تجمع مواد معدنی رایج - خواص سنگ معدن کروم و فناوری غنی سازی

ماهیت کروم

کروم، نماد عنصر Cr، عدد اتمی 24، جرم اتمی نسبی 51.996، متعلق به عنصر فلز واسطه گروه VIB جدول تناوبی عناصر شیمیایی است. فلز کروم کریستال مکعبی متمرکز بدنه، سفید نقره‌ای، چگالی 7.1 گرم بر سانتی‌متر، نقطه ذوب 1860 درجه سانتیگراد، نقطه جوش 2680 درجه سانتیگراد، ظرفیت گرمایی ویژه در 25 درجه سانتیگراد 23.35 J/(mol·K)، گرمای تبخیر 1kJ/342 است. مول، هدایت حرارتی 91.3 W/(m·K) (0-100°C)، مقاومت (20°C) 13.2uΩ·cm، با خواص مکانیکی خوب.

کروم دارای پنج ظرفیت است: +2، +3، +4، +5 و +6. در شرایط عمل درون زا، کروم به طور کلی +3 ظرفیت است. ترکیبات با کروم سه ظرفیتی + پایدارترین هستند. +ترکیبات کروم شش ظرفیتی، از جمله نمک های کروم، خاصیت اکسید کنندگی قوی دارند. شعاع های یونی Cr3+، AI3+ و Fe3+ مشابه هستند، بنابراین می توانند طیف گسترده ای از شباهت ها را داشته باشند. علاوه بر این، عناصری که می توانند با کروم جایگزین شوند عبارتند از منگنز، منیزیم، نیکل، کبالت، روی و غیره، بنابراین کروم به طور گسترده در کانی های سیلیکات آهن منیزیم و مواد معدنی کمکی توزیع می شود.

برنامه

کروم یکی از پرکاربردترین فلزات در صنعت مدرن است. عمدتاً در تولید فولاد ضد زنگ و فولادهای آلیاژی مختلف به شکل فروآلیاژ (مانند فروکروم) استفاده می شود. کروم دارای ویژگی های سخت، مقاوم در برابر سایش، مقاوم در برابر حرارت و مقاوم در برابر خوردگی است. سنگ معدن کروم به طور گسترده در متالورژی، مواد نسوز، صنایع شیمیایی و صنایع ریخته گری استفاده می شود.

در صنعت متالورژی، سنگ معدن کروم عمدتاً برای ذوب فروکروم و کروم فلزی استفاده می شود. کروم به عنوان یک افزودنی فولاد برای تولید انواع فولادهای ویژه با استحکام بالا، مقاوم در برابر خوردگی، مقاوم در برابر سایش، درجه حرارت بالا و مقاوم در برابر اکسیداسیون، مانند فولاد ضد زنگ، فولاد مقاوم در برابر اسید، فولاد مقاوم در برابر حرارت، فولاد بلبرینگ، فولاد فنری، فولاد ابزار و غیره کروم می تواند خواص مکانیکی و مقاومت در برابر سایش فولاد را افزایش دهد. فلز کروم عمدتاً برای ذوب آلیاژهای خاص با کبالت، نیکل، تنگستن و سایر عناصر استفاده می شود. روکش کروم و کروم سازی می تواند باعث شود که فولاد، مس، آلومینیوم و سایر فلزات سطحی مقاوم در برابر خوردگی ایجاد کنند که درخشان و زیبا است.

در صنعت دیرگداز، سنگ معدن کروم یک ماده نسوز مهم است که برای ساخت آجرهای کرومی، آجرهای کروم منیزیا، نسوزهای پیشرفته و سایر مواد نسوز ویژه (بتن کروم) استفاده می شود. دیرگدازهای مبتنی بر کروم عمدتاً شامل آجرهایی با سنگ معدن کروم و منیزیم، کلینکر منیزیم-کروم متخلخل، آجرهای منیزیم-کروم مذاب، آجرهای مذاب، ریز آسیاب شده و سپس آجرهای منیزیم-کروم پیوند شده هستند. کاربرد وسیعی در کوره های اجاق باز، کوره های القایی و ... دارند مبدل متالورژی و آستر کوره های دوار صنعت سیمان و غیره.

در صنعت ریخته گری، سنگ کروم در طول فرآیند ریختن با سایر عناصر فولاد مذاب برهمکنش نخواهد داشت، ضریب انبساط حرارتی پایینی دارد، در برابر نفوذ فلز مقاوم است و عملکرد سرمایش بهتری نسبت به زیرکون دارد. سنگ معدن کروم برای ریخته گری الزامات سختگیرانه ای در مورد ترکیب شیمیایی و توزیع اندازه ذرات دارد.

در صنایع شیمیایی مستقیم ترین کاربرد کروم تولید محلول دی کرومات سدیم (Na2Cr2O7·H2O) و سپس تهیه سایر ترکیبات کروم برای استفاده در صنایعی مانند رنگدانه ها، نساجی، آبکاری و چرم سازی و همچنین کاتالیزورها می باشد. .

پودر سنگ معدن کروم ریز آسیاب شده یک عامل رنگ دهنده طبیعی در تولید شیشه، سرامیک و کاشی های لعابدار است. هنگامی که از دی کرومات سدیم برای تخریب چرم استفاده می شود، پروتئین (کلاژن) و کربوهیدرات های موجود در چرم اصلی با مواد شیمیایی واکنش داده و یک مجتمع پایدار را تشکیل می دهند که اساس محصولات چرمی می شود. در صنعت نساجی، دی کرومات سدیم به عنوان ماده ای در رنگرزی پارچه استفاده می شود که می تواند به طور موثر مولکول های رنگ را به ترکیبات آلی متصل کند. همچنین می توان از آن به عنوان یک اکسیدان در ساخت رنگ ها و مواد واسطه استفاده کرد.

معدنی کروم

بیش از 50 نوع ماده معدنی حاوی کروم در طبیعت کشف شده است، اما اکثر آنها دارای محتوای کروم کم و توزیع پراکنده هستند که ارزش مصرف صنعتی پایینی دارد. این کانی‌های حاوی کروم به اکسیدها، کرومات‌ها و سیلیکات‌ها، علاوه بر چند هیدروکسید، یدات، نیترید و سولفید تعلق دارند. در میان آنها، نیترید کروم و کانی های سولفید کروم فقط در شهاب سنگ ها یافت می شوند.

کرومیت به عنوان یک گونه معدنی در زیرخانواده سنگ معدن کروم، تنها کانی صنعتی مهم کروم است. فرمول شیمیایی نظری (MgFe)Cr2O4 است که در آن محتوای Cr2O3 68٪ و FeO 32٪ است. در ترکیب شیمیایی آن، کاتیون سه ظرفیتی عمدتاً Cr3+ است و اغلب جایگزین‌های هم‌مورف Al3+، Fe3+ و Mg2+، Fe2+ وجود دارد. در کرومیت واقعی تولید شده، بخشی از Fe2+ اغلب با Mg2+ جایگزین می‌شود و Cr3+ با Al3+ و Fe3+ به درجات مختلف جایگزین می‌شود. درجه کامل جانشینی ایزومورفیک در بین اجزای مختلف کرومیت سازگار نیست. کاتیونهای هماهنگی چهار مرتبه عمدتاً منیزیم و آهن هستند و جانشینی کامل ایزومورف بین منیزیم و آهن هستند. بر اساس روش چهار تقسیمی، کرومیت را می توان به چهار زیرگروه تقسیم کرد: کرومیت منیزیم، کرومیت آهن منیزیم، کرومیت مافیک آهن و کرومیت آهن. علاوه بر این، کرومیت اغلب حاوی مقدار کمی منگنز، مخلوطی همگن از تیتانیوم، وانادیم و روی است. ساختار کرومیت از نوع اسپینل معمولی است.

4. استاندارد کیفیت کنسانتره کروم

با توجه به روش های مختلف فرآوری (معدنی سازی و سنگ معدن طبیعی)، سنگ معدن کروم برای متالورژی به دو نوع کنسانتره (G) و سنگ کلوخه (K) تقسیم می شود. جدول زیر را ببینید.

الزامات کیفیت برای سنگ معدن کرومیت برای متالورژی

فناوری بهره‌برداری از سنگ معدن کروم

1) انتخاب مجدد
در حال حاضر، جداسازی ثقلی جایگاه مهمی در بهره‌برداری از سنگ معدن کروم دارد. روش جداسازی ثقلی که از لایه‌بندی شل در محیط آبی به عنوان رفتار پایه استفاده می‌کند، هنوز روش اصلی برای غنی‌سازی سنگ معدن کروم در سراسر جهان است. تجهیزات جداسازی گرانشی یک لوله مارپیچ و یک متمرکز کننده گریز از مرکز است و محدوده اندازه ذرات پردازش نسبتاً گسترده است. به طور کلی، تفاوت چگالی بین کانی‌های کروم و کانی‌های گنگ بیشتر از 0.8 گرم بر سانتی‌متر مکعب است و جداسازی گرانشی هر اندازه ذرات بزرگ‌تر از 100um می‌تواند رضایت‌بخش باشد. نتیجه از. سنگ معدن کلوخه های درشت (100 ~ 0.5 میلی متر) به وسیله غنی سازی متوسط ​​سنگین مرتب شده یا از قبل انتخاب می شود، که یک روش غنی سازی بسیار مقرون به صرفه است.

2) جداسازی مغناطیسی
جداسازی مغناطیسی یک روش بهینه‌سازی است که جداسازی کانی‌ها را در یک میدان مغناطیسی غیریکنواخت بر اساس اختلاف مغناطیسی کانی‌های موجود در کانه انجام می‌دهد. کرومیت خواص مغناطیسی ضعیفی دارد و می توان آن را با جداکننده های مغناطیسی با شیب زیاد حلقه عمودی، جداکننده های مغناطیسی صفحه مرطوب و سایر تجهیزات جدا کرد. ضرایب حساسیت مغناطیسی ویژه کانی‌های کروم تولید شده در مناطق مختلف تولید سنگ کروم در جهان، تفاوت چندانی با ضرایب حساسیت مغناطیسی خاص ولفرامیت و ولفرامیت تولید شده در مناطق مختلف دارد.

دو حالت در استفاده از جداسازی مغناطیسی برای به دست آوردن کنسانتره کروم با عیار بالا وجود دارد: یکی حذف کانی های مغناطیسی قوی (عمدتا مگنتیت) در سنگ معدن تحت یک میدان مغناطیسی ضعیف برای افزایش نسبت فروکروم، و دیگری استفاده از یک میدان مغناطیسی قوی جداسازی کانی های گنگ و بازیابی سنگ معدن کروم (کانی های مغناطیسی ضعیف).

3) انتخاب الکتریکی
جداسازی الکتریکی روشی برای جداسازی سنگ معدن کروم و کانی های گنگ سیلیکات با استفاده از خواص الکتریکی کانی ها مانند تفاوت در رسانایی و ثابت دی الکتریک است.

4) شناورسازی
در فرآیند جداسازی ثقلی، سنگ معدن کرومیت ریزدانه (100- میلی متر) اغلب به عنوان باطله دور ریخته می شود، اما کرومیت با این اندازه هنوز دارای ارزش استفاده بالایی است، بنابراین می توان از روش فلوتاسیون برای سنگ معدنی کرومیت دانه ای با عیار پایین استفاده کرد. بازیابی می شود. فلوتاسیون سنگ معدن کروم با 20% ~ 40% Cr2O3 در باطله و کانی های سرپانتین، الیوین، روتیل و کربنات منیزیم کلسیم به عنوان کانی های گنگ. سنگ معدن تا 200 میکرومتر ریز آسیاب می شود، شیشه آب، فسفات، متافسفات، فلورسیلیکات و غیره برای پراکندگی و مهار لجن و اسید چرب غیر اشباع به عنوان جمع کننده استفاده می شود. پراکندگی و سرکوب لجن گنگ برای فرآیند فلوتاسیون بسیار مهم است. یون های فلزی مانند آهن و سرب می توانند کرومیت را فعال کنند. هنگامی که مقدار pH دوغاب زیر 6 باشد، کرومیت به سختی شناور می شود. به طور خلاصه، مصرف معرف فلوتاسیون زیاد است، عیار کنسانتره ناپایدار است و نرخ بازیابی کم است. Ca2+ و Mg2+ حل شده از مواد معدنی گنگ، انتخاب پذیری فرآیند فلوتاسیون را کاهش می دهند.

5) بهینه سازی شیمیایی
روش شیمیایی تصفیه مستقیم سنگ معدن کرومیت خاصی است که با روش فیزیکی قابل جداسازی نیست و یا هزینه روش فیزیکی نسبتاً بالاست. نسبت کروم به آهن کنسانتره تولید شده به روش شیمیایی بیشتر از روش فیزیکی معمولی است. روشهای شیمیایی عبارتند از: لیچینگ انتخابی، احیای اکسیداسیون، جداسازی ذوبی، لیچینگ اسید سولفوریک و اسید کرومیک، شستشوی اسید سولفوریک و اسید سولفوریک و غیره. روند در بهره گیری از کرومیت امروزی روش‌های شیمیایی می‌توانند مستقیماً کروم را از سنگ معدن استخراج کنند و کاربید کروم و اکسید کروم تولید کنند.