Narava kroma
Krom, simbol elementa Cr, atomsko število 24, relativna atomska masa 51,996, spada med prehodne kovine skupine VIB periodnega sistema kemijskih elementov. Krom je prostorsko centriran kubični kristal, srebrno bele barve, gostote 7,1 g/cm³, tališča 1860 ℃, vrelišča 2680 ℃, specifične toplotne kapacitete pri 25 ℃ 23,35 J/(mol·K), toplote izparevanja 342,1 kJ/mol, toplotne prevodnosti 91,3 W/(m·K) (0–100 °C), upornosti (20 °C) 13,2 µΩ·cm, z dobrimi mehanskimi lastnostmi.
Krom ima pet valenčnih vrednosti: +2, +3, +4, +5 in +6. V pogojih endogenega delovanja ima krom običajno valenčno vrednost +3. Spojine s trivalentnim kromom so najbolj stabilne. Šestvalentne kromove spojine, vključno s kromovimi solmi, imajo močne oksidativne lastnosti. Ionski polmeri Cr3+, Al3+ in Fe3+ so si podobni, zato imajo lahko širok spekter podobnosti. Poleg tega so elementi, ki jih je mogoče nadomestiti s kromom, mangan, magnezij, nikelj, kobalt, cink itd., zato je krom široko razširjen v magnezijevih železovih silikatnih mineralih in akcesornih mineralih.
Uporaba
Krom je ena najpogosteje uporabljenih kovin v sodobni industriji. Uporablja se predvsem pri proizvodnji nerjavečega jekla in različnih legiranih jekel v obliki ferozlitin (kot je ferokrom). Krom ima lastnosti trdega, odpornega proti obrabi, toploti in koroziji. Kromova ruda se pogosto uporablja v metalurgiji, ognjevzdržnih materialih, kemični industriji in livarstvu.
V metalurški industriji se kromova ruda uporablja predvsem za taljenje ferokroma in kovinskega kroma. Krom se uporablja kot dodatek jeklu za proizvodnjo različnih visoko trdnih, korozijsko odpornih, obrabno odpornih, visokotemperaturnih in oksidacijsko odpornih specialnih jekel, kot so nerjaveče jeklo, kislinsko odporno jeklo, toplotno odporno jeklo, jeklo za kroglične ležaje, vzmetno jeklo, orodno jeklo itd. Krom lahko izboljša mehanske lastnosti in odpornost jekla proti obrabi. Kovinski krom se uporablja predvsem za taljenje posebnih zlitin s kobaltom, nikljem, volframom in drugimi elementi. Kromiranje in kromiranje lahko ustvarita korozijsko odporno površino na jeklu, bakru, aluminiju in drugih kovinah, ki je svetla in lepa.
V ognjevzdržni industriji je kromova ruda pomemben ognjevzdržni material, ki se uporablja za izdelavo kromovih opek, kromovih magnezijevih opek, naprednih ognjevzdržnih materialov in drugih posebnih ognjevzdržnih materialov (kromov beton). Ognjevzdržni materiali na osnovi kroma vključujejo predvsem opeke s kromovo rudo in magnezijem, sintran magnezijev-kromov klinker, staljene magnezijev-kromove opeke, staljene, fino mlete in nato vezane magnezijev-kromove opeke. Široko se uporabljajo v odprtih ognjiščih, indukcijskih pečeh itd. Za obloge metalurških konverterjev in rotacijskih peči v cementni industriji itd.
V livarski industriji kromova ruda med postopkom ulivanja ne interagira z drugimi elementi v staljenem jeklu, ima nizek koeficient toplotnega raztezanja, je odporna proti prodiranju kovine in ima boljše hladilne lastnosti kot cirkon. Kromova ruda za livarne ima stroge zahteve glede kemične sestave in porazdelitve velikosti delcev.
V kemični industriji se krom najneposredneje uporablja za proizvodnjo raztopine natrijevega dikromata (Na2Cr2O7·H2O) in nato za pripravo drugih kromovih spojin za uporabo v industrijah, kot so pigmenti, tekstil, galvanizacija in usnjarstvo, pa tudi kot katalizatorji.
Drobno mlet prah kromove rude je naravno barvilo pri proizvodnji stekla, keramike in glaziranih ploščic. Ko se natrijev dikromat uporablja za razkuževanje usnja, beljakovine (kolagen) in ogljikovi hidrati v prvotnem usnju reagirajo s kemičnimi snovmi in tvorijo stabilen kompleks, ki postane osnova usnjenih izdelkov. V tekstilni industriji se natrijev dikromat uporablja kot jedkalo pri barvanju tkanin, ki lahko učinkovito veže molekule barvila na organske spojine; uporablja se lahko tudi kot oksidant pri izdelavi barvil in intermediatov.
Kromov mineral
V naravi je bilo odkritih več kot 50 vrst mineralov, ki vsebujejo krom, vendar ima večina nizko vsebnost kroma in razpršeno porazdelitev, kar ima nizko industrijsko uporabno vrednost. Ti minerali, ki vsebujejo krom, spadajo med okside, kromate in silikate, poleg tega pa še nekaj hidroksidov, jodatov, nitridov in sulfidov. Med njimi se minerali kromovega nitrida in kromovega sulfida nahajajo le v meteoritih.
Kot mineralna vrsta v poddružini kromovih rud je kromit edini pomemben industrijski mineral kroma. Teoretična kemijska formula je (MgFe)Cr2O4, kjer vsebnost Cr2O3 predstavlja 68 %, FeO pa 32 %. V svoji kemijski sestavi je trivalentni kation pretežno Cr3+, pogosto pa so prisotne izomorfne substitucije Al3+, Fe3+ in Mg2+ ter Fe2+. V dejansko proizvedenem kromitu je del Fe2+ pogosto nadomeščen z Mg2+, Cr3+ pa v različni meri z Al3+ in Fe3+. Celotna stopnja izomorfne substitucije med različnimi komponentami kromita ni dosledna. Štirivrstni koordinacijski kationi so predvsem magnezij in železo, popolna izomorfna substitucija pa je med magnezijem in železom. Po metodi štiridelitve lahko kromit razdelimo v štiri podskupine: magnezijev kromit, železo-magnezijev kromit, mafično-železov kromit in železo-kromit. Poleg tega kromit pogosto vsebuje majhno količino mangana, homogeno mešanico titana, vanadija in cinka. Struktura kromita je normalnega spinela.
4. Standard kakovosti kromovega koncentrata
Glede na različne metode predelave (mineralizacija in naravna ruda) se kromova ruda za metalurgijo deli na dve vrsti: koncentrat (G) in grudasta ruda (K). Glej spodnjo tabelo.
Zahteve glede kakovosti kromitne rude za metalurgijo
Tehnologija bogatenja kromove rude
1) Ponovna izvolitev
Trenutno ima gravitacijsko ločevanje pomembno mesto pri bogatenju kromove rude. Metoda gravitacijskega ločevanja, ki uporablja ohlapno plastenje v vodnem mediju kot osnovno vedenje, je še vedno glavna metoda za obogatitev kromove rude po vsem svetu. Oprema za gravitacijsko ločevanje je spiralni žleb in centrifugalni koncentrator, razpon velikosti delcev obdelave pa je relativno širok. Na splošno je razlika v gostoti med kromovimi minerali in minerali jalovine večja od 0,8 g/cm3, zato je lahko gravitacijsko ločevanje delcev, večjih od 100 μm, zadovoljivo. Rezultat je, da se grobe grude (100 ~ 0,5 mm) rude sortirajo ali predhodno izberejo s težko-srednjim bogatenjem, kar je zelo ekonomična metoda bogatenja.
2) Magnetna ločitev
Magnetna ločitev je metoda bogatenja, ki omogoča ločevanje mineralov v neenakomernem magnetnem polju na podlagi magnetne razlike mineralov v rudi. Kromit ima šibke magnetne lastnosti in ga je mogoče ločiti z vertikalnimi obročastimi magnetnimi separatorji z visokim gradientom, magnetnimi separatorji z mokro ploščo in drugo opremo. Specifični koeficienti magnetne susceptibilnosti kromovih mineralov, proizvedenih na različnih območjih proizvodnje kromove rude po svetu, se ne razlikujejo bistveno in so podobni specifičnim koeficientom magnetne susceptibilnosti volframita in volframita, proizvedenega v različnih regijah.
Pri uporabi magnetne ločitve za pridobivanje visokokakovostnega kromovega koncentrata obstajata dva primera: eden je odstranitev močnih magnetnih mineralov (predvsem magnetita) iz rude pod šibkim magnetnim poljem za povečanje deleža ferokroma, drugi pa je uporaba močnega magnetnega polja. Ločevanje mineralov jalovine in pridobivanje kromove rude (šibko magnetni minerali).
3) Izbira električne energije
Električna ločitev je metoda ločevanja kromove rude in silikatnih jalovinskih mineralov z uporabo električnih lastnosti mineralov, kot so razlike v prevodnosti in dielektrični konstanti.
4) Flotacija
Med procesom gravitacijskega ločevanja se drobnozrnata (-100 μm) kromitna ruda pogosto zavrže kot jalovina, vendar ima kromit te velikosti še vedno visoko uporabno vrednost, zato se lahko flotacijska metoda uporabi za pridobivanje nizkokakovostne fino granulirane kromitne rude. Flotacija kromove rude z 20 % ~ 40 % Cr2O3 v jalovini in serpentinskim, olivinskim, rutilnim in kalcijevim magnezijevim karbonatnim mineralom kot jalovinskim mineralom. Ruda se fino zmelje na 200 μm, za disperzijo in zaviranje blata pa se uporabljajo vodno steklo, fosfat, metafosfat, fluorosilikat itd., kot zbiralnik pa nenasičene maščobne kisline. Disperzija in zaviranje jalovinskega blata je zelo pomembno za proces flotacije. Kovinski ioni, kot sta železo in svinec, lahko aktivirajo kromit. Ko je pH vrednost brozge pod 6, kromit komaj pluje. Skratka, poraba flotacijskega reagenta je velika, kakovost koncentrata je nestabilna in stopnja izkoristka je nizka. Ca2+ in Mg2+, raztopljena iz jalovinskih mineralov, zmanjšujeta selektivnost flotacijskega procesa.
5) Kemična obogatitev
Kemična metoda je neposredna obdelava določenih vrst kromitne rude, ki jih ni mogoče ločiti s fizikalno metodo ali pa so stroški fizikalne metode relativno visoki. Razmerje Cr/Fe v koncentratu, pridobljenem s kemično metodo, je višje kot pri običajni fizikalni metodi. Kemične metode vključujejo: selektivno izluževanje, oksidacijsko redukcijo, ločevanje s taljenjem, izluževanje z žveplovo in kromovo kislino, redukcijsko in žveplovo kislino, izluževanje itd. Kombinacija fizikalno-kemijskih metod in neposredna obdelava kromove rude s kemičnimi metodami sta danes eden glavnih trendov v bogatenju kromita. S kemičnimi metodami je mogoče neposredno ekstrahirati krom iz rude in proizvesti kromov karbid in kromov oksid.
Čas objave: 30. april 2021