Chromo prigimtis
Chromas, elemento simbolis Cr, atominis skaičius 24, santykinė atominė masė 51,996, priklauso cheminių elementų periodinės lentelės VIB grupės pereinamajam metalui. Chromo metalas yra kūno centre esantis kubinis kristalas, sidabriškai baltas, tankis 7,1 g/cm³, lydymosi temperatūra 1860 ℃, virimo temperatūra 2680 ℃, savitoji šilumos talpa esant 25 ℃ temperatūrai 23,35 J/(mol·K), garavimo šiluma 342,1 kJ/mol, šilumos laidumas 91,3 W/(m·K) (0–100 °C), varža (20 °C) 13,2 uΩ·cm, pasižymi geromis mechaninėmis savybėmis.
Yra penki chromo valentingumo lygiai: +2, +3, +4, +5 ir +6. Endogeninio veikimo sąlygomis chromo valentingumas paprastai yra +3. Junginiai su +trivalenčiu chromu yra stabiliausi. +šešiavalentiai chromo junginiai, įskaitant chromo druskas, pasižymi stipriomis oksidacinėmis savybėmis. Cr3+, AI3+ ir Fe3+ joniniai spinduliai yra panašūs, todėl jie gali turėti platų panašumų spektrą. Be to, elementai, kuriuos galima pakeisti chromu, yra manganas, magnis, nikelis, kobaltas, cinkas ir kt., todėl chromas yra plačiai paplitęs magnio geležies silikatų mineraluose ir pagalbiniuose mineraluose.
Paraiška
Chromas yra vienas iš plačiausiai šiuolaikinėje pramonėje naudojamų metalų. Jis daugiausia naudojamas nerūdijančio plieno ir įvairių legiruotų plienų, tokių kaip ferolydiniai (pvz., ferochromas), gamyboje. Chromas pasižymi kietumu, atsparumu dilimui, karščiui ir korozijai. Chromo rūda plačiai naudojama metalurgijoje, ugniai atsparių medžiagų gamyboje, chemijos pramonėje ir liejyklų pramonėje.
Metalurgijos pramonėje chromo rūda daugiausia naudojama ferochromui ir metaliniam chromui lydyti. Chromas naudojamas kaip plieno priedas gaminant įvairius didelio stiprumo, atsparius korozijai, dilimui, aukštai temperatūrai ir oksidacijai specialiuosius plienus, tokius kaip nerūdijantis plienas, rūgštims atsparus plienas, karščiui atsparus plienas, rutulinių guolių plienas, spyruoklinis plienas, įrankinis plienas ir kt. Chromas gali pagerinti plieno mechanines savybes ir atsparumą dilimui. Metalinis chromas daugiausia naudojamas specialiųjų lydinių su kobaltu, nikeliu, volframu ir kitais elementais lydymui. Chromavimas ir chromavimas gali suteikti plienui, variui, aliuminiui ir kitiems metalams atsparų korozijai paviršių, kuris yra blizgus ir gražus.
Ugniai atsparių medžiagų pramonėje chromo rūda yra svarbi ugniai atspari medžiaga, naudojama chromo plytoms, chromo magnezijos plytoms, pažangioms ugniai atsparioms medžiagoms ir kitoms specialioms ugniai atsparioms medžiagoms (chromo betonui) gaminti. Chromo pagrindu pagamintos ugniai atsparios medžiagos daugiausia apima plytas su chromo rūda ir magnezija, sukepinto magnezijos-chromo klinkerio, išlydytos magnezijos-chromo plytos, išlydytos, smulkiai sumaltos ir vėliau sujungtos magnezijos-chromo plytos. Jos plačiai naudojamos atvirose židinio krosnyse, indukcinėse krosnyse ir kt. Cemento pramonės metalurgijos konverteriuose ir rotacinių krosnių pamušaluose ir kt.
Liejyklų pramonėje chromo rūda liejimo proceso metu nesąveikauja su kitais išlydyto plieno elementais, turi mažą šiluminio plėtimosi koeficientą, yra atspari metalo prasiskverbimui ir pasižymi geresnėmis šaldymo savybėmis nei cirkonas. Liejykloms skirtai chromo rūdai keliami griežti cheminės sudėties ir dalelių dydžio pasiskirstymo reikalavimai.
Chemijos pramonėje chromas labiausiai tiesiogiai panaudojamas natrio dichromato (Na2Cr2O7·H2O) tirpalui gaminti, o vėliau – kitiems chromo junginiams, skirtiems naudoti pigmentų, tekstilės, galvanizavimo ir odos gamybos pramonės šakose, taip pat katalizatoriams, paruošti.
Smulkiai sumalti chromo rūdos milteliai yra natūralus dažiklis, naudojamas stiklo, keramikos ir glazūruotų plytelių gamyboje. Kai natrio dichromatas naudojamas odai ardyti, pradinėje odoje esantys baltymai (kolagenas) ir angliavandeniai reaguoja su cheminėmis medžiagomis ir sudaro stabilų kompleksą, kuris tampa odos gaminių pagrindu. Tekstilės pramonėje natrio dichromatas naudojamas kaip kandikas audinių dažyme, kuris gali efektyviai prijungti dažų molekules prie organinių junginių; jis taip pat gali būti naudojamas kaip oksidatorius dažiklių ir tarpinių produktų gamyboje.
Chromo mineralas
Gamtoje aptikta daugiau nei 50 rūšių chromo turinčių mineralų, tačiau dauguma jų turi mažai chromo ir yra išsibarstę, todėl turi mažą pramoninę vertę. Šie chromo turintys mineralai priklauso oksidams, chromatams ir silikatams, taip pat keliems hidroksidams, jodatams, nitridams ir sulfidams. Iš jų chromo nitridų ir chromo sulfidų mineralai randami tik meteorituose.
Chromitas, kaip mineralų rūšis chromo rūdos pošeimyje, yra vienintelis svarbus pramoninis chromo mineralas. Teorinė cheminė formulė yra (MgFe)Cr2O4, kurioje Cr2O3 kiekis sudaro 68%, o FeO – 32%. Jo cheminėje sudėtyje trivalentis katijonas daugiausia yra Cr3+, dažnai būna Al3+, Fe3+ ir Mg2+, Fe2+ izomorfiniai pakeitimai. Faktiškai pagamintame chromite dalis Fe2+ dažnai pakeičiama Mg2+, o Cr3+ pakeičiamas Al3+ ir Fe3+ skirtingu laipsniu. Visiškas izomorfinio pakeitimo laipsnis tarp įvairių chromito komponentų nėra pastovus. Keturių eilių koordinaciniai katijonai daugiausia yra magnis ir geležis, o visiškas izomorfinis pakeitimas yra tarp magnio ir geležies. Pagal keturių dalybų metodą, chromitą galima suskirstyti į keturis pogrupius: magnio chromitą, geležies-magnio chromitą, mafinio-geležies chromitą ir geležies-chromitą. Be to, chromite dažnai yra nedidelis kiekis mangano – homogeninio titano, vanadžio ir cinko mišinio. Chromito struktūra yra įprasto špinelio tipo.
4. Chromo koncentrato kokybės standartas
Pagal skirtingus apdorojimo būdus (mineralizaciją ir gamtinę rūdą), chromo rūda metalurgijai skirstoma į dvi rūšis: koncentratą (G) ir luitą (K). Žr. lentelę žemiau.
Chromito rūdos, skirtos metalurgijai, kokybės reikalavimai
Chromo rūdos sodrinimo technologija
1) Perrinkimas
Šiuo metu gravitacinis atskyrimas užima svarbią vietą chromo rūdos sodrinime. Gravitacinio atskyrimo metodas, kurio pagrindinis veikimo principas yra laisvas sluoksniavimas vandeninėje terpėje, vis dar yra pagrindinis chromo rūdos sodrinimo metodas visame pasaulyje. Gravitacinio atskyrimo įranga yra spiralinis latakas ir išcentrinis koncentratorius, o apdorojimo dalelių dydžio diapazonas yra gana platus. Paprastai chromo mineralų ir priemaišų mineralų tankio skirtumas yra didesnis nei 0,8 g/cm3, o bet kokių dalelių, didesnių nei 100 μm, gravitacinis atskyrimas gali būti patenkinamas. Dėl to stambių gabalėlių (100–0,5 mm) rūda rūšiuojama arba iš anksto atrenkama sunkiosios terpės sodrinimo būdu, kuris yra labai ekonomiškas sodrinimo metodas.
2) Magnetinis atskyrimas
Magnetinis atskyrimas yra sodrinimo metodas, kurio metu mineralai atskiriami netolygiame magnetiniame lauke, remiantis rūdoje esančių mineralų magnetiniu skirtumu. Chromitas pasižymi silpnomis magnetinėmis savybėmis ir gali būti atskirtas vertikaliais žiediniais didelio gradiento magnetiniais separatoriais, šlapios plokštės magnetiniais separatoriais ir kita įranga. Įvairiuose pasaulio chromo rūdos gavybos regionuose išgaunamų chromo mineralų savitieji magnetinio jautrumo koeficientai nedaug skiriasi ir yra panašūs į įvairiuose regionuose išgaunamų volframito ir volframito savituosius magnetinio jautrumo koeficientus.
Yra dvi situacijos, kai naudojamas magnetinis atskyrimas siekiant gauti aukštos kokybės chromo koncentratą: viena – pašalinti stiprius magnetinius mineralus (daugiausia magnetitą) iš rūdos silpnu magnetiniu lauku, kad padidėtų ferochromo santykis, kita – naudoti stiprų magnetinį lauką. Atskiriami priemaišiniai mineralai ir išgaunama chromo rūda (silpnai magnetiniai mineralai).
3) Elektros pasirinkimas
Elektrinis atskyrimas yra chromo rūdos ir silikatinių priemaišų mineralų atskyrimo metodas, naudojant mineralų elektrines savybes, tokias kaip laidumo ir dielektrinės konstantos skirtumai.
4) Plūduriavimas
Gravitacinio atskyrimo procese smulkiagrūdė (-100 μm) chromito rūda dažnai išmetama kaip atliekos, tačiau tokio dydžio chromitas vis tiek yra labai naudingas, todėl flotacijos metodas gali būti naudojamas žemos kokybės smulkiagrūdei chromito rūdai išgauti. Chromo rūda, kurios atliekose yra 20–40 % Cr2O3, flotuojama, o priemaišose yra serpentino, olivino, rutilo ir kalcio magnio karbonato mineralų. Rūda smulkiai sumalama iki 200 μm, o nuosėdoms išsklaidyti ir slopinti naudojamas vandens stiklas, fosfatas, metafosfatas, fluorosilikatas ir kt., o kaip surinkėjas naudojamos nesočiosios riebalų rūgštys. Priemaišų nuosėdų išsklaidyti ir slopinti yra labai svarbu flotacijos procese. Metalų jonai, tokie kaip geležis ir švinas, gali aktyvuoti chromitą. Kai suspensijos pH vertė yra mažesnė nei 6, chromitas beveik neplūduriuoja. Trumpai tariant, flotacijos reagento sunaudojimas yra didelis, koncentrato kokybė nestabili, o regeneravimo greitis mažas. Iš priemaišų ištirpę Ca2+ ir Mg2+ sumažina flotacijos proceso selektyvumą.
5) Cheminis sodrinimas
Cheminis metodas – tai tiesioginis chromito rūdos, kurios negalima atskirti fizikiniais metodais arba kurios kaina yra gana didelė, apdorojimas. Cheminiu metodu pagaminto koncentrato Cr/Fe santykis yra didesnis nei įprasto fizikinio metodo. Cheminiai metodai apima: selektyvų išplovimą, oksidacinį redukavimą, lydymosi atskyrimą, sieros rūgšties ir chromo rūgšties išplovimą, redukciją ir išplovimą sieros rūgštimi ir kt. Fizikinių-cheminių metodų derinys ir tiesioginis chromo rūdos apdorojimas cheminiais metodais yra viena iš pagrindinių šiandieninių chromito sodrinimo tendencijų. Cheminiais metodais galima tiesiogiai išgauti chromą iš rūdos ir gauti chromo karbidą bei chromo oksidą.
Įrašo laikas: 2021 m. balandžio 30 d.