A natureza do cromo
O cromo, símbolo do elemento Cr, número atómico 24, masa atómica relativa 51,996, pertence ao elemento de metal de transición do grupo VIB da táboa periódica dos elementos químicos. O cromo metálico é un cristal cúbico centrado no corpo, de cor branca prateada, densidade 7,1 g/cm³, punto de fusión 1860 ℃, punto de ebulición 2680 ℃, capacidade calorífica específica a 25 ℃ 23,35 J/(mol·K), calor de vaporización 342,1 kJ/mol, condutividade térmica 91,3 W/(m·K) (0-100 °C), resistividade (20 °C) 13,2 uΩ·cm, con boas propiedades mecánicas.
Hai cinco valencias de cromo: +2, +3, +4, +5 e +6. En condicións de acción endóxena, o cromo xeralmente ten valencia +3. Os compostos con cromo +trivalente son os máis estables. Os compostos de cromo +seivalente, incluídos os sales de cromo, teñen fortes propiedades oxidantes. Os raios iónicos de Cr3+, AI3+ e Fe3+ son similares, polo que poden ter unha ampla gama de semellanzas. Ademais, os elementos que se poden substituír por cromo son manganeso, magnesio, níquel, cobalto, zinc, etc., polo que o cromo está amplamente distribuído en minerais de silicato de magnesio e ferro e minerais accesorios.
Aplicación
O cromo é un dos metais máis empregados na industria moderna. Úsase principalmente na produción de aceiro inoxidable e diversos aceiros de aliaxe en forma de ferroaliaxes (como o ferrocromo). O cromo ten as características de ser duro, resistente ao desgaste, á calor e á corrosión. O mineral de cromo úsase amplamente na metalurxia, nos materiais refractarios, na industria química e nas industrias de fundición.
Na industria metalúrxica, o mineral de cromo úsase principalmente para fundir ferrocromo e cromo metálico. O cromo úsase como aditivo para o aceiro para producir unha variedade de aceiros especiais de alta resistencia, resistentes á corrosión, ao desgaste, a altas temperaturas e á oxidación, como o aceiro inoxidable, o aceiro resistente aos ácidos, o aceiro resistente á calor, o aceiro para rolamentos de bólas, o aceiro para resortes, o aceiro para ferramentas, etc. O cromo pode mellorar as propiedades mecánicas e a resistencia ao desgaste do aceiro. O cromo metálico úsase principalmente para fundir aliaxes especiais con cobalto, níquel, volframio e outros elementos. O cromado e a cromación poden facer que o aceiro, o cobre, o aluminio e outros metais formen unha superficie resistente á corrosión, que é brillante e fermosa.
Na industria refractaria, o mineral de cromo é un material refractario importante que se emprega para fabricar ladrillos de cromo, ladrillos de cromo-magnesia, refractarios avanzados e outros materiais refractarios especiais (formigón cromado). Os refractarios a base de cromo inclúen principalmente ladrillos con mineral de cromo e magnesia, clínquer de magnesia-cromo sinterizado, ladrillos de magnesia-cromo fundidos e ladrillos de magnesia-cromo fundidos, finamente moídos e despois unidos. Úsanse amplamente en fornos de soleira aberta, fornos de indución, etc., convertidores metalúrxicos e revestimentos de fornos rotativos na industria do cemento, etc.
Na industria da fundición, o mineral de cromo non interactúa con outros elementos do aceiro fundido durante o proceso de vertido, ten un baixo coeficiente de expansión térmica, é resistente á penetración do metal e ten un mellor rendemento de arrefriamento que o circón. O mineral de cromo para fundición ten requisitos estritos sobre a composición química e a distribución do tamaño das partículas.
Na industria química, o uso máis directo do cromo é para producir unha solución de dicromato de sodio (Na2Cr2O7·H2O) e, a continuación, para preparar outros compostos de cromo para o seu uso en industrias como as de pigmentos, téxtiles, galvanoplastia e fabricación de coiro, así como catalizadores.
O po de mineral de cromo finamente moído é un axente colorante natural na produción de vidro, cerámica e azulexos esmaltados. Cando se usa dicromato de sodio para danar o coiro, a proteína (coláxeno) e os carbohidratos do coiro orixinal reaccionan con substancias químicas para formar un complexo estable, que se converte na base dos produtos de coiro. Na industria téxtil, o dicromato de sodio úsase como mordente na tinguidura de téxtiles, que pode unir eficazmente as moléculas de colorante aos compostos orgánicos; tamén se pode usar como oxidante na fabricación de colorantes e produtos intermedios.
Mineral de cromo
Descubríronse na natureza máis de 50 tipos de minerais que conteñen cromo, pero a maioría deles teñen un baixo contido de cromo e unha distribución dispersa, o que ten un baixo valor de uso industrial. Estes minerais que conteñen cromo pertencen a óxidos, cromatos e silicatos, ademais dalgúns hidróxidos, iodatos, nitruros e sulfuros. Entre eles, os minerais de nitruro e sulfuro de cromo só se atopan en meteoritos.
Como especie mineral da subfamilia do mineral de cromo, a cromita é o único mineral industrial importante do cromo. A fórmula química teórica é (MgFe)Cr2O4, na que o contido de Cr2O3 representa o 68 % e o de FeO o 32 %. Na súa composición química, o catión trivalente é principalmente Cr3+, e a miúdo hai substitucións isomórficas Al3+, Fe3+ e Mg2+, Fe2+. Na cromita producida real, parte do Fe2+ adoita ser substituído por Mg2+, e o Cr3+ é substituído por Al3+ e Fe3+ en diferentes graos. O grao completo de substitución isomórfica entre os distintos compoñentes da cromita non é consistente. Os catións de coordinación de catro ordes son principalmente magnesio e ferro, e a substitución isomórfica completa é entre magnesio e ferro. Segundo o método de catro divisións, a cromita pódese dividir en catro subgrupos: cromita de magnesio, cromita de ferro e magnesio, cromita de ferro máfico e cromita de ferro. Ademais, a cromita adoita conter unha pequena cantidade de manganeso, unha mestura homoxénea de titanio, vanadio e zinc. A estrutura da cromita é do tipo espinela normal.
4. Estándar de calidade do concentrado de cromo
Segundo os diferentes métodos de procesamento (mineralización e mineral natural), o mineral de cromo para metalurxia divídese en dous tipos: concentrado (G) e mineral en terróns (K). Véxase a táboa seguinte.
Requisitos de calidade para o mineral de cromita para a metalurxia
Tecnoloxía de beneficio de mineral de cromo
1) Reelección
Na actualidade, a separación por gravidade ocupa unha posición importante na obtención de mineral de cromo. O método de separación por gravidade, que utiliza a formación de capas soltas no medio acuoso como comportamento básico, segue a ser o principal método para enriquecer o mineral de cromo en todo o mundo. O equipo de separación por gravidade é unha canaleta en espiral e un concentrador centrífugo, e o rango de tamaño de partícula de procesamento é relativamente amplo. En xeral, a diferenza de densidade entre os minerais de cromo e os minerais de ganga é superior a 0,8 g/cm3, e a separación por gravidade de calquera tamaño de partícula superior a 100 um pode ser satisfactoria. O resultado é que os terróns grosos (100 ~ 0,5 mm) do mineral clasifícanse ou preseleccionanse mediante unha obtención media-pesada, que é un método de obtención moi económico.
2) Separación magnética
A separación magnética é un método de beneficio que realiza a separación de minerais nun campo magnético non uniforme baseándose na diferenza magnética dos minerais no mineral. A cromita ten propiedades magnéticas débiles e pode separarse mediante separadores magnéticos de alto gradiente de aneis verticais, separadores magnéticos de placa húmida e outros equipos. Os coeficientes específicos de susceptibilidade magnética dos minerais de cromo producidos en varias zonas produtoras de mineral de cromo no mundo non son moi diferentes e son similares aos coeficientes específicos de susceptibilidade magnética da wolframita e a wolframita producidas en varias rexións.
Hai dúas situacións no uso da separación magnética para obter concentrado de cromo de alta calidade: unha é eliminar os minerais magnéticos fortes (principalmente magnetita) no mineral baixo un campo magnético débil para aumentar a proporción de ferrocromo, e a outra é usar un campo magnético forte. Separación de minerais de ganga e recuperación de mineral de cromo (minerais debilmente magnéticos).
3) Selección eléctrica
A separación eléctrica é un método de separación de mineral de cromo e minerais de ganga de silicato utilizando as propiedades eléctricas dos minerais, como as diferenzas de condutividade e a constante dieléctrica.
4) Flotación
No proceso de separación por gravidade, o mineral de cromita de gran fino (-100 μm) adoita desbotarse como relaves, pero a cromita deste tamaño aínda ten un alto valor de utilización, polo que o método de flotación pódese usar para recuperar mineral de cromita granular fina de baixa calidade. Flotación de mineral de cromo con 20 % ~ 40 % de Cr2O3 en relaves e minerais de serpentina, olivina, rutilo e carbonato de calcio e magnesio como minerais de ganga. O mineral móese finamente a 200 μm, úsase vidro de auga, fosfato, metafosfato, fluorosilicato, etc. para dispersar e inhibir os lodos, e úsase ácido graxo insaturado como colector. A dispersión e supresión dos lodos de ganga é moi importante para o proceso de flotación. Os ións metálicos como o ferro e o chumbo poden activar a cromita. Cando o valor de pH da suspensión é inferior a 6, a cromita dificilmente flotará. En resumo, o consumo de reactivos de flotación é grande, a calidade do concentrado é inestable e a taxa de recuperación é baixa. O Ca2+ e o Mg2+ disoltos dos minerais da ganga reducen a selectividade do proceso de flotación.
5) Beneficio químico
O método químico consiste en tratar directamente certo mineral de cromita que non se pode separar por métodos físicos ou que teñen un custo relativamente alto. A relación Cr/Fe do concentrado producido por métodos químicos é maior que a do método físico ordinario. Os métodos químicos inclúen: lixiviación selectiva, redución por oxidación, separación por fusión, lixiviación con ácido sulfúrico e ácido crómico, redución e lixiviación con ácido sulfúrico, etc. A combinación de métodos físico-químicos e o tratamento directo do mineral de cromo mediante métodos químicos é unha das principais tendencias na obtención de cromita na actualidade. Os métodos químicos poden extraer directamente o cromo do mineral e producir carburo de cromo e óxido de cromo.
Data de publicación: 30 de abril de 2021