Die Natur von Chrom
Chrom, Elementsymbol Cr, Ordnungszahl 24, relative Atommasse 51,996, gehört zum Übergangsmetallelement der Gruppe VIB des Periodensystems der chemischen Elemente. Chrommetall ist ein raumzentrierter kubischer Kristall, silberweiß, Dichte 7,1 g/cm³, Schmelzpunkt 1860℃, Siedepunkt 2680℃, spezifische Wärmekapazität bei 25℃ 23,35J/(mol·K), Verdampfungswärme 342,1kJ/ mol, Wärmeleitfähigkeit 91,3 W/(m·K) (0–100 °C), spezifischer Widerstand (20 °C) 13,2 uΩ·cm, mit guten mechanischen Eigenschaften.
Es gibt fünf Wertigkeiten von Chrom: +2, +3, +4, +5 und +6. Unter endogenen Wirkungsbedingungen hat Chrom im Allgemeinen eine Wertigkeit von +3. Verbindungen mit +dreiwertigem Chrom sind am stabilsten. +Sechswertige Chromverbindungen, einschließlich Chromsalze, haben starke oxidierende Eigenschaften. Die Ionenradien von Cr3+, AI3+ und Fe3+ sind ähnlich, sodass sie eine Vielzahl von Ähnlichkeiten aufweisen können. Darüber hinaus sind die Elemente, die durch Chrom ersetzt werden können, Mangan, Magnesium, Nickel, Kobalt, Zink usw., sodass Chrom in Magnesium-Eisen-Silikatmineralien und Begleitmineralien weit verbreitet ist.
Anwendung
Chrom ist eines der am häufigsten verwendeten Metalle in der modernen Industrie. Es wird hauptsächlich bei der Herstellung von Edelstahl und verschiedenen legierten Stählen in Form von Ferrolegierungen (wie Ferrochrom) verwendet. Chrom hat die Eigenschaften hart, verschleißfest, hitzebeständig und korrosionsbeständig. Chromerz wird häufig in der Metallurgie, bei feuerfesten Materialien, in der chemischen Industrie und in der Gießereiindustrie verwendet.
In der metallurgischen Industrie wird Chromerz hauptsächlich zum Schmelzen von Ferrochrom und metallischem Chrom verwendet. Chrom wird als Stahlzusatz zur Herstellung verschiedener hochfester, korrosionsbeständiger, verschleißfester, hochtemperaturbeständiger und oxidationsbeständiger Spezialstähle wie Edelstahl, säurebeständiger Stahl, hitzebeständiger Stahl usw. verwendet. Kugellagerstahl, Federstahl, Werkzeugstahl usw. Chrom kann die mechanischen Eigenschaften und die Verschleißfestigkeit von Stahl verbessern. Metallisches Chrom wird hauptsächlich zum Schmelzen spezieller Legierungen mit Kobalt, Nickel, Wolfram und anderen Elementen verwendet. Durch Verchromen und Chromieren können Stahl, Kupfer, Aluminium und andere Metalle eine korrosionsbeständige Oberfläche bilden, die hell und schön ist.
In der feuerfesten Industrie ist Chromerz ein wichtiges feuerfestes Material, das zur Herstellung von Chromsteinen, Chrommagnesiasteinen, hochentwickelten feuerfesten Materialien und anderen speziellen feuerfesten Materialien (Chrombeton) verwendet wird. Zu den feuerfesten Materialien auf Chrombasis zählen hauptsächlich Steine mit Chromerz und Magnesia, gesinterter Magnesia-Chrom-Klinker, geschmolzene Magnesia-Chrom-Steine, geschmolzene, fein gemahlene und anschließend gebundene Magnesia-Chrom-Steine. Sie werden häufig in offenen Herdöfen, Induktionsöfen usw. verwendet. Metallurgische Konverter und Drehofenauskleidungen der Zementindustrie usw.
In der Gießereiindustrie interagiert Chromerz während des Gießvorgangs nicht mit anderen Elementen in der Stahlschmelze, hat einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, ist beständig gegen das Eindringen von Metall und weist eine bessere Kühlleistung als Zirkon auf. Chromerz für die Gießerei stellt strenge Anforderungen an die chemische Zusammensetzung und die Partikelgrößenverteilung.
In der chemischen Industrie besteht die direkteste Verwendung von Chrom in der Herstellung einer Natriumdichromatlösung (Na2Cr2O7·H2O) und der anschließenden Herstellung anderer Chromverbindungen für den Einsatz in Industrien wie Pigmenten, Textilien, Galvanik und Lederherstellung sowie als Katalysatoren .
Das fein gemahlene Chromerzpulver ist ein natürlicher Farbstoff bei der Herstellung von Glas, Keramik und glasierten Fliesen. Wenn Natriumdichromat zur Zerkleinerung von Leder verwendet wird, reagieren die Proteine (Kollagen) und Kohlenhydrate im Originalleder mit chemischen Substanzen und bilden einen stabilen Komplex, der die Grundlage für Lederprodukte bildet. In der Textilindustrie wird Natriumdichromat als Beizmittel beim Färben von Stoffen verwendet, das Farbstoffmoleküle effektiv an organische Verbindungen binden kann; Es kann auch als Oxidationsmittel bei der Herstellung von Farbstoffen und Zwischenprodukten verwendet werden.
Chrommineral
Es gibt mehr als 50 Arten chromhaltiger Mineralien, die in der Natur entdeckt wurden, aber die meisten von ihnen haben einen niedrigen Chromgehalt und eine verstreute Verteilung, was einen geringen industriellen Nutzungswert hat. Diese chromhaltigen Mineralien gehören neben einigen Hydroxiden, Jodaten, Nitriden und Sulfiden zu den Oxiden, Chromaten und Silikaten. Unter ihnen kommen Chromnitrid- und Chromsulfidmineralien nur in Meteoriten vor.
Als Mineralart der Chromerz-Unterfamilie ist Chromit das einzige wichtige Industriemineral von Chrom. Die theoretische chemische Formel lautet (MgFe)Cr2O4, wobei der Cr2O3-Gehalt 68 % und der FeO 32 % ausmacht. In seiner chemischen Zusammensetzung besteht das dreiwertige Kation hauptsächlich aus Cr3+, und es gibt häufig isomorphe Substitutionen Al3+, Fe3+ und Mg2+, Fe2+. Im tatsächlich produzierten Chromit wird ein Teil von Fe2+ oft durch Mg2+ ersetzt, und Cr3+ wird in unterschiedlichem Maße durch Al3+ und Fe3+ ersetzt. Der vollständige Grad der isomorphen Substitution zwischen den verschiedenen Komponenten von Chromit ist nicht konsistent. Die Koordinationskationen vierter Ordnung sind hauptsächlich Magnesium und Eisen und die vollständige isomorphe Substitution zwischen Magnesium und Eisen. Nach der Vierteilungsmethode lässt sich Chromit in vier Untergruppen einteilen: Magnesiumchromit, Eisen-Magnesium-Chromit, mafisches Eisenchromit und Eisen-Chromit. Darüber hinaus enthält Chromit oft eine geringe Menge Mangan, eine homogene Mischung aus Titan, Vanadium und Zink. Die Struktur von Chromit ist vom normalen Spinelltyp.
4. Qualitätsstandard von Chromkonzentrat
Je nach Verarbeitungsmethode (Mineralisierung und natürliches Erz) wird Chromerz für die Metallurgie in zwei Arten unterteilt: Konzentrat (G) und Stückerz (K). Siehe die Tabelle unten.
Qualitätsanforderungen an Chromerz für die Metallurgie
Technologie zur Chromerzaufbereitung
1) Wiederwahl
Derzeit nimmt die Schwerkrafttrennung eine wichtige Stellung bei der Aufbereitung von Chromerz ein. Das Schwerkrafttrennverfahren, das als Grundverhalten eine lockere Schichtung im wässrigen Medium nutzt, ist nach wie vor weltweit die wichtigste Methode zur Anreicherung von Chromerz. Die Schwerkrafttrennausrüstung besteht aus einer Spiralrutsche und einem Zentrifugalkonzentrator, und der Partikelgrößenbereich der Verarbeitung ist relativ breit. Im Allgemeinen beträgt der Dichteunterschied zwischen Chrommineralien und Gangmineralien mehr als 0,8 g/cm3, und die Schwerkrafttrennung jeder Partikelgröße über 100 µm kann zufriedenstellend sein. das Ergebnis von. Grobes Erzklumpen (100 ~ 0,5 mm) wird durch Schwer-Mittel-Aufbereitung sortiert oder vorselektiert, was eine sehr wirtschaftliche Aufbereitungsmethode ist.
2) Magnetische Trennung
Die magnetische Trennung ist eine Aufbereitungsmethode, die die Trennung von Mineralien in einem ungleichmäßigen Magnetfeld auf der Grundlage der magnetischen Differenz der Mineralien im Erz realisiert. Chromit hat schwache magnetische Eigenschaften und kann durch vertikale Ring-Hochgradienten-Magnetabscheider, Nassplatten-Magnetabscheider und andere Geräte abgetrennt werden. Die spezifischen magnetischen Suszeptibilitätskoeffizienten von Chrommineralien, die in verschiedenen Chromerzproduktionsgebieten auf der Welt produziert werden, unterscheiden sich nicht wesentlich und ähneln den spezifischen magnetischen Suszeptibilitätskoeffizienten von Wolframit und Wolframit, die in verschiedenen Regionen produziert werden.
Bei der Verwendung der magnetischen Trennung zur Gewinnung von hochwertigem Chromkonzentrat gibt es zwei Situationen: Die eine besteht darin, die stark magnetischen Mineralien (hauptsächlich Magnetit) im Erz unter einem schwachen Magnetfeld zu entfernen, um den Ferrochromanteil zu erhöhen, und die andere darin, a zu verwenden starkes Magnetfeld. Trennung von Gangmineralien und Gewinnung von Chromerz (schwach magnetische Mineralien).
3) Elektrische Auswahl
Bei der elektrischen Trennung handelt es sich um eine Methode zur Trennung von Chromerz und Silikat-Gangmineralien unter Nutzung der elektrischen Eigenschaften von Mineralien, wie z. B. Unterschiede in der Leitfähigkeit und der Dielektrizitätskonstante.
4) Flotation
Bei der Schwerkrafttrennung wird feinkörniges Chromiterz (-100 µm) oft als Rückstand entsorgt, aber Chromit dieser Größe hat immer noch einen hohen Nutzungswert, sodass die Flotationsmethode für minderwertiges, feinkörniges Chromiterz verwendet werden kann wird wiederhergestellt. Flotation von Chromerz mit 20–40 % Cr2O3 in Abraumhalden und Serpentin-, Olivin-, Rutil- und Calciummagnesiumcarbonat-Mineralien als Gangmineralien. Das Erz wird auf 200 μm fein gemahlen, Wasserglas, Phosphat, Metaphosphat, Fluorosilikat usw. werden zur Dispergierung und Hemmung des Schlamms verwendet, und ungesättigte Fettsäuren werden als Sammler verwendet. Die Dispergierung und Unterdrückung von Gangschlamm ist für den Flotationsprozess sehr wichtig. Metallionen wie Eisen und Blei können Chromit aktivieren. Wenn der pH-Wert der Gülle unter 6 liegt, schwimmt das Chromit kaum noch. Kurz gesagt, der Verbrauch an Flotationsreagenzien ist hoch, der Konzentratgehalt ist instabil und die Rückgewinnungsrate ist niedrig. Aus Gangmineralien gelöstes Ca2+ und Mg2+ verringern die Selektivität des Flotationsprozesses.
5) Chemische Aufbereitung
Bei der chemischen Methode werden bestimmte Chromitereze direkt behandelt, die nicht durch physikalische Methoden abgetrennt werden können, oder die Kosten für physikalische Methoden sind relativ hoch. Das Cr/Fe-Verhältnis von Konzentraten, die mit chemischen Verfahren hergestellt werden, ist höher als das mit herkömmlichen physikalischen Verfahren. Zu den chemischen Methoden gehören: selektive Laugung, Oxidationsreduktion, Schmelztrennung, Schwefelsäure- und Chromsäurelaugung, Reduktion und Schwefelsäurelaugung usw. Die Kombination physikalisch-chemischer Methoden und die direkte Behandlung von Chromerz durch chemische Methoden sind eine der wichtigsten Trends in der Chromitaufbereitung heute. Mit chemischen Methoden kann Chrom direkt aus dem Erz extrahiert und Chromcarbid und Chromoxid erzeugt werden.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 30. April 2021