Технология минеральных солей (удоБрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот)
СЫРЬЕ И МЕТОДЫ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ
Сырьем для производства соединений хрома служит хромит или хромистый железняк — минерал состава Fe0-Cr203 или Fe(Cr02)2, являющийся нерастворимой солью хромистой кислоты НСг02. Он относится к группе шпинелей с общей формулой Rn0-Rm03. В чистом виде хромит, содержащий, согласно приведенной формуле, около 68% окиси хрома, встречается крайне редко. Природный минерал, представляет собой различного вида хромшпинелиды с об - _*Цей формулой (Fe, Mg)0-(Cr, Al, Fe)20365. Их можно рассматривать как изоморфные твердые растворы солей: Fe(Cr02)2, ^e(Fe09)2, Mg(Cr02)2 и Mg(A102)2. Помимо хромшпинелидов в РУДе имеются примеси других пород (серпентина, талька и проч.)66,
Так что содержание Сг2Оз обычно составляет 35—57%. Содержание других компонентов: FeO + Fe203 15—25%, А1203 7—20%, MgO 5—18%, Si02 3—8%, СаО 1—3%. Бедная руда, содержащая меньше 35% Сг20з, называется железо-хромовой. На химические заводы хромит поступает в виде кусковой руды, а также в виде концентрата, получаемого обогащением бедных руд 67.68 (табл. 41).
ТАБЛИЦА 4i ■
|
Нормальная влажность руд 5%, концентратов — 8%. По характеру подготовки руды подразделяют на четыре класса:
Класс Метод подготовки Размер кусков, мм
1 Дробленые н грохоченые 10—75 (мельче 10 мм не более 10%)
2 Грохоченые мелкие До 10 (крупнее 10 мм не более 5%)
3 Рядовые (не дробленые н не
Грохоченые) До 250
4 Концентраты
По содержанию Сг203 хромиты (руды) делят также на следующие классы69:
Сг203, %
Весьма высокохромистый................................. Выше 54
TOC o "1-3" h z Высокохромистый............................................ 50—54
Среднехромистый............................................. 38—50
Низкохромистый.............................................. 32—37
Марки и сорта хромнтовой руды |
Обогатительный............................................... 5—38
Требования к составу хромитовой руды, применяемой для производства магнезито-хромитовых огнеупоров, указаны в табл. 42.
ТАБЛИЦА 42 Требования к хромнтовой руде (по ГОСТ 10154—62)
|
В СССР имеются богатейшие запасы высококачественных хромитов. Месторождения хромовых руд находятся в Казахской ССР б Актюбинской области 65-66 и на всем протяжении Уральского хребта: на Северном Урале — Сарановское, Гологорское, Ключев - ское, на Южном Урале — Верблюжьегорское, Халиловское и др. Имеются также месторождения хромовых руд в Закавказье 70-74.
Промышленные месторождения хромитов имеются в Индии, в Югославии, в Румынии и в других странах. Наиболее крупные месторождения хромитов имеются в Южно-Африканской Республике, в Южной Родезии, в Турции и на Филиппинских островах, где сосредоточено <~90% всех достоверных запасов хромитов в капиталистических и некоторых других зарубежных странах. США обладают небольшими запасами низкосортных хромовых руд (8,1 тыс. т) 75. В 1953 г. импорт хромовой руды в США превысил 2 млн. г, а в 1962 г. снизился до ~ 1,3 млн. т. В 1962 г. в США из. общего количества потребленных хромитов 52% израсходовано в металлургии, 32% в керамической промышленности и 16% переработано в химической промышленности главным образом в бихромат натрия, из которого затем получают другие соединения. В США 40% хромовых химикатов потребляют в виде пигментов, 18% —в виде дубильных веществ, 18% в виде хромового ангидрида76.
Богатые хромиты подвергают плавке в электропечах для полуЧения феррохрома (<~60% Сг), применяемого в качестве присадки при выплавке хромистых сталей. При получении феррохрома дро - ■ Всходит восстановление хромита углеродом:
FeCr204 + С = Fe + СО + Cr2Os Сг203 + ЗС = 2Cr + ЗСО
В процессе восстановления, помимо сплавов Fe—Сг—С, образуются карбиды хрома (Сг4С, Сг7С3, СгзС2) 77-78.
Спеканием хромитов с окислами кальция, магния, алюминия Получают хромитовые или хромомагнезитовые огнеупоры, применяемые в качестве футеровочных материалов для металлургических и других печей. Для изготовления этих огнеупоров обычно используют маложелезистьге и малокремнеземистые хромиты, содержащие не более 20% FeO и 7% Si02. Связкой служит глиноземистый цемент, содержащий однокальциевый алюминат СаО - • А1203. Температура плавления Са0-А1203 1600°, а Са0-Сг203 2090°.
В системе Са0-Сг203—СаО-А1203 образуется ряд твердых растворов (линия ликвидуса не имеет экстремумов). Хромомагнезито - вый кирпич плавится при 2000—2050°79~81.
Сырьем для производства соединений хрома могут служить феррохром — полупродукт, получаемый из хромитовых руд металлургической промышленностью, вырабатывающей хромистые стали, а также шлаки, получаемые в производстве феррохрома и хромистых сталей.
Получение солей окиси хрома путем кислотного выщелачивания хромита не имеет пока промышленного значения. Даже в присутствии сильных окислителей не удается быстро достичь хорошего разложения руды. Щелочное разложение хромита, сопровождающееся окислением, позволяет получать растворимые соединения шестивалентного хрома с большим выходом. Этот метод и применяется в промышленности. Из хромита получают хроматы и би - хроматы; соединения же трехвалентного хрома изготовляют их восстановлением. (В последнее время, однако, некоторое распространение получает электрохимическое окисление трехвалентного хрома.)
Главным продуктом в производстве солей хрома является бихромат натрия. Для его получения тонкоизмельченный хромит подвергают окислительному обжигу в смеси с содой и окисью кальция в виде доломита или известняка. При этом образуется монохромат чатрия, который выщелачивают из прокаленной шихты (спека) и Переводят в бихромат натрия введением в раствор кислоты.