Οι ιδιότητές του, η ιστορία και άλλα

Το μέταλλο χρωμίου αναγνωρίζεται ευρύτερα για τη χρήση του στην επένδυση χρωμίου (το οποίο συχνά αναφέρεται απλά ως «χρώμιο»), αλλά η μεγαλύτερη χρήση του είναι ως συστατικό ανοξείδωτοι χάλυβες. Και οι δύο εφαρμογές επωφελούνται από τη σκληρότητα του χρωμίου, την αντοχή στο διάβρωσηκαι ικανότητα γυαλίσματος για λαμπερή εμφάνιση.

• Ατομικό σύμβολο: Cr
• Ατομικός αριθμός: 24
• Ατομική μάζα: 51,996g / mol¹
• Κατηγορία στοιχείου: Μεταβατικό μέταλλο
• Πυκνότητα: 7,19 g / cm³ στους 20 ° C
• Σημείο τήξεως: 3465 ° F (1907 ° C)
• Σημείο βρασμού: 4840 ° F (2671 ° C)
• Moh's Hardness: 5.5

Το χρώμιο είναι ένα σκληρό, γκρι μέταλλο που εκτιμάται για την απίστευτη αντοχή του στη διάβρωση. Το καθαρό χρώμιο είναι μαγνητικό και εύθραυστο, αλλά όταν μπορεί να γίνει κράμα Ελατός και γυαλισμένο σε φωτεινό, ασημί φινίρισμα.

Το Chromium αντλεί το όνομά του από Χρούμα, μια ελληνική λέξη που σημαίνει χρώμα, λόγω της ικανότητάς της να παράγει ζωντανές, πολύχρωμες ενώσεις, όπως το οξείδιο του χρωμίου.

Το 1797, ο Γάλλος χημικός Nicolas-Louis Vauguelin παρήγαγε το πρώτο καθαρό μέταλλο χρωμίου με την επεξεργασία κροκοϊτών ( ορυκτό που περιέχει χρώμιο) με ανθρακικό κάλιο και στη συνέχεια μειώνοντας το προκύπτον χρωμικό οξύ με άνθρακα σε α χωνευτήριο γραφίτη.

Ενώ οι ενώσεις χρωμίου χρησιμοποιούνται σε βαφές και χρώματα για χιλιάδες χρόνια, μόλις μετά την ανακάλυψη του Vauguelin άρχισε να αναπτύσσεται η χρήση χρωμίου σε εφαρμογές μετάλλων. Στα τέλη του 19ου και στις αρχές του 20ου αιώνα, οι μεταλλουργοί στην Ευρώπη πειραματίζονταν ενεργά με το μέταλλο κράματα, προσπαθώντας να παράγει ισχυρότερη και πιο ανθεκτική χάλυβες.

Το 1912, ενώ εργαζόταν στα Firth Brown Laboratories στο Ηνωμένο Βασίλειο, ο μεταλλουργός Χάρι Μπράρλεϊ ανέλαβε να βρει ένα πιο ανθεκτικό μέταλλο για βαρέλια όπλων. Πρόσθεσε χρώμιο, το οποίο ήταν γνωστό ότι έχει υψηλό σημείο τήξης, στον παραδοσιακό άνθρακα χάλυβα, παράγοντας τον πρώτο ανοξείδωτο χάλυβα. Ωστόσο, περίπου την ίδια στιγμή, άλλοι, συμπεριλαμβανομένου του Elwood Haynes στις ΗΠΑ και μηχανικοί στο Krupp στη Γερμανία, ανέπτυξαν επίσης κράματα χάλυβα που περιέχουν χρώμιο. Με την ανάπτυξη του ηλεκτρικού φούρνου τόξου, ακολούθησε μεγάλης κλίμακας παραγωγή ανοξείδωτου χάλυβα λίγο μετά από αυτό.

Κατά την ίδια περίοδο, πραγματοποιήθηκε επίσης έρευνα για τα μέταλλα ηλεκτρο-επιμετάλλωσης, τα οποία επέτρεπαν φθηνότερα μέταλλα, όπως σίδερο και νικέλιο, να υιοθετήσουν την αντοχή τους στο εξωτερικό χρώμιο στην τριβή και τη διάβρωση, καθώς και τις αισθητικές του ιδιότητες. Τα πρώτα χαρακτηριστικά χρωμίου εμφανίστηκαν σε αυτοκίνητα και ρολόγια τελευταίας τεχνολογίας στα τέλη της δεκαετίας του 1920.

Τα βιομηχανικά προϊόντα χρωμίου περιλαμβάνουν μέταλλο χρωμίου, σιδηροχρώμιο, χημικά χρωμίου και άμμο χυτηρίου. Τα τελευταία χρόνια, υπήρξε μια τάση προς μεγαλύτερη κάθετη ολοκλήρωση στην παραγωγή υλικών χρωμίου. Δηλαδή, περισσότερες εταιρείες που συμμετέχουν στην εξόρυξη μεταλλεύματος χρωμίτη το επεξεργάζονται επίσης σε μέταλλο χρωμίου, σιδηροχρώμιο και, τελικά, από ανοξείδωτο χάλυβα.

Το 2010 η παγκόσμια παραγωγή μεταλλεύματος χρωμίτη (FeCr₂Ο₄), το κύριο ορυκτό που εξήχθη για την παραγωγή χρωμίου ήταν 25 εκατομμύρια τόνοι. Η παραγωγή σιδηροχρώματος ήταν περίπου 7 εκατομμύρια τόνοι, ενώ η παραγωγή μετάλλων χρωμίου ήταν περίπου 40.000 τόνοι. Το σιδηροχρώμιο παράγεται αποκλειστικά με χρήση ηλεκτρικών κλιβάνων τόξου, ενώ το μέταλλο χρωμίου μπορεί να παραχθεί μέσω ηλεκτρολυτικών, πυριτοθερμικών και αργιλοθερμικών μεθόδων.

Κατά την παραγωγή σιδηροχρώματος, η θερμότητα που δημιουργήθηκε από ηλεκτρικούς φούρνους τόξου, που φτάνει το 5070°F (2800)°C), προκαλεί τον άνθρακα και τον οπτάνθρακα να μειώσουν το μετάλλευμα χρωμίου μέσω καρβοθερμικής αντίδρασης Μόλις έχει επαρκεί η τήξη επαρκούς υλικού στην εστία του κλιβάνου, το λειωμένο μέταλλο αποστραγγίζεται και στερεοποιείται σε μεγάλα χυτά πριν συνθλιβεί.

Η παραγωγή αργιλοθερμικών μετάλλων χρωμίου υψηλής καθαρότητας αντιπροσωπεύει πάνω από το 95% του μετάλλου χρωμίου που παράγεται σήμερα. Το πρώτο βήμα σε αυτήν τη διαδικασία απαιτεί το μετάλλευμα χρωμίτη να ψήνεται με σόδα και ασβέστη στον αέρα το 2000°F (1000)°C), το οποίο δημιουργεί ένα χρωμικό νάτριο που περιέχει ασβεστίνη. Μπορεί να εκπλυθεί από το απόβλητο υλικό και στη συνέχεια να μειωθεί και να καταβυθιστεί ως χρώμιο οξείδιο (Cr₂Ο₃).

Το χρωμικό οξείδιο στη συνέχεια αναμιγνύεται με κονιοποιημένο αλουμίνιο και βάλτε σε ένα μεγάλο χωνευτήρι από πηλό. Υπεροξείδιο του βαρίου και μαγνήσιο Στη συνέχεια, η σκόνη απλώνεται στο μείγμα και το χωνευτήριο περιβάλλεται από άμμο (η οποία ενεργεί ως μόνωση).

Το μείγμα αναφλέγεται, με αποτέλεσμα το οξυγόνο από το χρωμικό οξείδιο να αντιδρά με το αλουμίνιο για να παράγει οξείδιο αργιλίου και, επομένως, να απελευθερώνει τηγμένο μέταλλο χρωμίου που είναι 97-99% καθαρό.

Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία της Γεωλογικής Έρευνας των ΗΠΑ, οι μεγαλύτεροι παραγωγοί μεταλλεύματος χρωμίτη το 2009 ήταν η Νότια Αφρική (33%), η Ινδία (20%) και το Καζακστάν (17%). Οι μεγαλύτερες εταιρείες παραγωγής σιδηροχρώματος περιλαμβάνουν την Xstrata, την Eurasian Natural Resources Corp. (Καζακστάν), Samancor (Νότια Αφρική) και Hernic Ferrochrome (Νότια Αφρική).

Σύμφωνα με τη Διεθνή Ένωση Ανάπτυξης για το Χρώμιο, του συνολικού μεταλλεύματος χρωμίτη που εξήχθη το 2009, 95,2% καταναλώθηκε από τη μεταλλουργική βιομηχανία, 3,2% από τη βιομηχανία πυρίμαχων και χυτηρίων και 1,6% από χημικούς παραγωγούς. Οι κύριες χρήσεις για το χρώμιο είναι σε ανοξείδωτο χάλυβα, σε κράματα χάλυβα και σε μη σιδηρούχα κράματα.

Οι ανοξείδωτοι χάλυβες αναφέρονται σε μια σειρά από χάλυβες που περιέχουν μεταξύ 10% έως 30% χρώμιο (κατά βάρος) και που δεν διαβρώνουν ή σκουριάζουν τόσο εύκολα όσο οι κανονικοί χάλυβες. Υπάρχουν μεταξύ 150 και 200 ​​διαφορετικών συνθέσεων από ανοξείδωτο χάλυβα, αν και μόνο περίπου το 10% αυτών είναι σε κανονική χρήση.

Πηγές:

Sully, Arthur Henry και Eric A. Μπράντες. Χρώμιο. Λονδίνο: Butterworths, 1954.

Οδός, Άρθουρ. & Alexander, W. Ο. 1944. Μέταλλα στην υπηρεσία του ανθρώπου. 11η Έκδοση (1998).

Η Διεθνής Ένωση Ανάπτυξης Χρωμίου (ICDA).

Πηγή: www.icdacr.com