Природа хрома
Хром, симбол елемента Cr, атомски број 24, релативна атомска маса 51,996, припада прелазном металу VIB групе периодног система хемијских елемената. Метал хром је кубни кристал центрираног облика, сребрно-беле боје, густине 7,1 г/цм³, тачке топљења 1860 ℃, тачке кључања 2680 ℃, специфичног топлотног капацитета на 25 ℃ 23,35 Ј/(мол·К), топлоте испаравања 342,1 кЈ/мол, топлотне проводљивости 91,3 В/(м·К) (0-100°C), отпорности (20°C) 13,2 μΩ·цм, са добрим механичким својствима.
Постоји пет валенција хрома: +2, +3, +4, +5 и +6. Под условима ендогеног дејства, хром је генерално +3 валенције. Једињења са +тровалентним хромом су најстабилнија. +Шестовалентна једињења хрома, укључујући соли хрома, имају јака оксидациона својства. Јонски радијуси Cr3+, Al3+ и Fe3+ су слични, тако да могу имати широк спектар сличности. Поред тога, елементи који се могу заменити хромом су манган, магнезијум, никл, кобалт, цинк итд., тако да је хром широко распрострањен у минералима магнезијум-гвожђе силиката и помоћним минералима.
Примена
Хром је један од најчешће коришћених метала у савременој индустрији. Углавном се користи у производњи нерђајућег челика и разних легираних челика у облику феролегура (као што је ферохром). Хром има карактеристике тврдоће, отпорности на хабање, отпорности на топлоту и отпорности на корозију. Хромна руда се широко користи у металургији, ватросталним материјалима, хемијској индустрији и ливницама.
У металуршкој индустрији, хромна руда се углавном користи за топљење ферохрома и металног хрома. Хром се користи као адитив за челик за производњу разних специјалних челика високе чврстоће, отпорних на корозију, хабање, високе температуре и оксидацију, као што су нерђајући челик, челик отпоран на киселине, челик отпоран на топлоту, челик за кугличне лежајеве, челик за опруге, алатни челик итд. Хром може побољшати механичка својства и отпорност челика на хабање. Метални хром се углавном користи за топљење специјалних легура са кобалтом, никлом, волфрамом и другим елементима. Хромирање и хромирање могу учинити да челик, бакар, алуминијум и други метали формирају површину отпорну на корозију, која је светла и лепа.
У индустрији ватросталних материјала, хромна руда је важан ватростални материјал који се користи за израду хромних цигли, хроммагнезитних цигли, напредних ватросталних материјала и других специјалних ватросталних материјала (хромбетон). Ватростални материјали на бази хрома углавном укључују цигле са хромном рудом и магнезијумом, синтеровани магнезијум-хромни клинкер, растопљене магнезијум-хромне цигле, растопљене, фино млевене, а затим везане магнезијум-хромне цигле. Широко се користе у пећима са отвореним ложиштем, индукционим пећима итд. Металуршки конверторски и ротациони облози пећи у цементној индустрији итд.
У ливничкој индустрији, хромна руда неће интераговати са другим елементима у растопљеном челику током процеса ливења, има низак коефицијент термичког ширења, отпорна је на продирање метала и има боље перформансе хлађења од циркона. Хромна руда за ливнице има строге захтеве у погледу хемијског састава и расподеле величине честица.
У хемијској индустрији, најдиректнија употреба хрома је за производњу раствора натријум дихромата (Na2Cr2O7·H2O), а затим за припрему других једињења хрома за употребу у индустријама као што су пигменти, текстил, галванизација и производња коже, као и катализатори.
Фино млевени прах хромне руде је природно средство за бојење у производњи стакла, керамике и глазираних плочица. Када се натријум-дихромат користи за оштећење коже, протеини (колаген) и угљени хидрати у оригиналној кожи реагују са хемијским супстанцама и формирају стабилан комплекс, који постаје основа кожних производа. У текстилној индустрији, натријум-дихромат се користи као средство за бојење тканина, које може ефикасно да веже молекуле боје за органска једињења; такође се може користити као оксиданс у производњи боја и интермедијера.
Минерал хрома
У природи је откривено више од 50 врста минерала који садрже хром, али већина њих има низак садржај хрома и раштркану дистрибуцију, што има ниску индустријску употребну вредност. Ови минерали који садрже хром спадају у оксиде, хромате и силикате, поред неколико хидроксида, јодатa, нитрида и сулфида. Међу њима, минерали хром нитрида и хром сулфида налазе се само у метеоритима.
Као минерална врста у потфамилији хромних руда, хромит је једини важан индустријски минерал хрома. Теоретска хемијска формула је (MgFe)Cr2O4, у којој садржај Cr2O3 чини 68%, а FeO 32%. У његовом хемијском саставу, тровалентни катјон је углавном Cr3+, а често постоје изоморфне супституције Al3+, Fe3+ и Mg2+, Fe2+. У стварно произведеном хромиту, део Fe2+ је често замењен са Mg2+, а Cr3+ је замењен са Al3+ и Fe3+ у различитом степену. Потпуни степен изоморфне супституције међу различитим компонентама хромита није конзистентан. Катјони координационог реда четири реда су углавном магнезијум и гвожђе, а потпуна изоморфна супституција је између магнезијум-гвожђа. Према методи четвороструке поделе, хромит се може поделити у четири подгрупе: магнезијум хромит, гвожђе-магнезијум хромит, мафично-гвожђе хромит и гвожђе-хромит. Поред тога, хромит често садржи малу количину мангана, хомогену мешавину титанијума, ванадијума и цинка. Структура хромита је нормалног типа спинела.
4. Стандард квалитета концентрата хрома
Према различитим методама обраде (минерализација и природна руда), хромна руда за металургију се дели на две врсте: концентрат (Г) и комадна руда (К). Видети табелу испод.
Захтеви квалитета хромитне руде за металургију
Технологија обогаћивања хромне руде
1) Реизбор
Тренутно, гравитационо одвајање заузима важно место у обогаћивању хромне руде. Метода гравитационог одвајања, која користи растресито наношење слојева у воденој средини као основно понашање, и даље је главна метода за обогаћивање хромне руде широм света. Опрема за гравитационо одвајање је спирални жлеб и центрифугални концентратор, а опсег величине честица обраде је релативно широк. Генерално, разлика у густини између минерала хрома и минерала јаловине је већа од 0,8 г/цм3, а гравитационо одвајање било које величине честица веће од 100 μм може бити задовољавајуће. Резултат је да се грубе грудве (100 ~ 0,5 мм) руде сортирају или претходно селектују тешким средњим обогаћивањем, што је веома економична метода обогаћивања.
2) Магнетна сепарација
Магнетна сепарација је метода обогаћивања која остварује раздвајање минерала у неуједначеном магнетном пољу на основу магнетне разлике минерала у руди. Хромит има слаба магнетна својства и може се раздвојити вертикалним прстенастим магнетним сепараторима високог градијента, магнетним сепараторима са мокрим плочама и другом опремом. Специфични коефицијенти магнетне сусцептибилности хромних минерала произведених у различитим областима производње хромне руде у свету се не разликују много и слични су специфичним коефицијентима магнетне сусцептибилности волфрамита и волфрамита произведеног у различитим регионима.
Постоје две ситуације у коришћењу магнетне сепарације за добијање висококвалитетног концентрата хрома: једна је уклањање јаких магнетних минерала (углавном магнетита) из руде под слабим магнетним пољем ради повећања односа ферохрома, а друга је коришћење јаког магнетног поља. Одвајање минерала јаловине и опоравак руде хрома (слабо магнетних минерала).
3) Електрични избор
Електрично раздвајање је метода раздвајања хромне руде и силикатних минерала јаловине коришћењем електричних својстава минерала, као што су разлике у проводљивости и диелектричној константи.
4) Флотација
У процесу гравитационог одвајања, финозрна хромитна руда (-100μm) се често одбацује као јаловина, али хромит ове величине и даље има високу употребну вредност, тако да се метода флотације може користити за добијање фино гранулиране хромитне руде ниског квалитета. Флотација хромне руде са 20% ~40% Cr2O3 у јаловини и серпентином, оливином, рутилом и калцијум-магнезијум-карбонатом као минералима јаловине. Руда се фино млеве на 200μm, водено стакло, фосфат, метафосфат, флуоросиликат итд. се користе за дисперзију и инхибицију муља, а незасићене масне киселине се користе као сакупљач. Дисперзија и сузбијање муља јаловине је веома важно за процес флотације. Метални јони попут гвожђа и олова могу активирати хромит. Када је pH вредност суспензије испод 6, хромит тешко плута. Укратко, потрошња флотационог реагенса је велика, квалитет концентрата је нестабилан, а стопа опоравка је ниска. Ca2+ и Mg2+ растворени из минерала јаловине смањују селективност процеса флотације.
5) Хемијска бенефикација
Хемијска метода је директна обрада одређених руда хромита које се не могу одвојити физичким методама или су трошкови физичких метода релативно високи. Однос Cr/Fe концентрата произведеног хемијским методом је већи него код обичних физичких метода. Хемијске методе укључују: селективно испирање, оксидационо-редукционо одвајање, одвајање топљењем, испирање сумпорном киселином и хромном киселином, редукционо и испирање сумпорном киселином итд. Комбинација физичко-хемијских метода и директна обрада руде хрома хемијским методама један су од главних трендова у обогаћивању хромита данас. Хемијске методе могу директно издвојити хром из руде и произвести хром карбид и хром оксид.
Време објаве: 30. април 2021.