在冶金工業(yè)上,鉻鐵礦主要用來生產(chǎn)鉻鐵合金和金屬鉻。
鉻鐵合金作為鋼的添加料生產(chǎn)多種高強(qiáng)度、抗腐蝕、耐磨、耐高溫、耐氧化的特種鋼,如不銹鋼、耐酸鋼、耐熱鋼、滾珠軸承鋼、彈簧鋼、工具鋼等。
概述
金屬鉻主要用于與鈷、鎳、鎢等元素冶煉特種合金。這些特種鋼和特種合金是航空、宇航、汽車、造船,以及國(guó)防工業(yè)生產(chǎn)槍炮、導(dǎo)彈、火箭、艦艇等不可缺少的材料。在耐火材料上,鉻鐵礦用來制造鉻磚、鉻鎂磚和其他特殊耐火材料。鉻鐵礦在化學(xué)工業(yè)上主要用來生產(chǎn)重鉻酸鈉,進(jìn)而制取其他鉻化合物,用于顏料、紡織、電鍍、制革等工業(yè),還可制作催化劑和觸媒劑等。鉻鐵礦是我國(guó)的短缺礦種,儲(chǔ)量少,產(chǎn)量低,每年消費(fèi)量的80%以上依靠進(jìn)口。
礦物原料
在自然界中目前已發(fā)現(xiàn)的含鉻礦物約有50余種,分別屬于氧化物類、鉻酸鹽類和硅酸鹽類。此外還有少數(shù)氫氧化物、碘酸鹽、氮化物和硫化物。其中氮化鉻和硫化鉻礦物只見于隕石中。
具有工業(yè)價(jià)值的鉻礦物都屬于鉻尖晶石類礦物,它們的化學(xué)通式為(Mg、Fe2+)(Cr、Al、Fe3+)2O4或(Mg、Fe2+)O(Cr、Al、Fe3+)2O3,其Cr2O3含量為18%~62%。
有工業(yè)價(jià)值的鉻礦物,其Cr2O3含量一般都在30%以上,其中常見的是:
1、鉻鐵礦
化學(xué)成分為(Mg、Fe)Cr2O4,介于亞鐵鉻鐵礦(FeCr2O4,含FeO32.09%、Cr2O3 67.91)與鎂鉻鐵礦(MgCr2O4,含MgO20.96%、Cr2O3 79.04%)之間,通常有人將亞鐵鉻鐵礦和鎂鉻鐵礦也都稱為鉻鐵礦。鉻鐵礦為等軸晶系,晶體呈細(xì)小的八面體,通常呈粒狀和致密塊狀集合體,顏色黑色,條痕褐色,半金屬光澤,硬度5.5,比重4.2~4.8,具弱磁性。鉻鐵礦是巖漿成因礦物,產(chǎn)于超基性巖中,當(dāng)含礦巖石遭受風(fēng)化破壞后,鉻鐵礦常轉(zhuǎn)入砂礦中。鉻鐵礦是煉鉻的最主要的礦物原料,富含鐵的劣質(zhì)礦石可作高級(jí)耐火材料。
2、富鉻類晶石
又稱鉻鐵尖晶石或鋁鉻鐵礦?;瘜W(xué)成分為Fe(Cr,Al)2O4,含Cr2O3 32%~38%。其形態(tài)、物理性質(zhì)、成因、產(chǎn)狀及用途與鉻鐵礦相同。
3、硬鉻尖晶石
化學(xué)成分為(Mg、Fe)(Cr、Al)2O4,含Cr2O3 32%~50%。其形態(tài)、物理性質(zhì)、成因、產(chǎn)狀及用途也與鉻鐵礦相同。
要求與指標(biāo)
國(guó)家發(fā)改委發(fā)布第46號(hào)公告,批準(zhǔn)204項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其中,涉及冶金爐料類產(chǎn)品及備品30項(xiàng)并于當(dāng)年12月1日起執(zhí)行。鉻鐵礦石按工業(yè)用途劃分為冶金級(jí)、化工級(jí)、耐火級(jí)和鑄石級(jí)。
1、冶金級(jí)鉻礦石的工業(yè)要求
冶金級(jí)鉻礦石主要用于冶煉各種鉻鐵合金。
冶金用鉻礦石按加工方式不同(選礦和天然礦)分為精礦(G)和塊礦(K兩類)
精礦按Cr2O3%含量的不同,分為7個(gè)牌號(hào)。其化學(xué)成分應(yīng)符合表1的規(guī)定。
物理狀態(tài):冶金用鉻礦石中水分不允許大于10%;冶金用鉻礦石粒度不允許大于300mm;冶金用鉻礦石中不允許混入外來雜質(zhì)。
冶金級(jí)鉻鐵礦石還可用來冶煉金屬鉻,目前我國(guó)冶煉金屬鉻的方法有火法和濕法兩種。采用濕法冶煉金屬鉻要求:鉻礦石或精礦含Cr2O3≥38%、Cr2O3/FeO>2、SiO2<12%、Al2O3<10%,此外礦石粒度小于180目的應(yīng)占80%以上。
2、耐火級(jí)鉻礦石的工業(yè)要求
在耐火材料工業(yè)中,鉻礦石主要用來制造鎂鉻磚、鉻磚和鉻鋁磚等。
用于生產(chǎn)耐火材料的鉻礦石分為兩個(gè)品級(jí)。一級(jí)品用作天然耐火材料,質(zhì)量要求:Cr2O3≥35%、SiO2≤8%、CaO≤2%。二級(jí)品用作生產(chǎn)鉻磚、鉻鎂磚,質(zhì)量要求:Cr2O3≥30%~32%、SiO2≤11%、CaO≤3%。
以上兩個(gè)品級(jí),礦石塊度都要求在50~300mm之間,而且礦石中不允許有大于5~8mm的夾石。
3、化工級(jí)鉻礦石的工業(yè)要求
在化學(xué)工業(yè)上,鉻礦石主要用來生產(chǎn)重鉻酸鹽(鉻鹽),再用它作原料生產(chǎn)其他鉻化合物產(chǎn)品。鉻鹽用鉻礦石工業(yè)要求:Cr2O3≥30%、Cr2O3/FeO≥2~2.5,SiO2少量。
4、鑄石級(jí)鉻礦石的工業(yè)要求
用以生產(chǎn)輝綠巖鑄石的鉻礦石,其質(zhì)量要求:Cr2O3≥10%~20%,SiO2≤10%。
地理分布
中國(guó)已查明的56個(gè)鉻鐵礦區(qū)分布于全國(guó)13個(gè)省、市、自治區(qū)。其中以西藏為最多,保有儲(chǔ)量425.1萬t,占全國(guó)總保有儲(chǔ)量的39.4%。其次是內(nèi)蒙古,保有儲(chǔ)量174.4萬t,占16.5%;新疆,保有儲(chǔ)量165.2萬t,占15.3%;甘肅,保有儲(chǔ)量149.6萬t,占13.9%。以上4個(gè)?。▍^(qū))保有儲(chǔ)量合計(jì)為914.3萬t,占全國(guó)總保有儲(chǔ)量的84.8%。其余北京、青海、河北、吉林、湖北、陜西、山西、四川、云南等9個(gè)?。ㄊ?、自治區(qū))保有儲(chǔ)量合計(jì)只有163.6萬t,僅占全國(guó)總保有儲(chǔ)量的15.2%
主要集中在西南區(qū)(426.3萬t,占39.6%)、西北區(qū)(370.6萬t,占34.4%)、華北區(qū)(274.9萬t,占25.5%),而東北和中南兩行政區(qū)只占0.5%,華東區(qū)目前尚未查明有鉻鐵礦儲(chǔ)量。
在中國(guó)分布情況
鉻礦:英文名稱:Chrome Mine,中國(guó)鉻礦資源比較貧乏,按可滿足需求的程度看,屬短缺資源??偙S袃?chǔ)量礦石1078萬噸,其中富礦占53.6%。鉻礦產(chǎn)地有56處,分布于西藏、新疆、內(nèi)蒙古、甘肅等13個(gè)省(區(qū)),以西藏為最主要,保有儲(chǔ)量約占全國(guó)的一半。中國(guó)鉻礦床是典型的與超基性巖有關(guān)的巖漿型礦床,絕大多數(shù)屬蛇綠巖型,礦床賦存于蛇綠巖帶中。西藏羅布莎鉻礦和新疆薩爾托海鉻礦等皆屬此類。從成礦時(shí)代來看,中國(guó)鉻礦形成時(shí)代以中生代、新生代為主。
主要用途
在冶金工業(yè)上,鉻鐵礦主要用來生產(chǎn)鉻鐵合金和金屬鉻。鉻鐵合金作為鋼的添加料生產(chǎn)多種高強(qiáng)度、抗腐蝕、耐磨、耐高溫、耐氧化的特種鋼,如不銹鋼、耐酸鋼、耐熱鋼、滾珠軸承鋼、彈簧鋼、工具鋼等。金屬鉻主要用于與鈷、鎳、鎢等元素冶煉特種合金。這些特種鋼和特種合金是航空、宇航、汽車、造船,以及國(guó)防工業(yè)生產(chǎn)槍炮、導(dǎo)彈、火箭、艦艇等不可缺少的材料。在耐火材料上,鉻鐵礦用來制造鉻磚、鉻鎂磚和其他特殊耐火材料。
鉻鐵礦在化學(xué)工業(yè)上主要用來生產(chǎn)重鉻酸鈉,進(jìn)而制取其他鉻化合物,用于顏料、紡織、電鍍、制革等工業(yè),還可制作催化劑和觸媒劑等。
特性
鉻鐵礦是中國(guó)的短缺礦種,儲(chǔ)量少,產(chǎn)量低,每年消費(fèi)量的80%以上依靠進(jìn)口。鉻具有親氧性和親鐵性,以親氧性較強(qiáng),只有在還原和硫的逸度較高的情況下才顯示親硫性。在內(nèi)生作用條件下鉻一般呈三價(jià)。六次酸位的Cr3+和Al3+Fe3+的離子半徑相接近,故它們之間可以呈廣泛的類質(zhì)同象。此外,可與鉻類質(zhì)同象代替的元素還有Mn、Mg、Ni、Co、Zn等,所以在鎂鐵硅酸鹽礦物和副礦物中有鉻的廣泛分布。在表生帶強(qiáng)烈氧化條件下(堿性介質(zhì)),Cr3+氧化成Cr6+形式的鉻酸根離子,使不活動(dòng)的鉻離子變成易溶的鉻陰離子發(fā)生遷移。遇極化性很強(qiáng)的離子(如Cu、Pb等),則形成難溶的鉻酸性礦物。在自然界中目前已發(fā)現(xiàn)的含鉻礦物約有50余種,分別屬于氧化物類、鉻酸鹽類和硅酸鹽類。此外還有少數(shù)氫氧化物、碘酸鹽、氮化物和硫化物。其中氮化鉻和硫化鉻礦物只見于隕石中。
鉻鉍礦
鉻鉍礦(Bi16.006Cr0.997O27)是在陜西省洛南縣駕鹿金礦床中發(fā)現(xiàn)一種新礦,該礦物通常規(guī)則狀微細(xì)晶微集合體,柱狀小晶體大小在0.005mm×0.002mm~0.05mm×0.025mm之間,集合體大小約0.01~0.5mm。呈桔黃色或黃棕色,性脆,半透明,條痕棕黃色,金剛光澤,具不完全解理;一軸晶,正光性,實(shí)測(cè)密度為9.80(3)g/cm3,計(jì)算密度9.85(I)g/cm3。
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