Metalo profilis: chromas

Chromito rūda Hernic Ferrochrome kasykloje Pietų Afrikoje.

Terence'as Bellas

Chromo metalas yra plačiausiai pripažintas dėl jo naudojimo chromuojant (kuris dažnai vadinamas tiesiog „chromu“), tačiau dažniausiai jis naudojamas kaip sudedamoji dalis nerūdijančio plieno . Abiem atvejais naudingas chromo kietumas ir atsparumaskorozija, ir galimybė būti poliruoti, kad išvaizda būtų blizgi.

Savybės

• Atominis simbolis: Kr
• Atominis skaičius: 24
• Atominė masė: 51,996 g/mol¹
• Elemento kategorija: pereinamasis metalas
• Tankis: 7,19g/cm³20°C temperatūroje
• Lydymosi temperatūra: 3465 °F (1907 °C)
• Virimo temperatūra: 4840 °F (2671 °C)
• Moho kietumas: 5,5

Charakteristikos

Chromas yra kietas, pilkas metalas, vertinamas dėl neįtikėtino atsparumo korozijai. Grynas chromas yra magnetinis ir trapus, tačiau legiruotas gali būti pagamintas kaliojo ir nupoliruotas iki ryškios, sidabrinės spalvos.

Chromas kilęs iš savo pavadinimo chromas, graikų kalbos žodis, reiškiantis spalvą, dėl gebėjimo gaminti ryškius, spalvingus junginius, tokius kaip chromo oksidas.

Istorija

1797 m. prancūzų chemikas Nicolas-Louis Vauguelin pagamino pirmąjį gryną chromo metalą, apdorodamas krokoitą (chromo turintį mineralą) kalio karbonatu, o vėliau gautą chromo rūgštį redukuodamas anglimi grafito tiglyje.

Nors chromo junginiai dažuose ir dažuose buvo naudojami tūkstančius metų, tik gerokai po Vauguelino atradimo pradėjo vystytis chromo naudojimas metalams. XIX amžiaus pabaigoje ir XX amžiaus pradžioje Europos metalurgai aktyviai eksperimentavo su metalu lydiniai , stengiantis gaminti tvirtesnius ir patvaresnius plienų .

1912 m., dirbdamas Firth Brown Laboratories JK, metalurgui Harry Brearley buvo pavesta surasti atsparesnį metalą ginklų vamzdžiams. Jis į tradicinį anglinį plieną pridėjo chromo, kurio lydymosi temperatūra buvo aukšta, taip pagamindamas pirmąjį nerūdijantį plieną. Tačiau maždaug tuo pačiu metu kiti, įskaitant Elwoodą Haynesą JAV ir Kruppo inžinierius Vokietijoje, taip pat kūrė chromo turinčius plieno lydinius. Sukūrus elektrinę lankinę krosnį, netrukus po to prasidėjo didelio masto nerūdijančio plieno gamyba.

Tuo pačiu laikotarpiu buvo atliekami ir metalų galvanizavimo tyrimai, kurie leido pigesnius metalus, pvz geležies ir nikelio , kad jų išorėje būtų pritaikytas chromo atsparumas dilimui ir korozijai, taip pat estetinės savybės. Pirmosios chromo funkcijos pasirodė ant automobilių ir aukščiausios klasės laikrodžių praėjusio amžiaus 20-ojo dešimtmečio pabaigoje.

Gamyba

Pramoniniai chromo produktai apima chromo metalą, ferochromą, chromo chemines medžiagas ir liejyklų smėlį. Pastaraisiais metais chromo medžiagų gamyboje pastebima didesnė vertikalios integracijos tendencija. Tai reiškia, kad daugiau įmonių dalyvauja chromito rūdos kasyboje, taip pat perdirba ją į chromo metalą, ferochromą ir galiausiai nerūdijantį plieną.

2010 m. pasaulinė chromito rūdos (FeCr_duO₄), pirminis mineralas, išgautas chromo gamybai, buvo 25 mln. Ferochromo gamyba sudarė apie 7 mln. tonų, o chromo metalo – apie 40 000 tonų. Ferochromas gaminamas tik naudojant elektrines lankines krosnis, o chromo metalas gali būti gaminamas elektrolitiniais, silicio-terminiais ir aliuminoterminiais metodais.

Gaminant ferochromą elektros lanko krosnių sukuriama šiluma, kuri siekia 5070 ° F (2800 ° C), anglis ir koksas sumažina chromo rūdą per karboterminę reakciją. Kai krosnies židinyje išlydoma pakankamai medžiagos, išlydytas metalas nusausinamas ir sukietėja dideliais liejiniais prieš susmulkinant.

Aliuminioterminė didelio grynumo chromo metalo gamyba sudaro daugiau nei 95 % šiandien pagaminamo chromo metalo. Pirmasis šio proceso žingsnis reikalauja, kad chromito rūda būtų skrudinta su soda ir kalkėmis ore 2000 m. ° F (1000 ° C), kuris sukuria natrio chromatą, kuriame yra kalcino. Jis gali būti išplaunamas nuo atliekų, tada redukuojamas ir nusodinamas kaip chromo oksidas (Cr_duO₃).

Tada chromo oksidas sumaišomas su milteliais aliuminio ir sudėti į didelį molinį tiglį. Bario peroksidas ir magnio Tada ant mišinio pabarstomi milteliai, o tiglis apjuosiamas smėliu (kuris atlieka izoliacijos funkciją).

Mišinys uždegamas, todėl chromo oksido deguonis reaguoja su aliuminiu ir susidaro aliuminio oksidas ir taip išsiskiria išlydytas chromo metalas, kurio grynumas yra 97–99%.

Remiantis JAV geologijos tarnybos statistika, didžiausios chromito rūdos gamintojos 2009 m. buvo Pietų Afrika (33 %), Indija (20 %) ir Kazachstanas (17 %). Didžiausios ferochromo gamybos įmonės yra Xstrata, Eurasian Natural Resources Corp. (Kazachstanas), Samancor (Pietų Afrika) ir Hernic Ferrochrome (Pietų Afrika).

Programos

Tarptautinės chromo plėtros asociacijos duomenimis, visos 2009 m. išgautos chromito rūdos 95,2 % sunaudojo metalurgijos pramonė, 3,2 % ugniai atsparių medžiagų ir liejyklų pramonė, 1,6 % – chemijos gamintojai. Pagrindinis chromo panaudojimas yra nerūdijantis plienas, legiruotasis plienas ir spalvotųjų metalų lydiniai.

Nerūdijantis plienas reiškia plieną, kuriame yra nuo 10 % iki 30 % chromo (pagal svorį), ir kurie nerūdija arba nerūdija taip lengvai kaip įprasti plienai. Egzistuoja nuo 150 iki 200 skirtingų nerūdijančio plieno kompozicijų, nors tik apie 10 % iš jų yra reguliariai naudojami.

Chromo superlydinio prekių pavadinimai

Prekinis pavadinimas	Chromo kiekis (% svorio)
Hastelloy-X	22
WI-52	dvidešimt vienas
Waspaloy	dvidešimt
Nimonic	dvidešimt
IN-718	19
Nerūdijantis plienas	17-25
Inconel	14-24
Udimet-700	penkiolika

Šaltiniai:

Sully, Arthuras Henry ir Ericas A. Brandesas. Chromas . Londonas: Butterworths, 1954 m.

Gatvė, Artūras. ir Aleksandras, W. O. 1944 m. Metalai žmogaus tarnyboje . 11-asis leidimas (1998).

Tarptautinė chromo plėtros asociacija (ICDA).

Šaltinis: www.icdacr.com