Природа хрома
Хром, символ элемента Cr, атомный номер 24, относительная атомная масса 51,996, принадлежит к элементу переходного металла группы VIB периодической таблицы химических элементов. Хром металлический — объемноцентрированный кубический кристалл, серебристо-белого цвета, плотность 7,1 г/см³, температура плавления 1860℃, температура кипения 2680℃, удельная теплоёмкость при 25℃ 23,35 Дж/(моль·К), теплота испарения 342,1 кДж/. моль, теплопроводность 91,3 Вт/(м·К) (0-100°С), удельное сопротивление (20°С) 13,2 мкОм·см, с хорошими механическими свойствами.
Существует пять валентностей хрома: +2, +3, +4, +5 и +6. В условиях эндогенного действия хром обычно имеет +3 валентность. Соединения с +трехвалентным хромом наиболее устойчивы. +Соединения шестивалентного хрома, в том числе соли хрома, обладают сильными окислительными свойствами. Ионные радиусы Cr3+, AI3+ и Fe3+ схожи, поэтому они могут иметь широкий диапазон сходства. Кроме того, элементами, способными заменить хром, являются марганец, магний, никель, кобальт, цинк и др., поэтому хром широко распространен в магниево-железосиликатных минералах и акцессорных минералах.
Приложение
Хром – один из наиболее широко используемых металлов в современной промышленности. В основном он используется при производстве нержавеющей стали и различных легированных сталей в виде ферросплавов (например, феррохрома). Хром обладает характеристиками твердости, износостойкости, термостойкости и устойчивости к коррозии. Хромовая руда широко используется в металлургии, огнеупорных материалах, химической промышленности и литейном производстве.
В металлургической промышленности хромовая руда в основном используется для выплавки феррохрома и металлического хрома. Хром используется в качестве добавки к стали для производства различных высокопрочных, коррозионностойких, износостойких, жаропрочных и устойчивых к окислению специальных сталей, таких как нержавеющая сталь, кислотостойкая сталь, жаропрочная сталь, шарикоподшипниковая сталь, пружинная сталь, инструментальная сталь и т. д. Хром может улучшить механические свойства и износостойкость стали. Металлический хром в основном используется для выплавки специальных сплавов с кобальтом, никелем, вольфрамом и другими элементами. Хромирование и хромирование позволяют превратить сталь, медь, алюминий и другие металлы в устойчивую к коррозии поверхность, яркую и красивую.
В огнеупорной промышленности хромовая руда является важным огнеупорным материалом, используемым для изготовления хромового кирпича, хромомагниевого кирпича, современных огнеупоров и других специальных огнеупорных материалов (хромобетона). К огнеупорам на основе хрома в основном относятся кирпичи с хромовой рудой и магнезией, спеченный магнезиально-хромовый клинкер, расплавленный магнезиально-хромовый кирпич, расплавленный, тонкоизмельченный и затем скрепленный магнезиально-хромовый кирпич. Они широко используются в мартеновских печах, индукционных печах и т.п. Металлургические конвертеры, футеровка вращающихся печей цементной промышленности и т.п.
В литейной промышленности хромовая руда не взаимодействует с другими элементами расплавленной стали во время процесса разливки, имеет низкий коэффициент теплового расширения, устойчива к проникновению металла и обладает лучшими охлаждающими свойствами, чем циркон. Хромовая руда для литейного производства предъявляет строгие требования к химическому составу и гранулометрическому составу.
В химической промышленности хром чаще всего используется для производства раствора дихромата натрия (Na2Cr2O7·H2O), а затем для приготовления других соединений хрома для использования в таких отраслях, как производство пигментов, текстиля, гальванических покрытий и кожевенного производства, а также в качестве катализаторов. .
Мелкоизмельченный порошок хромовой руды является натуральным красителем при производстве стекла, керамики и глазурованной плитки. При использовании дихромата натрия для разрушения кожи белки (коллаген) и углеводы исходной кожи вступают в реакцию с химическими веществами, образуя устойчивый комплекс, который становится основой кожаных изделий. В текстильной промышленности дихромат натрия используется в качестве протравы при крашении тканей, которая позволяет эффективно связывать молекулы красителя с органическими соединениями; его также можно использовать в качестве окислителя при производстве красителей и промежуточных продуктов.
Хромовый минерал
В природе обнаружено более 50 видов хромсодержащих минералов, но большинство из них имеют низкое содержание хрома и рассеянное распространение, что имеет низкую промышленную ценность. Эти хромсодержащие минералы относятся к оксидам, хроматам и силикатам, а также к некоторым гидроксидам, йодатам, нитридам и сульфидам. Среди них минералы нитрида хрома и сульфида хрома встречаются только в метеоритах.
Как минеральный вид подсемейства хромовых руд, хромит является единственным важным промышленным минералом хрома. Теоретическая химическая формула – (MgFe)Cr2O4, в которой содержание Cr2O3 составляет 68%, а FeO – 32%. В химическом составе трехвалентный катион преимущественно Cr3+, часто встречаются изоморфные замещения Al3+, Fe3+ и Mg2+, Fe2+. В реально добываемом хромите часть Fe2+ часто замещена Mg2+, а Cr3+ — в разной степени Al3+ и Fe3+. Полная степень изоморфного замещения между различными компонентами хромита неодинакова. Катионами четырех порядков являются в основном магний и железо, а также полное изоморфное замещение между магнием и железом. По методу четырех делений хромит можно разделить на четыре подгруппы: хромит магниевый, хромит железо-магниевый, хромит основной железистый и хромит железистый. Кроме того, хромит часто содержит небольшое количество марганца. Однородная смесь титана, ванадия и цинка. Структура хромита относится к типу нормальной шпинели.
4. Стандарт качества хромового концентрата
По разным способам переработки (минерализация и природная руда) хромовая руда для металлургии делится на два типа: концентрат (Г) и кусковая руда (К). См. таблицу ниже.
Требования к качеству хромитовой руды для металлургии
Технология обогащения хромовой руды
1) Переизбрание
В настоящее время гравитационное разделение занимает важное место в обогащении хромовой руды. Метод гравитационного разделения, в котором в качестве основного действия используется рыхлое расслоение в водной среде, до сих пор остается основным методом обогащения хромовой руды во всем мире. Оборудование для гравитационного разделения представляет собой спиральный желоб и центробежный концентратор, а диапазон размеров обрабатываемых частиц относительно широк. Как правило, разница в плотности между минералами хрома и пустыми минералами превышает 0,8 г/см3, и гравитационное разделение частиц размером более 100 мкм может быть удовлетворительным. результат. Крупнокусковая (100 ~ 0,5 мм) руда сортируется или предварительно отбирается методом тяжело-среднего обогащения, что является очень экономичным методом обогащения.
2) Магнитная сепарация
Магнитная сепарация — метод обогащения, реализующий разделение минералов в неоднородном магнитном поле на основе магнитной разности минералов в руде. Хромит обладает слабыми магнитными свойствами и может быть отделен с помощью вертикальных кольцевых высокоградиентных магнитных сепараторов, магнитных сепараторов с мокрыми пластинами и другого оборудования. Коэффициенты удельной магнитной восприимчивости хромовых минералов, добываемых в различных районах добычи хромовых руд мира, мало чем отличаются и аналогичны коэффициентам удельной магнитной восприимчивости вольфрамита и вольфрамита, добываемых в различных регионах.
Существует две ситуации при использовании магнитной сепарации для получения высококачественного хромового концентрата: одна заключается в удалении сильных магнитных минералов (в основном магнетита) из руды под действием слабого магнитного поля для увеличения доли феррохрома, а другая заключается в использовании сильное магнитное поле. Сепарация жильных минералов и извлечение хромовых руд (слабомагнитных минералов).
3) Электрический выбор
Электрическая сепарация — это метод разделения хромовой руды и силикатных пустых минералов с использованием электрических свойств минералов, таких как различия в проводимости и диэлектрической проницаемости.
4) Флотация
В процессе гравитационного разделения мелкозернистая (-100 мкм) хромитовая руда часто выбрасывается в виде хвостов, но хромит такого размера по-прежнему имеет высокую ценность использования, поэтому метод флотации можно использовать для низкосортной мелкозернистой хромитовой руды. восстанавливается. Флотация хромовой руды с содержанием 20–40% Cr2O3 в хвостах и минералов серпентина, оливина, рутила и карбоната кальция и магния в качестве пустой породы. Руду тонко измельчают до 200 мкм, для диспергирования и ингибирования шлама используют жидкое стекло, фосфат, метафосфат, фторосиликат и т. д., а в качестве собирателя используют ненасыщенные жирные кислоты. Диспергирование и подавление пустого осадка очень важно для процесса флотации. Ионы металлов, таких как железо и свинец, могут активировать хромит. Когда значение pH суспензии ниже 6, хромит практически не всплывает. Короче говоря, расход флотореагентов велик, качество концентрата нестабильно, а степень извлечения низкая. Растворенные из жильных минералов Ca2+ и Mg2+ снижают селективность процесса флотации.
5) Химическое обогащение
Химический метод заключается в непосредственной обработке определенной хромитовой руды, которую невозможно отделить физическим методом или стоимость физического метода относительно высока. Соотношение Cr/Fe в концентрате, полученном химическим методом, выше, чем при обычном физическом методе. К химическим методам относятся: селективное выщелачивание, окислительно-восстановительное, плавочное разделение, сернокислое и хромовокислое выщелачивание, восстановительное и сернокислотное выщелачивание и др. Сочетание физико-химических методов и непосредственная обработка хромовой руды химическими методами являются одними из основных. современные тенденции в обогащении хромита. Химические методы позволяют напрямую извлекать хром из руды и производить карбид хрома и оксид хрома.
Время публикации: 30 апреля 2021 г.