Povaha chrómu
Chróm, symbol prvku Cr, atómové číslo 24, relatívna atómová hmotnosť 51,996, patrí medzi prechodné kovy skupiny VIB periodickej tabuľky chemických prvkov. Chróm je objemovo centrovaný kubický kryštál, strieborno-bielej farby, hustota 7,1 g/cm³, bod topenia 1860 ℃, bod varu 2680 ℃, merná tepelná kapacita pri 25 ℃ 23,35 J/(mol·K), výparné teplo 342,1 kJ/mol, tepelná vodivosť 91,3 W/(m·K) (0-100 °C), odpor (20 °C) 13,2 µΩ·cm, s dobrými mechanickými vlastnosťami.
Chróm má päť valencií: +2, +3, +4, +5 a +6. Za podmienok endogénneho pôsobenia má chróm vo všeobecnosti valenciu +3. Najstabilnejšie sú zlúčeniny s trojmocným chrómom +. Zlúčeniny šesťmocného chrómu vrátane solí chrómu majú silné oxidačné vlastnosti. Iónové polomery Cr3+, Al3+ a Fe3+ sú si podobné, takže môžu mať širokú škálu podobností. Okrem toho prvky, ktoré možno nahradiť chrómom, sú mangán, horčík, nikel, kobalt, zinok atď., takže chróm je široko rozšírený v mineráloch kremičitanu horčíka a železa a v pomocných mineráloch.
Aplikácia
Chróm je jedným z najpoužívanejších kovov v modernom priemysle. Používa sa hlavne pri výrobe nehrdzavejúcej ocele a rôznych legovaných ocelí vo forme ferozliatin (ako je ferochróm). Chróm má vlastnosti tvrdosti, odolnosti voči opotrebovaniu, žiaruvzdornosti a korózii. Chrómová ruda sa široko používa v metalurgii, pri výrobe žiaruvzdorných materiálov, v chemickom priemysle a zlievarníctve.
V metalurgickom priemysle sa chrómová ruda používa hlavne na tavenie ferochrómu a kovového chrómu. Chróm sa používa ako oceľová prísada na výrobu rôznych vysokopevnostných, koróziivzdorných, opotrebovaniuvzdorných, vysokoteplotných a oxidáciivzdorných špeciálnych ocelí, ako je nehrdzavejúca oceľ, kyselinovzdorná oceľ, žiaruvzdorná oceľ, oceľ pre guľkové ložiská, pružinová oceľ, nástrojová oceľ atď. Chróm môže zlepšiť mechanické vlastnosti a odolnosť ocele proti opotrebovaniu. Kovový chróm sa používa hlavne na tavenie špeciálnych zliatin s kobaltom, niklom, volfrámom a ďalšími prvkami. Chrómovanie a pokovovanie môžu spôsobiť, že oceľ, meď, hliník a iné kovy vytvoria povrch odolný voči korózii, ktorý je lesklý a krásny.
V žiaruvzdornom priemysle je chrómová ruda dôležitým žiaruvzdorným materiálom používaným na výrobu chrómových tehál, chrómmagnéziových tehál, pokročilých žiaruvzdorných materiálov a iných špeciálnych žiaruvzdorných materiálov (chrómový betón). Medzi žiaruvzdorné materiály na báze chrómu patria najmä tehly s chrómovou rudou a magnéziom, spekaný magnéziovo-chrómový slinok, roztavené magnéziovo-chrómové tehly, roztavené, jemne mleté a potom spojené magnéziovo-chrómové tehly. Široko sa používajú v otvorených ohniskových peciach, indukčných peciach atď. V hutníckom konvertorovom a rotačnom výstelkovom priemysle cementu atď.
V zlievarníckom priemysle chrómová ruda počas procesu odlievania neinteraguje s inými prvkami v roztavenej oceli, má nízky koeficient tepelnej rozťažnosti, je odolná voči prenikaniu kovu a má lepšie chladiace vlastnosti ako zirkón. Chrómová ruda pre zlievarne má prísne požiadavky na chemické zloženie a distribúciu veľkosti častíc.
V chemickom priemysle je najpriamejším využitím chrómu výroba roztoku dvojchrómanu sodného (Na2Cr2O7·H2O) a následná príprava ďalších zlúčenín chrómu na použitie v odvetviach, ako sú pigmenty, textil, galvanické pokovovanie a výroba kože, ako aj katalyzátory.
Jemne mletý prášok chrómovej rudy je prírodné farbivo pri výrobe skla, keramiky a glazovaných dlaždíc. Keď sa dvojchróman sodný použije na degradáciu kože, proteín (kolagén) a sacharidy v pôvodnej koži reagujú s chemickými látkami za vzniku stabilného komplexu, ktorý sa stáva základom kožených výrobkov. V textilnom priemysle sa dvojchróman sodný používa ako moridlo pri farbení tkanín, ktoré dokáže účinne viazať molekuly farbiva na organické zlúčeniny; môže sa tiež použiť ako oxidačné činidlo pri výrobe farbív a medziproduktov.
Chrómový minerál
V prírode bolo objavených viac ako 50 druhov minerálov obsahujúcich chróm, ale väčšina z nich má nízky obsah chrómu a rozptýlené rozšírenie, čo má nízku priemyselnú hodnotu. Tieto minerály obsahujúce chróm patria medzi oxidy, chromáty a kremičitany, okrem niekoľkých hydroxidov, jodičnanov, nitridov a sulfidov. Spomedzi nich sa minerály nitridu chrómu a sulfidu chrómu nachádzajú iba v meteoritoch.
Chromit ako minerál v podrodine chrómových rúd je jediným dôležitým priemyselným minerálom chrómu. Teoretický chemický vzorec je (MgFe)Cr2O4, kde obsah Cr2O3 predstavuje 68 % a FeO 32 %. V jeho chemickom zložení je trojmocný katión prevažne Cr3+ a často sa vyskytujú izomorfné substitúcie Al3+, Fe3+ a Mg2+, Fe2+. V skutočne vyrobenom chromite je časť Fe2+ často nahradená Mg2+ a Cr3+ je v rôznej miere nahradený Al3+ a Fe3+. Úplný stupeň izomorfnej substitúcie medzi rôznymi zložkami chromitu nie je konzistentný. Štvorradové koordinačné katióny sú prevažne horčík a železo a úplná izomorfná substitúcia je medzi horčíkom a železom. Podľa metódy štvorradového delenia možno chromit rozdeliť do štyroch podskupín: horčíkový chromit, železo-horčíkový chromit, mafický-železitý chromit a železo-chromit. Okrem toho chromit často obsahuje malé množstvo mangánu, homogénnu zmes titánu, vanádu a zinku. Štruktúra chromitu je normálneho spinelu.
4. Štandard kvality chrómového koncentrátu
Podľa rôznych metód spracovania (mineralizácia a prírodná ruda) sa chrómová ruda pre metalurgiu delí na dva typy: koncentrát (G) a kusová ruda (K). Pozri tabuľku nižšie.
Požiadavky na kvalitu chromitovej rudy pre metalurgiu
Technológia obohacovania chrómovej rudy
1) Znovuzvolenie
V súčasnosti gravitačná separácia zaujíma dôležité miesto pri obohacovaní chrómovej rudy. Metóda gravitačnej separácie, ktorá využíva ako základný postup voľné vrstvenie vo vodnom prostredí, je stále hlavnou metódou obohacovania chrómovej rudy na celom svete. Zariadenie na gravitačnú separáciu pozostáva zo špirálového žľabu a odstredivého koncentrátora a rozsah veľkosti častíc spracovania je relatívne široký. Rozdiel hustoty medzi chrómovými minerálmi a hlušinami je vo všeobecnosti väčší ako 0,8 g/cm3 a gravitačná separácia akejkoľvek veľkosti častíc väčšej ako 100 μm môže byť uspokojivá. Výsledkom je triedenie alebo predbežná selekcia hrubých kusov rudy (100 ~ 0,5 mm) pomocou obohacovania v ťažkom médiu, čo je veľmi ekonomická metóda obohacovania.
2) Magnetická separácia
Magnetická separácia je metóda obohacovania, ktorá realizuje separáciu minerálov v nerovnomernom magnetickom poli na základe magnetického rozdielu minerálov v rude. Chromit má slabé magnetické vlastnosti a možno ho separovať pomocou vertikálnych kruhových magnetických separátorov s vysokým gradientom, magnetických separátorov s mokrými doskami a iných zariadení. Špecifické koeficienty magnetickej susceptibility chrómových minerálov produkovaných v rôznych oblastiach ťažby chrómových rúd na svete sa veľmi nelíšia a sú podobné špecifickým koeficientom magnetickej susceptibility wolframitu a wolframitu produkovaného v rôznych regiónoch.
Pri použití magnetickej separácie na získanie vysokokvalitného chrómového koncentrátu existujú dva spôsoby: prvým je odstránenie silných magnetických minerálov (hlavne magnetitu) z rudy pod slabým magnetickým poľom, aby sa zvýšil pomer ferochrómu, a druhým je použitie silného magnetického poľa. Separácia hlušiny a získavanie chrómovej rudy (slabo magnetické minerály).
3) Elektrický výber
Elektrická separácia je metóda oddeľovania chrómovej rudy a silikátových hlušinových minerálov pomocou elektrických vlastností minerálov, ako sú rozdiely vo vodivosti a dielektrickej konštante.
4) Flotácia
V procese gravitačnej separácie sa jemnozrnná (-100 μm) chromitová ruda často vyhadzuje ako hlušina, ale chromit tejto veľkosti má stále vysokú využiteľnú hodnotu, takže flotačná metóda sa môže použiť na získavanie nízkokvalitnej jemnozrnnej chromitovej rudy. Flotácia chrómovej rudy s 20 % až 40 % Cr2O3 v hlušine a serpentínom, olivínom, rutilom a uhličitanom vápenato-horečnatým ako hlušinou. Ruda sa jemne rozomelie na 200 μm, na disperziu a inhibíciu kalu sa používa vodné sklo, fosfát, metafosfát, fluorosilikát atď. a ako zberač sa používajú nenasýtené mastné kyseliny. Disperzia a potlačenie hlušiny je pre flotačný proces veľmi dôležité. Kovové ióny, ako je železo a olovo, môžu aktivovať chromit. Ak je hodnota pH suspenzie nižšia ako 6, chromit sotva pláva. Stručne povedané, spotreba flotačného činidla je veľká, kvalita koncentrátu je nestabilná a miera výťažnosti je nízka. Ca2+ a Mg2+ rozpustené z hlušinových minerálov znižujú selektivitu flotačného procesu.
5) Chemické obohacovanie
Chemická metóda spočíva v priamom spracovaní určitých chromitových rúd, ktoré nie je možné oddeliť fyzikálnymi metódami alebo sú náklady na fyzikálne metódy relatívne vysoké. Pomer Cr/Fe v koncentráte vyrobenom chemickou metódou je vyšší ako pri bežných fyzikálnych metódach. Medzi chemické metódy patrí: selektívne lúhovanie, oxidačno-redukčné lúhovanie, tavné oddelenie, lúhovanie kyselinou sírovou a kyselinou chrómovou, redukčné lúhovanie a lúhovanie kyselinou sírovou atď. Kombinácia fyzikálno-chemických metód a priame spracovanie chrómovej rudy chemickými metódami je dnes jedným z hlavných trendov v obohacovaní chromitu. Chemické metódy umožňujú priamo extrahovať chróm z rudy a vyrábať karbid chrómu a oxid chrómu.
Čas uverejnenia: 30. apríla 2021