Kromin luonne
Kromi, alkuaineen symboli Cr, järjestysluku 24, suhteellinen atomimassa 51,996, kuuluu alkuaineiden jaksollisen järjestelmän VIB-ryhmän siirtymämetalliin. Kromi on hopeanvalkoinen kuutiollinen kide, jonka tiheys on 7,1 g/cm³, sulamispiste 1860 ℃, kiehumispiste 2680 ℃, ominaislämpökapasiteetti 25 ℃:ssa 23,35 J/(mol·K), höyrystymislämpö 342,1 kJ/mol, lämmönjohtavuus 91,3 W/(m·K) (0–100 °C), resistiivisyys (20 °C) 13,2 uΩ·cm ja jolla on hyvät mekaaniset ominaisuudet.
Kromilla on viisi valenssia: +2, +3, +4, +5 ja +6. Endogeenisen vaikutuksen olosuhteissa kromin valenssi on yleensä +3. Yhdisteet, joissa on +kolmiarvoinen kromi, ovat stabiileimpia. +Kuusiarvoisilla kromiyhdisteillä, mukaan lukien kromisuolat, on voimakkaasti hapettavia ominaisuuksia. Cr3+:n, Al3+:n ja Fe3+:n ionisäteet ovat samankaltaisia, joten niillä voi olla laaja valikoima yhtäläisyyksiä. Lisäksi kromilla voidaan korvata mangaania, magnesiumia, nikkeliä, kobolttia, sinkkiä jne., joten kromia esiintyy laajalti magnesiumrautasilikaattimineraaleissa ja apumierissä.
Hakemus
Kromi on yksi nykyaikaisessa teollisuudessa eniten käytetyistä metalleista. Sitä käytetään pääasiassa ruostumattoman teräksen ja erilaisten seosterästen, kuten ferroseosten (kuten ferrokromin), valmistuksessa. Kromilla on kovuuden, kulutuskestävyyden, lämmönkestävyyden ja korroosionkestävyyden ominaisuudet. Kromimalmia käytetään laajalti metallurgiassa, tulenkestävissä materiaaleissa, kemianteollisuudessa ja valimoteollisuudessa.
Metallurgisessa teollisuudessa kromimalmia käytetään pääasiassa ferrokromin ja metallisen kromin sulattamiseen. Kromia käytetään teräksen lisäaineena erilaisten lujien, korroosionkestävien, kulutusta kestävien, korkeita lämpötiloja kestävien ja hapettumista kestävien erikoisterästen, kuten ruostumattoman teräksen, haponkestävän teräksen, kuumuutta kestävän teräksen, kuulalaakeriteräksen, jousiteräksen ja työkaluteräksen, valmistukseen. Kromi voi parantaa teräksen mekaanisia ominaisuuksia ja kulutuskestävyyttä. Metallista kromia käytetään pääasiassa koboltin, nikkelin, volframin ja muiden alkuaineiden kanssa tehtyjen erikoisseosten sulattamiseen. Kromipinnoitus ja kromaus voivat tehdä teräksestä, kuparista, alumiinista ja muista metalleista korroosionkestävän pinnan, joka on kirkas ja kaunis.
Tulenkestävien materiaalien teollisuudessa kromimalmi on tärkeä tulenkestävä materiaali, jota käytetään kromitiilien, kromimagnesiatiilien, edistyneiden tulenkestävien materiaalien ja muiden erityisten tulenkestävien materiaalien (kromibetonin) valmistukseen. Kromipohjaisiin tulenkesteisiin materiaaleihin kuuluvat pääasiassa kromimalmia ja magnesiaa sisältävät tiilet, sintrattu magnesia-kromiklinkkeri, sulat magnesia-kromitiilet, sulat, hienoksi jauhetut ja sitten sidotut magnesia-kromitiilet. Niitä käytetään laajalti avotuli- ja induktiouuneissa jne. Sementtiteollisuuden metallurgisessa konvertterissa ja pyörivien uunien vuorauksessa jne.
Valimoteollisuudessa kromimalmi ei reagoi sulan teräksen muiden alkuaineiden kanssa valuprosessin aikana, sillä on alhainen lämpölaajenemiskerroin, se kestää metallin tunkeutumista ja sen jäähdytysominaisuudet ovat paremmat kuin zirkonilla. Valimoissa käytettävällä kromimalmilla on tiukat vaatimukset kemiallisen koostumuksen ja hiukkaskokojakauman suhteen.
Kemianteollisuudessa kromia käytetään suorimmin natriumdikromaattiliuoksen (Na2Cr2O7·H2O) valmistukseen ja sitten muiden kromiyhdisteiden valmistukseen käytettäväksi esimerkiksi pigmenttien, tekstiilien, galvanoinnin ja nahan valmistuksen sekä katalyyttien tuotannossa.
Hienoksi jauhettu kromimalmijauhe on luonnollinen väriaine lasin, keramiikan ja lasitettujen laattojen valmistuksessa. Kun natriumdikromaattia käytetään nahan värjäämiseen, alkuperäisen nahan proteiini (kollageeni) ja hiilihydraatit reagoivat kemiallisten aineiden kanssa muodostaen stabiilin kompleksin, josta tulee nahkatuotteiden perusta. Tekstiiliteollisuudessa natriumdikromaattia käytetään peittausaineena kankaiden värjäyksessä, joka voi tehokkaasti kiinnittää värimolekyylejä orgaanisiin yhdisteisiin; sitä voidaan käyttää myös hapettimena väriaineiden ja välituotteiden valmistuksessa.
Kromimineraali
Luonnosta on löydetty yli 50 erilaista kromia sisältävää mineraalia, mutta useimmilla niistä on alhainen kromipitoisuus ja ne ovat hajanaisia, minkä vuoksi niiden teollinen käyttöarvo on alhainen. Nämä kromia sisältävät mineraalit kuuluvat oksideihin, kromaatteihin ja silikaatteihin sekä muutamiin hydroksidiin, jodaattiin, nitridiin ja sulfidiin. Näistä krominitridi- ja kromisulfidimineraaleja löytyy vain meteoriiteista.
Kromimalmialaryhmän mineraalilajina kromiitti on ainoa tärkeä kromia sisältävä teollisuusmineraali. Sen teoreettinen kemiallinen kaava on (MgFe)Cr2O4, jossa Cr2O3-pitoisuus on 68 % ja FeO:ta 32 %. Kemiallisessa koostumuksessaan kolmiarvoinen kationi on pääasiassa Cr3+, ja usein esiintyy Al3+-, Fe3+- ja Mg2+- ja Fe2+-isomorfisia substituutioita. Itse asiassa tuotetussa kromiitissa osa Fe2+:sta on usein korvattu Mg2+:lla, ja Cr3+ on korvattu Al3+:lla ja Fe3+:lla vaihtelevassa määrin. Kromiitin eri komponenttien välinen täydellinen isomorfinen substituutioaste ei ole yhdenmukainen. Neljännen asteen koordinaatiokationit ovat pääasiassa magnesium ja rauta, ja täydellinen isomorfinen substituutio on magnesiumin ja raudan välillä. Neljän jaon menetelmän mukaan kromiitti voidaan jakaa neljään alaryhmään: magnesiumkromiitti, rauta-magnesiumkromiitti, mafiini-rautakromiitti ja rauta-kromiitti. Lisäksi kromiitti sisältää usein pienen määrän mangaania, joka on titaanin, vanadiinin ja sinkin homogeeninen seos. Kromiitin rakenne on normaali spinellityyppinen.
4. Kromikonsentraatin laatustandardi
Eri käsittelymenetelmien (mineralisaatio ja luonnonmalmi) mukaan metallurgiaan tarkoitettu kromimalmi jaetaan kahteen tyyppiin: rikaste (G) ja palamalmi (K). Katso alla oleva taulukko.
Metallurgiassa käytettävän kromiittimalmin laatuvaatimukset
Kromimalmin rikastusteknologia
1) Uudelleenvalinta
Tällä hetkellä painovoimaerottelulla on tärkeä asema kromimalmin rikastuksessa. Painovoimaerottelumenetelmä, jossa käytetään peruskäyttäytymistä löysässä kerroksessa vesipitoisessa väliaineessa, on edelleen tärkein kromimalmin rikastusmenetelmä maailmanlaajuisesti. Painovoimaerottelulaitteistona käytetään spiraalimaista liukuputkea ja keskipakoiskonsentraattoria, ja prosessoinnin hiukkaskokoalue on suhteellisen laaja. Yleensä kromimalmien ja sivukivimineraalien tiheysero on yli 0,8 g/cm3, ja yli 100 μm:n hiukkaskoon painovoimaerottelu voi olla tyydyttävää. Tuloksena on karkeat kokkareet (100 ~ 0,5 mm) malmi lajitellaan tai esivalitaan raskaan keskiraskaiden rikastusmenetelmien avulla, mikä on erittäin taloudellinen rikastusmenetelmä.
2) Magneettinen erottelu
Magneettinen erottelu on rikastusmenetelmä, jossa mineraalit erotetaan epätasaisessa magneettikentässä malmin mineraalien magneettisen eron perusteella. Kromiitilla on heikot magneettiset ominaisuudet, ja se voidaan erottaa pystysuuntaisilla rengasmaisilla korkeagradienttimagneettierottimilla, märkälevymagneettierottimilla ja muilla laitteilla. Eri puolilla maailmaa kromimalmin tuotantoalueilla tuotettujen kromimineraalien ominaismagneettiset suskeptibiliteettikertoimet eivät ole kovin erilaisia, ja ne ovat samanlaisia kuin eri alueilla tuotettujen volframiitin ja volframiitin ominaismagneettiset suskeptibiliteettikertoimet.
Magneettisen erottelun käyttämisessä korkealaatuisen kromirikasteen saamiseksi on kaksi tapaa: toinen on poistaa malmista vahvat magneettiset mineraalit (pääasiassa magnetiitti) heikon magneettikentän avulla ferrokromin osuuden lisäämiseksi, tai toinen on käyttää voimakasta magneettikenttää. Sivukivimineraalien erottaminen ja kromimalmin (heikosti magneettisten mineraalien) talteenotto.
3) Sähköinen valinta
Sähköinen erottelu on menetelmä kromimalmin ja silikaattijätemelajien erottamiseksi käyttämällä mineraalien sähköisiä ominaisuuksia, kuten johtavuuden ja dielektrisyysvakion eroja.
4) Vaahdotus
Painovoimaerotteluprosessissa hienorakeinen (-100 μm) kromiittimalmi hävitetään usein rikastushiekkana, mutta tämän kokoisella kromiitilla on silti korkea käyttöarvo, joten vaahdotusmenetelmää voidaan käyttää matala-arvoisen hienorakeisen kromiittimalmin talteenottoon. Kromimalmin vaahdotuksessa rikastushiekassa on 20–40 % Cr2O3:a ja sivukivimineraaleina serpentiini-, oliviini-, rutiili- ja kalsiummagnesiumkarbonaattimineraaleja. Malmi jauhetaan hienoksi 200 μm:n kokoiseksi. Lietteen dispergointiin ja estämiseen käytetään vesilasia, fosfaattia, metafosfaattia, fluorosilikaattia jne., ja kerääjänä käytetään tyydyttymättömiä rasvahappoja. Sivukivilietteen dispergointi ja estäminen on erittäin tärkeää vaahdotusprosessille. Metalli-ionit, kuten rauta ja lyijy, voivat aktivoida kromiittia. Kun lietteen pH-arvo on alle 6, kromiitti ei juurikaan kellu. Lyhyesti sanottuna vaahdotusreagenssin kulutus on suuri, rikasteen laatu on epävakaa ja talteenottoaste on alhainen. Harmakivimineraaleista liuenneet Ca2+ ja Mg2+ heikentävät vaahdotusprosessin selektiivisyyttä.
5) Kemiallinen rikastus
Kemiallinen menetelmä on tiettyjen kromiittimalmien suora käsittely, joita ei voida erottaa fysikaalisilla menetelmillä tai joiden kustannukset ovat suhteellisen korkeat. Kemiallisella menetelmällä tuotetun rikasteen Cr/Fe-suhde on korkeampi kuin tavanomaisilla fysikaalisilla menetelmillä. Kemiallisiin menetelmiin kuuluvat: selektiivinen liuotus, hapetuspelkistys, sulatuserotus, rikkihappo- ja kromihappoliuotus, pelkistys ja rikkihappoliuotus jne. Fysikaalis-kemiallisten menetelmien yhdistelmä ja kromimalmin suora käsittely kemiallisilla menetelmillä ovat yksi kromiitin rikastuksen päätrendeistä nykyään. Kemiallisilla menetelmillä voidaan erottaa kromia suoraan malmista ja tuottaa kromikarbidia ja kromioksidia.
Julkaisun aika: 30.4.2021