การสะสมคุณสมบัติแร่โครเมียมทั่วไปและเทคโนโลยีการเสริมสมรรถนะ

ลักษณะของโครเมียม

โครเมียม สัญลักษณ์องค์ประกอบ Cr เลขอะตอม 24 มวลอะตอมสัมพัทธ์ 51.996 เป็นขององค์ประกอบโลหะทรานซิชันของกลุ่ม VIB ของตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมี โลหะโครเมียมเป็นลูกบาศก์คริสตัลที่มีศูนย์กลางที่ตัวเครื่อง สีขาวเงิน ความหนาแน่น 7.1g/cm³ จุดหลอมเหลว 1860°C จุดเดือด 2680°C ความจุความร้อนจำเพาะที่ 25°C 23.35J/(mol·K) ความร้อนของการกลายเป็นไอ 342.1kJ/ โมล ค่าการนำความร้อน 91.3 W/(m·K) (0-100°C) ความต้านทาน (20°C) 13.2uΩ·cm พร้อมคุณสมบัติเชิงกลที่ดี

โครเมียมมี 5 วาเลนซ์ ได้แก่ +2, +3, +4, +5 และ +6 ภายใต้เงื่อนไขของการกระทำภายนอก โครเมียมโดยทั่วไปจะมีความจุ +3 สารประกอบที่มี +ไตรวาเลนท์โครเมียมจะเสถียรที่สุด +สารประกอบโครเมียมหกวาเลนต์ รวมถึงเกลือโครเมียม มีคุณสมบัติออกซิไดซ์ที่แรง รัศมีไอออนของ Cr3+, AI3+ และ Fe3+ มีความคล้ายคลึงกัน ดังนั้นจึงมีความคล้ายคลึงกันได้หลากหลาย นอกจากนี้ องค์ประกอบที่สามารถแทนที่ด้วยโครเมียมได้ ได้แก่ แมงกานีส แมกนีเซียม นิกเกิล โคบอลต์ สังกะสี ฯลฯ ดังนั้นโครเมียมจึงมีการกระจายอย่างกว้างขวางในแร่ธาตุแมกนีเซียมเหล็กซิลิเกตและแร่ธาตุเสริม

แอปพลิเคชัน

โครเมียมเป็นหนึ่งในโลหะที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ ส่วนใหญ่จะใช้ในการผลิตเหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมต่างๆ ในรูปของโลหะผสมเฟอร์โรอัลลอย (เช่น เฟอร์โรโครม) โครเมียมมีลักษณะแข็ง ทนทานต่อการสึกหรอ ทนความร้อน และทนต่อการกัดกร่อน แร่ Chrome ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในโลหะวิทยา วัสดุทนไฟ อุตสาหกรรมเคมี และอุตสาหกรรมโรงหล่อ

ในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา แร่โครเมียมส่วนใหญ่จะใช้ในการหลอมเฟอร์โรโครมและโครเมียมโลหะ โครเมียมถูกใช้เป็นสารเติมแต่งเหล็กเพื่อผลิตเหล็กกล้าพิเศษที่มีความแข็งแรงสูง ทนต่อการกัดกร่อน ทนต่อการสึกหรอ อุณหภูมิสูง และทนต่อการเกิดออกซิเดชันได้หลากหลาย เช่น สแตนเลส เหล็กทนกรด เหล็กทนความร้อน เหล็กลูกปืน เหล็กสปริง เหล็กเครื่องมือ ฯลฯ โครเมียมสามารถเพิ่มคุณสมบัติทางกลและความต้านทานการสึกหรอของเหล็กได้ โลหะโครเมียมส่วนใหญ่จะใช้ในการหลอมโลหะผสมพิเศษที่มีโคบอลต์ นิกเกิล ทังสเตน และองค์ประกอบอื่นๆ การชุบโครเมี่ยมและการชุบโครเมียมสามารถทำให้เหล็ก ทองแดง อลูมิเนียม และโลหะอื่นๆ กลายเป็นพื้นผิวที่ทนทานต่อการกัดกร่อนซึ่งมีความสว่างและสวยงาม

ในอุตสาหกรรมวัสดุทนไฟ แร่โครเมียมเป็นวัสดุทนไฟที่สำคัญที่ใช้ทำอิฐโครเมียม อิฐโครเมียมแมกนีเซีย วัสดุทนไฟขั้นสูง และวัสดุทนไฟพิเศษอื่น ๆ (คอนกรีตโครเมียม) วัสดุทนไฟที่มีโครเมียมส่วนใหญ่ประกอบด้วยอิฐที่มีแร่โครเมียมและแมกนีเซีย ปูนเม็ดแมกนีเซีย-โครมเผา อิฐแมกนีเซีย-โครมหลอมเหลว หลอมเหลว บดละเอียด แล้วจึงประสานอิฐแมกนีเซีย-โครม มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเตาเผาแบบเปิด เตาเหนี่ยวนำ ฯลฯ ตัวแปลงโลหะและซับในเตาหมุนของอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ ฯลฯ

ในอุตสาหกรรมโรงหล่อ แร่โครเมียมจะไม่ทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบอื่นๆ ในเหล็กหลอมเหลวในระหว่างกระบวนการเท มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ ทนทานต่อการทะลุผ่านของโลหะ และมีประสิทธิภาพการทำความเย็นที่ดีกว่าเพทาย แร่โครเมียมสำหรับโรงหล่อมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีและการกระจายขนาดอนุภาค

ในอุตสาหกรรมเคมี การใช้โครเมียมโดยตรงที่สุดคือการผลิตสารละลายโซเดียมไดโครเมต (Na2Cr2O7·H2O) จากนั้นจึงเตรียมสารประกอบโครเมียมอื่นๆ เพื่อใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น เม็ดสี สิ่งทอ การชุบด้วยไฟฟ้า และการผลิตเครื่องหนัง รวมถึงตัวเร่งปฏิกิริยา .

ผงแร่โครเมียมบดละเอียดเป็นสารแต่งสีตามธรรมชาติในการผลิตแก้ว เซรามิก และกระเบื้องเคลือบ เมื่อใช้โซเดียมไดโครเมตทำลายหนัง โปรตีน (คอลลาเจน) และคาร์โบไฮเดรตในหนังเดิมจะทำปฏิกิริยากับสารเคมีเพื่อสร้างสารเชิงซ้อนที่เสถียร ซึ่งกลายเป็นพื้นฐานของผลิตภัณฑ์เครื่องหนัง ในอุตสาหกรรมสิ่งทอ โซเดียมไดโครเมตถูกใช้เป็นสารประชดในการย้อมผ้า ซึ่งสามารถยึดโมเลกุลของสีย้อมเข้ากับสารประกอบอินทรีย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ มันยังสามารถใช้เป็นสารออกซิแดนท์ในการผลิตสีย้อมและสารตัวกลางได้

แร่โครเมียม

มีแร่ธาตุที่มีโครเมียมมากกว่า 50 ชนิดที่ถูกค้นพบในธรรมชาติ แต่ส่วนใหญ่มีปริมาณโครเมียมต่ำและมีการกระจายตัวที่กระจัดกระจายซึ่งมีมูลค่าการใช้ทางอุตสาหกรรมต่ำ แร่ธาตุที่มีโครเมียมเหล่านี้เป็นของออกไซด์ โครเมต และซิลิเกต นอกเหนือจากไฮดรอกไซด์ ไอโอเดต ไนไตรด์ และซัลไฟด์เพียงไม่กี่ชนิด ในหมู่พวกเขาแร่โครเมียมไนไตรด์และโครเมียมซัลไฟด์จะพบได้ในอุกกาบาตเท่านั้น

ในฐานะที่เป็นแร่ธาตุชนิดหนึ่งในวงศ์ย่อยแร่โครเมียม โครไมต์จึงเป็นแร่ทางอุตสาหกรรมที่สำคัญเพียงชนิดเดียวของโครเมียม สูตรทางเคมีทางทฤษฎีคือ (MgFe)Cr2O4 ซึ่งมี Cr2O3 คิดเป็น 68% และ FeO คิดเป็น 32% ในองค์ประกอบทางเคมี ไอออนบวกแบบไตรวาเลนต์ส่วนใหญ่เป็น Cr3+ และมักจะมีการแทนที่แบบไอโซมอร์ฟิกของ Al3+, Fe3+ และ Mg2+, Fe2+ ในโครไมต์ที่ผลิตขึ้นจริง ส่วนหนึ่งของ Fe2+ มักจะถูกแทนที่ด้วย Mg2+ และ Cr3+ จะถูกแทนที่ด้วย Al3+ และ Fe3+ ในองศาที่แตกต่างกัน ระดับที่สมบูรณ์ของการทดแทนไอโซมอร์ฟิกในส่วนประกอบต่างๆ ของโครไมต์ไม่สอดคล้องกัน ไอออนบวกที่มีการประสานงานสี่ลำดับส่วนใหญ่เป็นแมกนีเซียมและเหล็ก และการทดแทนไอโซมอร์ฟิกที่สมบูรณ์ระหว่างแมกนีเซียม-เหล็ก ตามวิธีการแบ่งสี่ส่วน โครไมต์สามารถแบ่งออกเป็นสี่กลุ่มย่อย: แมกนีเซียมโครไมต์ โครไมต์เหล็กแมกนีเซียม โครไมต์มาฟิกเหล็ก และเหล็กโครไมต์ นอกจากนี้ โครไมต์มักประกอบด้วยแมงกานีสจำนวนเล็กน้อย ซึ่งเป็นส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันของไทเทเนียม วาเนเดียม และสังกะสี โครงสร้างของโครไมต์เป็นแบบสปิเนลปกติ

4. มาตรฐานคุณภาพโครเมียมเข้มข้น

ตามวิธีการประมวลผลที่แตกต่างกัน (การทำให้เป็นแร่และแร่ธรรมชาติ) แร่โครเมียมสำหรับโลหะวิทยาแบ่งออกเป็นสองประเภท: สมาธิ (G) และแร่ก้อน (K) ดูตารางด้านล่าง

ข้อกำหนดด้านคุณภาพสำหรับแร่โครไมต์สำหรับโลหะวิทยา

เทคโนโลยีการเสริมแร่โครเมียม

1) การเลือกตั้งใหม่
ปัจจุบันการแยกด้วยแรงโน้มถ่วงครองตำแหน่งสำคัญในการได้รับประโยชน์จากแร่โครเมียม วิธีการแยกด้วยแรงโน้มถ่วงซึ่งใช้ชั้นหลวมในตัวกลางที่เป็นน้ำเป็นพฤติกรรมพื้นฐาน ยังคงเป็นวิธีการหลักในการเพิ่มคุณค่าให้กับแร่โครเมียมทั่วโลก อุปกรณ์แยกแรงโน้มถ่วงคือรางเกลียวและหัวหมุนเหวี่ยง และช่วงขนาดอนุภาคในการประมวลผลค่อนข้างกว้าง โดยทั่วไป ความแตกต่างของความหนาแน่นระหว่างแร่โครเมียมและแร่ gangue จะมากกว่า 0.8g/cm3 และการแยกแรงโน้มถ่วงของอนุภาคขนาดใดๆ ที่มากกว่า 100um ก็สามารถเป็นที่น่าพอใจได้ ผลลัพธ์ของ แร่ก้อนหยาบ (100 ~ 0.5 มม.) จะถูกจัดเรียงหรือเลือกไว้ล่วงหน้าโดยการเสริมสมรรถนะหนักถึงปานกลาง ซึ่งเป็นวิธีการเสริมสมรรถนะที่ประหยัดมาก

2) การแยกแม่เหล็ก
การแยกแม่เหล็กเป็นวิธีการทำให้เกิดประโยชน์ที่ทำให้แร่ธาตุในสนามแม่เหล็กไม่เท่ากันโดยพิจารณาจากความแตกต่างทางแม่เหล็กของแร่ธาตุในแร่ โครไมต์มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่อ่อนแอและสามารถแยกออกได้ด้วยตัวคั่นแม่เหล็กแบบไล่ระดับสูงวงแหวนแนวตั้ง ตัวคั่นแม่เหล็กแบบแผ่นเปียก และอุปกรณ์อื่น ๆ ค่าสัมประสิทธิ์ความไวต่อแม่เหล็กจำเพาะของแร่โครเมียมที่ผลิตในพื้นที่การผลิตแร่โครเมียมต่างๆ ในโลกไม่แตกต่างกันมากนัก และคล้ายคลึงกับค่าสัมประสิทธิ์ความไวต่อแม่เหล็กเฉพาะของวูลแฟรไมต์และวูลแฟรไมต์ที่ผลิตในภูมิภาคต่างๆ

มีสองสถานการณ์ในการใช้การแยกแม่เหล็กเพื่อให้ได้โครเมียมคุณภาพสูงเข้มข้น: หนึ่งคือการกำจัดแร่ธาตุแม่เหล็กที่แข็งแกร่ง (ส่วนใหญ่เป็นแมกนีไทต์) ในแร่ภายใต้สนามแม่เหล็กอ่อนเพื่อเพิ่มอัตราส่วนของเฟอร์โรโครม และอีกวิธีหนึ่งคือการใช้ สนามแม่เหล็กแรง การแยกแร่ gangue และการกู้คืนแร่โครเมียม (แร่แม่เหล็กอ่อน)

3) การเลือกไฟฟ้า
การแยกแร่ด้วยไฟฟ้าเป็นวิธีการแยกแร่โครเมียมและแร่ gangue ซิลิเกตโดยใช้คุณสมบัติทางไฟฟ้าของแร่ธาตุ เช่น ค่าการนำไฟฟ้าและค่าคงที่ไดอิเล็กตริกที่แตกต่างกัน

4) การลอยอยู่ในน้ำ
ในกระบวนการแยกแรงโน้มถ่วง แร่โครไมต์เนื้อละเอียด (-100um) มักจะถูกทิ้งเป็นหางแร่ แต่โครไมต์ขนาดนี้ยังคงมีค่าการใช้งานสูง ดังนั้นวิธีการลอยตัวจึงสามารถใช้สำหรับแร่โครไมต์เม็ดละเอียดเกรดต่ำได้ ได้รับการกู้คืนแล้ว การลอยตัวของแร่โครเมียมด้วย Cr2O3 20% ~40% ในหางแร่และแร่ธาตุคดเคี้ยว โอลิวีน รูไทล์ และแคลเซียมแมกนีเซียมคาร์บอเนตเป็นแร่ธาตุ gangue แร่ถูกบดละเอียดถึง 200μm แก้วน้ำ ฟอสเฟต เมตาฟอสเฟต ฟลูออโรซิลิเกต ฯลฯ ใช้เพื่อกระจายและยับยั้งตะกอน และใช้กรดไขมันไม่อิ่มตัวเป็นตัวสะสม การกระจายและการปราบปรามของตะกอน gangue มีความสำคัญมากต่อกระบวนการลอยอยู่ในน้ำ ไอออนของโลหะ เช่น เหล็กและตะกั่วสามารถกระตุ้นโครไมต์ได้ เมื่อค่า pH ของสารละลายต่ำกว่า 6 โครไมต์จะลอยแทบไม่ได้ ในระยะสั้น การใช้รีเอเจนต์ลอยอยู่ในน้ำมีขนาดใหญ่ เกรดเข้มข้นไม่เสถียร และอัตราการคืนสภาพต่ำ Ca2+ และ Mg2+ ที่ละลายจากแร่ธาตุ gangue ช่วยลดความสามารถในการคัดเลือกของกระบวนการลอยอยู่ในน้ำ

5) การได้รับประโยชน์ทางเคมี
วิธีเคมีคือการบำบัดแร่โครไมต์บางชนิดโดยตรงซึ่งไม่สามารถแยกออกจากกันโดยวิธีทางกายภาพได้ หรือวิธีทางกายภาพจะมีต้นทุนค่อนข้างสูง อัตราส่วน Cr/Fe ของสมาธิที่ผลิตโดยวิธีทางเคมีสูงกว่าอัตราส่วนของวิธีทางกายภาพทั่วไป วิธีการทางเคมีประกอบด้วย: การชะล้างแบบเลือก, การลดการเกิดออกซิเดชัน, การแยกการหลอม, การชะล้างกรดซัลฟูริกและกรดโครมิก, การรีดิวซ์และการชะกรดซัลฟิวริก ฯลฯ การรวมกันของวิธีเคมีกายภาพและการบำบัดโดยตรงของแร่โครเมียมโดยวิธีทางเคมีเป็นหนึ่งในวิธีหลัก แนวโน้มของการได้รับประโยชน์จากโครไมต์ในปัจจุบัน วิธีทางเคมีสามารถสกัดโครเมียมจากแร่ได้โดยตรงและผลิตโครเมียมคาร์ไบด์และโครเมียมออกไซด์