Hroma daba
Hroms, elementa simbols Cr, atomskaitlis 24, relatīvā atommasa 51,996, pieder pie periodiskās tabulas VIB grupas pārejas metāla elementiem. Hroma metāls ir ķermenicentrēts kubisks kristāls, sudrabaini balts, blīvums 7,1 g/cm³, kušanas temperatūra 1860 ℃, viršanas temperatūra 2680 ℃, īpatnējā siltumietilpība pie 25 ℃ 23,35 J/(mol·K), iztvaikošanas siltums 342,1 kJ/mol, siltumvadītspēja 91,3 W/(m·K) (0–100 °C), pretestība (20 °C) 13,2 uΩ·cm, ar labām mehāniskām īpašībām.
Hromam ir piecas valences: +2, +3, +4, +5 un +6. Endogēnas darbības apstākļos hromam parasti ir +3 valence. Savienojumi ar +trīsvērtīgo hromu ir visstabilākie. +Sešvērtīgā hroma savienojumiem, tostarp hroma sāļiem, piemīt spēcīgas oksidējošas īpašības. Cr3+, AI3+ un Fe3+ jonu rādiusi ir līdzīgi, tāpēc tiem var būt plašs līdzību klāsts. Turklāt elementi, kurus var aizstāt ar hromu, ir mangāns, magnijs, niķelis, kobalts, cinks utt., tāpēc hroms ir plaši izplatīts magnija dzelzs silikāta minerālos un palīgminerālos.
Pieteikums
Hroms ir viens no visplašāk izmantotajiem metāliem mūsdienu rūpniecībā. To galvenokārt izmanto nerūsējošā tērauda un dažādu leģēto tēraudu ražošanā ferosakausējumu (piemēram, ferohroma) veidā. Hromam piemīt cietības, nodilumizturības, karstumizturības un korozijizturības īpašības. Hroma rūdu plaši izmanto metalurģijā, ugunsizturīgo materiālu ražošanā, ķīmiskajā rūpniecībā un lietuvju rūpniecībā.
Metalurģijas rūpniecībā hroma rūdu galvenokārt izmanto ferohroma un metāliskā hroma kausēšanai. Hromu izmanto kā tērauda piedevu dažādu augstas stiprības, korozijizturīgu, nodilumizturīgu, augstas temperatūras un oksidēšanās izturīgu speciālo tēraudu, piemēram, nerūsējošā tērauda, skābes izturīga tērauda, karstumizturīga tērauda, lodīšu gultņu tērauda, atsperu tērauda, instrumentu tērauda u.c., ražošanai. Hroms var uzlabot tērauda mehāniskās īpašības un nodilumizturību. Metāla hromu galvenokārt izmanto īpašu sakausējumu kausēšanai ar kobaltu, niķeli, volframu un citiem elementiem. Hromēšana un pārklāšana var padarīt tēraudu, varu, alumīniju un citus metālus korozijizturīgu virsmu, kas ir spīdīga un skaista.
Ugunsizturīgo materiālu rūpniecībā hroma rūda ir svarīgs ugunsizturīgs materiāls, ko izmanto hroma ķieģeļu, hroma magnija ķieģeļu, modernu ugunsizturīgu materiālu un citu īpašu ugunsizturīgu materiālu (hroma betona) ražošanā. Hroma bāzes ugunsizturīgie materiāli galvenokārt ietver ķieģeļus ar hroma rūdu un magniju, saķepinātu magnija-hroma klinkeru, izkausētus magnija-hroma ķieģeļus, izkausētus, smalki samaltus un pēc tam savienotus magnija-hroma ķieģeļus. Tos plaši izmanto martenskrāsnīs, indukcijas krāsnīs utt. Cementa rūpniecības metalurģiskajā pārveidotājā un rotācijas krāšņu oderējumā utt.
Liešanas nozarē hroma rūda liešanas procesā nemijiedarbosies ar citiem izkausēta tērauda elementiem, tai ir zems termiskās izplešanās koeficients, tā ir izturīga pret metāla iekļūšanu un tai ir labāka atdzesēšanas veiktspēja nekā cirkonam. Hroma rūdai liešanas nozarē ir stingras prasības attiecībā uz ķīmisko sastāvu un daļiņu izmēra sadalījumu.
Ķīmiskajā rūpniecībā hromu vistiešāk izmanto nātrija dihromāta (Na2Cr2O7·H2O) šķīduma ražošanai un pēc tam citu hroma savienojumu sagatavošanai izmantošanai tādās nozarēs kā pigmenti, tekstilizstrādājumi, galvanizācija un ādas izstrādājumi, kā arī katalizatori.
Smalki samaltais hroma rūdas pulveris ir dabīga krāsviela stikla, keramikas un glazētu flīžu ražošanā. Kad nātrija dihromātu izmanto ādas apstrādei, sākotnējās ādas olbaltumvielas (kolagēns) un ogļhidrāti reaģē ar ķīmiskām vielām, veidojot stabilu kompleksu, kas kļūst par ādas izstrādājumu pamatu. Tekstilrūpniecībā nātrija dihromātu izmanto kā kodinātāju audumu krāsošanā, kas var efektīvi piesaistīt krāsvielu molekulas organiskajiem savienojumiem; to var izmantot arī kā oksidētāju krāsvielu un starpproduktu ražošanā.
Hroma minerāls
Dabā ir atklāti vairāk nekā 50 hromu saturošu minerālu veidi, taču lielākajai daļai no tiem ir zems hroma saturs un izkliedēts izplatījums, kas samazina rūpnieciskās izmantošanas vērtību. Šie hromu saturošie minerāli pieder pie oksīdiem, hromātiem un silikātiem, kā arī dažiem hidroksīdiem, jodātiem, nitrīdiem un sulfīdiem. Starp tiem hroma nitrīdu un hroma sulfīdu minerāli ir atrodami tikai meteorītos.
Kā minerālu suga hroma rūdas apakšgrupā, hromīts ir vienīgais nozīmīgais hroma rūpnieciskais minerāls. Teorētiskā ķīmiskā formula ir (MgFe)Cr2O4, kurā Cr2O3 saturs veido 68% un FeO - 32%. Tā ķīmiskajā sastāvā trīsvērtīgais katjons galvenokārt ir Cr3+, un bieži ir Al3+, Fe3+ un Mg2+, Fe2+ izomorfas aizvietošanas. Faktiski saražotajā hromītā daļa Fe2+ bieži tiek aizstāta ar Mg2+, un Cr3+ dažādās pakāpēs tiek aizstāts ar Al3+ un Fe3+. Pilnīga izomorfās aizvietošanas pakāpe starp dažādiem hromīta komponentiem nav vienāda. Četrpakāpju koordinācijas katjoni galvenokārt ir magnijs un dzelzs, un pilnīga izomorfā aizvietošana ir starp magniju un dzelzi. Saskaņā ar četru pakāpju dalīšanas metodi hromītu var iedalīt četrās apakšgrupās: magnija hromīts, dzelzs-magnija hromīts, mafīta-dzelzs hromīts un dzelzs-hromīts. Turklāt hromīts bieži satur nelielu daudzumu mangāna — viendabīgu titāna, vanādija un cinka maisījumu. Hromīta struktūra ir normāla spinela tipa.
4. Hroma koncentrāta kvalitātes standarts
Saskaņā ar dažādām apstrādes metodēm (mineralizācija un dabiskā rūda), hroma rūda metalurģijai tiek iedalīta divos veidos: koncentrāts (G) un viengabala rūda (K). Skatīt tabulu zemāk.
Hromīta rūdas kvalitātes prasības metalurģijai
Hroma rūdas bagātināšanas tehnoloģija
1) Pārvēlēšana
Pašlaik gravitācijas atdalīšanai ir svarīga loma hroma rūdas bagātināšanā. Gravitācijas atdalīšanas metode, kurā pamatā tiek izmantota irdena slāņošana ūdens vidē, joprojām ir galvenā hroma rūdas bagātināšanas metode visā pasaulē. Gravitācijas atdalīšanas iekārtas ir spirālveida kanāls un centrbēdzes koncentrators, un apstrādes daļiņu izmēru diapazons ir relatīvi plašs. Parasti hroma minerālu un piemaisījumu minerālu blīvuma atšķirība ir lielāka par 0,8 g/cm3, un jebkura daļiņu izmēra, kas lielāks par 100 μm, gravitācijas atdalīšana var būt apmierinoša. Rupji gabaliņi (100 ~ 0,5 mm) rūda tiek šķirota vai iepriekš atlasīta, izmantojot smago-vidējo bagātināšanu, kas ir ļoti ekonomiska bagātināšanas metode.
2) Magnētiskā atdalīšana
Magnētiskā atdalīšana ir bagātināšanas metode, kurā minerāli tiek atdalīti nevienmērīgā magnētiskajā laukā, pamatojoties uz rūdas minerālu magnētiskajām atšķirībām. Hromītam ir vājas magnētiskās īpašības, un to var atdalīt ar vertikāliem gredzenveida augsta gradienta magnētiskajiem separatoriem, mitro plākšņu magnētiskajiem separatoriem un citām iekārtām. Dažādās pasaules hroma rūdas ieguves vietās iegūto hroma minerālu īpatnējie magnētiskās jutības koeficienti daudz neatšķiras un ir līdzīgi dažādos reģionos iegūtā volframīta un volframīta īpatnējiem magnētiskās jutības koeficientiem.
Izmantojot magnētisko atdalīšanu, lai iegūtu augstas kvalitātes hroma koncentrātu, pastāv divas situācijas: viena ir spēcīgo magnētisko minerālu (galvenokārt magnetīta) atdalīšana no rūdas vājā magnētiskā laukā, lai palielinātu ferohroma attiecību, vai otra ir spēcīga magnētiskā lauka izmantošana. Mangu minerālu atdalīšana un hroma rūdas (vāji magnētisko minerālu) atgūšana.
3) Elektriskā izvēle
Elektriskā atdalīšana ir hroma rūdas un silikātu gangu minerālu atdalīšanas metode, izmantojot minerālu elektriskās īpašības, piemēram, vadītspējas un dielektriskās konstantes atšķirības.
4) Flotācija
Gravitācijas atdalīšanas procesā smalkgraudaina (-100 μm) hromīta rūda bieži tiek izmesta kā atlikumi, taču šāda izmēra hromītam joprojām ir augsta izmantošanas vērtība, tāpēc flotācijas metodi var izmantot zemas kvalitātes smalkgraudainas hromīta rūdas atgūšanai. Hroma rūdas flotācija ar 20% ~ 40% Cr2O3 atlikumos un serpentīnu, olivīnu, rutilu un kalcija magnija karbonāta minerāliem kā piemaisījumu minerāliem. Rūda tiek smalki samalta līdz 200 μm, ūdens stikls, fosfāts, metafosfāts, fluorsilikāts utt. tiek izmantoti dūņu disperģēšanai un kavēšanai, un nepiesātinātās taukskābes tiek izmantotas kā savācējs. Piemaisījumu dūņu disperģēšana un nomākšana ir ļoti svarīga flotācijas procesā. Metālu joni, piemēram, dzelzs un svins, var aktivizēt hromītu. Kad suspensijas pH vērtība ir zem 6, hromīts gandrīz nepeldēs. Īsāk sakot, flotācijas reaģenta patēriņš ir liels, koncentrāta kvalitāte ir nestabila un atgūšanas ātrums ir zems. No piemaisījumu minerāliem izšķīdušie Ca2+ un Mg2+ samazina flotācijas procesa selektivitāti.
5) Ķīmiskā bagātināšana
Ķīmiskā metode ir tieša tādu hromīta rūdu apstrāde, kuras nevar atdalīt ar fizikālām metodēm vai kuru fizikālo metožu izmaksas ir relatīvi augstas. Ar ķīmisko metodi iegūtā koncentrāta Cr/Fe attiecība ir augstāka nekā ar parasto fizikālo metodi. Ķīmiskās metodes ietver: selektīvo izskalošanu, oksidācijas reducēšanu, kausēšanas atdalīšanu, sērskābes un hromskābes izskalošanu, reducēšanu un sērskābes izskalošanu utt. Fizikāli ķīmisko metožu kombinācija un hroma rūdas tieša apstrāde ar ķīmiskām metodēm ir viena no galvenajām hromīta bagātināšanas tendencēm mūsdienās. Ķīmiskās metodes ļauj tieši iegūt hromu no rūdas un iegūt hroma karbīdu un hroma oksīdu.
Publicēšanas laiks: 2021. gada 30. aprīlis