Natura chromii
Chromium, symbolum elementi Cr, numerum atomicum 24, massam atomicam relativam 51.996, ad elementum metalli transitionalis gregis VIB tabulae periodicae elementorum chemicorum pertinet. Chromium metallum est crystallum cubicum corpori centratum, argenteo-album, densitatem 7.1g/cm³, punctum liquefactionis 1860℃, punctum ebullitionis 2680℃, capacitatem caloris specificam ad 25℃ 23.35J/(mol·K), calorem vaporisationis 342.1kJ/mol, conductivitatem thermalem 91.3 W/(m·K) (0-100°C), resistentiam (20°C) 13.2uΩ·cm, cum bonis proprietatibus mechanicis.
Quinque valentiae chromii sunt: +2, +3, +4, +5 et +6. Sub condicionibus actionis endogenae, chromium plerumque valentiam +3 habet. Composita cum chromio +trivalente stabilissima sunt. Composita chromii +sexvalentis, inter quae sales chromii, proprietates oxidantes validas habent. Radii ionici Cr3+, AI3+ et Fe3+ similes sunt, ita amplam similitudinum varietatem habere possunt. Praeterea, elementa quae chromio substitui possunt sunt manganesum, magnesium, nickel, cobaltum, zincum, etc., ita chromium late in mineralibus magnesii ferri silicatis et mineralibus accessoriis distribuitur.
Applicatio
Chromium est unum e metallis latissime in industria moderna adhibitis. Praecipue in productione chalybis inoxidabilis et variarum chalybum mixtorum in forma ferrocompositionum (velut ferrochromae) adhibetur. Chromium habet proprietates duritiei, resistentiae attritioni, resistendi calori et corrosioni. Chromium late in metallurgia, materiis refractariis, industria chemica et industriis fundendis adhibetur.
In industria metallurgica, chromium praecipue ad ferrochroma et chromium metallicum conflandum adhibetur. Chromium ut additivum chalybis ad producenda varia chalyba specialia altae firmitatis, corrosioni, attritioni, altae temperaturae, et oxidationi resistentia, ut chalybs inoxidabilis, chalybs acidis resistens, chalybs calori resistens, chalybs globulorum portantium, chalybs elasticus, chalybs instrumentorum, et cetera, adhibetur. Chromium proprietates mechanicas et resistentiam attritioni chalybis augere potest. Chromium metallicum praecipue ad conflandas mixturas speciales cum cobalto, niccolo, tungsteni aliisque elementis adhibetur. Chromatio et chromizatio chalybem, cuprum, aluminium, et alia metalla superficiem corrosioni resistentem, quae nitida et pulchra est, formare possunt.
In industria refractaria, chalcis chromii est materia refractaria magni momenti adhibita ad lateres chromii, lateres chromii magnesii, refractaria provecta, aliasque materias refractarias speciales (concretum chromium) faciendas. Refractaria chromii fundata praecipue includunt lateres cum chalce chromii et magnesia, clinker magnesii-chromi sinterizatum, lateres magnesii-chromi fusos, lateres magnesii-chromi fusos, subtiliter tritos, deinde conglutinatos. Late in furnis focariis apertis, furnis inductionis, et cetera adhibentur. Conversores metallurgici et tegumenta furnorum rotariorum in industria cementi, et cetera.
In industria fundendi, chalybs chromii cum aliis elementis in chalybe fuso durante fusione non interagit, coefficientem expansionis thermalis humilem habet, penetrationi metalli resistit, et refrigerationem meliorem quam zircon praebet. Chalybs chromii ad fundendum requisita severa de compositione chemica et distributione magnitudinis particularum habet.
In industria chemica, usus chromii directissimus est ad solutionem dichromatis natrii (Na₂Cr₂O₇·H₂O) producendam, deinde ad alia composita chromii praeparanda ad usum in industriis ut pigmentis, textilibus, galvanoplastia, et corio confecto, necnon catalysatoribus.
Pulvis chromii subtiliter tritus est colorans naturalis in productione vitri, ceramicae et tegularum vitrearum. Cum dichromas natricus ad corium delendum adhibetur, proteinum (collagenum) et carbohydrata in corio originali cum substantiis chemicis reagunt ad complexum stabilem formandum, quod fit basis productorum coriaceorum. In industria textili, dichromas natricus ut mordans in tinctura textilium adhibetur, quod moleculas tincturae cum compositis organicis efficaciter adnectere potest; etiam ut oxidans in fabricatione tincturarum et intermediorum adhiberi potest.
Minerale chromii
Plus quam quinquaginta genera mineralium chromium continentium in natura reperta sunt, sed pleraque ex eis chromium parvum et dispersum habent, quod usum industrialem parvum habet. Haec mineralia chromium continentia ad oxida, chromata et silicata pertinent, praeter pauca hydroxida, iodata, nitrida et sulfida. Inter ea, mineralia chromii nitrida et chromii sulfida tantum in meteoritis inveniuntur.
Chromitum, species mineralis in subfamilia chromii, solum est minerale chromii industriale magni momenti. Formula chemica theoretica est (MgFe)Cr₂O₄, in qua Cr₂O₃ 68%, FeO autem 32% constituit. In compositione chemica, cation trivalentis praecipue Cr₃⁺ est, et saepe substitutiones isomorphicae Al₃⁺, Fe⁺, et Mg⁺, Fe⁺ inveniuntur. In chromito actu producto, pars Fe⁺ saepe Mg⁺ substituitur, et Cr⁺ Al₃⁺ et Fe⁺ variis gradibus substituitur. Gradus completus substitutionis isomorphicae inter varias partes chromiti non constans est. Cationes coordinationis quattuor ordinum praecipue magnesium et ferrum sunt, substitutio isomorphica completa magnesium-ferrum. Secundum methodum quattuor divisionum, chromitum in quattuor subgreges dividi potest: chromitum magnesii, chromitum ferri-magnesii, chromitum ferri mafici, et chromitum ferri-chromitum. Praeterea, chromitem saepe continet parvam quantitatem manganesii, mixturam homogeneam titanii, vanadii et zinci. Structura chromiti est generis spinelli normalis.
4. Norma qualitatis concentrati chromii
Secundum varias methodos tractationis (mineralizationem et chalybem naturalem), chalybem chromii ad metallurgiam in duas species dividitur: concentratum (G) et chalybem in massa (K). Vide tabulam infra.
Requisita qualitatis pro chromite ad usum metallurgiae
Technologia beneficiationis mineralis chromii
1) Reelectio
Hodie, separatio gravitatis locum magnum in usu minerali chromii obtinet. Methodus separationis gravitatis, quae stratificationem laxam in medio aquoso ut modum principalem adhibet, adhuc praecipua methodus est ad locupletandum minerale chromii toto orbe terrarum. Instrumenta separationis gravitatis sunt canalis spiralis et concentrator centrifugus, et magnitudinis particularum processus relative lata est. Generaliter, differentia densitatis inter mineralia chromii et mineralia ganguae maior est quam 0.8g/cm3, et separatio gravitatis cuiuslibet magnitudinis particularum maioris quam 100um satisfactoria esse potest. Ex quo fit ut glebae crassae (100 ~ 0.5mm) mineralis per usum medium-gravem selegantur vel praeselegantur, quod est methodus usui valde oeconomica.
2) Separatio magnetica
Separatio magnetica est methodus beneficiationis quae separationem mineralium in campo magnetico non uniformi efficit, innixa differentiae magneticae mineralium in minera. Chromitum proprietates magneticas debiles habet et separari potest per separatores magneticos anulorum verticalium cum gradiente alto, separatores magneticos laminae humidae, et alia instrumenta. Coefficientes susceptibilitatis magneticae specificae mineralium chromii productorum in variis regionibus chromii producendi in mundo non multum differunt, et similes sunt coefficientibus susceptibilitatis magneticae specificis wolframitis et wolframitis productorum in variis regionibus.
Duae sunt condiciones in separatione magnetica ad concentratum chromii altae qualitatis obtinendum: una est mineralia magnetica valida (praesertim magnetita) in minera sub campo magnetico debili removere ad rationem ferrochromi augendam, altera est campo magnetico valido uti. Separatio mineralium ganguae et recuperatio minerae chromii (mineralium debiliter magneticorum).
3) Selectio electrica
Separatio electrica est methodus separandi mineralia chromii et ganguae silicatae utens proprietatibus electricis mineralium, ut differentiis in conductivitate et constante dielectrica.
4) Flotatio
In processu separationis gravitatis, chromitum subtiliter granulatum (-100 μm) saepe ut residua abicitur, sed chromitum huius magnitudinis adhuc magnum valorem utilizationis habet, ita methodus flotationis ad chromitum subtiliter granulatum inferioris gradus recuperandum adhiberi potest. Flotatio chromii cum 20% ~40% Cr2O3 in residuis et mineralibus serpentinis, olivinis, rutilis et calcii magnesii carbonatis ut mineralibus ganguae. Minerale subtiliter ad 200 μm teritur, vitrum aquaticum, phosphas, metaphosphas, fluorosilicatus, etc. ad dispergendum et inhibendum faeces adhibentur, et acidum pingue insaturatum ut collector. Dispersio et suppressio faecum ganguae magni momenti sunt in processu flotationis. Iones metallici ut ferrum et plumbum chromitum activare possunt. Cum valor pH faecis infra 6 est, chromitum vix fluitabit. Breviter, consumptio reagentis flotationis magna est, gradus concentrati instabilis est, et rata recuperationis humilis est. Ca2+ et Mg2+ ex mineralibus ganguae dissoluta selectivitatem processus flotationis minuunt.
5) Beneficiatio chemica
Methodus chemica est ad tractandum directe certum minerale chromiti quod vel methodo physica separari non potest vel sumptus methodi physicae relative altus est. Proportio Cr/Fe concentrati methodo chemica productorum altior est quam methodo physica ordinaria. Methodi chemicae includunt: lixiviationem selectivam, reductionem oxidationis, separationem liquefactionis, lixiviationem acidi sulfurici et acidi chromici, reductionem et lixiviationem acidi sulfurici, etc. Combinatio methodorum physico-chemicarum et tractatio directa mineralis chromiti methodis chemicis una ex praecipuis inclinationibus in beneficiatione chromiti hodie est. Methodi chemicae possunt chromium directe extrahere e minerali et producere carburum chromii et oxidum chromii.
Tempus publicationis: XXX Aprilis MMXXI