સામાન્ય ખનિજોનો સંચય - ક્રોમિયમ ઓર ગુણધર્મો અને લાભકારી તકનીક

ક્રોમિયમની પ્રકૃતિ

ક્રોમિયમ, તત્વ પ્રતીક Cr, અણુ ક્રમાંક 24, સંબંધિત અણુ દળ 51.996, રાસાયણિક તત્વોના સામયિક કોષ્ટકના જૂથ VIB ના સંક્રમણ ધાતુ તત્વ સાથે સંબંધિત છે. ક્રોમિયમ ધાતુ શરીર-કેન્દ્રિત ઘન સ્ફટિક, ચાંદી-સફેદ, ઘનતા 7.1g/cm³, ગલનબિંદુ 1860℃, ઉત્કલનબિંદુ 2680℃, 25℃ 23.35J/(mol·K), બાષ્પીભવનની ગરમી 342.1kJ/mol પર ચોક્કસ ગરમી ક્ષમતા, ઉષ્મીય વાહકતા 91.3 W/(m·K) (0-100°C), પ્રતિકારકતા (20°C) 13.2uΩ·cm, સારા યાંત્રિક ગુણધર્મો સાથે છે.

ક્રોમિયમના પાંચ સંયોજકો છે: +2, +3, +4, +5 અને +6. અંતર્જાત ક્રિયાની સ્થિતિમાં, ક્રોમિયમ સામાન્ય રીતે +3 સંયોજકો હોય છે. +ત્રિસંયોજક ક્રોમિયમ ધરાવતા સંયોજનો સૌથી સ્થિર હોય છે. +છ સંયોજક ક્રોમિયમ સંયોજનો, જેમાં ક્રોમિયમ ક્ષારનો સમાવેશ થાય છે, તેમાં મજબૂત ઓક્સિડાઇઝિંગ ગુણધર્મો હોય છે. Cr3+, AI3+ અને Fe3+ ના આયનીય ત્રિજ્યા સમાન છે, તેથી તેમની પાસે સમાનતાની વિશાળ શ્રેણી હોઈ શકે છે. વધુમાં, ક્રોમિયમ સાથે બદલી શકાય તેવા તત્વો મેંગેનીઝ, મેગ્નેશિયમ, નિકલ, કોબાલ્ટ, ઝીંક, વગેરે છે, તેથી ક્રોમિયમ મેગ્નેશિયમ આયર્ન સિલિકેટ ખનિજો અને સહાયક ખનિજોમાં વ્યાપકપણે વિતરિત થાય છે.

અરજી

ક્રોમિયમ એ આધુનિક ઉદ્યોગમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી ધાતુઓમાંની એક છે. તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે સ્ટેનલેસ સ્ટીલ અને વિવિધ એલોય સ્ટીલના ઉત્પાદનમાં ફેરોએલોય (જેમ કે ફેરોક્રોમ) ના સ્વરૂપમાં થાય છે. ક્રોમિયમમાં સખત, ઘસારો-પ્રતિરોધક, ગરમી-પ્રતિરોધક અને કાટ-પ્રતિરોધકની લાક્ષણિકતાઓ છે. ક્રોમ ઓરનો ઉપયોગ ધાતુશાસ્ત્ર, પ્રત્યાવર્તન સામગ્રી, રાસાયણિક ઉદ્યોગ અને ફાઉન્ડ્રી ઉદ્યોગોમાં વ્યાપકપણે થાય છે.

ધાતુશાસ્ત્ર ઉદ્યોગમાં, ક્રોમિયમ ઓરનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ફેરોક્રોમ અને મેટાલિક ક્રોમિયમને ગંધવા માટે થાય છે. ક્રોમિયમનો ઉપયોગ સ્ટીલ એડિટિવ તરીકે વિવિધ પ્રકારના ઉચ્ચ-શક્તિ, કાટ-પ્રતિરોધક, વસ્ત્રો-પ્રતિરોધક, ઉચ્ચ-તાપમાન અને ઓક્સિડેશન-પ્રતિરોધક ખાસ સ્ટીલ્સ, જેમ કે સ્ટેનલેસ સ્ટીલ, એસિડ-પ્રતિરોધક સ્ટીલ, ગરમી-પ્રતિરોધક સ્ટીલ, બોલ બેરિંગ સ્ટીલ, સ્પ્રિંગ સ્ટીલ, ટૂલ સ્ટીલ, વગેરે બનાવવા માટે થાય છે. ક્રોમિયમ સ્ટીલના યાંત્રિક ગુણધર્મો અને વસ્ત્રો પ્રતિકારને વધારી શકે છે. ધાતુના ક્રોમિયમનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે કોબાલ્ટ, નિકલ, ટંગસ્ટન અને અન્ય તત્વો સાથે ખાસ એલોયને ગંધવા માટે થાય છે. ક્રોમ પ્લેટિંગ અને ક્રોમાઇઝિંગ સ્ટીલ, તાંબુ, એલ્યુમિનિયમ અને અન્ય ધાતુઓને કાટ-પ્રતિરોધક સપાટી બનાવી શકે છે, જે તેજસ્વી અને સુંદર છે.

પ્રત્યાવર્તન ઉદ્યોગમાં, ક્રોમિયમ ઓર એક મહત્વપૂર્ણ પ્રત્યાવર્તન સામગ્રી છે જેનો ઉપયોગ ક્રોમ ઇંટો, ક્રોમ મેગ્નેશિયા ઇંટો, અદ્યતન પ્રત્યાવર્તન સામગ્રી અને અન્ય ખાસ પ્રત્યાવર્તન સામગ્રી (ક્રોમ કોંક્રિટ) બનાવવા માટે થાય છે. ક્રોમિયમ-આધારિત પ્રત્યાવર્તનમાં મુખ્યત્વે ક્રોમ ઓર અને મેગ્નેશિયાવાળી ઇંટો, સિન્ટર્ડ મેગ્નેશિયા-ક્રોમ ક્લિંકર, પીગળેલા મેગ્નેશિયા-ક્રોમ ઇંટો, પીગળેલા, બારીક પીસેલા અને પછી બોન્ડેડ મેગ્નેશિયા-ક્રોમ ઇંટોનો સમાવેશ થાય છે. તેનો ઉપયોગ ખુલ્લા હર્થ ફર્નેસ, ઇન્ડક્શન ફર્નેસ વગેરેમાં વ્યાપકપણે થાય છે. સિમેન્ટ ઉદ્યોગના મેટલર્જિકલ કન્વર્ટર અને રોટરી ફર્નેસ લાઇનિંગ વગેરે.

ફાઉન્ડ્રી ઉદ્યોગમાં, ક્રોમિયમ ઓર રેડવાની પ્રક્રિયા દરમિયાન પીગળેલા સ્ટીલમાં રહેલા અન્ય તત્વો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરશે નહીં, તેનો થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક ઓછો છે, તે ધાતુના પ્રવેશ માટે પ્રતિરોધક છે, અને ઝિર્કોન કરતાં વધુ સારી ઠંડક કામગીરી ધરાવે છે. ફાઉન્ડ્રી માટે ક્રોમ ઓરમાં રાસાયણિક રચના અને કણોના કદના વિતરણ પર કડક આવશ્યકતાઓ છે.

રાસાયણિક ઉદ્યોગમાં, ક્રોમિયમનો સૌથી સીધો ઉપયોગ સોડિયમ ડાયક્રોમેટ (Na2Cr2O7·H2O) દ્રાવણનું ઉત્પાદન કરવા માટે થાય છે, અને પછી રંગદ્રવ્યો, કાપડ, ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ અને ચામડા બનાવવા તેમજ ઉત્પ્રેરક જેવા ઉદ્યોગોમાં ઉપયોગ માટે અન્ય ક્રોમિયમ સંયોજનો તૈયાર કરવા માટે થાય છે.

કાચ, સિરામિક્સ અને ચમકદાર ટાઇલ્સના ઉત્પાદનમાં બારીક પીસેલા ક્રોમિયમ ઓર પાવડર એક કુદરતી રંગ એજન્ટ છે. જ્યારે સોડિયમ ડાયક્રોમેટનો ઉપયોગ ચામડાને બગાડવા માટે કરવામાં આવે છે, ત્યારે મૂળ ચામડામાં રહેલા પ્રોટીન (કોલેજન) અને કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ રાસાયણિક પદાર્થો સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને સ્થિર સંકુલ બનાવે છે, જે ચામડાના ઉત્પાદનોનો આધાર બને છે. કાપડ ઉદ્યોગમાં, સોડિયમ ડાયક્રોમેટનો ઉપયોગ ફેબ્રિક રંગાઈમાં મોર્ડન્ટ તરીકે થાય છે, જે રંગના અણુઓને કાર્બનિક સંયોજનો સાથે અસરકારક રીતે જોડી શકે છે; તેનો ઉપયોગ રંગો અને મધ્યવર્તી પદાર્થોના ઉત્પાદનમાં ઓક્સિડન્ટ તરીકે પણ થઈ શકે છે.

ક્રોમિયમ ખનિજ

કુદરતમાં 50 થી વધુ પ્રકારના ક્રોમિયમ ધરાવતા ખનિજો મળી આવ્યા છે, પરંતુ તેમાંના મોટાભાગનામાં ક્રોમિયમનું પ્રમાણ ઓછું અને છૂટાછવાયા વિતરણ છે, જેનો ઔદ્યોગિક ઉપયોગ મૂલ્ય ઓછો છે. આ ક્રોમિયમ ધરાવતા ખનિજો ઓક્સાઇડ, ક્રોમેટ્સ અને સિલિકેટ્સ ઉપરાંત થોડા હાઇડ્રોક્સાઇડ, આયોડેટ્સ, નાઇટ્રાઇડ્સ અને સલ્ફાઇડ્સથી સંબંધિત છે. તેમાંથી, ક્રોમિયમ નાઇટ્રાઇડ અને ક્રોમિયમ સલ્ફાઇડ ખનિજો ફક્ત ઉલ્કામાં જ જોવા મળે છે.

ક્રોમિયમ ઓર સબફેમિલીમાં ખનિજ પ્રજાતિ તરીકે, ક્રોમાઇટ એ ક્રોમિયમનું એકમાત્ર મહત્વપૂર્ણ ઔદ્યોગિક ખનિજ છે. સૈદ્ધાંતિક રાસાયણિક સૂત્ર (MgFe)Cr2O4 છે, જેમાં Cr2O3 નું પ્રમાણ 68% છે, અને FeO નું પ્રમાણ 32% છે. તેની રાસાયણિક રચનામાં, ત્રિસંયોજક કેશન મુખ્યત્વે Cr3+ છે, અને ઘણીવાર Al3+, Fe3+ અને Mg2+, Fe2+ આઇસોમોર્ફિક અવેજી હોય છે. વાસ્તવિક ઉત્પાદિત ક્રોમાઇટમાં, Fe2+ નો ભાગ ઘણીવાર Mg2+ દ્વારા બદલવામાં આવે છે, અને Cr3+ ને Al3+ અને Fe3+ દ્વારા બદલવામાં આવે છે. ક્રોમાઇટના વિવિધ ઘટકોમાં આઇસોમોર્ફિક અવેજીનું સંપૂર્ણ સ્તર સુસંગત નથી. ચાર-ક્રમ સંકલન કેશન મુખ્યત્વે મેગ્નેશિયમ અને આયર્ન છે, અને મેગ્નેશિયમ-આયર્ન વચ્ચે સંપૂર્ણ આઇસોમોર્ફિક અવેજી છે. ચાર-વિભાજન પદ્ધતિ અનુસાર, ક્રોમાઇટને ચાર પેટાજૂથોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: મેગ્નેશિયમ ક્રોમાઇટ, આયર્ન-મેગ્નેશિયમ ક્રોમાઇટ, મેફિક-આયર્ન ક્રોમાઇટ અને આયર્ન-ક્રોમાઇટ. વધુમાં, ક્રોમાઇટમાં ઘણીવાર મેંગેનીઝની થોડી માત્રા હોય છે, જે ટાઇટેનિયમ, વેનેડિયમ અને ઝીંકનું એકરૂપ મિશ્રણ છે. ક્રોમાઇટની રચના સામાન્ય સ્પાઇનલ પ્રકારની હોય છે.

4. ક્રોમિયમ કોન્સન્ટ્રેટનું ગુણવત્તા ધોરણ

વિવિધ પ્રક્રિયા પદ્ધતિઓ (ખનિજીકરણ અને કુદરતી ઓર) અનુસાર, ધાતુશાસ્ત્ર માટે ક્રોમિયમ ઓરને બે પ્રકારમાં વહેંચવામાં આવે છે: કોન્સન્ટ્રેટ (G) અને લમ્પ ઓર (K). નીચેનું કોષ્ટક જુઓ.

ધાતુશાસ્ત્ર માટે ક્રોમાઇટ ઓર માટેની ગુણવત્તા આવશ્યકતાઓ

ક્રોમ ઓર બેનિફિશિયેશન ટેકનોલોજી

૧) ફરીથી ચૂંટણી
હાલમાં, ક્રોમિયમ ઓરના લાભમાં ગુરુત્વાકર્ષણ વિભાજન એક મહત્વપૂર્ણ સ્થાન ધરાવે છે. ગુરુત્વાકર્ષણ વિભાજન પદ્ધતિ, જે મૂળભૂત વર્તણૂક તરીકે જલીય માધ્યમમાં છૂટક સ્તરનો ઉપયોગ કરે છે, તે હજુ પણ વિશ્વભરમાં ક્રોમિયમ ઓરને સમૃદ્ધ બનાવવા માટેની મુખ્ય પદ્ધતિ છે. ગુરુત્વાકર્ષણ વિભાજન સાધનો એક સર્પાકાર ચુટ અને કેન્દ્રત્યાગી સાંદ્રક છે, અને પ્રોસેસિંગ કણ કદ શ્રેણી પ્રમાણમાં વિશાળ છે. સામાન્ય રીતે, ક્રોમિયમ ખનિજો અને ગેંગ્યુ ખનિજો વચ્ચે ઘનતા તફાવત 0.8g/cm3 કરતા વધારે હોય છે, અને 100um કરતા વધુ કોઈપણ કણ કદનું ગુરુત્વાકર્ષણ વિભાજન સંતોષકારક હોઈ શકે છે. પરિણામ. બરછટ ગઠ્ઠો (100 ~ 0.5mm) અયસ્ક ભારે-મધ્યમ લાભ દ્વારા સૉર્ટ અથવા પૂર્વ-પસંદ કરવામાં આવે છે, જે ખૂબ જ આર્થિક લાભ પદ્ધતિ છે.

૨) ચુંબકીય વિભાજન
ચુંબકીય વિભાજન એ એક લાભદાયક પદ્ધતિ છે જે અયસ્કમાં રહેલા ખનિજોના ચુંબકીય તફાવતના આધારે બિન-સમાન ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ખનિજોને અલગ કરવાની અનુભૂતિ કરે છે. ક્રોમાઇટમાં નબળા ચુંબકીય ગુણધર્મો હોય છે અને તેને વર્ટિકલ રિંગ હાઇ ગ્રેડિયન્ટ મેગ્નેટિક સેપરેટર્સ, વેટ પ્લેટ મેગ્નેટિક સેપરેટર્સ અને અન્ય સાધનો દ્વારા અલગ કરી શકાય છે. વિશ્વના વિવિધ ક્રોમિયમ ઓર ઉત્પાદક વિસ્તારોમાં ઉત્પાદિત ક્રોમિયમ ખનિજોના ચોક્કસ ચુંબકીય સંવેદનશીલતા ગુણાંક બહુ અલગ નથી, અને વિવિધ પ્રદેશોમાં ઉત્પાદિત વુલ્ફ્રામાઇટ અને વુલ્ફ્રામાઇટના ચોક્કસ ચુંબકીય સંવેદનશીલતા ગુણાંક જેવા જ છે.

ઉચ્ચ-ગ્રેડ ક્રોમિયમ સાંદ્રતા મેળવવા માટે ચુંબકીય વિભાજનનો ઉપયોગ કરવાની બે પરિસ્થિતિઓ છે: એક ફેરોક્રોમના ગુણોત્તરને વધારવા માટે નબળા ચુંબકીય ક્ષેત્ર હેઠળ ઓરમાં રહેલા મજબૂત ચુંબકીય ખનિજો (મુખ્યત્વે મેગ્નેટાઇટ) ને દૂર કરવા, અને બીજું મજબૂત ચુંબકીય ક્ષેત્રનો ઉપયોગ કરવાનો છે. ગેંગ્યુ ખનિજોનું વિભાજન અને ક્રોમિયમ ઓર (નબળા ચુંબકીય ખનિજો) ની પુનઃપ્રાપ્તિ.

૩) ઇલેક્ટ્રિક પસંદગી
વિદ્યુત વિભાજન એ ખનિજોના વિદ્યુત ગુણધર્મો, જેમ કે વાહકતા અને ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંકમાં તફાવતનો ઉપયોગ કરીને ક્રોમિયમ ઓર અને સિલિકેટ ગેંગ્યુ ખનિજોને અલગ કરવાની એક પદ્ધતિ છે.

૪) ફ્લોટેશન
ગુરુત્વાકર્ષણ વિભાજનની પ્રક્રિયામાં, બારીક દાણાવાળા (-100um) ક્રોમાઇટ ઓરને ઘણીવાર પૂંછડી તરીકે ફેંકી દેવામાં આવે છે, પરંતુ આ કદના ક્રોમાઇટનું હજુ પણ ઉચ્ચ ઉપયોગ મૂલ્ય છે, તેથી ફ્લોટેશન પદ્ધતિનો ઉપયોગ ઓછી-ગ્રેડના બારીક દાણાદાર ક્રોમાઇટ ઓરને પુનઃપ્રાપ્ત કરવા માટે થઈ શકે છે. પૂંછડીઓમાં 20% ~40% Cr2O3 સાથે ક્રોમિયમ ઓરનું ફ્લોટેશન અને ગેંગ્યુ ખનિજો તરીકે સર્પેન્ટાઇન, ઓલિવિન, રુટાઇલ અને કેલ્શિયમ મેગ્નેશિયમ કાર્બોનેટ ખનિજો. ઓરને 200μm સુધી બારીક પીસવામાં આવે છે, પાણીનો ગ્લાસ, ફોસ્ફેટ, મેટાફોસ્ફેટ, ફ્લોરોસિલિકેટ, વગેરેનો ઉપયોગ કાદવને વિખેરવા અને અટકાવવા માટે થાય છે, અને અસંતૃપ્ત ફેટી એસિડનો ઉપયોગ કલેક્ટર તરીકે થાય છે. ફ્લોટેશન પ્રક્રિયા માટે ગેંગ્યુ કાદવનું વિક્ષેપ અને દમન ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. આયર્ન અને સીસા જેવા ધાતુના આયનો ક્રોમાઇટને સક્રિય કરી શકે છે. જ્યારે સ્લરીનું pH મૂલ્ય 6 થી નીચે હોય છે, ત્યારે ક્રોમાઇટ ભાગ્યે જ તરતું રહેશે. ટૂંકમાં, ફ્લોટેશન રીએજન્ટનો વપરાશ મોટો છે, કોન્સન્ટ્રેટ ગ્રેડ અસ્થિર છે, અને પુનઃપ્રાપ્તિ દર ઓછો છે. ગેંગ્યુ ખનિજોમાંથી ઓગળેલા Ca2+ અને Mg2+ ફ્લોટેશન પ્રક્રિયાની પસંદગી ઘટાડે છે.

૫) રાસાયણિક લાભ
રાસાયણિક પદ્ધતિ એ ચોક્કસ ક્રોમાઇટ ઓરની સીધી સારવાર છે જેને ભૌતિક પદ્ધતિ દ્વારા અલગ કરી શકાતી નથી અથવા ભૌતિક પદ્ધતિનો ખર્ચ પ્રમાણમાં વધારે હોય છે. રાસાયણિક પદ્ધતિ દ્વારા ઉત્પાદિત સાંદ્રતાનો Cr/Fe ગુણોત્તર સામાન્ય ભૌતિક પદ્ધતિ કરતા વધારે છે. રાસાયણિક પદ્ધતિઓમાં શામેલ છે: પસંદગીયુક્ત લીચિંગ, ઓક્સિડેશન ઘટાડો, ગલન અલગ કરવું, સલ્ફ્યુરિક એસિડ અને ક્રોમિક એસિડ લીચિંગ, ઘટાડો અને સલ્ફ્યુરિક એસિડ લીચિંગ, વગેરે. ભૌતિક-રાસાયણિક પદ્ધતિઓનું સંયોજન અને રાસાયણિક પદ્ધતિઓ દ્વારા ક્રોમિયમ ઓરની સીધી સારવાર આજે ક્રોમાઇટ લાભમાં મુખ્ય વલણોમાંનું એક છે. રાસાયણિક પદ્ધતિઓ ઓરમાંથી સીધા ક્રોમિયમ કાઢી શકે છે અને ક્રોમિયમ કાર્બાઇડ અને ક્રોમિયમ ઓક્સાઇડ ઉત્પન્ન કરી શકે છે.