Где добывают Хром

Хромом называется твердый металл, который имеет голубовато-белый окрас. В периодической системе химических элементов находится под номером 24. Название металла в переводе с греческого означает цвет. Элемент так стали именовать в связи с тем, что его соединения имеют разнообразную окраску.

Стоит отметить, что хром достаточно распространен в природе. Среди приоритетных его соединений необходимо выделить хромистый железняк (хромит), а также минерал крокоит, который, однако, менее значим от хромита.

Добыча хрома

Использовать минералы в качестве основного источника для добычи хрома представляется очень невыгодным. Поэтому главное сырье, из которого получают хром, — это хромовая руда.

Впервые в руде хром был обнаружен немецким химиком в 18 веке. Это знаменательное событие как для химии, так и для человечества в целом, случилось в Сибири. Именно там Леман обнаружил крокоит – свинцовую руду, имеющую красный окрас. В состав данной руды входит два основных элемента – свинец и хром.

Добыча хромовой руды | Как это сделано в Казахстане?

Опыты по извлечению металла из руды были проведены Леманом в Петербурге. Благодаря ему, в настоящее время хром извлекается из руды двумя основными способами:

1. С помощью электролиза концентрированных водных растворов оксида хрома.
2. С помощью электролиза сульфата.

В процессе как одного, так и другого способа происходит разрушение молекулы оксида или сульфата в тигле, в котором и поджигают исходные соединения.

Использование хрома

При абсолютно обычных условиях с металлом ничего не происходит – он не окисляется и не ржавеет. В связи с тем, что основой всех сталей выступает железо, которое вступает в активную реакцию с кислородом и может ржаветь и окисляться, то хром добавляют во время выплавки сталей в качестве легирующего элемента. Это позволяет в разы повысить антикоррозионные свойства сталей.

Силикотермический хром используется при выплавке нихрома – сплав хрома и никеля. Благодаря соединению этих двух компонентов сплав обладает пластичностью, твердостью и устойчивостью к окислению.

Также выпускают соединения хрома и кобальта, в результате чего образуется сплав под названием стеллит, который обладает очень высокой твердостью. К данному сплаву также может добавляться молибден и вольфрам. Такой сплав отличается своей дороговизной, однако он оправдывает себя. Его используют в качестве элемента, который наплавляется на машинные детали, рабочие станки и инструменты для того, чтобы существенно повысить их устойчивость к износу.

Соединения хрома также активно используются при производстве декоративных покрытий, как элементы, повышающие устойчивость к коррозии.

Хром — Самый ТВЕРДЫЙ МЕТАЛЛ НА ЗЕМЛЕ!

Порошковый хром используется в качестве добавки в нижний слой зубных коронок с целью повышения их прочности.

Хром также применяется в ювелирных изделиях, поскольку он является составной частью уваровита, минерала из группы гранатов. Уваровит имеет зеленый цвет, который достигается именно наличием хрома. Ценность такого камня существенно выше, чем красного в силу своей редкости. Кроме того, уваровит обладает чуть большей твердости, чем стандартные гранаты, что также является преимуществом.

Добыча хромовых руд

Месторождения хрома находятся на территории разных стран. Однако, наиболее крупное из них расположено в ЮАР. Данной республике принадлежит мировое лидерство по хромовым запасам. Второе место занимает Казахстан, на территории которого запасы разведанных месторождений превышают 350 млн. тонн.

Также среди крупнейших залежей металла стоит отметить месторождения, расположенные на территории России, Зимбабве, Мадагаскара. Залежи хрома были обнаружены в Турции, Индии, Армении, Бразилии, а также на Филиппинах.

Главные экспортеры хромовой руды

Хромовые руды России, главным образом, сосредоточены на территории Урала (Донские и Сарановские).

Так как хром является металлом глубинных пород земли, его месторождения имеют магматическое происхождения. Таким образом, хромовая руда залегает на значительных глубинах. В связи с этим существует единственно возможный способ их добычи – с помощью шахт. При этом, используются направленные взрывы.

Руда из шахты извлекается не в чистом виде: вместе с ней на поверхность также поднимаются другие руды и пустые породы. После этого осуществляется отделение хромовой руды от примесей с помощью центрифуги с использованием тяжелых жидкостей – в сепарационный барабан загружаются ферросилиции и запускают его. В результате вращения барабана пустая порода, имеющая существенно меньший вес, поднимается на верх, а хромовая руда оседает на дне.

Источник: mining-prom.ru

Хром

Хром(лат. Chromium), Cr, химический элемент VI группы короткой формы (6-й группы длинной формы) периодической системы ; атомный номер 24; атомная масса 51,9961; относится к переходным элементам . В природе 4 стабильных изотопа : 50 Сr (4,35 %), 52 Сr (83,79 %), 53 Сr (9,50 %) и 54 Сr (2,36 %); искусственно получено более 20 радиоизотопов.

Историческая справка

Открыт в 1797 г. Л.-Н. Вокленом в минерале крокоит – природном хромате свинца РbCrО4. Название элемент получил от греч. слова χρῶμα – цвет, краска (из-за разнообразия окраски своих соединений).

Распространённость в природе

Содержание хрома в земной коре 0,0122 % по массе, в воде морей и океанов 2·10 –5 мг/л. Известно более 40 минералов хрома, из них для извлечения хрома используют только хромит FeCr2O4, точнее хромшпинелиды (Mg,Fe)(Cr,Al,Fe)2O4.

Хром входит в состав ряда других минералов – хромовой слюды (фуксита) – хромсодержащей разновидности мусковита , хромвезувиана Ca10Al4(Mg,Fe,Cr)3(SiO4)5(Si2O7)2(OH,F), хромдиопсида Ca(Mg,Cr,Al)[(Si,Al)2O6], хромового граната Са3Сr2(SiO4)3( уваровита ), волконскоита Cr2Si4O10(OH)2·nH2O и др., которые нередко сопровождают руды, но сами промышленные значения не имеют; см. также Хромовые руды . В экзогенных условиях хром, как и железо, мигрирует в виде взвесей и может накапливаться в глинах. Наиболее подвижной формой являются хроматы – минералы крокоит , вокеленит Pb2Cu(CrO4)(PO4). Сульфидные минералы хрома обнаружены в метеоритах. Образец чистого хрома. Образец чистого хрома.

Свойства

Конфигурация внешней электронной оболочки атома хрома 3d 5 4s 1 ; в соединениях проявляет степени окисления +2, +3, +6, реже +4, +5 и +1; энергия ионизации при переходе Сr 0 5 →Сr + →Сr 2+ →Сr 3+ →Сr 4+ →Сr 5+ →Сr 6+ 652,7; 1592; 2987; 4740; 6690 и 8738 кДж/моль; сродство к электрону 64,3 кДж/моль; электроотрицательность по Полингу 1,66; атомный радиус 124,9 пм, ионные радиусы (пм, в скобках указаны координационные числа): для Сr 2+ 73 (низкоспиновое состояние) или 80 (высокоспиновое состояние), Сr 3+ 61,5 (6), Сr 4+ 55 (6), Сr 5+ 34,5 (4) и 49 (6), для Сr 6+ 26 (4) и 44 (6).

Хром – голубовато-белый металл; кристаллическая решётка кубическая объёмноцентрированная; tпл1900 °C, tкип2690 °C; плотность 7190 кг/м 3 ; парамагнитен, переходит в антиферромагнитное состояние при 312 К. Хрупок, приобретает пластичность при температуре выше 200–250 °C. Стандартный электродный потенциал для пары Сr 3+ / Сr 0 –0,74 В.

При комнатной температуре хром устойчив на воздухе и к действию воды , при 300 °C сгорает в кислороде с образованием Сr2О3. Реагирует с соляной и с разбавленной серной кислотами, выделяя Н2. В концентрированной HNO3, HClO4, Н3РО4и под действием окислителей легко пассивируется. Пассивированный хром очень устойчив.

Со щелочами в водном растворе не реагирует, в расплаве реагирует очень медленно с выделением Н2. Фтор действует на Сr при температуре выше 350 °C. Сухой хлор реагирует с Сr выше 300 °C, влажный – при 80 °C. Хром реагирует с бромом и иодом при температуре красного каления. С водородом непосредственно не взаимодействует, однако металлоподобные гидриды СrН и СrН2можно получить путём электролиза ; при нагревании они легко теряют Н2.

Нитриды CrN и Cr2N получают прямым взаимодействием Сr и N2или по реакции Сr с NH3(около 850 °C). Нитриды, особенно CrN, обладают высокой химической стойкостью; их используют как компоненты твёрдых сплавов, катализаторы , CrN – как полупроводниковый материал для термоэлектрических генераторов. Хром сплавляется с B, C, Si с образованием соответственно боридов, карбидов и силицидов; применяются как компоненты твёрдых, жаростойких сплавов, износоустойчивых и химически стойких покрытий. Хром реагирует с серой с образованием сульфидов разного состава; при сплавлении хрома с селеном (теллуром) получаются селениды (теллуриды).

Неустойчивый оксид CrO получают косвенными методами. CrO и соответствующий ему малорастворимый гидроксид Cr(OH)2имеют основный характер. Наиболее устойчивый оксид Cr2O3получается при термическом разложении солей и других оксидов хрома . Ему отвечают малорастворимые амфотерные гидроксиды состава Cr(OH)3и CrO(OH) (метагидроксид), которые реагируют с кислотами, образуя аквакомплексы [Сr(Н2О)6] 3+ , и с концентрированными щелочами с получением растворимых гидроксокомплексов [Сr(ОН)6] 3– . Летучий и гигроскопичный высший оксид CrO3при взаимодействии с водой даёт сильную хромовую кислоту H2CrO4, которая в кислотной среде образует двухромовую кислоту H2Cr2O7.

Соединения Сr(II) неустойчивы и легко окисляются на воздухе. Их водные растворы сохраняются только в инертной атмосфере . Соединения Cr(III) наиболее устойчивы. В водных растворах и кристаллах солей катион Сr(III) существует в виде фиолетового аквакомплекса [Сr(Н2О)6] 3+ . При координации вместо части молекул воды анионов солей образуются изомерные им комплексы зелёного цвета.

Известно множество прочных комплексов Сr(III) с координационым числом 6 и октаэдрической конфигурацией (галогенидные, цианидные, сульфатные, оксалатные и др.). Характерны полиядерные формы комплексов. Соединения Cr(IV) немногочисленны, это простые и комплексные галогениды; Cr(VI) образует многочисленные хроматы . Соединения Cr(VI) – сильные окислители.

Получение

Металлический хром из Сr2О3производят алюмотермическим или кремниетермическим методом. Пирометаллургическое восстановление Сr2О3даёт продукт, загрязнённый углеродом. Чистый хром получают электролизом сернокислых растворов СrО3или растворов хромоаммониевых квасцов (NH4)Cr(SO4)2. Глубокую очистку хрома ведут обработкой водородом при нагревании, вакуумной дистилляцией , зонной плавкой , иодидным рафинированием .

Применение

Хром применяют в металлургии (в основном как компонент сталей, в частности нержавеющих) и для получения коррозионностойких и механически прочных хромовых покрытий. Соединения хрома применяют в качестве огнеупорных материалов, пигментов , дубителей кожи, протрав при крашении, реактивов , магнитных материалов и др. Соотношение областей использования: металлургия 75 %, огнеупоры 10 %, прочее 15 %.

Металлический хром малотоксичен. Соединения Cr(VI) обладают местным и общетоксическим действием, вызывают поражение органов дыхания, кожи, слизистых оболочек, желудочно-кишечного тракта.

Аликберова Людмила Юрьевна . Первая публикация: Большая российская энциклопедия, 2017.

в 11:58 (GMT+3) Обратная связь
Информация

Области знаний: Общие вопросы химии Символ: Cr Атомный номер: 24 Группа элементов: Переходные металлы Относительная атомная масса: 51,9961 а. е. м. Радиус атома: 124,9 пм Электроотрицательность: 1,66 ед. по шкале Полинга Агрегатное состояние: Твёрдое Плотность при н. у.: 7,19 г/см³ Температура плавления: 1900 °C Температура кипения: 2690 °C

Источник: bigenc.ru

Хром: свойства, способы добычи и применение

Хром – достаточно распространённый в природе тяжёлый металл, голубовато-белого цвета. Благодаря тому, что химические соединения этого элемента имеют разные цвета, он и получил своё название, переводимое на русский язык с греческого как «краска».

Заслуга открытия этого природного минерала, выделенного в чистом виде Ф. Тассертом на рубеже XVIII-XIX веков, принадлежит французскому профессору химии Никола Луи Воклену и немецким учёным М. Г. Клапротом и Т. Е. Ловицем.

• Один из самых твёрдых и пластичных материалов (при проведении по стеклу, оставляет след).
• Металл становится очень хрупким (легко ломается при незначительных физических воздействиях) при наличии примесей в виде: азота, кислорода и углерода.
• Хорошо поддаётся механической обработке.
• Электро- и теплопроводен.
• Обладает металлическим блеском.
• При температуре +37…+39 0 C начинает менять ряд физических характеристик: снижается упругость, изменяется электропроводность и коэффициент линейного расширения.
• Плотность металла field-name-field-img-article»>

Эндогенные

• на раннемагматические (в их нижних горизонтах и залегают хромовые руды)
• и позднемагматические (те, в которых образуются линзы, столбы и жилы искомого минерала).

Кроме того, в зависимости от физико-химических процессов и содержания, насчитывается пять основных генетических групп руд:

• магматические,
• пегматитовые,
• карбонатитовые,
• скарновые,
• гидротермальные.

Экзогенные

Разрушение эндогенных руд посредством процессов выветривания привело к возникновению экзогенных (россыпных) залежей, подразделяющихся на прибрежно-морские, элювиальные, делювиальные отложения.

Техногенные

Фактически представляют собой остатки технологических процессов освоения и переработки хромовых промышленных руд: специальные отвалы и хвосты. Их освоение требует соответствующих специфике исследований, а также научно-исследовательских и конструкторских разработок.

Способы добычи хрома

Основными технологиями добычи хрома, как и ряда других полезных ископаемых, выступают открытый, подземный и комбинированный способы.

Самым распространённым и популярным является открытый, карьерный способ. Это объясняется доступностью залежей и возможностью быстрой организации широкого фронта работ с привлечением максимума тяжёлой техники.

Однако такое бывает далеко не всегда. В случае глубинных залежей хромовых руд приходится строить шахты, прокладывать горизонтальные квершлаги, штольни, штреки. Способ достаточно затратный, но эффективный в плане добычи самых богатых залежей полезных ископаемых.

Если рудное тело располагается на разных глубинах, то уместным становится совмещение открытого и закрытого способа, то есть комбинированного, позволяющего в наибольшей степени освоить месторождение.

Так как добытое перечисленными способами сырьё насыщено примесями, а для потребителей нужен чистый хром, то для его получения прибегают к разнообразным физико-химическим способам переработки извлечённых руд.

Алюмотермический метод

Частный случай металлотермии, изобретённый в 1859 году российским академиком Н. Н. Бекетовым и внедрённый в промышленную эксплуатацию на рубеже XIX-XX веков Г. Гольдшмидтом, представляет собой не что иное, как метод восстановления оксида хрома с помощью алюминия сопровождающийся значительным выделением тепла. Температура подобного процесса может достигать 3000 0 C.

Для осуществления процесса используется облицованная магнезитовым кирпичом специальная шахта, смонтированная на вагонетке. Внутри полости размещается шихта и запальная смесь. Для усиления реакции добавляются хромовокислые соли и флюсы. В результате чего исходное сырьё преобразуется в сплав, содержащий в своём составе до 92% хрома и предназначенный для слива шлак.

Металлотермическая плавка

Суть металлотермии заключается в восстановлении металлов (в нашем случае – хрома) из их соединений под воздействием высокой температуры с помощью других, более активных в химическом отношении металлов. Сами процессы металлотермии могут протекать в вакууме, электрических печах и вне печей, если позволяет температура реакции.

Дифференцированное сырьё, включает в себя:

• Рудную часть концентрат + алюминиевый порошок.
• Запальную смесь yandex_rtb_R-A-494877-33″>

Лабораторный метод

Фактически – электролиз, осуществляемый в лабораторных условиях. Для чего используется специальная ёмкость – электролизёр, заполненный серной кислотой, куда добавляется хромой ангидрид. При пропускании электрического тока, на катоде оседает чистый хром с попутным выделением водорода. Метод не имеет большого практического применения, вследствие малой востребованности получаемого состава.

Добыча хрома

Хранение и транспортировка

Изготовленный в виде кусков металлический хром, относящийся к третьему классу опасности, следует хранить в специализированных контейнерах или стальных барабанах. При необходимости длительного хранения, барабаны должны быть окрашены в серый цвет. Транспортировка упакованного материала может осуществляться всеми видами транспорта с соблюдением действующих норм и правил перевозки грузов.

Область применения хрома

Производство стали

Благодаря своим свойствам, хром находит широкое применение в сталелитейном производстве. Этот легирующий элемент позволяет защитить железо от коррозии, повысить его твёрдость и уменьшить критическую скорость охлаждения во время закалки. Хромистые стали используются для изготовления оружия, броневых плит, несгораемых шкафов, а также корпусов кораблей и подводных лодок.

Хромирование

Электролитическим способом на поверхность готового изделия или детали наносится тончайшая плёнка, толщиной порядка 0,005 мм, что позволяет сформировать хромированную поверхность. Такой защитный слой – хромовое покрытие или хромирование не только делает изделие изящным и красивым, но и защищает его от влаги и воздуха в течение длительного времени.

Сохранение древесины и обработка кожи

Не только металлы нуждаются в защите, но и древесина. Обработанная хромовыми солями, она становится не доступной для разрушения микроорганизмами, насекомыми и плюс к тому имеет меньшую вероятность механического повреждения. В процессе производства обуви или галантереи кожевенные изделия проходят стабилизацию под воздействием хромовых квасцов.

Изготовление красок

Благодаря богатейшей палитре цветов ряда химических соединений, хрома входит в состав разнообразных красителей и пигментирующих веществ. Оксиды хрома и некоторых металлов служат художественными красками, также они применятся при протравливании тканей перед крашением. Характерный для некоторых декоративных стеклянных изделий зелёный или жёлтый цвет имеет в своей основе этот же минерал.

Ювелирная промышленность

Драгоценные камни, столь незаменимые в готовых ювелирных изделиях часто содержат в своём составе хром. Это – прежде всего рубин, который к тому же используется в лазерных установках, а также шпинель и уваровит.

• Фотографий (желатин).
• Полиграфической продукции.
• Электронной аппаратуры.
• Пластмасс.
• Фармацевтических веществ.
• Огнеупоров.
• Металлокерамики.
• Электродов.

Месторождения в России и мире

Хром – достаточно распространённый в природе металл (0,03% массы земной коры), поэтому его залежи встречаются в Европе, Азии и Африке. Однако наиболее крупные месторождения располагаются в ЮАР, Казахстане, Российской Федерации, Мадагаскаре и Зимбабве. Менее богаты залежами Армения, Турция, Индия, Бразилия, Филиппины.

На территории нашей страны существуют несколько достаточно крупных месторождений с запасами от 1 до 10 млн. тонн руды:

• Сопчеозёрское в Мурманской области.
• Аганозерское в Карелии.
• Цетральное в Ямало-Ненецком Автономном Округе.
• Главное Сарановское и Южно-Сарановское в Пермском крае, Свердловской и Челябинской областях.

Также запасами руд этого минерала располагают Башкортостан, Оренбургская и Читинская области, Ханты-Мансийский АО, Красноярский и Алтайские края, остров Сахалин.

Мировые запасы

15 млрд. тонн – таковы выявленные мировые запасы хромовых руд на территории 47 стран мира. В процентном отношении ресурсы распределены таким образом:

• Север ЮАР – 78%.
• Актюбинская область Казахстана – 7%.
• Зимбабве – 6%.
• США – 1,5%.
• Гренландия – 1,1%.
• Финляндия – 1%.
• Индия – 0,9%.

К началу III тысячелетия подтверждённые запасы 300 месторождений в 32 странах мира составляли 4,5 млрд. тонн.

Страны, добывающие хром

Общемировое ежегодное потребление хрома оценивается в 15 млн. тонн. Значительную долю в эту цифру вносят страны, добывающие руды:

• закрытым способом: ЮАР, Зимбабве, Турция, Греция;
• открытым методом – Бразилия, Финляндия, Мадагаскар, Индия.
• комбинированным способом – Филиппины.

Кроме того, в этот список входят такие страны. Казахстан, Китай, Россия. В целом можно отметить, что ситуация на мировом рынке хрома в последнее десятилетие несколько стабилизировалась. А подтверждённых запасов этого природного полезного ископаемого хватит на ближайшие несколько десятков лет.

Источник: xn--80aegj1b5e.xn--p1ai