Природа хрому
Хром, символ елемента Cr, атомний номер 24, відносна атомна маса 51,996, належить до елемента перехідного металу VIB групи періодичної системи хімічних елементів. Металевий хром — об'ємно-центрований кубічний кристал, сріблясто-білий, щільність 7,1 г/см³, температура плавлення 1860 ℃, температура кипіння 2680 ℃, питома теплоємність при 25 ℃ 23,35 Дж/(моль·К), теплота пароутворення 342,1 кДж/ моль, теплопровідність 91,3 Вт/(м·К) (0-100°C), питомий опір (20°C) 13,2uΩ·cm, з хорошими механічними властивостями.
Існує п'ять валентностей хрому: +2, +3, +4, +5 і +6. В умовах ендогенної дії валентність хрому зазвичай +3. Сполуки з +тривалентним хромом є найбільш стійкими. +Сполуки шестивалентного хрому, в тому числі солі хрому, мають сильні окисні властивості. Іонні радіуси Cr3+, AI3+ і Fe3+ подібні, тому вони можуть мати широкий діапазон подібностей. Крім того, елементами, які можна замінити хромом, є марганець, магній, нікель, кобальт, цинк тощо, тому хром широко поширений у магній-залізо-силікатних мінералах і допоміжних мінералах.
застосування
Хром є одним з найбільш широко використовуваних металів у сучасній промисловості. В основному використовується у виробництві нержавіючої сталі та різних легованих сталей у вигляді феросплавів (таких як ферохром). Хром має характеристики твердості, зносостійкості, термостійкості та стійкості до корозії. Хромова руда широко використовується в металургії, виробництві вогнетривів, хімічній промисловості та ливарному виробництві.
У металургійній промисловості хромову руду в основному використовують для виплавки ферохрому та металевого хрому. Хром використовується як добавка до сталі для виробництва різних високоміцних, стійких до корозії, зносостійких, високотемпературних і стійких до окислення спеціальних сталей, таких як нержавіюча сталь, кислотостійка сталь, жаростійка сталь, кулькопідшипникова сталь, пружинна сталь, інструментальна сталь тощо. Хром покращує механічні властивості та зносостійкість сталі. Металевий хром в основному використовують для виплавки спеціальних сплавів з кобальтом, нікелем, вольфрамом та іншими елементами. Хромування та хромування можуть зробити зі сталі, міді, алюмінію та інших металів стійку до корозії поверхню, яка є яскравою та красивою.
У вогнетривкій промисловості хромова руда є важливим вогнетривким матеріалом, який використовується для виготовлення хромової цегли, хромомагнезитної цегли, вдосконалених вогнетривів та інших спеціальних вогнетривких матеріалів (хромобетону). Вогнетриви на основі хрому в основному включають цеглу з хромовою рудою та магнезією, спечений магнезіально-хромовий клінкер, розплавлену магнезіально-хромову цеглу, розплавлену, тонко подрібнену, а потім зв’язану магнезіально-хромову цеглу. Вони широко використовуються в мартенівських, індукційних печах і т.д. Металургійних конвертерах і футерівках обертових печей цементної промисловості і т.д.
У ливарному виробництві хромова руда не взаємодіє з іншими елементами розплавленої сталі під час процесу заливки, має низький коефіцієнт теплового розширення, стійка до проникнення металу та має кращі характеристики охолодження, ніж циркон. Хромова руда для ливарного виробництва пред'являє суворі вимоги до хімічного складу і гранулометричного складу.
У хімічній промисловості найбільш безпосереднім використанням хрому є виробництво розчину біхромату натрію (Na2Cr2O7·H2O), а потім приготування інших сполук хрому для використання в таких галузях, як пігменти, текстиль, гальванічне та шкіряне виробництво, а також каталізатори. .
Тонко подрібнений порошок хромової руди є природним барвником у виробництві скла, кераміки та глазурованої плитки. Коли біхромат натрію використовується для руйнування шкіри, білок (колаген) і вуглеводи в оригінальній шкірі реагують з хімічними речовинами, утворюючи стабільний комплекс, який стає основою шкіряних виробів. У текстильній промисловості дихромат натрію використовується як протравлювач при фарбуванні тканин, який може ефективно прикріплювати молекули барвника до органічних сполук; його також можна використовувати як окислювач у виробництві барвників і проміжних продуктів.
Мінерал хром
У природі виявлено понад 50 видів хромовмісних мінералів, але більшість із них мають низький вміст хрому та розсіяне поширення, що має низьку промислову цінність. Ці хромовмісні мінерали належать до оксидів, хроматів і силікатів, на додаток до кількох гідроксидів, йодатів, нітридів і сульфідів. Серед них мінерали нітрид хрому та сульфід хрому зустрічаються лише в метеоритах.
Як вид мінералу в підродині хромових руд, хроміт є єдиним важливим промисловим мінералом хрому. Теоретична хімічна формула (MgFe)Cr2O4, в якій вміст Cr2O3 становить 68%, а FeO – 32%. За своїм хімічним складом тривалентним катіоном є переважно Cr3+, часто зустрічаються ізоморфні заміщення Al3+, Fe3+ та Mg2+, Fe2+. У реально виробленому хроміті частина Fe2+ часто замінюється на Mg2+, а Cr3+ різною мірою замінюється Al3+ і Fe3+. Повний ступінь ізоморфного заміщення серед різних компонентів хроміту не є узгодженим. Координаційними катіонами чотирьох порядків є переважно магній і залізо, а також повне ізоморфне заміщення між магнієм і залізом. Відповідно до методу чотирьох поділів, хроміт можна розділити на чотири підгрупи: хроміт магнію, хроміт заліза-магнію, хроміт основного заліза та хроміт заліза. Крім того, хроміт часто містить невелику кількість марганцю, однорідну суміш титану, ванадію і цинку. Структура хроміту має тип нормальної шпінелі.
4. Стандарт якості хромового концентрату
За різними способами переробки (мінералізація і природна руда) хромова руда для металургії поділяється на два види: концентрат (Г) і кускова руда (К). Дивіться таблицю нижче.
Вимоги до якості хромітової руди для металургії
Технологія збагачення хромової руди
1) Перевибори
В даний час гравітаційна сепарація займає важливе місце в збагаченні хромової руди. Метод гравітаційної сепарації, який використовує вільні шари у водному середовищі як основну поведінку, досі є основним методом збагачення хромової руди в усьому світі. Обладнання для гравітаційного розділення - це спіральний жолоб і відцентровий концентратор, а діапазон розміру частинок для обробки є відносно широким. Як правило, різниця в щільності між мінералами хрому та мінералами пустої породи перевищує 0,8 г/см3, і гравітаційне розділення будь-якого розміру частинок більше 100 мкм може бути задовільним. результат. Грубі грудки (100 ~ 0,5 мм) руди сортуються або попередньо відбираються за допомогою важкого-середнього збагачення, що є дуже економічним методом збагачення.
2) Магнітна сепарація
Магнітна сепарація - це метод збагачення, який реалізує розділення мінералів в неоднорідному магнітному полі на основі магнітної різниці мінералів у руді. Хроміт має слабкі магнітні властивості і може бути розділений за допомогою вертикальних кільцевих високоградієнтних магнітних сепараторів, мокрих пластинчастих магнітних сепараторів та іншого обладнання. Коефіцієнти питомої магнітної сприйнятливості хромових мінералів, вироблених у різних районах виробництва хромової руди у світі, не сильно відрізняються та подібні до коефіцієнтів питомої магнітної сприйнятливості вольфраміту та вольфраміту, виробленого в різних регіонах.
Існує дві ситуації при використанні магнітної сепарації для отримання високоякісного хромового концентрату: одна полягає у видаленні сильних магнітних мінералів (переважно магнетиту) у руді під слабким магнітним полем для збільшення частки ферохрому, а інша полягає у використанні сильне магнітне поле. Розділення пустих мінералів і видобуток хромової руди (слабомагнітних мінералів).
3) Електричний вибір
Електрична сепарація — це метод розділення хромової руди та силікатних пустих мінералів за допомогою електричних властивостей мінералів, таких як відмінності в провідності та діелектричній проникності.
4) Флотація
У процесі гравітаційної сепарації дрібнозернисту (-100 мкм) хромітову руду часто відкидають як хвости, але хроміт такого розміру все ще має високу цінність використання, тому метод флотації можна використовувати для низькоякісної дрібнозернистої хромітової руди. відновлюється. Флотація хромової руди з 20% ~40% Cr2O3 у хвостах і серпентином, олівіном, рутилом і кальцієво-магнієвими карбонатними мінералами як породними мінералами. Руду тонко подрібнюють до 200 мкм, для диспергування та інгібування шламу використовують рідке скло, фосфат, метафосфат, фторосилікат тощо, а як збирач використовують ненасичену жирну кислоту. Розсіювання та придушення шламу пустої породи є дуже важливим для процесу флотації. Іони металів, таких як залізо та свинець, можуть активувати хроміт. Коли значення pH суспензії нижче 6, хроміт навряд чи буде плавати. Коротше кажучи, споживання флотаційного реагенту велике, сорт концентрату нестабільний, а коефіцієнт відновлення низький. Ca2+ і Mg2+, розчинені в мінералах пустої породи, знижують селективність процесу флотації.
5) Хімічне збагачення
Хімічний метод полягає в прямій обробці певної хромітової руди, яку неможливо відокремити фізичним методом або вартість фізичного методу є відносно високою. Співвідношення Cr/Fe концентрату, отриманого хімічним способом, вище, ніж у звичайного фізичного методу. До хімічних методів відносяться: селективне вилуговування, окислювально-відновлювальне, плавильне розділення, сірчанокислотне і хромокислотне вилуговування, відновлювальне і сірчанокислотне вилуговування та ін. Поєднання фізико-хімічних методів і прямої обробки хромової руди хімічними методами є одними з основних тенденції сучасного збагачення хромітів. Хімічні методи можуть безпосередньо витягувати хром з руди та отримувати карбід хрому та оксид хрому.
Час публікації: 30 квітня 2021 р