La naturalesa del crom
El crom, símbol de l'element Cr, nombre atòmic 24, massa atòmica relativa 51,996, pertany a l'element metàl·lic de transició del grup VIB de la taula periòdica dels elements químics. El crom metàl·lic és un cristall cúbic centrat en el cos, de color blanc platejat, densitat 7,1 g/cm³, punt de fusió 1860 ℃, punt d'ebullició 2680 ℃, capacitat calorífica específica a 25 ℃ 23,35 J/(mol·K), calor de vaporització 342,1 kJ/mol, conductivitat tèrmica 91,3 W/(m·K) (0-100 °C), resistivitat (20 °C) 13,2 uΩ·cm, amb bones propietats mecàniques.
Hi ha cinc valències de crom: +2, +3, +4, +5 i +6. En condicions d'acció endògena, el crom generalment té valència +3. Els compostos amb crom trivalent + són els més estables. Els compostos de crom seivalent +, incloses les sals de crom, tenen fortes propietats oxidants. Els radis iònics de Cr3+, AI3+ i Fe3+ són similars, de manera que poden tenir una àmplia gamma de similituds. A més, els elements que es poden substituir per crom són manganès, magnesi, níquel, cobalt, zinc, etc., de manera que el crom està àmpliament distribuït en minerals de silicat de ferro i magnesi i minerals accessoris.
Aplicació
El crom és un dels metalls més utilitzats en la indústria moderna. S'utilitza principalment en la producció d'acer inoxidable i diversos acers d'aliatge en forma de ferroaliatges (com el ferrocrom). El crom té les característiques de ser dur, resistent al desgast, resistent a la calor i resistent a la corrosió. El mineral de crom s'utilitza àmpliament en la metal·lúrgia, els materials refractaris, la indústria química i les indústries de foneria.
En la indústria metal·lúrgica, el mineral de crom s'utilitza principalment per fondre ferrocrom i crom metàl·lic. El crom s'utilitza com a additiu per a l'acer per produir una varietat d'acers especials d'alta resistència, resistents a la corrosió, al desgast, a altes temperatures i a l'oxidació, com ara acer inoxidable, acer resistent a l'àcid, acer resistent a la calor, acer per a rodaments de boles, acer per a ressorts, acer per a eines, etc. El crom pot millorar les propietats mecàniques i la resistència al desgast de l'acer. El crom metàl·lic s'utilitza principalment per fondre aliatges especials amb cobalt, níquel, tungstè i altres elements. El cromatge i la cromació poden fer que l'acer, el coure, l'alumini i altres metalls formin una superfície resistent a la corrosió, brillant i bonica.
En la indústria refractària, el mineral de crom és un material refractari important que s'utilitza per fabricar maons de crom, maons de crom-magnèsia, refractaris avançats i altres materials refractaris especials (formigó cromat). Els refractaris a base de crom inclouen principalment maons amb mineral de crom i magnèsia, clínquer de magnèsia-crom sinteritzat, maons de magnèsia-crom fosos, maons de magnèsia-crom fosos, finament mòlts i després units. S'utilitzen àmpliament en forns de solera oberta, forns d'inducció, etc. Convertidors metal·lúrgics i revestiments de forns rotatius de la indústria del ciment, etc.
A la indústria de la foneria, el mineral de crom no interactuarà amb altres elements de l'acer fos durant el procés de colada, té un baix coeficient d'expansió tèrmica, és resistent a la penetració del metall i té un millor rendiment de refrigeració que el zircó. El mineral de crom per a la foneria té requisits estrictes sobre la composició química i la distribució de la mida de les partícules.
En la indústria química, l'ús més directe del crom és per produir una solució de dicromat de sodi (Na2Cr2O7·H2O) i després preparar altres compostos de crom per al seu ús en indústries com ara pigments, tèxtils, galvanoplàstia i fabricació de cuir, així com catalitzadors.
La pols de mineral de crom finament mòlt és un agent colorant natural en la producció de vidre, ceràmica i rajoles vidriades. Quan s'utilitza dicromat de sodi per destrossar el cuir, la proteïna (col·lagen) i els carbohidrats del cuir original reaccionen amb substàncies químiques per formar un complex estable, que esdevé la base dels productes de cuir. A la indústria tèxtil, el dicromat de sodi s'utilitza com a mordent en el tint de teixits, que pot unir eficaçment les molècules de colorant als compostos orgànics; també es pot utilitzar com a oxidant en la fabricació de colorants i intermedis.
Mineral de crom
Hi ha més de 50 tipus de minerals que contenen crom que s'han descobert a la natura, però la majoria tenen un baix contingut de crom i una distribució dispersa, cosa que té un baix valor d'ús industrial. Aquests minerals que contenen crom pertanyen als òxids, cromats i silicats, a més d'alguns hidròxids, iodats, nitrids i sulfurs. Entre ells, els minerals de nitrid de crom i sulfur de crom només es troben en meteorits.
Com a espècie mineral de la subfamília del mineral de crom, la cromita és l'únic mineral industrial important del crom. La fórmula química teòrica és (MgFe)Cr2O4, en què el contingut de Cr2O3 representa el 68% i el FeO el 32%. En la seva composició química, el catió trivalent és principalment Cr3+, i sovint hi ha substitucions isomòrfiques Al3+, Fe3+ i Mg2+, Fe2+. En la cromita produïda real, part del Fe2+ sovint es substitueix per Mg2+, i el Cr3+ es substitueix per Al3+ i Fe3+ en diversos graus. El grau complet de substitució isomòrfica entre els diversos components de la cromita no és consistent. Els cations de coordinació de quatre ordres són principalment magnesi i ferro, i la substitució isomòrfica completa és entre magnesi-ferro. Segons el mètode de quatre divisions, la cromita es pot dividir en quatre subgrups: cromita de magnesi, cromita de ferro-magnesi, cromita de ferro màfic i cromita de ferro. A més, la cromita sovint conté una petita quantitat de manganès, una barreja homogènia de titani, vanadi i zinc. L'estructura de la cromita és del tipus espinel·la normal.
4. Estàndard de qualitat del concentrat de crom
Segons els diferents mètodes de processament (mineralització i mineral natural), el mineral de crom per a la metal·lúrgia es divideix en dos tipus: concentrat (G) i mineral en trossos (K). Vegeu la taula següent.
Requisits de qualitat per al mineral de cromita per a la metal·lúrgia
Tecnologia de benefici de mineral de crom
1) Reelecció
Actualment, la separació per gravetat ocupa una posició important en la beneficiació del mineral de crom. El mètode de separació per gravetat, que utilitza la capes soltes en el medi aquós com a comportament bàsic, continua sent el principal mètode per enriquir el mineral de crom a tot el món. L'equip de separació per gravetat és una rampa en espiral i un concentrador centrífug, i el rang de mida de partícula de processament és relativament ampli. Generalment, la diferència de densitat entre els minerals de crom i els minerals de ganga és superior a 0,8 g/cm3, i la separació per gravetat de qualsevol mida de partícula superior a 100 um pot ser satisfactòria. El resultat és que els grumolls gruixuts (100 ~ 0,5 mm) del mineral es classifiquen o preseleccionen mitjançant una beneficiació mitjana-pesada, que és un mètode de beneficiació molt econòmic.
2) Separació magnètica
La separació magnètica és un mètode de benefici que realitza la separació de minerals en un camp magnètic no uniforme basat en la diferència magnètica dels minerals del mineral. La cromita té propietats magnètiques febles i es pot separar mitjançant separadors magnètics d'alt gradient d'anell vertical, separadors magnètics de placa humida i altres equips. Els coeficients de susceptibilitat magnètica específics dels minerals de crom produïts en diverses zones productores de mineral de crom del món no són gaire diferents i són similars als coeficients de susceptibilitat magnètica específics de la volframita i la volframita produïdes en diverses regions.
Hi ha dues situacions en l'ús de la separació magnètica per obtenir concentrat de crom d'alta qualitat: una és eliminar els minerals magnètics forts (principalment magnetita) del mineral sota un camp magnètic feble per augmentar la proporció de ferrocrom, i l'altra és utilitzar un camp magnètic fort. Separació de minerals de ganga i recuperació de mineral de crom (minerals feblement magnètics).
3) Selecció elèctrica
La separació elèctrica és un mètode de separació de minerals de crom i silicat de ganga mitjançant les propietats elèctriques dels minerals, com ara les diferències de conductivitat i la constant dielèctrica.
4) Flotació
En el procés de separació per gravetat, el mineral de cromita de gra fi (-100 μm) sovint es descarta com a residus, però la cromita d'aquesta mida encara té un alt valor d'utilització, de manera que el mètode de flotació es pot utilitzar per recuperar mineral de cromita granular fina de baixa qualitat. Flotació de mineral de crom amb un 20% ~ 40% de Cr2O3 en residus i minerals de serpentina, olivina, rútil i carbonat de calci i magnesi com a minerals de ganga. El mineral es mòl finament a 200 μm, s'utilitza vidre líquid, fosfat, metafosfat, fluorosilicat, etc. per dispersar i inhibir els fangs, i s'utilitza àcid gras insaturat com a col·lector. La dispersió i supressió dels fangs de ganga és molt important per al procés de flotació. Els ions metàl·lics com el ferro i el plom poden activar la cromita. Quan el valor de pH de la suspensió és inferior a 6, la cromita difícilment flotarà. En resum, el consum de reactiu de flotació és gran, el grau de concentrat és inestable i la taxa de recuperació és baixa. El Ca2+ i el Mg2+ dissolts dels minerals de la ganga redueixen la selectivitat del procés de flotació.
5) Beneficiació química
El mètode químic consisteix a tractar directament certs minerals de cromita que no es poden separar mitjançant mètodes físics o que tenen un cost relativament alt. La relació Cr/Fe del concentrat produït mitjançant mètodes químics és superior a la del mètode físic ordinari. Els mètodes químics inclouen: lixiviació selectiva, reducció per oxidació, separació per fusió, lixiviació amb àcid sulfúric i àcid cròmic, reducció i lixiviació amb àcid sulfúric, etc. La combinació de mètodes fisicoquímics i el tractament directe del mineral de crom mitjançant mètodes químics és una de les principals tendències actuals en la beneficiació de cromita. Els mètodes químics poden extreure directament el crom del mineral i produir carbur de crom i òxid de crom.
Data de publicació: 30 d'abril de 2021