Bản chất của crom
Crom, ký hiệu nguyên tố Cr, số hiệu nguyên tử 24, khối lượng nguyên tử tương đối 51,996, thuộc nhóm kim loại chuyển tiếp VIB trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Kim loại crom có cấu trúc tinh thể lập phương tâm khối, màu trắng bạc, mật độ 7,1 g/cm³, điểm nóng chảy 1860℃, điểm sôi 2680℃, nhiệt dung riêng ở 25℃ là 23,35 J/(mol·K), nhiệt hóa hơi 342,1 kJ/mol, độ dẫn nhiệt 91,3 W/(m·K) (0-100°C), điện trở suất (20°C) là 13,2 μΩ·cm, có tính chất cơ học tốt.
Crom có năm hóa trị: +2, +3, +4, +5 và +6. Trong điều kiện hoạt động nội sinh, crom thường ở hóa trị +3. Các hợp chất chứa crom hóa trị +3 là ổn định nhất. Các hợp chất crom hóa trị +6, bao gồm cả muối crom, có tính oxy hóa mạnh. Bán kính ion của Cr3+, Al3+ và Fe3+ tương tự nhau, do đó chúng có thể có nhiều điểm tương đồng. Ngoài ra, các nguyên tố có thể thay thế crom là mangan, magiê, niken, coban, kẽm, v.v., vì vậy crom được phân bố rộng rãi trong các khoáng chất silicat sắt magiê và các khoáng chất phụ trợ.
Ứng dụng
Crom là một trong những kim loại được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp hiện đại. Nó chủ yếu được sử dụng trong sản xuất thép không gỉ và các loại thép hợp kim khác nhau dưới dạng hợp kim sắt (như ferrochrome). Crom có đặc tính cứng, chịu mài mòn, chịu nhiệt và chống ăn mòn. Quặng crom được sử dụng rộng rãi trong luyện kim, vật liệu chịu lửa, công nghiệp hóa chất và công nghiệp đúc.
Trong ngành luyện kim, quặng crom chủ yếu được sử dụng để nấu chảy ferrochrome và crom kim loại. Crom được sử dụng làm chất phụ gia thép để sản xuất nhiều loại thép đặc biệt có độ bền cao, chống ăn mòn, chống mài mòn, chịu nhiệt độ cao và chống oxy hóa, chẳng hạn như thép không gỉ, thép chống axit, thép chịu nhiệt, thép vòng bi, thép lò xo, thép dụng cụ, v.v. Crom có thể tăng cường các tính chất cơ học và khả năng chống mài mòn của thép. Crom kim loại chủ yếu được sử dụng để nấu chảy các hợp kim đặc biệt với coban, niken, vonfram và các nguyên tố khác. Mạ crom và xử lý crom hóa có thể tạo cho thép, đồng, nhôm và các kim loại khác một bề mặt chống ăn mòn, sáng bóng và đẹp.
Trong ngành công nghiệp vật liệu chịu lửa, quặng crom là một nguyên liệu chịu lửa quan trọng được sử dụng để sản xuất gạch crom, gạch crom-magiê, vật liệu chịu lửa tiên tiến và các vật liệu chịu lửa đặc biệt khác (bê tông crom). Vật liệu chịu lửa gốc crom chủ yếu bao gồm gạch làm từ quặng crom và magiê, clinker magiê-crom thiêu kết, gạch magiê-crom nóng chảy, gạch magiê-crom nóng chảy, nghiền mịn và sau đó liên kết. Chúng được sử dụng rộng rãi trong lò luyện kim hở, lò cảm ứng, v.v., lò chuyển đổi luyện kim và lớp lót lò quay của ngành công nghiệp xi măng, v.v.
Trong ngành công nghiệp đúc, quặng crom không tương tác với các nguyên tố khác trong thép nóng chảy trong quá trình rót, có hệ số giãn nở nhiệt thấp, chống thấm kim loại và có khả năng làm nguội tốt hơn zircon. Quặng crom dùng trong ngành đúc có yêu cầu nghiêm ngặt về thành phần hóa học và phân bố kích thước hạt.
Trong ngành công nghiệp hóa chất, ứng dụng trực tiếp nhất của crom là sản xuất dung dịch natri dicromat (Na2Cr2O7·H2O), sau đó điều chế các hợp chất crom khác để sử dụng trong các ngành công nghiệp như sản xuất chất tạo màu, dệt may, mạ điện và thuộc da, cũng như làm chất xúc tác.
Bột quặng crom nghiền mịn là chất tạo màu tự nhiên trong sản xuất thủy tinh, gốm sứ và gạch men. Khi sử dụng natri dicromat để xử lý da, protein (collagen) và carbohydrate trong da ban đầu sẽ phản ứng với các chất hóa học để tạo thành một phức hợp ổn định, trở thành cơ sở của các sản phẩm da. Trong ngành công nghiệp dệt may, natri dicromat được sử dụng làm chất cố định màu trong nhuộm vải, có thể gắn kết hiệu quả các phân tử thuốc nhuộm với các hợp chất hữu cơ; nó cũng có thể được sử dụng làm chất oxy hóa trong sản xuất thuốc nhuộm và các chất trung gian.
Khoáng chất crom
Trong tự nhiên, người ta đã phát hiện hơn 50 loại khoáng chất chứa crom, nhưng hầu hết chúng có hàm lượng crom thấp và phân bố rải rác, do đó giá trị sử dụng công nghiệp thấp. Các khoáng chất chứa crom này thuộc nhóm oxit, cromat và silicat, ngoài ra còn có một số hydroxit, iodat, nitrit và sunfua. Trong đó, khoáng chất nitrit crom và sunfua crom chỉ được tìm thấy trong thiên thạch.
Là một loại khoáng vật thuộc phân nhóm quặng crom, cromit là khoáng vật công nghiệp quan trọng duy nhất của crom. Công thức hóa học lý thuyết là (MgFe)Cr2O4, trong đó hàm lượng Cr2O3 chiếm 68% và FeO chiếm 32%. Về thành phần hóa học, cation hóa trị ba chủ yếu là Cr3+, và thường có sự thay thế đồng hình của Al3+, Fe3+ và Mg2+, Fe2+. Trong cromit thực tế được sản xuất, một phần Fe2+ thường được thay thế bởi Mg2+, và Cr3+ được thay thế bởi Al3+ và Fe3+ ở các mức độ khác nhau. Mức độ thay thế đồng hình hoàn toàn giữa các thành phần khác nhau của cromit không nhất quán. Các cation phối trí bậc bốn chủ yếu là magie và sắt, và có sự thay thế đồng hình hoàn toàn giữa magie và sắt. Theo phương pháp phân chia bốn nhóm, cromit có thể được chia thành bốn nhóm nhỏ: cromit magie, cromit sắt-magie, cromit sắt-mafic và cromit sắt. Ngoài ra, cromit thường chứa một lượng nhỏ mangan, một hỗn hợp đồng nhất gồm titan, vanadi và kẽm. Cấu trúc của cromit thuộc loại spinel thông thường.
4. Tiêu chuẩn chất lượng của quặng crom cô đặc
Theo các phương pháp chế biến khác nhau (khoáng hóa và quặng tự nhiên), quặng crom dùng trong luyện kim được chia thành hai loại: quặng tinh (G) và quặng cục (K). Xem bảng bên dưới.
Yêu cầu chất lượng đối với quặng cromit dùng trong luyện kim
Công nghệ làm giàu quặng crom
1) Tái tranh cử
Hiện nay, tuyển trọng lực chiếm vị trí quan trọng trong quá trình làm giàu quặng crom. Phương pháp tuyển trọng lực, sử dụng hiện tượng phân lớp rời rạc trong môi trường nước làm cơ sở, vẫn là phương pháp chính để làm giàu quặng crom trên toàn thế giới. Thiết bị tuyển trọng lực bao gồm máng xoắn ốc và máy ly tâm, và phạm vi kích thước hạt xử lý tương đối rộng. Nói chung, sự chênh lệch mật độ giữa khoáng chất crom và khoáng chất tạp chất lớn hơn 0,8g/cm3, và tuyển trọng lực có thể cho kết quả tốt đối với bất kỳ kích thước hạt nào lớn hơn 100µm. Quặng cục thô (100 ~ 0,5mm) được phân loại hoặc lựa chọn sơ bộ bằng phương pháp tuyển trọng lực trong môi trường nước, đây là một phương pháp làm giàu rất kinh tế.
2) Tách từ
Tuyển từ là một phương pháp làm giàu khoáng sản dựa trên sự khác biệt về từ tính của các khoáng chất trong quặng, thực hiện việc tách các khoáng chất trong từ trường không đồng nhất. Cromit có tính chất từ yếu và có thể được tách bằng máy tách từ gradient cao dạng vòng đứng, máy tách từ dạng tấm ướt và các thiết bị khác. Hệ số độ nhạy từ riêng của các khoáng chất crom được sản xuất ở các vùng sản xuất quặng crom khác nhau trên thế giới không khác biệt nhiều, và tương tự như hệ số độ nhạy từ riêng của wolframit và wolframit được sản xuất ở các vùng khác nhau.
Có hai trường hợp sử dụng phương pháp tách từ để thu được quặng crom chất lượng cao: một là loại bỏ các khoáng chất có từ tính mạnh (chủ yếu là magnetit) trong quặng dưới từ trường yếu để tăng tỷ lệ ferrochrome, và trường hợp còn lại là sử dụng từ trường mạnh để tách các khoáng chất tạp và thu hồi quặng crom (các khoáng chất có từ tính yếu).
3) Lựa chọn điện
Phương pháp tách điện là phương pháp tách quặng crom và khoáng chất silicat không liên quan bằng cách sử dụng các đặc tính điện của khoáng chất, chẳng hạn như sự khác biệt về độ dẫn điện và hằng số điện môi.
4) Tuyển nổi
Trong quá trình tuyển trọng lực, quặng cromit hạt mịn (-100 µm) thường bị loại bỏ dưới dạng chất thải, nhưng cromit có kích thước này vẫn có giá trị sử dụng cao, vì vậy phương pháp tuyển nổi có thể được sử dụng để thu hồi quặng cromit hạt mịn có hàm lượng thấp. Tuyển nổi quặng crom có hàm lượng Cr2O3 từ 20% đến 40% trong chất thải và các khoáng chất serpentin, olivin, rutile và canxi magie cacbonat làm khoáng chất tạp. Quặng được nghiền mịn đến 200 µm, sử dụng thủy tinh lỏng, phosphat, metaphosphat, fluorosilicat, v.v. để phân tán và ức chế bùn, và axit béo không bão hòa được sử dụng làm chất thu gom. Việc phân tán và ức chế bùn tạp rất quan trọng đối với quá trình tuyển nổi. Các ion kim loại như sắt và chì có thể kích hoạt cromit. Khi giá trị pH của bùn dưới 6, cromit sẽ khó nổi. Tóm lại, lượng thuốc tuyển nổi tiêu thụ lớn, hàm lượng quặng tinh không ổn định và tỷ lệ thu hồi thấp. Ion Ca2+ và Mg2+ hòa tan từ các khoáng chất tạp chất làm giảm tính chọn lọc của quá trình tuyển nổi.
5) Làm giàu hóa chất
Phương pháp hóa học là phương pháp xử lý trực tiếp một số loại quặng cromit không thể tách bằng phương pháp vật lý hoặc chi phí của phương pháp vật lý tương đối cao. Tỷ lệ Cr/Fe của tinh quặng thu được bằng phương pháp hóa học cao hơn so với phương pháp vật lý thông thường. Các phương pháp hóa học bao gồm: tuyển nổi chọn lọc, khử oxy hóa, tách nóng chảy, tuyển nổi bằng axit sulfuric và axit cromic, khử và tuyển nổi bằng axit sulfuric, v.v. Sự kết hợp giữa các phương pháp vật lý-hóa học và xử lý trực tiếp quặng crom bằng phương pháp hóa học là một trong những xu hướng chính trong tuyển quặng cromit hiện nay. Phương pháp hóa học có thể trực tiếp chiết xuất crom từ quặng và sản xuất crom cacbua và crom oxit.
Thời gian đăng bài: 30/04/2021