Ընդհանուր հանքանյութերի կուտակումը՝ քրոմի հանքաքարի հատկությունները և հարստացման տեխնոլոգիան

Քրոմի բնույթը

Քրոմ, տարրի նշանը՝ Cr, ատոմային համարը՝ 24, հարաբերական ատոմային զանգվածը՝ 51.996, պատկանում է քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակի VIB խմբի անցումային մետաղին։ Քրոմ մետաղը մարմնակենտրոն խորանարդաձև բյուրեղ է, արծաթափայլ-սպիտակ, խտությունը՝ 7.1 գ/սմ³, հալման ջերմաստիճանը՝ 1860℃, եռման ջերմաստիճանը՝ 2680℃, տեսակարար ջերմունակությունը՝ 25℃-ում 23.35 Ջ/(մոլ·Կ), գոլորշիացման ջերմությունը՝ 342.1 կՋ/մոլ, ջերմահաղորդականությունը՝ 91.3 Վտ/(մ·Կ) (0-100°C), դիմադրությունը (20°C)՝ 13.2 մΩ·սմ, ունի լավ մեխանիկական հատկություններ։

Քրոմի հինգ վալենտային արժեք կա՝ +2, +3, +4, +5 և +6: Էնդոգեն ազդեցության պայմաններում քրոմը, որպես կանոն, ունի +3 վալենտային արժեք: +եռարժեք քրոմ պարունակող միացությունները ամենակայունն են: +վեցարժեք քրոմի միացությունները, այդ թվում՝ քրոմի աղերը, ունեն ուժեղ օքսիդացնող հատկություններ: Cr3+, AI3+ և Fe3+ իոնային շառավիղները նման են, ուստի դրանք կարող են ունենալ լայն նմանություններ: Բացի այդ, քրոմով փոխարինվող տարրերն են մանգանը, մագնեզիումը, նիկելը, կոբալտը, ցինկը և այլն, ուստի քրոմը լայնորեն տարածված է մագնեզիումի երկաթի սիլիկատային միներալներում և օժանդակ միներալներում:

Դիմում

Քրոմը ժամանակակից արդյունաբերության մեջ ամենատարածված մետաղներից մեկն է: Այն հիմնականում օգտագործվում է չժանգոտվող պողպատի և տարբեր համաձուլվածքների պողպատների արտադրության մեջ՝ ֆեռոհամահալվածքների (օրինակ՝ ֆերոքրոմ) տեսքով: Քրոմն ունի կարծր, մաշվածությանը դիմացկուն, ջերմակայուն և կոռոզիային դիմացկուն բնութագրեր: Քրոմի հանքաքարը լայնորեն օգտագործվում է մետալուրգիայի, հրակայուն նյութերի, քիմիական արդյունաբերության և ձուլման ոլորտներում:

Մետաղագործության արդյունաբերության մեջ քրոմի հանքաքարը հիմնականում օգտագործվում է ֆերոքրոմ և մետաղական քրոմ հալելու համար: Քրոմն օգտագործվում է որպես պողպատի հավելանյութ՝ տարբեր բարձր ամրության, կոռոզիոն դիմացկուն, մաշվածությանը դիմացկուն, բարձր ջերմաստիճանի և օքսիդացմանը դիմացկուն հատուկ պողպատներ ստանալու համար, ինչպիսիք են չժանգոտվող պողպատը, թթվակայուն պողպատը, ջերմակայուն պողպատը, գնդիկավոր պողպատը, զսպանակավոր պողպատը, գործիքային պողպատը և այլն: Քրոմը կարող է բարելավել պողպատի մեխանիկական հատկությունները և մաշվածության դիմադրությունը: Մետաղական քրոմը հիմնականում օգտագործվում է կոբալտի, նիկելի, վոլֆրամի և այլ տարրերի հետ հատուկ համաձուլվածքներ հալելու համար: Քրոմապատումը և քրոմապատումը կարող են պողպատին, պղնձին, ալյումինին և այլ մետաղներին ստեղծել կոռոզիոն դիմացկուն մակերես, որը պայծառ և գեղեցիկ է:

Հրակայուն արդյունաբերության մեջ քրոմի հանքաքարը կարևոր հրակայուն նյութ է, որն օգտագործվում է քրոմի աղյուսների, քրոմմագնեզիական 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, թրծված մագնեզիա-քրոմ կլինկեր, հալված մագնեզիա-քրոմ աղյուսներ, հալված, մանրացված և այնուհետև կապակցված մագնեզիա-քրոմ աղյուսներ: Դրանք լայնորեն օգտագործվում են բաց օջախային վառարաններում, ինդուկցիոն վառարաններում և այլն: Ցեմենտի արդյունաբերության մետաղագործական փոխարկիչային և պտտվող վառարանների ծածկույթներում և այլն:

Ձուլման արդյունաբերության մեջ քրոմի հանքաքարը չի փոխազդում հալված պողպատի այլ տարրերի հետ թափման գործընթացում, ունի ցածր ջերմային ընդարձակման գործակից, դիմացկուն է մետաղի ներթափանցմանը և ունի ավելի լավ սառեցման հատկություններ, քան ցիրկոնը: Ձուլման համար նախատեսված քրոմի հանքաքարը խիստ պահանջներ ունի քիմիական կազմի և մասնիկների չափի բաշխման վերաբերյալ:

Քիմիական արդյունաբերության մեջ քրոմի ամենաուղղակի օգտագործումը նատրիումի դիքրոմատի (Na2Cr2O7·H2O) լուծույթ ստանալն է, ապա քրոմի այլ միացություններ պատրաստելը՝ գունանյութերի, տեքստիլի, էլեկտրոլիտիկ ծածկույթի և կաշվի արտադրության, ինչպես նաև կատալիզատորների համար։

Մանրացված քրոմի հանքաքարի փոշին բնական գունանյութ է ապակու, կերամիկայի և փայլեցված սալիկների արտադրության մեջ: Երբ նատրիումի դիքրոմատն օգտագործվում է կաշվի վնասման համար, կաշվի մեջ պարունակվող սպիտակուցը (կոլագենը) և ածխաջրերը ռեակցիայի մեջ են մտնում քիմիական նյութերի հետ՝ առաջացնելով կայուն համալիր, որը դառնում է կաշվե արտադրանքի հիմքը: Տեքստիլ արդյունաբերության մեջ նատրիումի դիքրոմատն օգտագործվում է որպես մրդանտ գործվածքների ներկման մեջ, որը կարող է արդյունավետորեն կպցնել ներկի մոլեկուլները օրգանական միացություններին. այն կարող է նաև օգտագործվել որպես օքսիդանտ ներկանյութերի և միջանկյալ նյութերի արտադրության մեջ:

Քրոմ հանքանյութ

Բնության մեջ հայտնաբերվել են քրոմ պարունակող ավելի քան 50 տեսակի հանքանյութեր, սակայն դրանց մեծ մասն ունի քրոմի ցածր պարունակություն և ցրված տարածում, ինչը ցածր արդյունաբերական օգտագործման արժեք ունի։ Այս քրոմ պարունակող հանքանյութերը պատկանում են օքսիդներին, քրոմատներին և սիլիկատներին, ինչպես նաև մի քանի հիդրօքսիդների, յոդատների, նիտրիդների և սուլֆիդների։ Դրանցից քրոմի նիտրիդը և քրոմի սուլֆիդը հանդիպում են միայն երկնաքարերում։

Որպես քրոմի հանքաքարի ենթաընտանիքի միներալ տեսակ, քրոմիտը քրոմի միակ կարևոր արդյունաբերական հանքանյութն է: Տեսական քիմիական բանաձևը (MgFe)Cr2O4 է, որտեղ Cr2O3 պարունակությունը կազմում է 68%, իսկ FeO-ն՝ 32%: Քիմիական կազմի մեջ եռարժեք կատիոնը հիմնականում Cr3+ է, և հաճախ կան Al3+, Fe3+ և Mg2+, Fe2+ իզոմորֆ փոխարինումներ: Իրականում արտադրված քրոմիտում Fe2+-ի մի մասը հաճախ փոխարինվում է Mg2+-ով, իսկ Cr3+-ը՝ տարբեր աստիճաններով Al3+-ով և Fe3+-ով: Քրոմիտի տարբեր բաղադրիչների միջև իզոմորֆ փոխարինման լրիվ աստիճանը հաստատուն չէ: Քառակուսի կոորդինացիոն կատիոնները հիմնականում մագնեզիում և երկաթ են, իսկ մագնեզիում-երկաթ միջև՝ լրիվ իզոմորֆ փոխարինում: Քառակուսի բաժանման մեթոդի համաձայն, քրոմիտը կարելի է բաժանել չորս ենթախմբի՝ մագնեզիումի քրոմիտ, երկաթ-մագնեզիումի քրոմիտ, մաֆիկ-երկաթային քրոմիտ և երկաթ-քրոմիտ: Բացի այդ, քրոմիտը հաճախ պարունակում է մանգանի փոքր քանակություն, որը տիտանի, վանադիումի և ցինկի միատարր խառնուրդ է։ Քրոմիտի կառուցվածքը նորմալ սպինելի տիպի է։

4. Քրոմի խտանյութի որակի չափանիշ

Ըստ տարբեր մշակման մեթոդների (հանքայնացում և բնական հանքաքար), մետալուրգիայի համար նախատեսված քրոմի հանքաքարը բաժանվում է երկու տեսակի՝ խտանյութ (G) և հատիկավոր (K): Տես ստորև բերված աղյուսակը:

Մետաղագործության համար քրոմիտի հանքաքարի որակի պահանջները

Քրոմի հանքաքարի հարստացման տեխնոլոգիա

1) Վերընտրություն
Ներկայումս գրավիտացիոն բաժանումը կարևոր տեղ է զբաղեցնում քրոմի հանքաքարի հարստացման գործում: Գրավիտացիոն բաժանման մեթոդը, որն օգտագործում է ջրային միջավայրում ազատ շերտավորումը որպես հիմնական վարքագիծ, մինչ օրս քրոմի հանքաքարի հարստացման հիմնական մեթոդն է ամբողջ աշխարհում: Գրավիտացիոն բաժանման սարքավորումները պարուրաձև խողովակ և կենտրոնախույս կոնցենտրատոր են, և մասնիկների չափերի մշակման միջակայքը համեմատաբար լայն է: Ընդհանուր առմամբ, քրոմի հանքանյութերի և ավազային հանքանյութերի միջև խտության տարբերությունը մեծ է 0.8 գ/սմ3-ից, և 100 մկմ-ից մեծ ցանկացած մասնիկի չափի գրավիտացիոն բաժանումը կարող է բավարար լինել: Արդյունքում խոշոր հատիկները (100 ~ 0.5 մմ) տեսակավորվում կամ նախապես ընտրվում են ծանր-միջին հարստացման միջոցով, որը շատ տնտեսող հարստացման մեթոդ է:

2) Մագնիսական տարանջատում
Մագնիսական տարանջատումը հարստացման մեթոդ է, որն իրականացնում է հանքանյութերի տարանջատում ոչ միատարր մագնիսական դաշտում՝ հիմնվելով հանքանյութի մեջ առկա հանքանյութերի մագնիսական տարբերության վրա: Քրոմիտն ունի թույլ մագնիսական հատկություններ և կարող է տարանջատվել ուղղահայաց օղակաձև բարձր գրադիենտային մագնիսական տարանջատիչներով, թաց թիթեղային մագնիսական տարանջատիչներով և այլ սարքավորումներով: Աշխարհի տարբեր քրոմի հանքաքար արտադրող տարածքներում արտադրված քրոմի հանքանյութերի մագնիսական ընկալունակության տեսակարար գործակիցները շատ չեն տարբերվում և նման են վոլֆրամիտի և տարբեր շրջաններում արտադրված վոլֆրամիտի տեսակարար մագնիսական ընկալունակության գործակիցներին:

Բարձր պարունակությամբ քրոմի խտանյութ ստանալու համար մագնիսական տարանջատման կիրառման դեպքում կա երկու իրավիճակ. մեկը թույլ մագնիսական դաշտի տակ հանքաքարի մեջ առկա ուժեղ մագնիսական միներալների (հիմնականում մագնետիտի) հեռացումն է՝ ֆերոքրոմի հարաբերակցությունը մեծացնելու համար, իսկ մյուսը՝ ուժեղ մագնիսական դաշտի կիրառումը։ Գանգային միներալների տարանջատումը և քրոմի հանքաքարի (թույլ մագնիսական միներալների) վերականգնումը։

3) Էլեկտրական ընտրություն
Էլեկտրական տարանջատումը քրոմի հանքաքարը և սիլիկատային գանգու միներալները տարանջատելու մեթոդ է՝ օգտագործելով միներալների էլեկտրական հատկությունները, ինչպիսիք են հաղորդականության տարբերությունները և դիէլեկտրիկ հաստատունը։

4) Ֆլոտացիա
Գրավիտացիոն բաժանման գործընթացում մանրահատիկ (-100 մկմ) քրոմիտի հանքաքարը հաճախ դեն է նետվում որպես պոչամբար, սակայն այս չափի քրոմիտը դեռևս ունի բարձր օգտագործման արժեք, ուստի ցածր պարունակությամբ մանր հատիկավոր քրոմիտի հանքաքարի վերականգնման համար կարող է օգտագործվել ֆլոտացիայի մեթոդը: Քրոմի հանքաքարի ֆլոտացիան պոչամբարներում 20% ~ 40% Cr2O3-ով և սերպենտին, օլիվին, ռուտիլ և կալցիումի մագնեզիումի կարբոնատ միներալներով որպես գանգե միներալներ: Հանքաքարը մանրացվում է մինչև 200 մկմ, ջրային ապակի, ֆոսֆատ, մետաֆոսֆատ, ֆտորսիլիկատ և այլն օգտագործվում են տիղմը ցրելու և արգելակելու համար, իսկ չհագեցած ճարպաթթուն օգտագործվում է որպես հավաքիչ: Գանգգե տիղմի ցրումը և ճնշումը շատ կարևոր է ֆլոտացիայի գործընթացի համար: Մետաղական իոնները, ինչպիսիք են երկաթը և կապարը, կարող են ակտիվացնել քրոմիտը: Երբ շիճուկի pH-ը 6-ից ցածր է, քրոմիտը դժվար թե լողա: Ամփոփելով՝ ֆլոտացիայի ռեակտիվի սպառումը մեծ է, խտանյութի տեսակը՝ անկայուն, իսկ վերականգնման արագությունը՝ ցածր: Գանգու միներալներից լուծված Ca2+ և Mg2+-ը նվազեցնում են ֆլոտացիոն գործընթացի ընտրողականությունը։

5) Քիմիական հարստացում
Քիմիական մեթոդը որոշակի քրոմիտային հանքաքարի անմիջական մշակումն է, որը չի կարող առանձնացվել ֆիզիկական մեթոդով, կամ ֆիզիկական մեթոդի արժեքը համեմատաբար բարձր է: Քիմիական մեթոդով ստացված խտանյութի Cr/Fe հարաբերակցությունն ավելի բարձր է, քան սովորական ֆիզիկական մեթոդով: Քիմիական մեթոդները ներառում են՝ ընտրողական լվացում, օքսիդացման վերականգնում, հալման բաժանում, ծծմբական թթվի և քրոմաթթվի լվացում, վերականգնում և ծծմբական թթվի լվացում և այլն: Ֆիզիկաքիմիական մեթոդների համադրությունը և քրոմի հանքաքարի ուղղակի մշակումը քիմիական մեթոդներով այսօր քրոմիտի հարստացման հիմնական միտումներից մեկն են: Քիմիական մեթոդները կարող են ուղղակիորեն քրոմը արդյունահանել հանքաքարից և ստանալ քրոմի կարբիդ և քրոմի օքսիդ: