Прырода хрому
Хром, сімвал элемента Cr, атамны нумар 24, адносная атамная маса 51,996, належыць да пераходных металаў VIB групы перыядычнай табліцы хімічных элементаў. Металічны хром — гэта аб'ёмна-цэнтраваны кубічны крышталь, серабрыста-белага колеру, шчыльнасць 7,1 г/см³, тэмпература плаўлення 1860℃, тэмпература кіпення 2680℃, удзельная цеплаёмістасць пры 25℃ 23,35 Дж/(моль·К), цеплавыпарэнне 342,1 кДж/моль, цеплаправоднасць 91,3 Вт/(м·К) (0-100°C), супраціўленне (20°C) 13,2 мкОм·см, з добрымі механічнымі ўласцівасцямі.
Існуе пяць валентнасцей хрому: +2, +3, +4, +5 і +6. Ва ўмовах эндагеннага ўздзеяння хром звычайна мае валентнасць +3. Злучэнні з трохвалентным хромам + найбольш стабільныя. Шасцівалентныя злучэнні хрому, у тым ліку солі хрому, валодаюць моцнымі акісляльнымі ўласцівасцямі. Іонныя радыусы Cr3+, Al3+ і Fe3+ падобныя, таму яны могуць мець шырокі дыяпазон падабенстваў. Акрамя таго, хром можа замяшчаць марганец, магній, нікель, кобальт, цынк і г.д., таму хром шырока распаўсюджаны ў магніевых жалезасілікавых мінералах і дапаможных мінералах.
Прыкладанне
Хром — адзін з найбольш шырока выкарыстоўваных металаў у сучаснай прамысловасці. Ён у асноўным выкарыстоўваецца ў вытворчасці нержавеючай сталі і розных легаваных сталей у выглядзе ферасплаваў (напрыклад, ферахрому). Хром валодае цвёрдымі, зносаўстойлівымі, цеплаўстойлівымі і каразійна-ўстойлівымі характарыстыкамі. Хромавая руда шырока выкарыстоўваецца ў металургіі, вогнетрывалых матэрыялах, хімічнай прамысловасці і ліцейнай вытворчасці.
У металургічнай прамысловасці хромавая руда ў асноўным выкарыстоўваецца для выплаўкі ферахрому і металічнага хрому. Хром выкарыстоўваецца ў якасці дабаўкі ў сталь для атрымання розных высокатрывалых, каразійна-ўстойлівых, зносаўстойлівых, высокатэмпературных і акісляльна-ўстойлівых спецыяльных сталей, такіх як нержавеючая сталь, кіслотаўстойлівая сталь, цеплаўстойлівая сталь, сталь для падшыпнікаў, спружынная сталь, інструментальная сталь і г.д. Хром можа палепшыць механічныя ўласцівасці і зносаўстойлівасць сталі. Металічны хром у асноўным выкарыстоўваецца для выплаўкі спецыяльных сплаваў з кобальтам, нікелем, вальфрамам і іншымі элементамі. Храмаванне і храмаванне могуць надаць сталі, медзі, алюмінію і іншым металам каразійна-ўстойлівую паверхню, якая з'яўляецца яркай і прыгожай.
У вогнетрывалай прамысловасці хромавая руда з'яўляецца важным вогнетрывалым матэрыялам, які выкарыстоўваецца для вырабу хромавай цэглы, хромамагнезіевай цэглы, удасканаленых вогнетрывалых матэрыялаў і іншых спецыяльных вогнетрывалых матэрыялаў (хромабетон). Да вогнетрывалых матэрыялаў на аснове хрому ў асноўным адносяцца цэгла з хромавай рудой і магнезіяй, спечаны магнезійна-хромавы клінкер, расплаўленая магнезійна-хромавая цэгла, расплаўленая, дробна здробненая, а затым звязаная магнезійна-хромавая цэгла. Яны шырока выкарыстоўваюцца ў мартэнаўскіх печах, індукцыйных печах і г.д. У металургічнай канвертарнай і ратацыйнай футроўцы цэментнай прамысловасці і г.д.
У ліцейнай прамысловасці хромавая руда не ўзаемадзейнічае з іншымі элементамі ў расплаўленай сталі падчас працэсу разліўкі, мае нізкі каэфіцыент цеплавога пашырэння, устойлівая да пранікнення металу і лепш астуджае, чым цырконій. Да хромавай руды для ліцейнай вытворчасці прад'яўляюцца строгія патрабаванні да хімічнага складу і размеркавання памераў часціц.
У хімічнай прамысловасці найбольш непасрэдным выкарыстаннем хрому з'яўляецца атрыманне раствора дыхрамату натрыю (Na2Cr2O7·H2O), а затым падрыхтоўка іншых злучэнняў хрому для выкарыстання ў такіх галінах, як пігменты, тэкстыль, гальваніка і скураробства, а таксама каталізатары.
Дробна здробнены парашок хромавай руды з'яўляецца натуральным фарбавальнікам у вытворчасці шкла, керамікі і глазураванай пліткі. Калі дыхрамат натрыю выкарыстоўваецца для ачысткі скуры, бялок (калаген) і вугляводы ў зыходнай скуры рэагуюць з хімічнымі рэчывамі, утвараючы стабільны комплекс, які становіцца асновай вырабаў са скуры. У тэкстыльнай прамысловасці дыхрамат натрыю выкарыстоўваецца ў якасці протравы пры фарбаванні тканін, якая можа эфектыўна злучаць малекулы фарбавальніка з арганічнымі злучэннямі; ён таксама можа выкарыстоўвацца ў якасці акісляльніка пры вытворчасці фарбавальнікаў і прамежкавых прадуктаў.
Хромавы мінерал
У прыродзе выяўлена больш за 50 відаў мінералаў, якія змяшчаюць хром, але большасць з іх маюць нізкае ўтрыманне хрому і распаўсюджаныя ў розных месцах, што мае нізкую прамысловасць. Гэтыя мінералы, якія змяшчаюць хром, адносяцца да аксідаў, храматаў і сілікатаў, а таксама да некаторых гідраксідаў, ёдатаў, нітрыдаў і сульфідаў. Сярод іх мінералы нітрыду хрому і сульфіду хрому сустракаюцца толькі ў метэарытах.
Храміт, як мінерал падсямейства хромавых руд, з'яўляецца адзіным важным прамысловым мінералам хрому. Тэарэтычная хімічная формула — (MgFe)Cr2O4, у якой утрыманне Cr2O3 складае 68%, а FeO — 32%. У яго хімічным складзе трохвалентны катыён у асноўным Cr3+, і часта сустракаюцца ізаморфныя замяшчэнні Al3+, Fe3+ і Mg2+, Fe2+. У фактычна атрыманым храміце частка Fe2+ часта замяшчаецца на Mg2+, а Cr3+ замяшчаецца на Al3+ і Fe3+ у рознай ступені. Поўная ступень ізаморфнага замяшчэння паміж рознымі кампанентамі храміту неадпаведная. Катыёны чатырох парадкаў каардынацыі ў асноўным уяўляюць сабой магній і жалеза, а поўнае ізаморфнае замяшчэнне — магній-жалеза. Згодна з метадам чатырох дзяленняў, храміт можна падзяліць на чатыры падгрупы: магніевы храміт, жалеза-магніевы храміт, мафічна-жалезны храміт і жалеза-храміт. Акрамя таго, храміт часта ўтрымлівае невялікую колькасць марганцу, аднародную сумесь тытана, ванадыя і цынку. Структура храміту мае тып звычайнай шпінелі.
4. Стандарт якасці хромавага канцэнтрату
У залежнасці ад розных метадаў апрацоўкі (мінералізацыя і прыродная руда), хромавыя руды для металургіі падзяляюцца на два тыпы: канцэнтрат (Г) і кускавая руда (К). Глядзіце табліцу ніжэй.
Патрабаванні да якасці храмітавай руды для металургіі
Тэхналогія ўзбагачэння хромавай руды
1) Перавыбранне
У цяперашні час гравітацыйнае падзеленне займае важнае месца ва ўзбагачэнні хромавай руды. Метад гравітацыйнага падзелу, які выкарыстоўвае друзлае напластаванне ў водным асяроддзі ў якасці асноўнага паводзін, па-ранейшаму з'яўляецца асноўным метадам узбагачэння хромавай руды ва ўсім свеце. Абсталяванне для гравітацыйнага падзелу ўяўляе сабой спіральны жолаб і цэнтрабежны канцэнтратар, а дыяпазон памераў часціц апрацоўкі адносна шырокі. Як правіла, розніца ў шчыльнасці паміж мінераламі хрому і пустой пароды перавышае 0,8 г/см3, і гравітацыйнае падзеленне любых памераў часціц больш за 100 мкм можа быць здавальняючым. Вынікам гэтага з'яўляецца сартуванне або папярэдняя селекцыя буйных кавалкаў (100 ~ 0,5 мм) руды шляхам узбагачэння ў цяжкім асяроддзі, што з'яўляецца вельмі эканамічным метадам узбагачэння.
2) Магнітная сепарацыя
Магнітная сепарацыя — гэта метад узбагачэння, які дазваляе аддзяліць мінералы ў неаднародным магнітным полі на аснове рознасці магнітных уласцівасцей мінералаў у рудзе. Храміт мае слабыя магнітныя ўласцівасці і можа быць аддзелены з дапамогай вертыкальных кольцавых высокаградыентных магнітных сепаратараў, мокрых пласціністых магнітных сепаратараў і іншага абсталявання. Каэфіцыенты ўдзельнай магнітнай успрымальнасці хромавых мінералаў, якія здабываюцца ў розных раёнах здабычы хромавай руды ў свеце, не моцна адрозніваюцца і падобныя да каэфіцыентаў удзельнай магнітнай успрымальнасці вальфраміту і вальфраміту, якія здабываюцца ў розных рэгіёнах.
Існуюць два варыянты выкарыстання магнітнай сепарацыі для атрымання высакаякаснага хромавага канцэнтрату: адзін - выдаленне моцных магнітных мінералаў (у асноўным магнетыту) з руды пад уздзеяннем слабага магнітнага поля для павелічэння долі ферахрому, а другі - выкарыстанне моцнага магнітнага поля. Падзел пустой пароды і здабыванне хромавай руды (слабамагнітных мінералаў).
3) Электрычны выбар
Электрычнае падзеленне — гэта метад падзелу хромавай руды і сілікатных мінералаў пустой пароды з выкарыстаннем электрычных уласцівасцей мінералаў, такіх як розніца ў праводнасці і дыэлектрычнай пастаяннай.
4) Флотацыя
У працэсе гравітацыйнага падзелу дробназярністая (-100 мкм) храмітавая руда часта выкідваецца ў хвасты, але храміты такога памеру ўсё яшчэ маюць высокую каштоўнасць выкарыстання, таму метад флотацыі можа быць выкарыстаны для здабывання нізкагатунковай дробназярністай храмітавай руды. Флатацыя хромавай руды з утрыманнем 20% ~40% Cr2O3 у хвастах і серпенцінам, алівінам, рутылам і карбанатам кальцыю і магнію ў якасці пустой пароды. Руда дробна здрабняецца да 200 мкм, для дысперсіі і інгібіравання шламу выкарыстоўваюцца вадкае шкло, фасфат, метафасфат, фторасілікат і г.д., а ў якасці калектара - ненасычаныя тлустыя кіслоты. Дысперсія і падаўленне пустой пароды вельмі важныя для працэсу флотацыі. Іоны металаў, такія як жалеза і свінец, могуць актываваць храміт. Калі pH шламу ніжэй за 6, храміт амаль не ўсплывае. Карацей кажучы, расход флотацыйнага рэагента вялікі, якасць канцэнтрату нестабільная, а хуткасць здабывання нізкая. Ca2+ і Mg2+, раствораныя з мінералаў пустой пароды, зніжаюць селектыўнасць працэсу флотацыі.
5) Хімічнае ўзбагачэнне
Хімічны метад заключаецца ў непасрэднай апрацоўцы некаторых храмітавых руд, якія немагчыма аддзяліць фізічнымі метадамі, альбо кошт фізічнага метаду адносна высокі. Суадносіны Cr/Fe ў канцэнтраце, атрыманым хімічным метадам, вышэй, чым у звычайным фізічным метадам. Хімічныя метады ўключаюць: селектыўнае вылугаванне, акісляльна-аднаўленчае аддзяленне, плаўленне, вылугаванне сернай і хромавай кіслатой, аднаўленчае і сернакіслатнае вылугаванне і г.д. Спалучэнне фізіка-хімічных метадаў і непасрэдная апрацоўка хромавай руды хімічнымі метадамі з'яўляецца адной з асноўных тэндэнцый ва ўзбагачэнні храмітаў сёння. Хімічныя метады дазваляюць непасрэдна здабываць хром з руды і атрымліваць карбід хрому і аксід хрому.
Час публікацыі: 30 красавіка 2021 г.