Η φύση του χρωμίου
Χρώμιο, σύμβολο στοιχείου Cr, ατομικός αριθμός 24, σχετική ατομική μάζα 51,996, ανήκει στο μεταβατικό μέταλλο της ομάδας VIB του περιοδικού πίνακα των χημικών στοιχείων. Το μεταλλικό χρώμιο είναι κυβικός κρύσταλλος με κέντρο το σώμα, ασημί-λευκό, πυκνότητα 7,1 g/cm³, σημείο τήξης 1860℃, σημείο βρασμού 2680℃, ειδική θερμοχωρητικότητα στους 25℃ 23,35 J/(mol·K), θερμότητα εξάτμισης 342,1 kJ/mol, θερμική αγωγιμότητα 91,3 W/(m·K) (0-100°C), ειδική αντίσταση (20°C) 13,2 uΩ·cm, με καλές μηχανικές ιδιότητες.
Υπάρχουν πέντε σθένη του χρωμίου: +2, +3, +4, +5 και +6. Υπό συνθήκες ενδογενούς δράσης, το χρώμιο έχει γενικά σθένος +3. Οι ενώσεις με +τρισθενές χρώμιο είναι οι πιο σταθερές. Οι ενώσεις +εξασθενούς χρωμίου, συμπεριλαμβανομένων των αλάτων χρωμίου, έχουν ισχυρές οξειδωτικές ιδιότητες. Οι ιοντικές ακτίνες των Cr3+, AI3+ και Fe3+ είναι παρόμοιες, επομένως μπορούν να έχουν ένα ευρύ φάσμα ομοιοτήτων. Επιπλέον, τα στοιχεία που μπορούν να αντικατασταθούν με χρώμιο είναι το μαγγάνιο, το μαγνήσιο, το νικέλιο, το κοβάλτιο, ο ψευδάργυρος κ.λπ., επομένως το χρώμιο κατανέμεται ευρέως στα ορυκτά πυριτικού μαγνησίου-σιδήρου και στα βοηθητικά ορυκτά.
Εφαρμογή
Το χρώμιο είναι ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα μέταλλα στη σύγχρονη βιομηχανία. Χρησιμοποιείται κυρίως στην παραγωγή ανοξείδωτου χάλυβα και διαφόρων κραμάτων χάλυβα με τη μορφή σιδηροκραμάτων (όπως το σιδηροχρώμιο). Το χρώμιο έχει τα χαρακτηριστικά της σκληρότητας, της αντοχής στη φθορά, της θερμότητας και της αντοχής στη διάβρωση. Το χρώμιο χρησιμοποιείται ευρέως στη μεταλλουργία, στα πυρίμαχα υλικά, στη χημική βιομηχανία και στις βιομηχανίες χυτηρίων.
Στη μεταλλουργική βιομηχανία, το μετάλλευμα χρωμίου χρησιμοποιείται κυρίως για την τήξη σιδηροχρωμίου και μεταλλικού χρωμίου. Το χρώμιο χρησιμοποιείται ως πρόσθετο χάλυβα για την παραγωγή μιας ποικιλίας ειδικών χαλύβων υψηλής αντοχής, ανθεκτικών στη διάβρωση, στη φθορά, στις υψηλές θερμοκρασίες και στην οξείδωση, όπως ανοξείδωτος χάλυβας, χάλυβας ανθεκτικός στα οξέα, χάλυβας ανθεκτικός στη θερμότητα, χάλυβας με ρουλεμάν, χάλυβας ελατηρίων, χάλυβας εργαλείων κ.λπ. Το χρώμιο μπορεί να βελτιώσει τις μηχανικές ιδιότητες και την αντοχή στη φθορά του χάλυβα. Το μεταλλικό χρώμιο χρησιμοποιείται κυρίως για την τήξη ειδικών κραμάτων με κοβάλτιο, νικέλιο, βολφράμιο και άλλα στοιχεία. Η επιχρωμίωση και η επιχρωμίωση μπορούν να κάνουν τον χάλυβα, τον χαλκό, το αλουμίνιο και άλλα μέταλλα να σχηματίσουν μια επιφάνεια ανθεκτική στη διάβρωση, η οποία είναι φωτεινή και όμορφη.
Στη βιομηχανία πυρίμαχων υλικών, το μετάλλευμα χρωμίου είναι ένα σημαντικό πυρίμαχο υλικό που χρησιμοποιείται για την κατασκευή τούβλων χρωμίου, τούβλων χρωμιούχου μαγνησίας, προηγμένων πυρίμαχων υλικών και άλλων ειδικών πυρίμαχων υλικών (χρωμιούχο σκυρόδεμα). Τα πυρίμαχα υλικά με βάση το χρώμιο περιλαμβάνουν κυρίως τούβλα με χρώμιο και μαγνησία, πυροσυσσωματωμένο κλίνκερ μαγνησίας-χρωμίου, τηγμένα τούβλα μαγνησίας-χρωμίου, τηγμένα, λεπτοαλεσμένα και στη συνέχεια συνδεδεμένα τούβλα μαγνησίας-χρωμίου. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε φούρνους ανοιχτής εστίας, επαγωγικούς φούρνους κ.λπ. Επένδυση μεταλλουργικών μετατροπέων και περιστροφικών κλιβάνων της τσιμεντοβιομηχανίας κ.λπ.
Στη βιομηχανία χυτηρίων, το μετάλλευμα χρωμίου δεν αλληλεπιδρά με άλλα στοιχεία στον τηγμένο χάλυβα κατά τη διαδικασία χύτευσης, έχει χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής, είναι ανθεκτικό στη διείσδυση μετάλλου και έχει καλύτερη απόδοση ψύξης από το ζιρκόνιο. Το μετάλλευμα χρωμίου για χυτήρια έχει αυστηρές απαιτήσεις ως προς τη χημική σύνθεση και την κατανομή μεγέθους σωματιδίων.
Στη χημική βιομηχανία, η πιο άμεση χρήση του χρωμίου είναι η παραγωγή διαλύματος διχρωμικού νατρίου (Na2Cr2O7·H2O) και στη συνέχεια η παρασκευή άλλων ενώσεων χρωμίου για χρήση σε βιομηχανίες όπως χρωστικές ουσίες, υφάσματα, ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση και κατασκευή δέρματος, καθώς και καταλυτών.
Η λεπτοαλεσμένη σκόνη μεταλλεύματος χρωμίου είναι ένας φυσικός χρωστικός παράγοντας στην παραγωγή γυαλιού, κεραμικών και γυαλισμένων πλακιδίων. Όταν το διχρωμικό νάτριο χρησιμοποιείται για την καταστροφή του δέρματος, η πρωτεΐνη (κολλαγόνο) και οι υδατάνθρακες στο αρχικό δέρμα αντιδρούν με χημικές ουσίες για να σχηματίσουν ένα σταθερό σύμπλοκο, το οποίο γίνεται η βάση των δερμάτινων προϊόντων. Στη βιομηχανία κλωστοϋφαντουργίας, το διχρωμικό νάτριο χρησιμοποιείται ως πρόσφυση στη βαφή υφασμάτων, το οποίο μπορεί να προσκολλήσει αποτελεσματικά μόρια χρωστικής σε οργανικές ενώσεις. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως οξειδωτικό στην παρασκευή βαφών και ενδιαμέσων.
Χρώμιο
Υπάρχουν περισσότερα από 50 είδη ορυκτών που περιέχουν χρώμιο που έχουν ανακαλυφθεί στη φύση, αλλά τα περισσότερα από αυτά έχουν χαμηλή περιεκτικότητα σε χρώμιο και διάσπαρτη κατανομή, γεγονός που έχει χαμηλή βιομηχανική αξία χρήσης. Αυτά τα ορυκτά που περιέχουν χρώμιο ανήκουν σε οξείδια, χρωμικά και πυριτικά άλατα, εκτός από μερικά υδροξείδια, ιωδικά, νιτρίδια και σουλφίδια. Μεταξύ αυτών, τα ορυκτά νιτριδίου του χρωμίου και θειούχου χρωμίου βρίσκονται μόνο σε μετεωρίτες.
Ως ορυκτό είδος στην υποοικογένεια του μεταλλεύματος χρωμίου, ο χρωμίτης είναι το μόνο σημαντικό βιομηχανικό ορυκτό του χρωμίου. Ο θεωρητικός χημικός τύπος είναι (MgFe)Cr2O4, στον οποίο η περιεκτικότητα σε Cr2O3 αντιπροσωπεύει το 68% και το FeO το 32%. Στη χημική του σύνθεση, το τρισθενές κατιόν είναι κυρίως Cr3+, και συχνά υπάρχουν ισομορφικές υποκαταστάσεις Al3+, Fe3+ και Mg2+, Fe2+. Στον πραγματικά παραγόμενο χρωμίτη, μέρος του Fe2+ συχνά αντικαθίσταται από Mg2+, και το Cr3+ αντικαθίσταται από Al3+ και Fe3+ σε ποικίλους βαθμούς. Ο πλήρης βαθμός ισομορφικής υποκατάστασης μεταξύ των διαφόρων συστατικών του χρωμίτη δεν είναι συνεπής. Τα κατιόντα τετρατάξης συντονισμού είναι κυρίως μαγνήσιο και σίδηρος, και η πλήρης ισομορφική υποκατάσταση μεταξύ μαγνησίου-σιδήρου. Σύμφωνα με τη μέθοδο τετραμερούς διαίρεσης, ο χρωμίτης μπορεί να χωριστεί σε τέσσερις υποομάδες: χρωμίτη μαγνησίου, χρωμίτη σιδήρου-μαγνησίου, χρωμίτη mafic-σιδήρου και σίδηρος-χρωμίτης. Επιπλέον, ο χρωμίτης συχνά περιέχει μια μικρή ποσότητα μαγγανίου, ένα ομοιογενές μείγμα τιτανίου, βαναδίου και ψευδαργύρου. Η δομή του χρωμίτη είναι του κανονικού τύπου σπινελίου.
4. Ποιοτικό πρότυπο συμπυκνώματος χρωμίου
Σύμφωνα με τις διαφορετικές μεθόδους επεξεργασίας (μεταλλουργία και φυσικό μετάλλευμα), το μετάλλευμα χρωμίου για μεταλλουργία χωρίζεται σε δύο τύπους: συμπυκνωμένο (G) και χονδρόκοκκο μετάλλευμα (K). Δείτε τον παρακάτω πίνακα.
Απαιτήσεις ποιότητας για το χρωμιτικό μετάλλευμα για μεταλλουργία
Τεχνολογία εμπλουτισμού μεταλλεύματος χρωμίου
1) Επανεκλογή
Προς το παρόν, ο διαχωρισμός με βαρύτητα κατέχει σημαντική θέση στον εμπλουτισμό του μεταλλεύματος χρωμίου. Η μέθοδος διαχωρισμού με βαρύτητα, η οποία χρησιμοποιεί χαλαρή στρώση στο υδατικό μέσο ως βασική συμπεριφορά, εξακολουθεί να αποτελεί την κύρια μέθοδο εμπλουτισμού του μεταλλεύματος χρωμίου παγκοσμίως. Ο εξοπλισμός διαχωρισμού με βαρύτητα είναι ένας σπειροειδής αγωγός και ένας φυγοκεντρικός συμπυκνωτής, και το εύρος μεγέθους σωματιδίων επεξεργασίας είναι σχετικά ευρύ. Γενικά, η διαφορά πυκνότητας μεταξύ των ορυκτών χρωμίου και των ορυκτών άμορφων σωματιδίων είναι μεγαλύτερη από 0,8 g/cm3, και ο διαχωρισμός με βαρύτητα οποιουδήποτε μεγέθους σωματιδίων μεγαλύτερου από 100 μm μπορεί να είναι ικανοποιητικός. Το αποτέλεσμα είναι ότι τα χονδρόκοκκα (100 ~ 0,5 mm) μετάλλευμα διαλέγεται ή προεπιλέγεται με εμπλουτισμό βαρέως-μέτριου, η οποία είναι μια πολύ οικονομική μέθοδος εμπλουτισμού.
2) Μαγνητικός διαχωρισμός
Ο μαγνητικός διαχωρισμός είναι μια μέθοδος εμπλουτισμού που πραγματοποιεί τον διαχωρισμό ορυκτών σε ένα μη ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο με βάση τη μαγνητική διαφορά των ορυκτών στο μετάλλευμα. Ο χρωμίτης έχει ασθενείς μαγνητικές ιδιότητες και μπορεί να διαχωριστεί με μαγνητικούς διαχωριστές υψηλής κλίσης κάθετου δακτυλίου, μαγνητικούς διαχωριστές υγρής πλάκας και άλλο εξοπλισμό. Οι ειδικοί συντελεστές μαγνητικής ευαισθησίας των ορυκτών χρωμίου που παράγονται σε διάφορες περιοχές παραγωγής μεταλλεύματος χρωμίου στον κόσμο δεν διαφέρουν πολύ και είναι παρόμοιοι με τους ειδικούς συντελεστές μαγνητικής ευαισθησίας του βολφραμίτη και του βολφραμίτη που παράγονται σε διάφορες περιοχές.
Υπάρχουν δύο περιπτώσεις κατά τη χρήση μαγνητικού διαχωρισμού για την απόκτηση συμπυκνώματος χρωμίου υψηλής ποιότητας: η μία είναι η απομάκρυνση των ισχυρών μαγνητικών ορυκτών (κυρίως μαγνητίτη) στο μετάλλευμα υπό ασθενές μαγνητικό πεδίο για την αύξηση της αναλογίας του σιδηροχρωμίου, και η άλλη είναι η χρήση ισχυρού μαγνητικού πεδίου. Διαχωρισμός ορυκτών από θραύσματα και ανάκτηση μεταλλεύματος χρωμίου (ασθενώς μαγνητικά ορυκτά).
3) Ηλεκτρική επιλογή
Ο ηλεκτρικός διαχωρισμός είναι μια μέθοδος διαχωρισμού μεταλλεύματος χρωμίου και πυριτικών ορυκτών από γαγγού, χρησιμοποιώντας τις ηλεκτρικές ιδιότητες των ορυκτών, όπως οι διαφορές στην αγωγιμότητα και τη διηλεκτρική σταθερά.
4) Επίπλευση
Κατά τη διαδικασία διαχωρισμού με βαρύτητα, το λεπτόκοκκο (-100 μm) μετάλλευμα χρωμίτη συχνά απορρίπτεται ως ουρά, αλλά ο χρωμίτης αυτού του μεγέθους εξακολουθεί να έχει υψηλή αξία αξιοποίησης, επομένως η μέθοδος επίπλευσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάκτηση λεπτού κοκκώδους μετάλλευματος χρωμίτη χαμηλής ποιότητας. Επίπλευση μεταλλεύματος χρωμίου με 20% ~40% Cr2O3 σε ουρά και ορυκτά σερπεντίνης, ολιβίνης, ρουτιλίου και ανθρακικού ασβεστίου-μαγνησίου ως ορυκτά από συμπύκνωμα. Το μετάλλευμα αλέθεται λεπτοαλεσμένα στα 200 μm, χρησιμοποιούνται υδρύαλος, φωσφορικό άλας, μεταφωσφορικό άλας, φθοροπυριτικό άλας κ.λπ. για τη διασπορά και την αναστολή της λάσπης, και ακόρεστα λιπαρά οξέα χρησιμοποιούνται ως συλλέκτης. Η διασπορά και η καταστολή της λάσπης από συμπύκνωμα είναι πολύ σημαντική για τη διαδικασία επίπλευσης. Μεταλλικά ιόντα όπως ο σίδηρος και ο μόλυβδος μπορούν να ενεργοποιήσουν τον χρωμίτη. Όταν η τιμή pH του πολτού είναι κάτω από 6, ο χρωμίτης δύσκολα θα επιπλεύσει. Με λίγα λόγια, η κατανάλωση αντιδραστηρίου επίπλευσης είναι μεγάλη, η πυκνότητα είναι ασταθής και ο ρυθμός ανάκτησης είναι χαμηλός. Τα Ca2+ και Mg2+ που διαλύονται από τα ορυκτά των στραγγείων μειώνουν την επιλεκτικότητα της διαδικασίας επίπλευσης.
5) Χημικός εμπλουτισμός
Η χημική μέθοδος είναι η άμεση επεξεργασία ορισμένων μεταλλευμάτων χρωμίτη που δεν μπορούν να διαχωριστούν με φυσική μέθοδο ή το κόστος της φυσικής μεθόδου είναι σχετικά υψηλό. Η αναλογία Cr/Fe του συμπυκνώματος που παράγεται με χημική μέθοδο είναι υψηλότερη από αυτή της συνήθους φυσικής μεθόδου. Οι χημικές μέθοδοι περιλαμβάνουν: επιλεκτική έκπλυση, αναγωγή οξείδωσης, διαχωρισμό τήξης, έκπλυση με θειικό οξύ και χρωμικό οξύ, αναγωγή και έκπλυση με θειικό οξύ, κ.λπ. Ο συνδυασμός φυσικοχημικών μεθόδων και η άμεση επεξεργασία του μεταλλεύματος χρωμίου με χημικές μεθόδους είναι μία από τις κύριες τάσεις στον εμπλουτισμό του χρωμίτη σήμερα. Οι χημικές μέθοδοι μπορούν να εξαγάγουν άμεσα το χρώμιο από το μετάλλευμα και να παράγουν καρβίδιο του χρωμίου και οξείδιο του χρωμίου.
Ώρα δημοσίευσης: 30 Απριλίου 2021