Natura cromului
Cromul, simbol Cr, număr atomic 24, masă atomică relativă 51,996, aparține elementului metalic de tranziție din grupa VIB a tabelului periodic al elementelor chimice. Cromul metalic este un cristal cubic cu corp centrat, alb-argintiu, densitate 7,1 g/cm³, punct de topire 1860 ℃, punct de fierbere 2680 ℃, capacitate termică specifică la 25 ℃ 23,35 J/(mol·K), căldură de vaporizare 342,1 kJ/mol, conductivitate termică 91,3 W/(m·K) (0-100 °C), rezistivitate (20 °C) 13,2 uΩ·cm, cu proprietăți mecanice bune.
Există cinci valențe ale cromului: +2, +3, +4, +5 și +6. În condiții de acțiune endogenă, cromul are în general valență +3. Compușii cu crom trivalent + sunt cei mai stabili. Compușii cu crom sesavalent +, inclusiv sărurile de crom, au proprietăți oxidante puternice. Razele ionice ale Cr3+, AI3+ și Fe3+ sunt similare, astfel încât pot avea o gamă largă de asemănări. În plus, elementele care pot fi înlocuite cu crom sunt manganul, magneziul, nichelul, cobaltul, zincul etc., astfel încât cromul este larg distribuit în mineralele silicate de magneziu și fier și mineralele accesorii.
Aplicație
Cromul este unul dintre cele mai utilizate metale în industria modernă. Este utilizat în principal în producția de oțel inoxidabil și diverse oțeluri aliate sub formă de feroaliaje (cum ar fi ferocrom). Cromul are caracteristicile de duritate, rezistență la uzură, rezistență la căldură și rezistență la coroziune. Minereul de crom este utilizat pe scară largă în metalurgie, materiale refractare, industria chimică și industria de turnătorie.
În industria metalurgică, minereul de crom este utilizat în principal pentru topirea ferocromului și a cromului metalic. Cromul este utilizat ca aditiv pentru oțel pentru a produce o varietate de oțeluri speciale de înaltă rezistență, rezistente la coroziune, uzură, temperaturi ridicate și oxidare, cum ar fi oțelul inoxidabil, oțelul rezistent la acid, oțelul rezistent la căldură, oțelul pentru rulmenți, oțelul pentru arcuri, oțelul pentru scule etc. Cromul poate îmbunătăți proprietățile mecanice și rezistența la uzură a oțelului. Cromul metalic este utilizat în principal pentru topirea aliajelor speciale cu cobalt, nichel, tungsten și alte elemente. Cromarea și cromarea pot face ca oțelul, cuprul, aluminiul și alte metale să formeze o suprafață rezistentă la coroziune, care este strălucitoare și frumoasă.
În industria refractară, minereul de crom este un material refractar important utilizat pentru fabricarea cărămizilor de crom, cărămizilor de crom-magnezie, materialelor refractare avansate și a altor materiale refractare speciale (beton cromat). Refractarele pe bază de crom includ în principal cărămizi cu minereu de crom și magnezie, clincher sinterizat de magnezie-crom, cărămizi topite de magnezie-crom, cărămizi topite, fin măcinate și apoi lipite cu magnezie-crom. Acestea sunt utilizate pe scară largă în cuptoare cu vatră deschisă, cuptoare cu inducție etc., convertoare metalurgice și căptușeli de cuptoare rotative în industria cimentului etc.
În industria turnătoriei, minereul de crom nu interacționează cu alte elemente din oțelul topit în timpul procesului de turnare, are un coeficient de dilatare termică scăzut, este rezistent la penetrarea metalului și are o performanță de răcire mai bună decât zirconul. Minereul de crom pentru turnătorie are cerințe stricte privind compoziția chimică și distribuția dimensiunii particulelor.
În industria chimică, cea mai directă utilizare a cromului este producerea unei soluții de dicromat de sodiu (Na2Cr2O7·H2O), apoi prepararea altor compuși ai cromului pentru utilizare în industrii precum pigmenți, textile, galvanizare și fabricarea pielii, precum și ca și catalizatori.
Pulberea de minereu de crom fin măcinat este un agent colorant natural în producția de sticlă, ceramică și plăci glazurate. Atunci când dicromatul de sodiu este utilizat pentru a deteriora pielea, proteinele (colagenul) și carbohidrații din pielea originală reacționează cu substanțele chimice pentru a forma un complex stabil, care devine baza produselor din piele. În industria textilă, dicromatul de sodiu este utilizat ca mordant în vopsirea țesăturilor, putând atașa eficient moleculele de colorant la compușii organici; poate fi, de asemenea, utilizat ca oxidant în fabricarea coloranților și a intermediarilor.
Mineral de crom
În natură au fost descoperite peste 50 de tipuri de minerale care conțin crom, dar majoritatea au un conținut scăzut de crom și sunt răspândite dispersat, ceea ce le conține o valoare industrială redusă. Aceste minerale care conțin crom aparțin oxizilor, cromaților și silicaților, pe lângă câțiva hidroxizi, iodați, nitruri și sulfuri. Printre acestea, mineralele nitrură și sulfură de crom se găsesc doar în meteoriți.
Ca specie minerală din subfamilia minereurilor de crom, cromitul este singurul mineral industrial important al cromului. Formula chimică teoretică este (MgFe)Cr2O4, în care conținutul de Cr2O3 reprezintă 68%, iar FeO reprezintă 32%. În compoziția sa chimică, cationul trivalent este în principal Cr3+, existând adesea substituții izomorfe Al3+, Fe3+ și Mg2+, Fe2+. În cromitul produs în realitate, o parte din Fe2+ este adesea înlocuită cu Mg2+, iar Cr3+ este înlocuit cu Al3+ și Fe3+ în grade diferite. Gradul complet de substituție izomorfă între diferitele componente ale cromitului nu este consecvent. Cationii de coordonare de ordinul patru sunt în principal magneziu și fier, iar substituția izomorfă completă este între magneziu-fier. Conform metodei celor patru diviziuni, cromitul poate fi împărțit în patru subgrupuri: cromit de magneziu, cromit fier-magneziu, cromit mafic-fier și cromit fier-cromit. În plus, cromitul conține adesea o cantitate mică de mangan, un amestec omogen de titan, vanadiu și zinc. Structura cromitului este de tip spinel normal.
4. Standardul de calitate al concentratului de crom
Conform diferitelor metode de procesare (mineralizare și minereu natural), minereul de crom pentru metalurgie se împarte în două tipuri: concentrat (G) și minereu în bucăți (K). Consultați tabelul de mai jos.
Cerințe de calitate pentru minereul de cromit pentru metalurgie
Tehnologia de valorificare a minereului de crom
1) Realegerea
În prezent, separarea gravitațională ocupă o poziție importantă în valorificarea minereului de crom. Metoda de separare gravitațională, care utilizează stratificarea liberă în mediu apos ca principiu de bază, este încă principala metodă de îmbogățire a minereului de crom la nivel mondial. Echipamentul de separare gravitațională este un jgheab spiralat și un concentrator centrifugal, iar intervalul de dimensiuni ale particulelor de procesare este relativ larg. În general, diferența de densitate dintre mineralele de crom și mineralele de gangă este mai mare de 0,8 g/cm3, iar separarea gravitațională a oricărei dimensiuni a particulelor mai mari de 100 µm poate fi satisfăcătoare. Rezultatul este că minereul în bucăți grosiere (100 ~ 0,5 mm) este sortat sau preselectat prin valorificare medie-grea, care este o metodă de valorificare foarte economică.
2) Separare magnetică
Separarea magnetică este o metodă de separare prin separarea mineralelor într-un câmp magnetic neuniform, bazată pe diferența magnetică dintre mineralele din minereu. Cromitul are proprietăți magnetice slabe și poate fi separat prin separatoare magnetice cu gradient ridicat cu inel vertical, separatoare magnetice cu plăci umede și alte echipamente. Coeficienții specifici de susceptibilitate magnetică ai mineralelor de crom produse în diverse zone producătoare de minereu de crom din lume nu sunt foarte diferiți și sunt similari cu coeficienții specifici de susceptibilitate magnetică ai wolframitului și wolframitului produs în diverse regiuni.
Există două situații în utilizarea separării magnetice pentru a obține un concentrat de crom de înaltă calitate: una este îndepărtarea mineralelor puternic magnetice (în principal magnetită) din minereu sub un câmp magnetic slab pentru a crește raportul de ferocrom, iar cealaltă este utilizarea unui câmp magnetic puternic. Separarea mineralelor de gangă și recuperarea minereului de crom (minerale slab magnetice).
3) Selecție electrică
Separarea electrică este o metodă de separare a minereului de crom și a mineralelor de gangă silicată utilizând proprietățile electrice ale mineralelor, cum ar fi diferențele de conductivitate și constanta dielectrică.
4) Flotație
În procesul de separare gravitațională, minereul de cromit cu granulație fină (-100 μm) este adesea aruncat ca steril, însă cromitul de această dimensiune are încă o valoare de utilizare ridicată, astfel încât metoda de flotație poate fi utilizată pentru recuperarea minereului de cromit granular fin de calitate inferioară. Flotația minereului de crom conține 20% ~40% Cr2O3 în steril și minerale serpentină, olivină, rutil și carbonat de calciu și magneziu ca minerale de gangă. Minereul este măcinat fin până la 200 μm, se utilizează sticlă solubilă, fosfat, metafosfat, fluorosilicat etc. pentru a dispersa și inhiba nămolul, iar acidul gras nesaturat este utilizat ca colector. Dispersia și suprimarea nămolului de gangă sunt foarte importante pentru procesul de flotație. Ionii metalici precum fierul și plumbul pot activa cromitul. Când valoarea pH-ului suspensiei este sub 6, cromitul va pluti cu greu. Pe scurt, consumul de reactiv de flotație este mare, gradul concentratului este instabil, iar rata de recuperare este scăzută. Ca2+ și Mg2+ dizolvate din mineralele de gangă reduc selectivitatea procesului de flotație.
5) Beneficiere chimică
Metoda chimică constă în tratarea directă a anumitor minereuri de cromit care nu pot fi separate prin metode fizice sau al căror cost este relativ ridicat. Raportul Cr/Fe al concentratului produs prin metode chimice este mai mare decât cel obținut prin metode fizice obișnuite. Metodele chimice includ: levigarea selectivă, reducerea oxidării, separarea prin topire, levigarea cu acid sulfuric și acid cromic, reducerea și levigarea cu acid sulfuric etc. Combinarea metodelor fizico-chimice și tratarea directă a minereului de crom prin metode chimice reprezintă una dintre principalele tendințe în domeniul îmbogățirii cromitului în prezent. Metodele chimice pot extrage direct cromul din minereu și pot produce carbură de crom și oxid de crom.
Data publicării: 30 aprilie 2021