Хромның табиғаты
Хром, элемент белгісі Cr, атомдық нөмірі 24, салыстырмалы атомдық массасы 51,996, химиялық элементтердің периодтық кестесінің VIB тобының өтпелі металл элементіне жатады. Хром металлы - денеге бағытталған куб кристалды, күміс-ақ түсті, тығыздығы 7,1 г/см³, балқу температурасы 1860℃, қайнау температурасы 2680℃, 25℃ температурадағы меншікті жылу сыйымдылығы 23,35 Дж/(моль·К), булану жылуы 342,1 кДж/моль, жылу өткізгіштігі 91,3 Вт/(м·К) (0-100°C), меншікті кедергісі (20°C) 13,2 мкΩ·см, жақсы механикалық қасиеттері бар.
Хромның бес валенттілігі бар: +2, +3, +4, +5 және +6. Эндогендік әсер ету жағдайында хром әдетте +3 валенттілікке ие. +үш валентті хроммен қосылыстар ең тұрақты болып табылады. +Алты валентті хром қосылыстары, соның ішінде хром тұздары, күшті тотықтырғыш қасиеттерге ие. Cr3+, AI3+ және Fe3+ иондық радиустары ұқсас, сондықтан олардың ұқсастықтары кең ауқымды болуы мүмкін. Сонымен қатар, хроммен алмастырылатын элементтерге марганец, магний, никель, кобальт, мырыш және т.б. жатады, сондықтан хром магний, темір, силикат минералдарында және қосалқы минералдарда кең таралған.
Қолданба
Хром - қазіргі заманғы өнеркәсіпте кеңінен қолданылатын металдардың бірі. Ол негізінен тот баспайтын болат және ферроқорытпалар (мысалы, феррохром) түріндегі әртүрлі легирленген болаттар өндірісінде қолданылады. Хром қатты, тозуға төзімді, ыстыққа төзімді және коррозияға төзімді сипаттамаларға ие. Хром кені металлургияда, отқа төзімді материалдарда, химия өнеркәсібінде және құю өнеркәсібінде кеңінен қолданылады.
Металлургия өнеркәсібінде хром кені негізінен феррохром мен металл хромын балқыту үшін қолданылады. Хром болат қоспасы ретінде тот баспайтын болат, қышқылға төзімді болат, ыстыққа төзімді болат, шарлы мойынтірек болат, серіппелі болат, құрал болат және т.б. сияқты жоғары беріктікке, коррозияға төзімді, тозуға төзімді, жоғары температураға төзімді арнайы болаттарды алу үшін қолданылады. Хром болаттың механикалық қасиеттерін және тозуға төзімділігін арттыра алады. Металл хром негізінен кобальт, никель, вольфрам және басқа элементтері бар арнайы қорытпаларды балқыту үшін қолданылады. Хромдау және хромдау болат, мыс, алюминий және басқа металдарды коррозияға төзімді, жарқын және әдемі бет түзуге мүмкіндік береді.
Отқа төзімді өнеркәсібінде хром кені хром кірпіштерін, хром-магний кірпіштерін, озық отқа төзімді материалдарды және басқа да арнайы отқа төзімді материалдарды (хром-бетон) жасау үшін қолданылатын маңызды отқа төзімді материал болып табылады. Хром негізіндегі отқа төзімді материалдарға негізінен хром кені мен магний қосылған кірпіштер, күйдірілген магнезия-хром клинкері, балқытылған магнезия-хром кірпіштері, балқытылған, ұсақталған және содан кейін байланыстырылған магнезия-хром кірпіштері жатады. Олар ашық пештерде, индукциялық пештерде және т.б. кеңінен қолданылады. Цемент өнеркәсібінің металлургиялық конвертерінде және айналмалы пеш қаптамаларында және т.б.
Құю өнеркәсібінде хром кені құю процесінде балқытылған болаттың басқа элементтерімен әрекеттеспейді, жылулық кеңею коэффициенті төмен, металлдың енуіне төзімді және цирконға қарағанда жақсы салқындату өнімділігіне ие. Құюға арналған хром кені химиялық құрамы мен бөлшектердің мөлшерінің таралуына қатаң талаптар қояды.
Химия өнеркәсібінде хромның ең тікелей қолданылуы натрий дихроматы (Na2Cr2O7·H2O) ерітіндісін алу, содан кейін пигменттер, тоқыма бұйымдары, гальваникалық қаптау және былғары жасау сияқты салаларда, сондай-ақ катализаторларда қолдану үшін басқа хром қосылыстарын дайындау болып табылады.
Ұсақталған хром кенінің ұнтағы шыны, керамика және глазурленген плиткалар өндірісінде табиғи бояғыш болып табылады. Натрий дихроматы былғарыны бүлдіру үшін қолданылған кезде, түпнұсқа былғарыдағы ақуыз (коллаген) және көмірсулар химиялық заттармен әрекеттесіп, тұрақты кешен түзеді, бұл былғары бұйымдарының негізіне айналады. Тоқыма өнеркәсібінде натрий дихроматы мата бояуда бояғыш молекулаларын органикалық қосылыстарға тиімді түрде бекіте алатын мордант ретінде қолданылады; оны бояғыштар мен аралық өнімдер өндірісінде тотықтырғыш ретінде де пайдалануға болады.
Хром минералы
Табиғатта хром құрамды минералдардың 50-ден астам түрі анықталған, бірақ олардың көпшілігінде хром мөлшері аз және шашыраңқы таралған, бұл өнеркәсіптік пайдалану құндылығы төмен. Бұл хром құрамды минералдар оксидтерге, хроматтарға және силикаттарға, сондай-ақ бірнеше гидроксидтерге, йодаттарға, нитридтерге және сульфидтерге жатады. Олардың ішінде хром нитриді мен хром сульфидті минералдары тек метеориттерде ғана кездеседі.
Хром кенінің кіші тұқымдасындағы минерал түрі ретінде хромит хромның жалғыз маңызды өнеркәсіптік минералы болып табылады. Теориялық химиялық формуласы (MgFe)Cr2O4, онда Cr2O3 мөлшері 68%, ал FeO 32% құрайды. Химиялық құрамында үш валентті катион негізінен Cr3+ болып табылады және көбінесе Al3+, Fe3+ және Mg2+, Fe2+ изоморфты алмастырулар болады. Нақты өндірілген хромитте Fe2+ бөлігі көбінесе Mg2+-пен, ал Cr3+ әртүрлі дәрежеде Al3+ және Fe3+-пен алмастырылады. Хромиттің әртүрлі компоненттері арасындағы изоморфты алмастырудың толық дәрежесі біркелкі емес. Төрт ретті координациялық катиондар негізінен магний мен темір, ал магний-темір арасындағы толық изоморфты алмастыру болып табылады. Төрт бөлу әдісіне сәйкес, хромитті төрт кіші топқа бөлуге болады: магний хромиті, темір-магний хромиті, негізгі темір хромиті және темір-хромит. Сонымен қатар, хромит құрамында көбінесе аз мөлшерде марганец болады, бұл титан, ванадий және мырыштың біртекті қоспасы. Хромиттің құрылымы қалыпты шпинель типінде болады.
4. Хром концентратының сапа стандарты
Әртүрлі өңдеу әдістеріне (минерализация және табиғи кен) сәйкес, металлургияға арналған хром кені екі түрге бөлінеді: концентрат (G) және кесек кен (K). Төмендегі кестені қараңыз.
Металлургияға арналған хромит кенінің сапасына қойылатын талаптар
Хром кенін байыту технологиясы
1) Қайта сайлау
Қазіргі уақытта хром кенін байытуда гравитациялық бөлу маңызды орын алады. Негізгі әрекет ретінде сулы ортада борпылдақ қабаттасу қолданылатын гравитациялық бөлу әдісі әлі де бүкіл әлемде хром кенін байытудың негізгі әдісі болып табылады. Гравитациялық бөлу жабдығы спиральды науа және центрифугалық концентратор болып табылады, ал өңдеу бөлшектерінің өлшемдерінің диапазоны салыстырмалы түрде кең. Әдетте, хром минералдары мен ганг минералдары арасындағы тығыздық айырмашылығы 0,8 г/см3-тен асады, ал 100 мкм-ден асатын кез келген бөлшектердің гравитациялық бөлуі қанағаттанарлық болуы мүмкін. Нәтижесінде. Ірі кесектер (100 ~ 0,5 мм) кен ауыр-орташа байыту арқылы сұрыпталады немесе алдын ала таңдалады, бұл өте үнемді байыту әдісі.
2) Магниттік бөлу
Магниттік бөлу - кендегі минералдардың магниттік айырмашылығына негізделген біркелкі емес магнит өрісінде минералдарды бөлуді жүзеге асыратын байыту әдісі. Хромиттің магниттік қасиеттері әлсіз және оны тік сақиналы жоғары градиентті магниттік сепараторлар, ылғалды пластиналы магниттік сепараторлар және басқа жабдықтар арқылы бөлуге болады. Әлемдегі әртүрлі хром кенін өндіретін аймақтарда өндірілген хром минералдарының меншікті магниттік сезімталдық коэффициенттері онша ерекшеленбейді және әртүрлі аймақтарда өндірілген вольфрамит пен вольфрамиттің меншікті магниттік сезімталдық коэффициенттеріне ұқсас.
Жоғары сапалы хром концентратын алу үшін магниттік бөлуді қолданудың екі жағдайы бар: біріншісі - әлсіз магнит өрісі кезінде кендегі күшті магниттік минералдарды (негізінен магнетит) алып тастау арқылы феррохромның қатынасын арттыру, ал екіншісі - күшті магнит өрісін пайдалану. Ганг минералдарын бөлу және хром кенін (әлсіз магниттік минералдар) қалпына келтіру.
3) Электрлік таңдау
Электрлік бөлу - бұл хром кені мен силикат түйіршікті минералдарын минералдардың электрлік қасиеттерін, мысалы, өткізгіштік пен диэлектрлік тұрақтылықтың айырмашылықтарын пайдалану арқылы бөлу әдісі.
4) Флотация
Гравитациялық бөлу процесінде ұсақ түйіршікті (-100 мкм) хромит кені көбінесе қалдық ретінде тасталады, бірақ бұл өлшемдегі хромиттің пайдалану құндылығы жоғары, сондықтан флотация әдісін төмен сұрыпты ұсақ түйіршікті хромит кені үшін пайдалануға болады. Қалдықтарда 20% ~40% Cr2O3 бар хром кенін флотациялау және серпентин, оливин, рутил және кальций, магний карбонаты минералдары ганг минералдары ретінде қолданылады. Кен 200 мкм дейін ұсақталады, шламды тарату және тежеу үшін су шыны, фосфат, метафосфат, фторсиликат және т.б. қолданылады, ал қанықпаған май қышқылы коллектор ретінде қолданылады. Ганг шламының дисперсиясы және басылуы флотация процесі үшін өте маңызды. Темір және қорғасын сияқты металл иондары хромитті белсендіре алады. Қойманың рН мәні 6-дан төмен болғанда, хромит әрең қалқып жүреді. Қысқасы, флотациялық реагент шығыны көп, концентраттың сұрыпы тұрақсыз және қалпына келу жылдамдығы төмен. Ганг минералдарынан еріген Ca2+ және Mg2+ флотация процесінің селективтілігін төмендетеді.
5) Химиялық байыту
Химиялық әдіс - физикалық әдіспен бөлінбейтін немесе физикалық әдістің құны салыстырмалы түрде жоғары болатын белгілі бір хромит кендерін тікелей өңдеу. Химиялық әдіспен өндірілген концентраттың Cr/Fe қатынасы кәдімгі физикалық әдіске қарағанда жоғары. Химиялық әдістерге мыналар жатады: селективті сілтілеу, тотығу-тотықсыздану, балқыту арқылы бөлу, күкірт қышқылы мен хром қышқылын сілтілеу, тотықсыздану және күкірт қышқылын сілтілеу және т.б. Физикалық-химиялық әдістердің үйлесімі және хром кенін химиялық әдістермен тікелей өңдеу бүгінгі таңда хромитті байытудың негізгі бағыттарының бірі болып табылады. Химиялық әдістер кеннен хромды тікелей алып, хром карбиді мен хром оксидін алуға мүмкіндік береді.
Жарияланған уақыты: 30 сәуір 2021 ж.