromowy, stopione cegły magnezowo-chromowe, stopione, drobno zmielone, a następnie łączone cegły magnezjowo-chromowe. Są one szeroko stosowane w piecach martenowskich, piecach indukcyjnych itp., a także jako wymurówki konwertorów metalurgicznych i pieców obrotowych w przemyśle cementowym itp.
W przemyśle odlewniczym ruda chromu nie wchodzi w interakcje z innymi pierwiastkami w ciekłej stali podczas procesu odlewania, charakteryzuje się niskim współczynnikiem rozszerzalności cieplnej, jest odporna na penetrację metalu i ma lepsze właściwości chłodzące niż cyrkon. Ruda chromu stosowana w odlewnictwie ma surowe wymagania dotyczące składu chemicznego i rozkładu wielkości cząstek.
W przemyśle chemicznym chrom jest najczęściej wykorzystywany do produkcji roztworu dichromianu sodu (Na2Cr2O7·H2O), a następnie do przygotowywania innych związków chromu do zastosowania w takich gałęziach przemysłu, jak pigmentacja, tekstylia, galwanizacja i produkcja skór, a także jako katalizatory.
Drobno zmielony proszek rudy chromu jest naturalnym barwnikiem stosowanym w produkcji szkła, ceramiki i płytek szkliwionych. Podczas niszczenia skóry za pomocą dichromianu sodu, białko (kolagen) i węglowodany zawarte w skórze reagują z substancjami chemicznymi, tworząc stabilny kompleks, który staje się podstawą wyrobów skórzanych. W przemyśle tekstylnym dichromian sodu jest stosowany jako zaprawa w procesie barwienia tkanin, która skutecznie wiąże cząsteczki barwnika ze związkami organicznymi; może być również stosowany jako utleniacz w produkcji barwników i półproduktów.
Minerał chromu
W naturze odkryto ponad 50 rodzajów minerałów zawierających chrom, ale większość z nich charakteryzuje się niską zawartością chromu i rozproszeniem, co ma niską wartość użytkową w przemyśle. Minerały zawierające chrom należą do tlenków, chromianów i krzemianów, a także do kilku wodorotlenków, jodanów, azotków i siarczków. Spośród nich azotek chromu i siarczek chromu występują wyłącznie w meteorytach.
Jako gatunek mineralny w podrodzinie 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 jego składzie chemicznym kation trójwartościowy to głównie Cr3+, a często występują podstawienia izomorficzne Al3+, Fe3+ i Mg2+, Fe2+. W faktycznie produkowanym chromicie część Fe2+ jest często zastępowana przez Mg2+, a Cr3+ jest zastępowany w różnym stopniu przez Al3+ i Fe3+. Całkowity stopień podstawienia izomorficznego pomiędzy różnymi składnikami chromitu nie jest stały. Czterorzędowe kationy koordynacyjne to głównie magnez i żelazo, a całkowita substytucja izomorficzna między magnezem a żelazem. Zgodnie z metodą czteropodziałową chromit można podzielić na cztery podgrupy: chromit magnezowy, chromit żelazowo-magnezowy, chromit maficzny-żelazowy i chromit żelazowo-żelazowy. Ponadto chromit często zawiera niewielką ilość manganu, jednorodną mieszaninę tytanu, wanadu i cynku. Struktura chromitu jest typowa dla spineli normalnych.
4. Norma jakości koncentratu chromu
Ze względu na różne metody przetwarzania (mineralizacja i ruda naturalna), rudę chromu przeznaczoną do metalurgii dzieli się na dwa rodzaje: koncentrat (G) i rudę bryłową (K). Patrz poniższa tabela.
Wymagania jakościowe dla rudy chromitowej dla metalurgii
Technologia wzbogacania rudy chromu
1) Ponowne wybory
Obecnie separacja grawitacyjna zajmuje ważne miejsce w procesie wzbogacania rudy chromu. Metoda separacji grawitacyjnej, wykorzystująca luźne warstwowanie w środowisku wodnym jako podstawową metodę, jest nadal główną metodą wzbogacania rudy chromu na całym świecie. Sprzęt do separacji grawitacyjnej to spiralny zsyp i koncentrator wirówkowy, a zakres wielkości cząstek w procesie przetwarzania jest stosunkowo szeroki. Zasadniczo różnica gęstości między minerałami chromu a minerałami płonnymi jest większa niż 0,8 g/cm³, a separacja grawitacyjna każdej wielkości cząstek powyżej 100 μm może być zadowalająca. Wynik. Grube bryły rudy (100–0,5 mm) są sortowane lub wstępnie selekcjonowane poprzez wzbogacanie ciężkim medium, co jest bardzo ekonomiczną metodą wzbogacania.
2) Separacja magnetyczna
Separacja magnetyczna to metoda wzbogacania, która polega na separacji minerałów w niejednorodnym polu magnetycznym, wykorzystując różnicę magnetyczną minerałów w rudzie. Chromit ma słabe właściwości magnetyczne i może być rozdzielany za pomocą pionowych pierścieniowych separatorów magnetycznych o wysokim gradiencie pola magnetycznego, mokrych półkowych separatorów magnetycznych i innych urządzeń. Współczynniki podatności magnetycznej minerałów chromu wydobywanych w różnych rejonach świata, w których wydobywa się rudę chromu, nie różnią się znacząco i są zbliżone do współczynników podatności magnetycznej wolframitu i wolframitu wydobywanych w różnych regionach.
Istnieją dwa sposoby wykorzystania separacji magnetycznej w celu uzyskania wysokiej jakości koncentratu chromu: pierwszy polega na usunięciu silnie magnetycznych minerałów (głównie magnetytu) z rudy w słabym polu magnetycznym w celu zwiększenia zawartości ferrochromu, a drugi na zastosowaniu silnego pola magnetycznego. Separacja minerałów płonnych i odzysk rudy chromowej (minerałów słabo magnetycznych).
3) Wybór elektryczny
Separacja elektryczna to metoda oddzielania rudy chromu i minerałów krzemianowych, polegająca na wykorzystaniu właściwości elektrycznych minerałów, takich jak różnice w przewodności elektrycznej i stałej dielektrycznej.
4) Flotacja
W procesie separacji grawitacyjnej, drobnoziarnista (-100um) ruda chromitu jest często odrzucana jako odpad, ale chromit o tej wielkości nadal ma wysoką wartość użytkową, więc metoda flotacji może być stosowana do niskiej jakości drobnoziarnistej rudy chromitu jest odzyskiwana. Flotacja rudy chromu z 20% ~ 40% Cr2O3 w odpadach oraz serpentynem, oliwinem, rutylem i minerałami węglanu wapniowo-magnezowego jako minerałami płonnymi. Ruda jest drobno zmielona do 200 μm, szkło wodne, fosforan, metafosforan, fluorokrzemian itp. są używane do dyspersji i hamowania osadu, a nienasycony kwas tłuszczowy jest używany jako kolektor. Dyspersja i tłumienie osadu płonnego jest bardzo ważne dla procesu flotacji. Jony metali, takie jak żelazo i ołów, mogą aktywować chromit. Gdy wartość pH zawiesiny jest poniżej 6, chromit prawie nie będzie pływał. Krótko mówiąc, zużycie odczynników flotacyjnych jest duże, jakość koncentratu jest niestabilna, a wskaźnik odzysku niski. Ca2+ i Mg2+ rozpuszczone w minerałach gangowych zmniejszają selektywność procesu flotacji.
5) Wzbogacanie chemiczne
Metoda chemiczna polega na bezpośrednim przetwarzaniu rudy chromitowej, której nie można rozdzielić metodą fizyczną lub której koszt jest stosunkowo wysoki. Stosunek Cr/Fe w koncentracie wytwarzanym metodą chemiczną jest wyższy niż w przypadku zwykłej metody fizycznej. Metody chemiczne obejmują: ługowanie selektywne, redukcję utleniającą, separację przez topienie, ługowanie kwasem siarkowym i chromowym, redukcję i ługowanie kwasem siarkowym itp. Połączenie metod fizykochemicznych z bezpośrednim przetwarzaniem rudy chromowej metodami chemicznymi stanowi jeden z głównych trendów we wzbogacaniu chromitu. Metody chemiczne pozwalają na bezpośrednią ekstrakcję chromu z rudy i produkcję węglika chromu i tlenku chromu.
Czas publikacji: 30 kwietnia 2021 r.