La naturaleza del cromo
El cromo, símbolo Cr, número atómico 24, masa atómica relativa 51,996, pertenece al grupo VIB de los metales de transición de la tabla periódica de los elementos químicos. El cromo metálico es un cristal cúbico centrado en el cuerpo, de color blanco plateado, con una densidad de 7,1 g/cm³, punto de fusión de 1860 °C, punto de ebullición de 2680 °C, capacidad calorífica específica a 25 °C de 23,35 J/(mol·K), calor de vaporización de 342,1 kJ/mol, conductividad térmica de 91,3 W/(m·K) (0-100 °C), resistividad (20 °C) de 13,2 μΩ·cm, y posee buenas propiedades mecánicas.
Existen cinco valencias de cromo: +2, +3, +4, +5 y +6. En condiciones de acción endógena, el cromo generalmente presenta valencia +3. Los compuestos con cromo trivalente son los más estables. Los compuestos con cromo hexávalente, incluidas las sales de cromo, poseen fuertes propiedades oxidantes. Los radios iónicos de Cr³⁺, Al³⁺ y Fe³⁺ son similares, por lo que pueden presentar una amplia gama de similitudes. Además, elementos que pueden sustituir al cromo son manganeso, magnesio, níquel, cobalto, zinc, etc., por lo que el cromo se encuentra ampliamente distribuido en minerales de silicato de magnesio y hierro, así como en minerales accesorios.
Solicitud
El cromo es uno de los metales más utilizados en la industria moderna. Se emplea principalmente en la producción de acero inoxidable y diversos aceros aleados en forma de ferroaleaciones (como el ferrocromo). El cromo se caracteriza por su dureza, resistencia al desgaste, al calor y a la corrosión. El mineral de cromo se utiliza ampliamente en metalurgia, materiales refractarios, la industria química y la fundición.
En la industria metalúrgica, el mineral de cromo se utiliza principalmente para fundir ferrocromo y cromo metálico. El cromo se emplea como aditivo para producir diversos aceros especiales de alta resistencia, resistentes a la corrosión, al desgaste, a altas temperaturas y a la oxidación, como acero inoxidable, acero resistente a los ácidos, acero resistente al calor, acero para rodamientos, acero para muelles, acero para herramientas, etc. El cromo mejora las propiedades mecánicas y la resistencia al desgaste del acero. El cromo metálico se utiliza principalmente para fundir aleaciones especiales con cobalto, níquel, tungsteno y otros elementos. El cromado permite que el acero, el cobre, el aluminio y otros metales formen una superficie resistente a la corrosión, brillante y estética.
En la industria de los refractarios, el mineral de cromo es un material refractario importante que se utiliza para fabricar ladrillos de cromo, ladrillos de cromo-magnesia, refractarios avanzados y otros materiales refractarios especiales (hormigón de cromo). Los refractarios a base de cromo incluyen principalmente ladrillos con mineral de cromo y magnesia, clinker de magnesia-cromo sinterizado, ladrillos de magnesia-cromo fundidos y ladrillos de magnesia-cromo fundidos, finamente molidos y luego aglomerados. Se utilizan ampliamente en hornos de hogar abierto, hornos de inducción, etc., convertidores metalúrgicos y revestimiento de hornos rotatorios en la industria cementera, etc.
En la industria de la fundición, el mineral de cromo no interactúa con otros elementos del acero fundido durante el proceso de vertido, tiene un bajo coeficiente de dilatación térmica, es resistente a la penetración de metales y presenta un mejor rendimiento de enfriamiento que el zirconio. El mineral de cromo para fundición tiene requisitos estrictos en cuanto a su composición química y distribución del tamaño de partícula.
En la industria química, el uso más directo del cromo es la producción de una solución de dicromato de sodio (Na2Cr2O7·H2O) y, posteriormente, la preparación de otros compuestos de cromo para su uso en industrias como la de pigmentos, textiles, galvanoplastia y fabricación de cuero, así como en la producción de catalizadores.
El polvo de mineral de cromo finamente molido es un colorante natural utilizado en la producción de vidrio, cerámica y azulejos vidriados. Al curtir cuero con dicromato de sodio, las proteínas (colágeno) y los carbohidratos presentes en el cuero original reaccionan con sustancias químicas para formar un complejo estable, que constituye la base de los productos de cuero. En la industria textil, el dicromato de sodio se utiliza como mordiente en el teñido de telas, ya que permite la unión efectiva de las moléculas de tinte a los compuestos orgánicos; también puede emplearse como oxidante en la fabricación de tintes e intermedios.
Mineral de cromo
Se han descubierto en la naturaleza más de 50 tipos de minerales que contienen cromo, pero la mayoría presenta un bajo contenido de cromo y una distribución dispersa, lo que reduce su valor para uso industrial. Estos minerales pertenecen a las categorías de óxidos, cromatos y silicatos, además de algunos hidróxidos, yodatos, nitruros y sulfuros. Entre ellos, el nitruro de cromo y el sulfuro de cromo solo se encuentran en meteoritos.
Como especie mineral en la subfamilia de menas de cromo, la cromita es el único mineral industrial importante de cromo. La fórmula química teórica es (MgFe)Cr2O4, en la que el contenido de Cr2O3 representa el 68%, y FeO representa el 32%. En su composición química, el catión trivalente es principalmente Cr3+, y hay a menudo sustituciones isomórficas de Al3+, Fe3+ y Mg2+, Fe2+. En la cromita producida real, parte del Fe2+ a menudo es reemplazado por Mg2+, y el Cr3+ es reemplazado por Al3+ y Fe3+ en diferentes grados. El grado completo de sustitución isomórfica entre los diversos componentes de la cromita no es consistente. Los cationes de coordinación de cuarto orden son principalmente magnesio y hierro, y la sustitución isomórfica completa es entre magnesio-hierro. Según el método de cuatro divisiones, la cromita se puede subdividir en cuatro subgrupos: cromita magnésica, cromita hierro-magnesio, cromita máfica-hierro y cromita hierro. Además, la cromita suele contener una pequeña cantidad de manganeso y una mezcla homogénea de titanio, vanadio y zinc. Su estructura es de tipo espinela.
4. Estándar de calidad del concentrado de cromo
Según los diferentes métodos de procesamiento (mineralización y mineral natural), el mineral de cromo para metalurgia se divide en dos tipos: concentrado (G) y mineral en terrones (K). Véase la tabla a continuación.
Requisitos de calidad para el mineral de cromita en metalurgia
Tecnología de beneficio del mineral de cromo
1) Reelección
En la actualidad, la separación por gravedad ocupa una posición importante en el beneficio del mineral de cromo. El método de separación por gravedad, que utiliza la estratificación suelta en el medio acuoso como comportamiento básico, sigue siendo el método principal para enriquecer el mineral de cromo en todo el mundo. El equipo de separación por gravedad es una canaleta espiral y un concentrador centrífugo, y el rango de tamaño de partícula de procesamiento es relativamente amplio. Generalmente, la diferencia de densidad entre los minerales de cromo y los minerales de ganga es mayor que 0,8 g/cm³, y la separación por gravedad de cualquier tamaño de partícula mayor de 100 µm puede ser satisfactoria. El mineral de terrones gruesos (100 ~ 0,5 mm) se clasifica o preselecciona mediante beneficio de medio pesado, que es un método de beneficio muy económico.
2) Separación magnética
La separación magnética es un método de beneficio que permite la separación de minerales en un campo magnético no uniforme, basándose en la diferencia magnética de los minerales presentes en el mineral. La cromita posee propiedades magnéticas débiles y puede separarse mediante separadores magnéticos de anillo vertical de alto gradiente, separadores magnéticos de placas húmedas y otros equipos. Los coeficientes de susceptibilidad magnética específicos de los minerales de cromo producidos en diversas zonas productoras de mineral de cromo en el mundo no difieren mucho y son similares a los de la wolframita producida en distintas regiones.
Existen dos situaciones al utilizar la separación magnética para obtener concentrado de cromo de alta ley: una consiste en eliminar los minerales fuertemente magnéticos (principalmente magnetita) del mineral mediante un campo magnético débil para aumentar la proporción de ferrocromo, y la otra consiste en utilizar un campo magnético fuerte para separar los minerales de ganga y recuperar el mineral de cromo (minerales débilmente magnéticos).
3) Selección eléctrica
La separación eléctrica es un método para separar el mineral de cromo y los minerales de ganga de silicato utilizando las propiedades eléctricas de los minerales, como las diferencias en la conductividad y la constante dieléctrica.
4) Flotación
En el proceso de separación por gravedad, el mineral de cromita de grano fino (-100 µm) a menudo se descarta como relaves, pero la cromita de este tamaño todavía tiene un alto valor de utilización, por lo que el método de flotación puede utilizarse para recuperar mineral de cromita granular fino de baja ley. Flotación de mineral de cromo con 20 % ~ 40 % de Cr2O3 en relaves y serpentina, olivino, rutilo y minerales de carbonato de calcio y magnesio como minerales de ganga. El mineral se muele finamente a 200 µm, se utilizan vidrio de agua, fosfato, metafosfato, fluorosilicato, etc. para dispersar e inhibir el lodo, y se utiliza ácido graso insaturado como colector. La dispersión y supresión del lodo de ganga es muy importante para el proceso de flotación. Los iones metálicos como el hierro y el plomo pueden activar la cromita. Cuando el valor de pH de la suspensión es inferior a 6, la cromita difícilmente flotará. En resumen, el consumo de reactivos de flotación es elevado, la ley del concentrado es inestable y la tasa de recuperación es baja. Los iones Ca2+ y Mg2+ disueltos provenientes de los minerales de ganga reducen la selectividad del proceso de flotación.
5) Beneficio químico
El método químico consiste en tratar directamente ciertos minerales de cromita que no pueden separarse mediante métodos físicos o cuyo costo es relativamente alto. La relación Cr/Fe del concentrado producido por el método químico es mayor que la del método físico convencional. Los métodos químicos incluyen: lixiviación selectiva, reducción por oxidación, separación por fusión, lixiviación con ácido sulfúrico y ácido crómico, reducción y lixiviación con ácido sulfúrico, etc. La combinación de métodos físico-químicos y el tratamiento directo del mineral de cromo mediante métodos químicos constituyen una de las principales tendencias en el beneficio de la cromita en la actualidad. Los métodos químicos permiten extraer directamente el cromo del mineral y producir carburo de cromo y óxido de cromo.
Fecha de publicación: 30 de abril de 2021