De aard van chroom
Chroom, elementsymbool Cr, atoomnummer 24, relatieve atoommassa 51,996, behoort tot de overgangsmetalen van groep VIB in het periodiek systeem der elementen. Chroommetaal heeft een lichaamsgecentreerde kubische kristalstructuur, is zilverwit van kleur, heeft een dichtheid van 7,1 g/cm³, een smeltpunt van 1860 °C, een kookpunt van 2680 °C, een soortelijke warmtecapaciteit bij 25 °C van 23,35 J/(mol·K), een verdampingswarmte van 342,1 kJ/mol, een thermische geleidbaarheid van 91,3 W/(m·K) (0-100 °C) en een soortelijke weerstand (bij 20 °C) van 13,2 μΩ·cm, en beschikt over goede mechanische eigenschappen.
Chroom kent vijf valentiewaarden: +2, +3, +4, +5 en +6. Onder endogene omstandigheden heeft chroom doorgaans een valentie van +3. Verbindingen met driewaardig chroom zijn het meest stabiel. Verbindingen met zeswaardig chroom, waaronder chroomzouten, hebben sterke oxiderende eigenschappen. De ionstraal van Cr³⁺, Al³⁺ en Fe³⁺ is vergelijkbaar, waardoor ze een breed scala aan overeenkomsten vertonen. Bovendien kunnen elementen zoals mangaan, magnesium, nikkel, kobalt en zink chroom vervangen, waardoor chroom wijdverspreid voorkomt in magnesium-ijzersilicaatmineralen en nevenmineralen.
Sollicitatie
Chroom is een van de meest gebruikte metalen in de moderne industrie. Het wordt voornamelijk gebruikt bij de productie van roestvrij staal en diverse gelegeerde staalsoorten in de vorm van ferro-legeringen (zoals ferrochroom). Chroom heeft de eigenschappen hard, slijtvast, hittebestendig en corrosiebestendig. Chroomerts wordt veel gebruikt in de metallurgie, vuurvaste materialen, de chemische industrie en de gieterij-industrie.
In de metallurgische industrie wordt chroomerts voornamelijk gebruikt voor het smelten van ferrochroom en metallisch chroom. Chroom wordt gebruikt als staaladditief voor de productie van diverse zeer sterke, corrosiebestendige, slijtvaste, hittebestendige en oxidatiebestendige speciale staalsoorten, zoals roestvast staal, zuurbestendig staal, hittebestendig staal, kogellagerstaal, verenstaal, gereedschapsstaal, enzovoort. Chroom kan de mechanische eigenschappen en slijtvastheid van staal verbeteren. Metallisch chroom wordt voornamelijk gebruikt voor het smelten van speciale legeringen met kobalt, nikkel, wolfraam en andere elementen. Verchromen en chroomplateren kunnen staal, koper, aluminium en andere metalen voorzien van een corrosiebestendig oppervlak dat glanzend en mooi is.
In de vuurvaste materialenindustrie is chroomerts een belangrijk vuurvast materiaal dat wordt gebruikt voor de productie van chroomstenen, chroom-magnesiumoxidestenen, geavanceerde vuurvaste materialen en andere speciale vuurvaste materialen (chroombeton). Op chroom gebaseerde vuurvaste materialen omvatten hoofdzakelijk stenen van chroomerts en magnesiumoxide, gesinterde magnesiumoxide-chroomklinker, gesmolten magnesiumoxide-chroomstenen en gesmolten, fijn gemalen en vervolgens gebonden magnesiumoxide-chroomstenen. Ze worden veelvuldig gebruikt in openhaardovens, inductieovens, enz., evenals in de bekleding van metallurgische converters en draaiovens in de cementindustrie, enz.
In de gieterij-industrie reageert chroomerts niet met andere elementen in gesmolten staal tijdens het gietproces, heeft het een lage thermische uitzettingscoëfficiënt, is het bestand tegen metaalpenetratie en heeft het betere koeleigenschappen dan zirkoon. Chroomerts voor de gieterij moet aan strenge eisen voldoen met betrekking tot de chemische samenstelling en de deeltjesgrootteverdeling.
In de chemische industrie wordt chroom het meest direct gebruikt voor de productie van natriumdichromaat (Na2Cr2O7·H2O)-oplossing, en vervolgens voor de bereiding van andere chroomverbindingen voor gebruik in industrieën zoals pigmenten, textiel, galvaniseren en leerbewerking, evenals katalysatoren.
Fijn gemalen chroomertspoeder is een natuurlijk kleurmiddel dat gebruikt wordt bij de productie van glas, keramiek en geglazuurde tegels. Wanneer natriumdichromaat gebruikt wordt om leer te behandelen, reageren de eiwitten (collageen) en koolhydraten in het leer met chemische stoffen en vormen een stabiel complex, dat de basis vormt voor lederproducten. In de textielindustrie wordt natriumdichromaat gebruikt als beitsmiddel bij het verven van stoffen, waardoor verfmoleculen effectief aan organische verbindingen kunnen worden gehecht; het kan ook gebruikt worden als oxidatiemiddel bij de productie van kleurstoffen en tussenproducten.
Chroommineraal
Er zijn meer dan 50 soorten chroomhoudende mineralen in de natuur ontdekt, maar de meeste hebben een laag chroomgehalte en komen verspreid voor, waardoor ze weinig industriële waarde hebben. Deze chroomhoudende mineralen behoren tot de oxiden, chromaten en silicaten, naast enkele hydroxiden, jodaten, nitriden en sulfiden. Chroomnitride en chroomsulfide worden overigens alleen in meteorieten aangetroffen.
Als mineraalsoort binnen de chroomerts-subfamilie is chromiet het enige belangrijke industriële chroommineraal. De theoretische chemische formule is (MgFe)Cr2O4, waarbij het Cr2O3-gehalte 68% bedraagt en het FeO-gehalte 32%. In de chemische samenstelling is het driewaardige kation voornamelijk Cr3+, met vaak isomorfe substituties van Al3+, Fe3+ en Mg2+, Fe2+. In het daadwerkelijk geproduceerde chromiet wordt een deel van het Fe2+ vaak vervangen door Mg2+, en wordt Cr3+ in wisselende mate vervangen door Al3+ en Fe3+. De mate van isomorfe substitutie tussen de verschillende componenten van chromiet is niet consistent. De vierde-orde coördinatiekationen zijn voornamelijk magnesium en ijzer, met volledige isomorfe substitutie tussen magnesium en ijzer. Volgens de vierdelige indelingsmethode kan chromiet worden onderverdeeld in vier subgroepen: magnesiumchromiet, ijzer-magnesiumchromiet, mafisch-ijzerchromiet en ijzerchromiet. Daarnaast bevat chromiet vaak een kleine hoeveelheid mangaan, een homogeen mengsel van titanium, vanadium en zink. De structuur van chromiet is van het normale spineltype.
4. Kwaliteitsnorm van chroomconcentraat
Afhankelijk van de verschillende verwerkingsmethoden (mineralisatie en natuurlijk erts) wordt chroomerts voor de metallurgie onderverdeeld in twee typen: concentraat (G) en brokkelerts (K). Zie de tabel hieronder.
Kwaliteitseisen voor chromieterts voor metallurgie
technologie voor de verwerking van chroomerts
1) Herverkiezing
Momenteel neemt zwaartekrachtscheiding een belangrijke positie in bij de verwerking van chroomerts. De zwaartekrachtscheidingsmethode, die gebruikmaakt van losse lagen in een waterig medium als basisgedrag, is wereldwijd nog steeds de belangrijkste methode voor de verrijking van chroomerts. De apparatuur voor zwaartekrachtscheiding bestaat uit een spiraalgoot en een centrifugaalconcentrator, en het verwerkingsbereik van de deeltjesgrootte is relatief breed. Over het algemeen is het dichtheidsverschil tussen chroommineralen en ganggesteente groter dan 0,8 g/cm³, waardoor de zwaartekrachtscheiding van elke deeltjesgrootte groter dan 100 µm bevredigende resultaten oplevert. Grove brokken (100 µm tot 0,5 mm) worden vervolgens gesorteerd of voorgeselecteerd door middel van zware-middelzware scheiding, wat een zeer economische verwerkingsmethode is.
2) Magnetische scheiding
Magnetische scheiding is een ertsbewerkingsmethode waarbij mineralen worden gescheiden in een niet-uniform magnetisch veld, gebaseerd op het magnetische verschil van de mineralen in het erts. Chromiet heeft zwakke magnetische eigenschappen en kan worden gescheiden met behulp van verticale ringmagnetische scheiders met hoge gradiënt, natte plaatmagnetische scheiders en andere apparatuur. De specifieke magnetische susceptibiliteitscoëfficiënten van chroommineralen die in verschillende chroomertsgebieden in de wereld worden geproduceerd, verschillen niet veel en zijn vergelijkbaar met de specifieke magnetische susceptibiliteitscoëfficiënten van wolframiet en wolframiet uit verschillende regio's.
Er zijn twee situaties waarin magnetische scheiding kan worden gebruikt om hoogwaardig chroomconcentraat te verkrijgen: de ene is het verwijderen van de sterk magnetische mineralen (voornamelijk magnetiet) in het erts onder een zwak magnetisch veld om de verhouding ferrochroom te verhogen, en de andere is het gebruik van een sterk magnetisch veld voor de scheiding van ganggesteente en de terugwinning van chroomerts (zwak magnetische mineralen).
3) Elektrische selectie
Elektrische scheiding is een methode om chroomerts en silicaatganggesteente te scheiden door gebruik te maken van de elektrische eigenschappen van mineralen, zoals verschillen in geleidbaarheid en diëlektrische constante.
4) Flotatie
Bij het scheidingsproces door zwaartekracht wordt fijnkorrelig chromieterts (-100 µm) vaak als afvalmateriaal afgevoerd. Chroomiet van deze grootte heeft echter nog steeds een hoge gebruikswaarde, waardoor de flotatiemethode kan worden gebruikt om laagwaardig fijnkorrelig chromieterts terug te winnen. Flotatie van chroomerts met 20% tot 40% Cr2O3 in het afvalmateriaal en serpentijn, olivijn, rutiel en calciummagnesiumcarbonaatmineralen als ganggesteente. Het erts wordt fijn gemalen tot 200 µm. Waterglas, fosfaat, metafosfaat, fluorsilicaat, enz. worden gebruikt om slib te dispergeren en te remmen, en onverzadigde vetzuren worden gebruikt als collector. De dispersie en onderdrukking van ganggesteente is zeer belangrijk voor het flotatieproces. Metaalionen zoals ijzer en lood kunnen chromiet activeren. Wanneer de pH-waarde van de slurry lager is dan 6, zal het chromiet nauwelijks floteren. Kortom, het verbruik van flotatiereagentia is hoog, de concentratiekwaliteit is instabiel en het terugwinningspercentage is laag. Ca2+ en Mg2+ die uit ganggesteente oplossen, verminderen de selectiviteit van het flotatieproces.
5) Chemische verwerking
De chemische methode is een directe behandeling van bepaalde chroomertsen die niet via fysische methoden kunnen worden gescheiden, of waarbij de kosten van fysische methoden relatief hoog zijn. De Cr/Fe-verhouding van het concentraat dat met de chemische methode wordt geproduceerd, is hoger dan die van de gewone fysische methode. Chemische methoden omvatten: selectieve uitloging, oxidatie-reductie, smeltscheiding, uitloging met zwavelzuur en chroomzuur, reductie- en zwavelzuuruitloging, enzovoort. De combinatie van fysisch-chemische methoden en de directe behandeling van chroomerts met chemische methoden is een van de belangrijkste trends in de huidige chroomertsverwerking. Met chemische methoden kan chroom rechtstreeks uit het erts worden gewonnen en chroomcarbide en chroomoxide worden geproduceerd.
Geplaatst op: 30 april 2021