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铬的概述

银白色金属,质硬而脆。密度7.20/厘米3。熔点1857±20℃,沸点2672℃。化合价+2+3+6。电离能为6.766电子伏特。金属铬在酸中一般以表面钝化为其特征。一旦去钝化后,即易溶解于几乎所有的无机酸中,但不溶于硝酸。铬在硫酸中是可溶的,而在硝酸中则不易溶。在高温下被水蒸气所氧化,在1000℃下被一氧化碳所氧化。在高温下,铬与氮起反应并为熔融的碱金属所侵蚀。可溶于强碱溶液。铬具有很高的耐腐蚀性,在空气中,即便是在赤热的状态下,氧化也很慢。不溶于水。

铬矿资源分布

中国铬矿资源比较贫乏,按可满足需求的程度看,属短缺资源。总保有储量矿石1078万吨,其中富矿占53.6%。铬矿产地有56处,分布于西藏、新疆、内蒙古、甘肃等13个省(区),以西藏为最主要,保有储量约占全国的一半。中国铬矿床是典型的与超基性岩有关的岩浆型矿床,绝大多数属蛇绿岩型,矿床赋存于蛇绿岩带中。西藏罗布莎铬矿和新疆萨尔托海铬矿等皆属此类。从成矿时代来看,中国铬矿形成时代以中生代、新生代为主。

铬矿原料特点

铬具有亲氧性和亲铁性,以亲氧性较强,只有在还原和硫的逸度较高的情况下才显示亲硫性。在内生作用条件下铬一般呈三价。六次酸位的Cr3+和Al3+Fe3+的离子半径相接近,故它们之间可以呈广泛的类质同象。此外,可与铬类质同象代替的元素还有Mn、Mg、Ni、Co、Zn等,所以在镁铁硅酸盐矿物和副矿物中有铬的广泛分布。在表生带强烈氧化条件下(碱性介质),Cr3+氧化成Cr6+形式的铬酸根离子,使不活动的铬离子变成易溶的铬阴离子发生迁移。遇极化性很强的离子(如Cu、Pb等),则形成难溶的铬酸性矿物。

 

在自然界中目前已发现的含铬矿物约有50余种,分别属于氧化物类、铬酸盐类和硅酸盐类。此外还有少数氢氧化物、碘酸盐、氮化物和硫化物。其中氮化铬和硫化铬矿物只见于陨石中。

 

具有工业价值的铬矿物都属于铬尖晶石类矿物,它们的化学通式为(Mg、Fe2+)(Cr、Al、Fe3+)24或(Mg、Fe2+)O(Cr、Al、Fe3+)23,其Cr23含量为18-62%。

铬铁矿的用途

在冶金工业上,铬铁矿主要用来生产铬铁合金和金属铬。铬铁合金作为钢的添加料生产多种高强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢,如不锈钢、耐酸钢、耐热钢、滚珠轴承钢、弹簧钢、工具钢等。金属铬主要用于与钴、镍、钨等元素冶炼特种合金。这些特种钢和特种合金是航空、宇航、汽车、造船,以及国防工业生产枪炮、导弹、火箭、舰艇等不可缺少的材料。

 

在耐火材料上,铬铁矿用来制造铬砖、铬镁砖和其他特殊耐火材料。

 

铬铁矿在化学工业上主要用来生产重铬酸钠,进而制取其他铬化合物,用于颜料、纺织、电镀、制革等工业,还可制作催化剂和触媒剂等。

 

铬铁矿是我国的短缺矿种,储量少,产量低,每年消费量的80%以上依靠进口。

铬的生理功能

1、体内葡萄糖耐量因子(glucosetolerancefactorGTF)的重要组成成分:GTF是由三价铬、烟酸、谷氨酸、甘氨酸和含硫氨基酸组成的活性化合物,它能增强胰岛素的生物学作用,可通过活化葡萄糖磷酸变位酶而加快体内葡萄糖的利用,并促使葡萄糖转化为脂肪。

 

2、影响脂类代谢:铬能抑制胆固醇的生物合成,降低血清总胆固醇和三酰甘油含量以及升高高密度脂蛋白胆固醇含量。老年人缺铬时易患糖尿病和动脉粥样硬化。

 

3、促进蛋白质代谢和生长发育:铬在核蛋白中含量较高,研究发现它能促进RNA的合成,铬还影响氨基酸在体内的转运。铬摄入不足时,实验动物可出现生长迟缓。

常见的工业铬矿物

1、铬铁矿

 

化学成分为(Mg、Fe)Cr24,介于亚铁铬铁矿(FeCr24,含FeO32.09%、Cr2367.91%)与镁铬铁矿(MgCr24,含MgO20.96%、Cr23 79.04%)之间,通常有人将亚铁铬铁矿和镁铬铁矿也都称为铬铁矿。铬铁矿为等轴晶系,晶体呈细小的八面体,通常呈粒状和致密块状集合体,颜色黑色,条痕褐色,半金属光泽,硬度5.5,比重4.2-4.8,具弱磁性。铬铁矿是岩浆成因矿物,产于超基性岩中,当含矿岩石遭受风化破坏后,铬铁矿常转入砂矿中。铬铁矿是炼铬的最主要的矿物原料,富含铁的劣质矿石可作高级耐火材料。

 

2、富铬类晶石

 

又称铬铁尖晶石或铝铬铁矿。化学成分为Fe(Cr,Al)24,含Cr2O3 32%~38%。其形态、物理性质、成因、产状及用途与铬铁矿相同。

 

3、硬铬尖晶石

 

化学成分为(Mg、Fe)(Cr、Al)24,含Cr23 32-50%。其形态、物理性质、成因、产状及用途也与铬铁矿相同。

 

铬铁矿技术经济指标

铬铁矿石按工业用途划分为冶金级、化工级、耐火级和铸石级。

 

1、冶金级铬矿石的工业要求

 

冶金级铬矿石主要用于冶炼各种铬铁合金。用来冶炼铬铁合金的铬矿石又按不同的冶炼用途分为4个品级。

 

用于高炉冶炼碳素铬铁的块度要求为40-75mm,电炉冶炼碳素铬铁的块度为40-50mm。

 

冶金级铬铁矿石还可用来冶炼金属铬,目前我国冶炼金属铬的方法有火法和湿法两种。采用湿法冶炼金属铬要求:铬矿石或精矿含Cr2338%、Cr23/FeO>2、SiO212%、Al2310%,此外矿石粒度小于180目的应占80%以上。

 

2、耐火级铬矿石的工业要求

 

在耐火材料工业中,铬矿石主要用来制造镁铬砖、铬砖和铬铝砖等。

 

用于生产耐火材料的铬矿石分为两个品级。一级品用作天然耐火材料,质量要求:Cr2335%、SiO2≤8%、CaO≤2%。二级品用作生产铬砖、铬镁砖,质量要求:Cr2330-32%、SiO211%、CaO≤3%。

 

以上两个品级,矿石块度都要求在50-300mm之间,而且矿石中不允许有大于5-8mm的夹石。

 

3、化工级铬矿石的工业要求

 

在化学工业上,铬矿石主要用来生产重铬酸盐(铬盐),再用它作原料生产其他铬化合物产品。铬盐用铬矿石工业要求:Cr2330%、Cr23/FeO≥2-2.5,SiO2少量。

 

4、铸石级铬矿石的工业要求

 

用以生产辉绿岩铸石的铬矿石,其质量要求:Cr2310-20%,SiO210%。

 

 


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