Ընդհանուր օգտակար հանածոների՝ քրոմի հանքաքարի հատկությունների և հարստացման տեխնոլոգիայի կուտակում

Քրոմի բնույթը

Քրոմը, տարրի խորհրդանիշը Cr, ատոմային համարը 24, հարաբերական ատոմային զանգվածը՝ 51,996, պատկանում է քիմիական տարրերի պարբերական համակարգի VIB խմբի անցումային մետաղի տարրին։ Քրոմի մետաղը մարմնի կենտրոնացված խորանարդ բյուրեղ է, արծաթ-սպիտակ, խտությունը 7.1 գ/սմ³, հալման կետը 1860℃, եռման կետը 2680℃, տեսակարար ջերմային հզորությունը 25℃ 23.35Ջ/(մոլ·Կ), գոլորշիացման ջերմություն 1կՋ/342: մոլ, ջերմահաղորդականություն 91,3 W/(m·K) (0-100°C), դիմադրողականություն (20°C) 13,2uΩ·cm, լավ մեխանիկական հատկություններով։

Քրոմի հինգ վալենտություն կա՝ +2, +3, +4, +5 և +6: Էնդոգեն գործողության պայմաններում քրոմը հիմնականում +3 վալենտ է։ +եռավալենտ քրոմով միացությունները ամենակայունն են։ +Վեցվալենտ քրոմի միացությունները, ներառյալ քրոմի աղերը, ունեն ուժեղ օքսիդացնող հատկություն։ Cr3+-ի, AI3+-ի և Fe3+-ի իոնային շառավիղները նման են, ուստի նրանք կարող են ունենալ նմանությունների լայն շրջանակ: Բացի այդ, տարրերը, որոնք կարող են փոխարինվել քրոմով, մանգան, մագնեզիում, նիկել, կոբալտ, ցինկ և այլն են, ուստի քրոմը լայնորեն տարածված է մագնեզիումի երկաթի սիլիկատային միներալներում և օժանդակ հանքանյութերում:

Դիմում

Ժամանակակից արդյունաբերության մեջ քրոմը ամենաշատ օգտագործվող մետաղներից է։ Այն հիմնականում օգտագործվում է չժանգոտվող պողպատի և տարբեր համաձուլվածքների պողպատների արտադրության մեջ՝ ֆեռոհամաձուլվածքների տեսքով (օրինակ՝ ֆերոքրոմ): Chromium-ն ունի կոշտ, մաշվածության դիմացկուն, ջերմակայուն և կոռոզիակայուն հատկություններ: Քրոմի հանքաքարը լայնորեն օգտագործվում է մետաղագործության, հրակայուն նյութերի, քիմիական արդյունաբերության և ձուլման արդյունաբերության մեջ։

Մետաղագործական արդյունաբերության մեջ քրոմի հանքաքարը հիմնականում օգտագործվում է ֆերոքրոմի և մետաղական քրոմի ձուլման համար։ Chromium-ը օգտագործվում է որպես պողպատե հավելում մի շարք բարձր ամրության, կոռոզիակայուն, մաշվածության դիմացկուն, բարձր ջերմաստիճանի և օքսիդացման դիմացկուն հատուկ պողպատների արտադրության համար, ինչպիսիք են չժանգոտվող պողպատը, թթվակայուն պողպատը, ջերմակայուն պողպատը, գնդիկավոր պողպատ, զսպանակային պողպատ, գործիքային պողպատ և այլն: Քրոմը կարող է ուժեղացնել պողպատի մեխանիկական հատկությունները և մաշվածության դիմադրությունը: Մետաղական քրոմը հիմնականում օգտագործվում է կոբալտով, նիկելով, վոլֆրամով և այլ տարրերով հատուկ համաձուլվածքներ ձուլելու համար։ Քրոմապատումը և քրոմապատումը կարող են ստիպել պողպատից, պղնձից, ալյումինից և այլ մետաղներից ձևավորել կոռոզիոն դիմացկուն մակերես, որը վառ և գեղեցիկ է:

Հրակայուն արդյունաբերության մեջ քրոմի հանքաքարը կարևոր հրակայուն նյութ է, որն օգտագործվում է քրոմե աղյուսների, քրոմ-մագնեզիայի աղյուսների, առաջադեմ հրակայուն նյութերի և այլ հատուկ հրակայուն նյութերի (քրոմբետոն) պատրաստման համար: Քրոմի վրա հիմնված հրակայուն նյութերը հիմնականում ներառում են քրոմի հանքաքարով և մագնեզիայով աղյուսներ, սինտրացված մագնեզիա-քրոմ կլինկեր, հալած մագնեզիա-քրոմ աղյուսներ, հալած, մանր աղացած, ապա կապակցված մագնեզիա-քրոմ աղյուսներ: Լայնորեն կիրառվում են բաց օջախների, ինդուկցիոն վառարաններում և այլն։Ցեմենտ արդյունաբերության մետալուրգիական փոխարկիչ և պտտվող վառարանների երեսպատում և այլն։

Ձուլման արդյունաբերությունում քրոմի հանքաքարը չի փոխազդում հալած պողպատի այլ տարրերի հետ լցման գործընթացում, ունի ջերմային ընդարձակման ցածր գործակից, դիմացկուն է մետաղի ներթափանցմանը և ունի ավելի լավ սառեցման հնարավորություն, քան ցիրկոնը: Ձուլման համար քրոմի հանքաքարը խիստ պահանջներ ունի քիմիական կազմի և մասնիկների չափերի բաշխման վերաբերյալ:

Քիմիական արդյունաբերության մեջ քրոմի ամենաուղղակի օգտագործումը նատրիումի երկքրոմատի (Na2Cr2O7·H2O) լուծույթ արտադրելն է, այնուհետև քրոմի այլ միացությունների պատրաստումը արդյունաբերության մեջ օգտագործելու համար, ինչպիսիք են գունանյութերը, տեքստիլները, էլեկտրոլիտավորումը և կաշվի պատրաստումը, ինչպես նաև կատալիզատորները: .

Մանր աղացած քրոմի հանքաքարի փոշին բնական ներկանյութ է ապակու, կերամիկայի և ապակեպատ սալիկների արտադրության մեջ: Երբ նատրիումի դիքրոմատն օգտագործվում է կաշվի ոչնչացման համար, բնօրինակ կաշվի սպիտակուցը (կոլագենը) և ածխաջրերը փոխազդում են քիմիական նյութերի հետ՝ ձևավորելով կայուն բարդույթ, որը դառնում է կաշվե արտադրանքի հիմքը: Տեքստիլ արդյունաբերության մեջ նատրիումի դիքրոմատը օգտագործվում է որպես գործվածքների ներկման միջոց, որը կարող է արդյունավետորեն կցել ներկի մոլեկուլները օրգանական միացություններին. այն կարող է օգտագործվել նաև որպես օքսիդանտ ներկանյութերի և միջանկյալ նյութերի արտադրության մեջ:

Քրոմի հանքանյութ

Կան ավելի քան 50 տեսակի քրոմ պարունակող միներալներ, որոնք հայտնաբերվել են բնության մեջ, սակայն դրանց մեծ մասն ունի քրոմի ցածր պարունակություն և ցրված տարածում, որն ունի ցածր արդյունաբերական օգտագործման արժեք: Այս քրոմ պարունակող միներալները պատկանում են օքսիդներին, քրոմատներին և սիլիկատներին, բացի մի քանի հիդրօքսիդներից, յոդատներից, նիտրիդներից և սուլֆիդներից: Դրանցից քրոմի նիտրիդը և քրոմի սուլֆիդային հանքանյութերը հանդիպում են միայն երկնաքարերում։

Որպես քրոմի հանքաքարի ենթաընտանիքի միներալային տեսակ՝ քրոմիտը քրոմի միակ կարևոր արդյունաբերական հանքանյութն է։ Տեսական քիմիական բանաձևն է (MgFe)Cr2O4, որում Cr2O3-ի պարունակությունը կազմում է 68%, իսկ FeO-ն՝ 32%: Իր քիմիական կազմով եռավալենտ կատիոնը հիմնականում Cr3+ է, և հաճախ լինում են Al3+, Fe3+ և Mg2+, Fe2+ իզոմորֆ փոխարինումներ։ Փաստացի արտադրված քրոմիտում Fe2+-ի մի մասը հաճախ փոխարինվում է Mg2+-ով, իսկ Cr3+-ը տարբեր աստիճաններով փոխարինվում է Al3+-ով և Fe3+-ով: Քրոմիտի տարբեր բաղադրիչների միջև իզոմորֆ փոխարինման ամբողջական աստիճանը համահունչ չէ: Չորս կարգի կոորդինացիոն կատիոնները հիմնականում մագնեզիումն ու երկաթն են, իսկ մագնեզիում-երկաթի ամբողջական իզոմորֆ փոխարինումը։ Ըստ չորս բաժանման մեթոդի՝ քրոմիտը կարելի է բաժանել չորս ենթախմբի՝ մագնեզիումի քրոմիտ, երկաթ-մագնեզիում քրոմիտ, մաֆիկ-երկաթի քրոմիտ և երկաթ-քրոմիտ։ Բացի այդ, քրոմիտը հաճախ պարունակում է փոքր քանակությամբ մանգան, Տիտանի, վանադիումի և ցինկի միատարր խառնուրդ: Քրոմիտի կառուցվածքը նորմալ սպինելի տիպի է։

4. Քրոմի խտանյութի որակի ստանդարտ

Ըստ մշակման տարբեր եղանակների (հանքայնացում և բնական հանքաքար) մետալուրգիայի համար քրոմի հանքաքարը բաժանվում է երկու տեսակի՝ խտանյութ (G) և միանվագ հանքաքար (K): Տե՛ս ստորև բերված աղյուսակը:

Մետաղագործության համար քրոմի հանքաքարի որակի պահանջներ

Քրոմի հանքաքարի հարստացման տեխնոլոգիա

1) վերընտրություն
Ներկայումս ինքնահոս տարանջատումը կարևոր դիրք է զբաղեցնում քրոմի հանքաքարի հարստացման գործում։ Ինքնահոս տարանջատման մեթոդը, որն օգտագործում է ջրային միջավայրում չամրացված շերտավորումը որպես հիմնական վարքագիծ, շարունակում է մնալ ամբողջ աշխարհում քրոմի հանքաքարի հարստացման հիմնական մեթոդը: Ինքնահոս տարանջատման սարքավորումը պարուրաձև սահանք է և կենտրոնախույս խտացուցիչ, և մշակման մասնիկների չափերի տիրույթը համեմատաբար լայն է: Ընդհանուր առմամբ, քրոմի միներալների և գանգի միներալների միջև խտության տարբերությունը 0,8 գ/սմ3-ից մեծ է, և 100 մ-ից ավելի ցանկացած մասնիկի չափի գրավիտացիոն տարանջատումը կարող է բավարար լինել: արդյունքը։ Կոպիտ կտորներ (100 ~ 0,5 մմ) հանքաքարը տեսակավորվում կամ նախապես ընտրվում է ծանր-միջին հարստացման միջոցով, որը հարստացման շատ խնայող մեթոդ է:

2) Մագնիսական տարանջատում
Մագնիսական տարանջատումը հարստացման մեթոդ է, որն իրականացնում է օգտակար հանածոների տարանջատումը ոչ միասնական մագնիսական դաշտում՝ հիմնվելով հանքանյութի միներալների մագնիսական տարբերության վրա: Քրոմիտն ունի թույլ մագնիսական հատկություններ և կարող է առանձնացվել ուղղահայաց օղակաձև բարձր գրադիենտ մագնիսական բաժանարարներով, թաց թիթեղներով մագնիսական բաժանարարներով և այլ սարքավորումներով: Աշխարհում քրոմի հանքաքարի արդյունահանման տարբեր տարածքներում արտադրված քրոմի միներալների հատուկ մագնիսական զգայունության գործակիցները շատ չեն տարբերվում և նման են տարբեր շրջաններում արտադրվող վոլֆրամիտի և վոլֆրամիտի հատուկ մագնիսական զգայունության գործակիցներին:

Բարձրորակ քրոմի կոնցենտրատ ստանալու համար մագնիսական տարանջատման կիրառման երկու իրավիճակ կա. մեկը թույլ մագնիսական դաշտի տակ հանքաքարից ուժեղ մագնիսական միներալները (հիմնականում մագնիտիտ) հեռացնելն է՝ ֆերոքրոմի հարաբերակցությունը մեծացնելու համար, և մյուսը՝ օգտագործել ուժեղ մագնիսական դաշտ. Գանգային միներալների տարանջատում և քրոմի հանքաքարի վերականգնում (թույլ մագնիսական միներալներ):

3) Էլեկտրական սելեկցիա
Էլեկտրական տարանջատումը քրոմի հանքաքարի և սիլիկատային հանքանյութերի տարանջատման մեթոդ է, օգտագործելով հանքանյութերի էլեկտրական հատկությունները, ինչպիսիք են հաղորդունակության և դիէլեկտրական հաստատունի տարբերությունները:

4) ֆլոտացիա
Ինքնահոսով տարանջատման գործընթացում մանրահատիկ (-100 մմ) քրոմի հանքաքարը հաճախ դեն նետվում է որպես պոչամբար, սակայն այս չափի քրոմիտը դեռևս ունի օգտագործման բարձր արժեք, ուստի ֆլոտացիայի մեթոդը կարող է օգտագործվել ցածրորակ մանրահատիկ քրոմիտային հանքաքարի համար։ վերականգնված է։ Քրոմի հանքաքարի ֆլոտացիա 20% ~ 40% Cr2O3-ով պոչամբարներում և օձի, օլիվինի, ռուտիլային և կալցիումի մագնեզիումի կարբոնատ հանքանյութերում՝ որպես գանգի միներալներ: Հանքաքարը մանրացված է մինչև 200 մկմ, ջրային ապակի, ֆոսֆատ, մետաֆոսֆատ, ֆտորոսիլիկատ և այլն օգտագործվում են տիղմը ցրելու և արգելակելու համար, իսկ չհագեցած ճարպաթթուն՝ որպես կոլեկտոր: Գանգային տիղմի ցրումը և ճնշումը շատ կարևոր է ֆլոտացիայի գործընթացում: Մետաղական իոնները, ինչպիսիք են երկաթը և կապարը, կարող են ակտիվացնել քրոմիտը: Երբ ցեխի pH արժեքը 6-ից ցածր է, քրոմիտը հազիվ թե լողանա: Մի խոսքով, ֆլոտացիոն ռեագենտի սպառումը մեծ է, խտանյութի աստիճանը անկայուն է, իսկ վերականգնման արագությունը ցածր է: Գանգային միներալներից լուծված Ca2+ և Mg2+ նվազեցնում են ֆլոտացիայի գործընթացի ընտրողականությունը:

5) քիմիական հարստացում
Քիմիական մեթոդը քրոմիտային որոշակի հանքաքարի անմիջական մշակումն է, որը հնարավոր չէ առանձնացնել ֆիզիկական մեթոդով կամ ֆիզիկական մեթոդի արժեքը համեմատաբար բարձր է: Քիմիական մեթոդով արտադրված խտանյութի Cr/F հարաբերակցությունը ավելի բարձր է, քան սովորական ֆիզիկական մեթոդը: Քիմիական մեթոդները ներառում են՝ ընտրովի տարրալվացում, օքսիդացման նվազեցում, հալեցման տարանջատում, ծծմբաթթվով և քրոմաթթվով տարրալվացում, վերականգնում և ծծմբաթթվով տարրալվացում և այլն։ քրոմիտի հարստացման միտումներն այսօր: Քիմիական մեթոդները կարող են ուղղակիորեն հանել քրոմը հանքաքարից և արտադրել քրոմի կարբիդ և քրոմի օքսիդ: