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自然界的鉻資源主要是鉻鐵礦。而生產(chǎn)金屬鉻是用氧化鉻作鉻原料,故整個工藝分為兩步。首先用鉻鐵礦作原料生產(chǎn)氧化鉻。然后用鋁還原氧化鉻(即鋁熱法)冶煉金屬鉻。用鉻鐵礦生產(chǎn)氧化鉻首先是堿焙燒,將不溶于水的Cr3 鉻鹽轉(zhuǎn)化為溶于水的Cr6 鉻鹽,即Na2CrO4,經(jīng)水浸得到鉻酸鈉(Na2CrO4)水溶液。從鉻酸鈉水溶液制取氧化鉻的工業(yè)方法有3種:
(1)氯化銨還原法。加入硫酸使:Na2CrO4變成(Na2Cr2O7)溶液。濃縮后析出Na2SO4晶體。再將母液冷卻到25℃得到晶體。將晶體與氯化銨混合,在700~800℃下還原得到Cr2O3和NaCl;經(jīng)水洗去掉NaCl而得到氧化鉻,再在約1200℃氧化煅燒脫硫得到氧化鉻。
(2)鉻酐熱分解法。將晶體與反應(yīng)生成鉻酐(CrO3),將鉻酐放在高溫煅燒爐內(nèi)熱分解成氧化鉻。
(3)氧氧化鉻熱分解法。往鉻酸鈉溶液加或溶液,將Cr6 還原為Cr3 ,即Cr(0H)3沉淀。再經(jīng)高溫煅燒成氧化鉻。用氫氧化鉻法制取氧化鉻具有工藝流程短;鉻回收率高;不產(chǎn)生腐蝕性氣體,對廠房、設(shè)備維護有利;節(jié)約大量硫酸和化工原料;副產(chǎn)品海波(Na2S2O3)可以回收利用;成本降低等優(yōu)點。
鉻礦砂又稱鉻鐵礦砂,外觀為黑色、褐色半金屬光澤,具有的抗侵蝕性能,鉻礦砂是鑄造用特種砂,是以鉻礦石為主的天然尖晶石,經(jīng)破碎、研磨、篩分成規(guī)定粒度,適用于造型(制芯)的砂。 鉻礦砂按化學(xué)成分分為2級;一級Cr2O3 ≥45%;二級Cr2O3≥35%。鉻礦砂在鑄造生產(chǎn)中主要用于大型鑄鋼件的面砂,防止鑄件表面粘砂;其次將其磨粉用于鑄造涂料的耐火骨料;鉻礦砂是激冷材料,在造型(制芯)時可替代部分冷鐵。
鉻礦砂的應(yīng)用對象主要是大型低碳鋼鑄件,像大連重工等的鑄鋼件常在幾十噸以上,這么大的鑄鋼件適合選用鉻礦砂作造型材料,一般要求鉻礦砂的粒度為40-70目,甚至更粗一些才好。但近十年來,汽車發(fā)動機行業(yè)的小型鑄件也大量使用鉻礦砂造型,這主要是因為鉻礦砂的耐火度高,能造成表面光潔,高質(zhì)量的鑄件。 鉻礦砂的應(yīng)用對象主要是大型低碳鋼鑄件,像大連重工等的鑄鋼件常在幾十噸以上,這么大的鑄鋼件適合選用鉻礦砂作造型材料,一般要求鉻礦砂的粒度為40-70目,甚至更粗一些才好。但近十年來,汽車發(fā)動機行業(yè)的小型鑄件也大量使用鉻礦砂造型,這主要是因為鉻礦砂的耐火度高,能造成表面光潔,高質(zhì)量的鑄件。
鉻鐵礦砂屬鉻尖晶石類,主要礦物組成為FEO?CR2O3,實際 礦物是由各種尖晶石的混合物組成。 鉻鐵礦砂密度為4——4.8g/cm3,莫氏硬度為5.5——6級,耐火度>1900°C。
鉻礦砂的主要性能 (1)鉻礦砂有很好的抗堿性渣的作用,不與氧化鐵等發(fā)生反應(yīng);因此在實際應(yīng)用中,鉻礦砂可以避免熱化學(xué)粘砂; (2)在熔融金屬澆鑄過程中,鉻礦砂本身發(fā)生固相燒結(jié),防止了熔融金屬的滲透,從而防止機械粘砂; (3)鉻礦砂的熱傳導(dǎo)率比硅砂大好幾倍,可以提高鑄件的冷卻速度,因此,鉻礦砂在實際應(yīng)用中可以起到外置冷鐵的作用; (4)鉻礦中有害的雜志是碳酸鹽(CACO3?MgCO3),它與高溫金屬接觸時,分解出CO2,易使鑄件產(chǎn)生氣孔;通常,將含有碳酸鹽的鉻礦經(jīng)900°C——950°C高溫焙燒,使其中的碳酸鹽分解。 (5)鉻礦砂的粒度對其耐火度的影響 鉻礦砂的粒度能顯著影響其耐火度。