საერთო მინერალების დაგროვება - ქრომის მადნის თვისებები და გამდიდრების ტექნოლოგია

ქრომის ბუნება

ქრომი, ელემენტის სიმბოლო Cr, ატომური ნომერი 24, ფარდობითი ატომური მასა 51.996, მიეკუთვნება ქიმიური ელემენტების პერიოდული ცხრილის VIB ჯგუფის გარდამავალ ლითონს. ლითონური ქრომი არის სხეულზე ორიენტირებული კუბური კრისტალი, ვერცხლისფერ-თეთრი, სიმკვრივე 7.1 გ/სმ³, დნობის წერტილი 1860℃, დუღილის წერტილი 2680℃, სპეციფიკური სითბოტევადობა 25℃-ზე 23.35 ჯ/(მოლ·კ), აორთქლების სითბო 342.1 კჯ/მოლ, თბოგამტარობა 91.3 ვტ/(მ·კ) (0-100°C), წინაღობა (20°C) 13.2 μΩ·სმ, კარგი მექანიკური თვისებებით.

ქრომს ხუთი ვალენტობა აქვს: +2, +3, +4, +5 და +6. ენდოგენური მოქმედების პირობებში, ქრომს, როგორც წესი, +3 ვალენტობა აქვს. +სამვალენტიანი ქრომის შემცველი ნაერთები ყველაზე სტაბილურია. +ექვსვალენტიანი ქრომის ნაერთებს, მათ შორის ქრომის მარილებს, აქვთ ძლიერი დამჟანგავი თვისებები. Cr3+, AI3+ და Fe3+-ის იონური რადიუსები მსგავსია, ამიტომ მათ შეიძლება ჰქონდეთ მსგავსების ფართო სპექტრი. გარდა ამისა, ქრომით ჩანაცვლებადი ელემენტებია მანგანუმი, მაგნიუმი, ნიკელი, კობალტი, თუთია და ა.შ., ამიტომ ქრომი ფართოდ არის გავრცელებული მაგნიუმის რკინის სილიკატურ მინერალებსა და დამხმარე მინერალებში.

აპლიკაცია

ქრომი თანამედროვე ინდუსტრიაში ერთ-ერთი ყველაზე ფართოდ გამოყენებადი ლითონია. იგი ძირითადად გამოიყენება უჟანგავი ფოლადის და სხვადასხვა შენადნობის ფოლადების წარმოებაში ფეროშენადნობების (მაგალითად, ფეროქრომის) სახით. ქრომს ახასიათებს მყარი, ცვეთამედეგი, სითბური და კოროზიისადმი მდგრადი მახასიათებლები. ქრომის მადანი ფართოდ გამოიყენება მეტალურგიაში, ცეცხლგამძლე მასალების, ქიმიური მრეწველობისა და ჩამოსხმის ინდუსტრიებში.

მეტალურგიულ ინდუსტრიაში ქრომის მადანი ძირითადად გამოიყენება ფეროქრომის და მეტალური ქრომის დნობისთვის. ქრომი გამოიყენება ფოლადის დანამატად სხვადასხვა მაღალი სიმტკიცის, კოროზიისადმი მდგრადი, ცვეთამედეგი, მაღალი ტემპერატურისა და დაჟანგვისადმი მდგრადი სპეციალური ფოლადების წარმოებისთვის, როგორიცაა უჟანგავი ფოლადი, მჟავამედეგი ფოლადი, სითბომედეგი ფოლადი, ბურთულიანი საკისრებიანი ფოლადი, ზამბარიანი ფოლადი, ხელსაწყოების ფოლადი და ა.შ. ქრომს შეუძლია გააუმჯობესოს ფოლადის მექანიკური თვისებები და ცვეთამედეგობა. ლითონის ქრომი ძირითადად გამოიყენება კობალტის, ნიკელის, ვოლფრამის და სხვა ელემენტების სპეციალური შენადნობების დნობისთვის. ქრომირება და ქრომირება ფოლადს, სპილენძს, ალუმინს და სხვა ლითონებს კოროზიისადმი მდგრადი ზედაპირის წარმოქმნას ანიჭებს, რომელიც კაშკაშა და ლამაზია.

ცეცხლგამძლე მრეწველობაში ქრომის მადანი მნიშვნელოვანი ცეცხლგამძლე მასალაა, რომელიც გამოიყენება ქრომის აგურების, ქრომმაგნეზიის აგურების, მოწინავე ცეცხლგამძლე მასალების და სხვა სპეციალური ცეცხლგამძლე მასალების (ქრომბეტონის) დასამზადებლად. ქრომზე დაფუძნებული ცეცხლგამძლე მასალები ძირითადად მოიცავს ქრომის მადნისა და მაგნეზიის შემცველ აგურებს, აგლომერირებულ მაგნეზია-ქრომის კლინკერს, გამდნარ მაგნეზია-ქრომის აგურებს, გამდნარ, წვრილად დაფქულ და შემდეგ შეკრულ მაგნეზია-ქრომის აგურებს. ისინი ფართოდ გამოიყენება ღია კერის ღუმელებში, ინდუქციურ ღუმელებში და ა.შ. ცემენტის მრეწველობის მეტალურგიული გადამყვანი და როტაციული ღუმელების უგულებელყოფაში და ა.შ.

ჩამოსხმის ინდუსტრიაში, ქრომის მადანი ჩამოსხმის პროცესში არ ურთიერთქმედებს გამდნარ ფოლადში არსებულ სხვა ელემენტებთან, აქვს დაბალი თერმული გაფართოების კოეფიციენტი, მდგრადია ლითონის შეღწევადობის მიმართ და ცირკონთან შედარებით უკეთესი გაციების მახასიათებლები აქვს. ჩამოსხმისთვის განკუთვნილი ქრომის მადანს მკაცრი მოთხოვნები აქვს ქიმიური შემადგენლობისა და ნაწილაკების ზომის განაწილების მიმართ.

ქიმიურ მრეწველობაში ქრომის ყველაზე პირდაპირი გამოყენებაა ნატრიუმის დიქრომატის (Na2Cr2O7·H2O) ხსნარის წარმოება, შემდეგ კი ქრომის სხვა ნაერთების მომზადება ისეთ ინდუსტრიებში გამოსაყენებლად, როგორიცაა პიგმენტები, ტექსტილი, ელექტროგალვანიზაცია და ტყავის დამზადება, ასევე კატალიზატორები.

წვრილად დაფქული ქრომის მადნის ფხვნილი ბუნებრივი საღებავია მინის, კერამიკისა და მოჭიქული ფილების წარმოებაში. როდესაც ნატრიუმის დიქრომატი გამოიყენება ტყავის დასამუშავებლად, ორიგინალ ტყავში არსებული ცილა (კოლაგენი) და ნახშირწყლები რეაგირებენ ქიმიურ ნივთიერებებთან სტაბილური კომპლექსის წარმოქმნით, რომელიც ტყავის ნაწარმის საფუძველი ხდება. ტექსტილის ინდუსტრიაში ნატრიუმის დიქრომატი გამოიყენება ქსოვილის შეღებვისას დამამშვიდებლად, რომელსაც შეუძლია საღებავის მოლეკულების ეფექტურად მიმაგრება ორგანულ ნაერთებთან; მისი გამოყენება ასევე შესაძლებელია როგორც ოქსიდანტი საღებავებისა და შუალედური პროდუქტების წარმოებაში.

ქრომის მინერალი

ბუნებაში აღმოჩენილია ქრომის შემცველი მინერალების 50-ზე მეტი სახეობა, თუმცა მათი უმეტესობა ქრომის დაბალი შემცველობითა და გაფანტული განაწილებით ხასიათდება, რაც დაბალი სამრეწველო გამოყენების ღირებულებისაა. ეს ქრომის შემცველი მინერალები მიეკუთვნება ოქსიდებს, ქრომატებსა და სილიკატებს, ასევე რამდენიმე ჰიდროქსიდს, იოდატს, ნიტრიდსა და სულფიდს. მათ შორის, ქრომის ნიტრიდი და ქრომის სულფიდი მხოლოდ მეტეორიტებში გვხვდება.

როგორც ქრომის მადნის ქვეოჯახის მინერალური სახეობა, ქრომიტი ქრომის ერთადერთი მნიშვნელოვანი სამრეწველო მინერალია. თეორიული ქიმიური ფორმულაა (MgFe)Cr2O4, რომელშიც Cr2O3-ის შემცველობა 68%-ს შეადგენს, ხოლო FeO-ს - 32%-ს. ქიმიურ შემადგენლობაში სამვალენტიანი კათიონები ძირითადად Cr3+-ია და ხშირად გვხვდება Al3+, Fe3+ და Mg2+, Fe2+ იზომორფული ჩანაცვლებები. ფაქტობრივად წარმოებულ ქრომიტში Fe2+-ის ნაწილი ხშირად ჩანაცვლებულია Mg2+-ით, ხოლო Cr3+ - Al3+-ით და Fe3+-ით სხვადასხვა ხარისხით. ქრომიტის სხვადასხვა კომპონენტებს შორის იზომორფული ჩანაცვლების სრული ხარისხი არ არის თანმიმდევრული. ოთხრიგიანი კოორდინაციული კათიონები ძირითადად მაგნიუმი და რკინაა, ხოლო მაგნიუმ-რკინას შორის სრული იზომორფული ჩანაცვლება. ოთხრიგიანი დაყოფის მეთოდის მიხედვით, ქრომიტი შეიძლება დაიყოს ოთხ ქვეჯგუფად: მაგნიუმის ქრომიტი, რკინა-მაგნიუმის ქრომიტი, მაფიოზური რკინის ქრომიტი და რკინა-ქრომიტი. გარდა ამისა, ქრომიტი ხშირად შეიცავს მანგანუმის მცირე რაოდენობას, რომელიც ტიტანის, ვანადიუმის და თუთიის ერთგვაროვან ნარევს წარმოადგენს. ქრომიტის სტრუქტურა ნორმალური სპინელის ტიპისაა.

4. ქრომის კონცენტრატის ხარისხის სტანდარტი

სხვადასხვა დამუშავების მეთოდის (მინერალიზაციისა და ბუნებრივი მადნის) მიხედვით, მეტალურგიისთვის განკუთვნილი ქრომის მადანი იყოფა ორ ტიპად: კონცენტრირებული (G) და ნაყარი მადანი (K). იხილეთ ქვემოთ მოცემული ცხრილი.

მეტალურგიისთვის ქრომიტის მადნის ხარისხის მოთხოვნები

ქრომის მადნის გამდიდრების ტექნოლოგია

1) ხელახალი არჩევნები
ამჟამად, გრავიტაციული გამოყოფა მნიშვნელოვან ადგილს იკავებს ქრომის მადნის გამდიდრებაში. გრავიტაციული გამოყოფის მეთოდი, რომელიც ძირითადად წყალხსნარში ფხვიერ შრეებს იყენებს, დღემდე ქრომის მადნის გამდიდრების მთავარ მეთოდს წარმოადგენს მთელ მსოფლიოში. გრავიტაციული გამოყოფის მოწყობილობა წარმოადგენს სპირალურ ღარს და ცენტრიდანულ კონცენტრატორს, ხოლო დამუშავების ნაწილაკების ზომის დიაპაზონი შედარებით ფართოა. ზოგადად, ქრომის მინერალებსა და განგეულ მინერალებს შორის სიმკვრივის სხვაობა 0.8 გ/სმ3-ზე მეტია და 100 მიკრონზე მეტი ზომის ნებისმიერი ნაწილაკის გრავიტაციული გამოყოფა შეიძლება დამაკმაყოფილებელი იყოს. შედეგად, უხეში ნაწილაკები (100 ~ 0.5 მმ) მადანი დახარისხდება ან წინასწარ შეირჩევა მძიმე-საშუალო გამდიდრებით, რაც გამდიდრების ძალიან ეკონომიური მეთოდია.

2) მაგნიტური გამოყოფა
მაგნიტური გამოყოფა არის გამდიდრების მეთოდი, რომელიც ახორციელებს მინერალების გამოყოფას არაერთგვაროვან მაგნიტურ ველში, მადნის მინერალების მაგნიტური სხვაობის საფუძველზე. ქრომიტს აქვს სუსტი მაგნიტური თვისებები და მისი გამოყოფა შესაძლებელია ვერტიკალური რგოლისებრი მაღალი გრადიენტის მაგნიტური გამყოფებით, სველი ფირფიტისებრი მაგნიტური გამყოფებით და სხვა აღჭურვილობით. მსოფლიოს სხვადასხვა ქრომის მადნის მწარმოებელ რეგიონში მოპოვებული ქრომის მინერალების სპეციფიკური მაგნიტური მგრძნობელობის კოეფიციენტები დიდად არ განსხვავდება და მსგავსია სხვადასხვა რეგიონში მოპოვებული ვოლფრამიტისა და ვოლფრამიტის სპეციფიკური მაგნიტური მგრძნობელობის კოეფიციენტებისა.

მაღალი შემცველობის ქრომის კონცენტრატის მისაღებად მაგნიტური გამოყოფის გამოყენებისას ორი სიტუაცია არსებობს: ერთი არის მადნიდან ძლიერი მაგნიტური მინერალების (ძირითადად მაგნეტიტის) მოცილება სუსტი მაგნიტური ველის ქვეშ ფეროქრომის თანაფარდობის გასაზრდელად, ხოლო მეორე არის ძლიერი მაგნიტური ველის გამოყენება. განგის მინერალების გამოყოფა და ქრომის მადნის (სუსტად მაგნიტური მინერალების) აღდგენა.

3) ელექტრო შერჩევა
ელექტრული გამოყოფა არის ქრომის მადნისა და სილიკატური განგეური მინერალების გამოყოფის მეთოდი მინერალების ელექტრული თვისებების გამოყენებით, როგორიცაა გამტარობის სხვაობა და დიელექტრიკული მუდმივა.

4) ფლოტაცია
გრავიტაციული გამოყოფის პროცესში, წვრილმარცვლოვანი (-100 მკმ) ქრომიტის მადანი ხშირად იყრება კუდებად, მაგრამ ამ ზომის ქრომიტს მაინც აქვს მაღალი გამოყენების ღირებულება, ამიტომ ფლოტაციის მეთოდის გამოყენება შესაძლებელია დაბალი შემცველობის წვრილმარცვლოვანი ქრომიტის მადნის აღსადგენად. ქრომის მადნის ფლოტაცია ხდება 20% ~ 40% Cr2O3-ით კუდებად და სერპენტინის, ოლივინის, რუტილის და კალციუმის მაგნიუმის კარბონატის მინერალებით, როგორც განგის მინერალები. მადანი წვრილად იფქვება 200 მკმ-მდე, წყლის მინა, ფოსფატი, მეტაფოსფატი, ფტორსილიკატი და ა.შ. გამოიყენება ნალექის გასაფანტად და დასათრგუნავად, ხოლო უჯერი ცხიმოვანი მჟავები გამოიყენება შემგროვებლად. განგის ნალექის დისპერსია და დათრგუნვა ძალიან მნიშვნელოვანია ფლოტაციის პროცესისთვის. ლითონის იონებს, როგორიცაა რკინა და ტყვია, შეუძლიათ ქრომიტის გააქტიურება. როდესაც ნალექის pH მნიშვნელობა 6-ზე ნაკლებია, ქრომიტი თითქმის არ ტივტივებს. მოკლედ, ფლოტაციის რეაგენტის მოხმარება დიდია, კონცენტრატის ხარისხი არასტაბილურია, ხოლო აღდგენის სიჩქარე დაბალია. განგის მინერალებიდან გახსნილი Ca2+ და Mg2+ ამცირებენ ფლოტაციის პროცესის სელექციურობას.

5) ქიმიური გამდიდრება
ქიმიური მეთოდი გულისხმობს გარკვეული ქრომიტის მადნის პირდაპირ დამუშავებას, რომლის გამოყოფა ფიზიკური მეთოდით შეუძლებელია ან ფიზიკური მეთოდის ღირებულება შედარებით მაღალია. ქიმიური მეთოდით მიღებული კონცენტრატის Cr/Fe თანაფარდობა უფრო მაღალია, ვიდრე ჩვეულებრივი ფიზიკური მეთოდით. ​​ქიმიური მეთოდები მოიცავს: შერჩევით გამორეცხვას, ჟანგვით აღდგენას, დნობით გამოყოფას, გოგირდმჟავას და ქრომმჟავას გამორეცხვას, აღდგენას და გოგირდმჟავას გამორეცხვას და ა.შ. ფიზიკურ-ქიმიური მეთოდების კომბინაცია და ქრომის მადნის ქიმიური მეთოდებით პირდაპირი დამუშავება დღეს ქრომიტის გამდიდრების ერთ-ერთი მთავარი ტენდენციაა. ქიმიური მეთოდებით შესაძლებელია ქრომის პირდაპირ ამოღება მადნიდან და ქრომის კარბიდის და ქრომის ოქსიდის წარმოება.