Povaha chromu
Chrom, symbol prvku Cr, atomové číslo 24, relativní atomová hmotnost 51,996, patří k přechodným kovům skupiny VIB periodické tabulky chemických prvků. Chrom je objemově centrovaný kubický krystal, stříbrnobílý, hustota 7,1 g/cm³, bod tání 1860 °C, bod varu 2680 °C, měrná tepelná kapacita při 25 °C 23,35 J/(mol·K), výparné teplo 342,1 kJ/mol, tepelná vodivost 91,3 W/(m·K) (0-100 °C), odpor (20 °C) 13,2 µΩ·cm, s dobrými mechanickými vlastnostmi.
Chrom má pět valencí: +2, +3, +4, +5 a +6. Za podmínek endogenního působení má chrom obecně valenci +3. Nejstabilnější jsou sloučeniny s trojmocným chromem +. Šestimocné sloučeniny chromu, včetně solí chromu, mají silné oxidační vlastnosti. Iontové poloměry Cr3+, Al3+ a Fe3+ jsou si podobné, takže mohou mít širokou škálu podobností. Kromě toho jsou prvky, které lze chromem nahradit, mangan, hořčík, nikl, kobalt, zinek atd., takže chrom je široce rozšířen v minerálech hořečnato-železitých křemičitanů a akcesorických minerálech.
Aplikace
Chrom je jedním z nejpoužívanějších kovů v moderním průmyslu. Používá se hlavně při výrobě nerezové oceli a různých legovaných ocelí ve formě feroslitin (například ferochromu). Chrom má vlastnosti tvrdosti, odolnosti proti opotřebení, žáruvzdornosti a korozi. Chromová ruda se široce používá v metalurgii, žáruvzdorných materiálech, chemickém průmyslu a slévárenství.
V metalurgickém průmyslu se chromová ruda používá hlavně k tavení ferochromu a kovového chromu. Chrom se používá jako ocelářská přísada k výrobě různých vysoce pevných, korozivzdorných, otěruvzdorných, vysokoteplotních a oxidaci odolných speciálních ocelí, jako je nerezová ocel, kyselinovzdorná ocel, žáruvzdorná ocel, ocel pro kuličková ložiska, pružinová ocel, nástrojová ocel atd. Chrom může zlepšit mechanické vlastnosti a odolnost oceli proti opotřebení. Kovový chrom se používá hlavně k tavení speciálních slitin s kobaltem, niklem, wolframem a dalšími prvky. Chromování a chromování může způsobit, že ocel, měď, hliník a další kovy vytvoří korozivzdorný povrch, který je lesklý a krásný.
V žáruvzdorném průmyslu je chromová ruda důležitým žáruvzdorným materiálem používaným k výrobě chromových cihel, chromhořečnatých cihel, pokročilých žáruvzdorných materiálů a dalších speciálních žáruvzdorných materiálů (chrombeton). Mezi žáruvzdorné materiály na bázi chromu patří zejména cihly s chromovou rudou a hořčíkem, slinutý hořečnato-chromový slínek, roztavené hořečnato-chromové cihly, roztavené, jemně mleté a následně pojené hořečnato-chromové cihly. Široce se používají v pecích s otevřeným ohništěm, indukčních pecích atd. V hutním konvertorovém a rotačním vyzdívce pecí v cementářském průmyslu atd.
Ve slévárenském průmyslu chromová ruda neinteraguje s jinými prvky v roztavené oceli během procesu odlévání, má nízký koeficient tepelné roztažnosti, je odolná vůči pronikání kovu a má lepší chladicí vlastnosti než zirkon. Chromová ruda pro slévárny má přísné požadavky na chemické složení a distribuci velikosti částic.
V chemickém průmyslu je nejpřímějším využitím chromu výroba roztoku dvojchromanu sodného (Na2Cr2O7·H2O) a následná příprava dalších sloučenin chromu pro použití v průmyslových odvětvích, jako jsou pigmenty, textilie, galvanické pokovování a výroba kůže, a také katalyzátory.
Jemně mletý prášek chromové rudy je přírodní barvivo při výrobě skla, keramiky a glazovaných dlaždic. Když se dichroman sodný použije k degradaci kůže, bílkoviny (kolagen) a sacharidy v původní kůži reagují s chemickými látkami za vzniku stabilního komplexu, který se stává základem kožených výrobků. V textilním průmyslu se dichroman sodný používá jako mořidlo při barvení tkanin, které dokáže účinně vázat molekuly barviva na organické sloučeniny; lze jej také použít jako oxidační činidlo při výrobě barviv a meziproduktů.
Chromový minerál
V přírodě bylo objeveno více než 50 druhů minerálů obsahujících chrom, ale většina z nich má nízký obsah chromu a rozptýlené rozšíření, což má nízkou průmyslovou hodnotu. Tyto minerály obsahující chrom patří mezi oxidy, chromany a silikáty, dále k několika hydroxidům, jodičnanům, nitridům a sulfidům. Mezi nimi se minerály nitridu chromu a sulfidu chromu nacházejí pouze v meteoritech.
Chromit, minerální druh v podrodině chromových rud, je jediným důležitým průmyslovým minerálem chromu. Teoretický chemický vzorec je (MgFe)Cr2O4, kde obsah Cr2O3 činí 68 % a FeO 32 %. V jeho chemickém složení je trojmocným kationtem převážně Cr3+ a často se vyskytují izomorfní substituce Al3+, Fe3+ a Mg2+ a Fe2+. Ve skutečně vyrobeném chromitu je část Fe2+ často nahrazena Mg2+ a Cr3+ je v různé míře nahrazen Al3+ a Fe3+. Úplný stupeň izomorfní substituce mezi různými složkami chromitu není konzistentní. Čtyřřádkové koordinační kationty jsou převážně hořčík a železo a úplná izomorfní substituce je mezi hořčíkem a železem. Podle metody čtyřdílné substituce lze chromit rozdělit do čtyř podskupin: hořečnatý chromit, železo-hořečnatý chromit, maficky-železitý chromit a železo-chromit. Chromit navíc často obsahuje malé množství manganu, což je homogenní směs titanu, vanadu a zinku. Struktura chromitu je normálního spinelu.
4. Standard kvality chromového koncentrátu
Podle různých metod zpracování (mineralizace a přírodní ruda) se chromová ruda pro metalurgii dělí na dva typy: koncentrát (G) a kusová ruda (K). Viz tabulka níže.
Požadavky na kvalitu chromitové rudy pro metalurgii
Technologie obohacování chromové rudy
1) Znovuzvolení
V současné době zaujímá gravitační separace důležité místo v obohacování chromové rudy. Metoda gravitační separace, která využívá jako základní chování sypké vrstvení ve vodném prostředí, je stále hlavní metodou obohacování chromové rudy na celém světě. Zařízení pro gravitační separaci je spirálový žlab a odstředivý koncentrátor a rozsah velikosti zpracovávaných částic je relativně široký. Obecně je rozdíl hustoty mezi chromovými minerály a hlušinami větší než 0,8 g/cm3 a gravitační separace jakékoli velikosti částic větší než 100 μm může být uspokojivá. Výsledkem je, že hrubé hrudky (100 ~ 0,5 mm) rudy se třídí nebo předselektují těžkým médiem obohacování, což je velmi ekonomická metoda obohacování.
2) Magnetická separace
Magnetická separace je metoda obohacování, která realizuje separaci minerálů v nerovnoměrném magnetickém poli na základě magnetického rozdílu minerálů v rudě. Chromit má slabé magnetické vlastnosti a lze jej separovat pomocí vertikálních prstencových magnetických separátorů s vysokým gradientem, magnetických separátorů s mokrými deskami a dalších zařízení. Specifické koeficienty magnetické susceptibility chromových minerálů produkovaných v různých oblastech produkce chromových rud na světě se příliš neliší a jsou podobné specifickým koeficientům magnetické susceptibility wolframitu a wolframitu produkovaného v různých regionech.
Při použití magnetické separace k získání vysoce kvalitního chromového koncentrátu existují dva způsoby: prvním je odstranění silných magnetických minerálů (hlavně magnetitu) z rudy ve slabém magnetickém poli za účelem zvýšení poměru ferochromu a druhým je použití silného magnetického pole. Separace minerálů hlušiny a získávání chromové rudy (slabě magnetické minerály).
3) Elektrický výběr
Elektrická separace je metoda oddělování chromové rudy a silikátových hlušinových minerálů s využitím elektrických vlastností minerálů, jako jsou rozdíly ve vodivosti a dielektrické konstantě.
4) Flotace
V procesu gravitační separace se jemnozrnná (-100 μm) chromitová ruda často vyřazuje jako hlušina, ale chromit této velikosti má stále vysokou užitnou hodnotu, takže flotační metoda může být použita pro získávání nízkokvalitní jemnozrnné chromitové rudy. Flotace chromové rudy s 20 % ~ 40 % Cr2O3 v hlušině a serpentinem, olivínem, rutilem a uhličitanem vápenato-hořečnatým jako hlušinou. Ruda se jemně mleje na 200 μm, k disperzi a inhibici kalu se používá vodní sklo, fosfát, metafosfát, fluorokřemičitan atd. a jako sběrač se používají nenasycené mastné kyseliny. Disperze a potlačení hlušiny je pro flotační proces velmi důležité. Kovové ionty, jako je železo a olovo, mohou aktivovat chromit. Pokud je hodnota pH suspenze nižší než 6, chromit sotva pluje. Stručně řečeno, spotřeba flotačního činidla je velká, kvalita koncentrátu je nestabilní a míra výtěžnosti je nízká. Ca2+ a Mg2+ rozpuštěné z hlušinových minerálů snižují selektivitu flotačního procesu.
5) Chemické obohacení
Chemická metoda spočívá v přímém zpracování určitých chromitových rud, které nelze oddělit fyzikálními metodami, nebo v relativně vysokých nákladech na fyzikální metodu. Poměr Cr/Fe v koncentrátu vyrobeném chemickou metodou je vyšší než u běžné fyzikální metody. Mezi chemické metody patří: selektivní loužení, oxidačně-redukční separace, tavná separace, loužení kyselinou sírovou a kyselinou chromovou, redukční loužení a loužení kyselinou sírovou atd. Kombinace fyzikálně-chemických metod a přímé chemické zpracování chromové rudy je dnes jedním z hlavních trendů v obohacování chromitů. Chemické metody umožňují přímo extrahovat chrom z rudy a vyrábět karbid chromu a oxid chromu.
Čas zveřejnění: 30. dubna 2021