הצטברות של מינרלים נפוצים-מאפייני עפרות כרום וטכנולוגיית הטבה

טבעו של כרום

כרום, סמל יסוד Cr, מספר אטומי 24, מסה אטומית יחסית 51.996, שייך ליסוד מתכת המעבר של קבוצה VIB של הטבלה המחזורית של יסודות כימיים. מתכת כרום היא גביש מעוקב במרכז הגוף, לבן כסוף, צפיפות 7.1g/cm³, נקודת התכה 1860℃, נקודת רתיחה 2680℃, קיבולת חום סגולית ב-25℃ 23.35J/(מול·K), חום אידוי 342.1kJ/ מול, מוליכות תרמית 91.3 W/(m·K) (0-100°C), התנגדות (20°C) 13.2uΩ·cm, עם תכונות מכניות טובות.

ישנן חמש ערכיות של כרום: +2, +3, +4, +5 ו-+6. בתנאים של פעולה אנדוגנית, כרום הוא בדרך כלל +3 ערכיות. תרכובות עם כרום תלת ערכי הן היציבות ביותר. +תרכובות כרום שש ערכיות, כולל מלחי כרום, בעלות תכונות חמצון חזקות. הרדיוסים היוניים של Cr3+, AI3+ ו-Fe3+ דומים, כך שיכול להיות להם מגוון רחב של קווי דמיון. בנוסף, היסודות הניתנים להחלפה בכרום הם מנגן, מגנזיום, ניקל, קובלט, אבץ וכו', כך שכרום מופץ באופן נרחב במינרלים מגנזיום ברזל סיליקט ומינרלים נלווים.

בַּקָשָׁה

כרום היא אחת המתכות הנפוצות ביותר בתעשייה המודרנית. הוא משמש בעיקר לייצור נירוסטה ופלדות סגסוגת שונות בצורה של סגסוגות ברזל (כגון פרוכרום). לכרום יש את המאפיינים של קשיח, עמיד בפני שחיקה, עמיד בחום ועמיד בפני קורוזיה. עפרות כרום נמצאות בשימוש נרחב במטלורגיה, חומרים עקשן, תעשייה כימית ותעשיות יציקה.

בתעשייה המתכתית משתמשים בעיקר בעפרות כרום להיתוך פרוכרום וכרום מתכתי. כרום משמש כתוסף פלדה לייצור מגוון פלדות מיוחדות בעלות חוזק גבוה, עמידות בפני קורוזיה, עמידות בפני שחיקה, טמפרטורה גבוהה ועמידות חמצון, כגון נירוסטה, פלדה עמידה בחומצה, פלדה עמידה בחום, פלדה מיסב כדורי, פלדה קפיצית, פלדת כלי וכו'. כרום יכול לשפר את המאפיינים המכניים ועמידות הבלאי של הפלדה. מתכת כרום משמש בעיקר להיתוך סגסוגות מיוחדות עם קובלט, ניקל, טונגסטן ואלמנטים אחרים. ציפוי כרום וכרום יכולים לגרום לפלדה, נחושת, אלומיניום ומתכות אחרות ליצור משטח עמיד בפני קורוזיה, שהוא בהיר ויפה.

בתעשיית העקשן, עפרת הכרום היא חומר עקשן חשוב המשמש לייצור לבני כרום, לבני כרום מגנזיה, חומרי עקשן מתקדמים וחומרים עקשנים מיוחדים (בטון כרום). חומרי עקשן המבוססים על כרום כוללים בעיקר לבנים עם עפרות כרום ומגנזיה, קלינקר מגנזיה-כרום מחוטא, לבני מגנזיה-כרום מותכות, לבני מגנזיה-כרום מותכות, טחונות דק ולאחר מכן מלוכדות. הם נמצאים בשימוש נרחב בתנורי אח פתוח, תנורי אינדוקציה וכו'. ממיר מתכות וציפוי תנורים סיבוביים של תעשיית המלט וכו'.

בתעשיית היציקה, עפרות הכרום לא יקיימו אינטראקציה עם אלמנטים אחרים בפלדה מותכת במהלך תהליך היציקה, יש לה מקדם התפשטות תרמית נמוך, עמידה בפני חדירת מתכות וביצועי קירור טובים יותר מאשר זירקון. לעפרות כרום ליציקה יש דרישות מחמירות לגבי הרכב כימי וחלוקת גודל החלקיקים.

בתעשייה הכימית, השימוש הישיר ביותר בכרום הוא ייצור תמיסת נתרן דיכרומט (Na2Cr2O7·H2O), ולאחר מכן הכנת תרכובות כרום אחרות לשימוש בתעשיות כמו פיגמנטים, טקסטיל, ציפוי אלקטרוני וייצור עור, כמו גם זרזים. .

אבקת עפרות הכרום הטחונה דק היא חומר צביעה טבעי בייצור זכוכית, קרמיקה ואריחים מזוגגים. כאשר משתמשים בנתרן דיכרומט להרס עור, החלבון (קולגן) והפחמימות בעור המקורי מגיבים עם חומרים כימיים ויוצרים קומפלקס יציב, שהופך לבסיס מוצרי עור. בתעשיית הטקסטיל, נתרן דיכרומט משמש כחומר מוריד בצביעת בדים, שיכול להצמיד ביעילות מולקולות צבע לתרכובות אורגניות; זה יכול לשמש גם כחמצון בייצור של צבעים וחומרי ביניים.

מינרל כרום

ישנם יותר מ-50 סוגים של מינרלים המכילים כרום שהתגלו בטבע, אך לרובם יש תכולת כרום נמוכה ותפוצה מפוזרת, שיש להם ערך שימוש תעשייתי נמוך. מינרלים המכילים כרום שייכים לתחמוצות, כרומטים וסיליקטים, בנוסף לכמה הידרוקסידים, יודטים, ניטרידים וסולפידים. ביניהם, כרום ניטריד ומינרלים כרום גופרתי נמצאים רק במטאוריטים.

כמין מינרל בתת-משפחת עפרות הכרום, הכרומיט הוא המינרל התעשייתי החשוב היחיד של כרום. הנוסחה הכימית התיאורטית היא (MgFe)Cr2O4, שבה תכולת Cr2O3 מהווה 68%, ו-FeO מהווה 32%. בהרכב הכימי שלו, הקטיון התלת-ערכי הוא בעיקר Cr3+, ולעיתים יש תחליפים איזומורפיים Al3+, Fe3+ ו-Mg2+, Fe2+. בכרומיט המיוצר בפועל, חלק מ-Fe2+ מוחלף לרוב ב-Mg2+, ו-Cr3+ מוחלף ב-Al3+ ו-Fe3+ בדרגות שונות. מידת ההחלפה האיזומורפית המלאה בין המרכיבים השונים של הכרומיט אינה עקבית. קטיוני הקואורדינציה של ארבעת הסדרים הם בעיקר מגנזיום וברזל, וההחלפה האיזומורפית המלאה בין מגנזיום-ברזל. לפי שיטת ארבע החלוקה ניתן לחלק את הכרומיט לארבע תת-קבוצות: מגנזיום כרומיט, ברזל-מגנזיום כרומיט, מאפיק-ברזל כרומיט וברזל-כרומיט. בנוסף, כרומיט מכיל לעתים קרובות כמות קטנה של מנגן, תערובת הומוגנית של טיטניום, ונדיום ואבץ. המבנה של כרומיט הוא מסוג ספינל רגיל.

4. תקן איכות של תרכיז כרום

לפי שיטות עיבוד שונות (מינרליזציה ועפרות טבעיות), עפרות כרום למטלורגיה מחולקות לשני סוגים: תרכיז (G) ועפרות גושיות (K). ראה את הטבלה למטה.

דרישות איכות לעפרות כרומיט למטלורגיה

טכנולוגיית הטבת עפרות כרום

1) בחירה מחדש
כיום, הפרדת כוח הכבידה תופסת עמדה חשובה בהטבה של עפרות כרום. שיטת הפרדת הכבידה, המשתמשת בשכבות רופפות בתווך המימי כהתנהגות הבסיסית, היא עדיין השיטה העיקרית להעשרת עפרות כרום ברחבי העולם. ציוד ההפרדה באמצעות כוח הכבידה הוא מצנח ספירלי ורכז צנטריפוגלי, וטווח גודל החלקיקים העיבוד רחב יחסית. בדרך כלל, הפרש הצפיפות בין מינרלי כרום ומינרלים גנגו גדול מ-0.8 גרם/סמ"ק, והפרדת כוח הכבידה של כל גודל חלקיק גדול מ-100 אום יכולה להיות משביעת רצון. התוצאה של. גושים גסים (100 ~ 0.5 מ"מ) עפרה ממוינת או נבחרת מראש על ידי הטבה כבדה-בינונית, שהיא שיטת הטבה חסכונית מאוד.

2) הפרדה מגנטית
הפרדה מגנטית היא שיטת הטבה המממשת הפרדה של מינרלים בשדה מגנטי לא אחיד על בסיס ההבדל המגנטי של המינרלים בעפרה. לכרומיט תכונות מגנטיות חלשות וניתן להפריד אותו על ידי מפרידים מגנטיים בעלי שיפוע גבוה, מפרידים מגנטיים של לוחות רטובים וציוד אחר. מקדמי הרגישות המגנטיים הספציפיים של מינרלי כרום המיוצרים באזורים שונים לייצור עפרות כרום בעולם אינם שונים בהרבה, ודומים למקדמי הרגישות המגנטיים הספציפיים של וולפרמיט ווולפרמיט המיוצרים באזורים שונים.

ישנם שני מצבים בשימוש בהפרדה מגנטית להשגת תרכיז כרום בדרגה גבוהה: האחד הוא להסיר את המינרלים המגנטיים החזקים (בעיקר מגנטיט) בעפרה תחת שדה מגנטי חלש כדי להגדיל את היחס בין פרוכרום, והשני הוא להשתמש ב- שדה מגנטי חזק. הפרדת מינרלים גנגה והשבת עפרות כרום (מינרלים מגנטיים חלשים).

3) בחירה חשמלית
הפרדה חשמלית היא שיטה להפרדת עפרות כרום ומינרלים גנג סיליקט על ידי שימוש בתכונות החשמליות של מינרלים, כגון הבדלים במוליכות ובקבוע דיאלקטרי.

4) ציפה
בתהליך של הפרדת הכבידה, עפרות כרומיט עדינות (-100um) מושלכות לעתים קרובות כזנב, אך לכרומיט בגודל זה עדיין יש ערך ניצול גבוה, כך שניתן להשתמש בשיטת הציפה עבור עפרות כרומיט גרגירי עדין בדרגה נמוכה מתאושש. ציפה של עפרות כרום עם 20% ~40% Cr2O3 בזנב ומינרלים של סרפנטין, אוליבין, רוטיל וסידן מגנזיום פחמתי כמינרלים גנגו. העפר נטחן דק עד 200 מיקרומטר, זכוכית מים, פוספט, מטפוספט, פלואורסיליקט וכו' משמשים לפיזור ועיכוב הבוצה, וחומצת שומן בלתי רוויה משמשת כאספן. הפיזור והדיכוי של בוצת גנגה חשובים מאוד לתהליך ההצפה. יוני מתכת כגון ברזל ועופרת יכולים להפעיל כרומיט. כאשר ערך ה-pH של התרחיץ נמוך מ-6, הכרומיט בקושי יצוף. בקיצור, צריכת ריאגנט הציפה גדולה, דרגת התרכיז אינה יציבה וקצב ההחלמה נמוך. Ca2+ ו-Mg2+ המומסים ממינרלי גנגה מפחיתים את הסלקטיביות של תהליך הציפה.

5) הטבה כימית
שיטה כימית היא טיפול ישיר בעפרות כרומיט מסוימות שאינן ניתנות להפרדה בשיטה פיזית או שהעלות של השיטה הפיזיקלית גבוהה יחסית. יחס Cr/Fe של תרכיז המיוצר בשיטה כימית גבוה מזה של שיטה פיזיקלית רגילה. שיטות כימיות כוללות: שטיפה סלקטיבית, הפחתת חמצון, הפרדת התכה, שטיפת חומצה גופרתית וחומצה כרומית, הפחתה ושטיפה של חומצה גופרתית ועוד. השילוב של שיטות פיזיקליות-כימיות וטיפול ישיר בעפרות כרום בשיטות כימיות הם מהעיקריים מגמות בהטבת כרומיט כיום. שיטות כימיות יכולות להפיק כרום ישירות מהעפרה ולייצר כרום קרביד ותחמוצת כרום.