Jego właściwości, historia i więcej

Chrom metaliczny jest najbardziej rozpoznawalny ze względu na jego zastosowanie w chromowaniu (często nazywanym po prostu „chromem”), ale jego największe zastosowanie to składnik stale nierdzewne. Oba zastosowania korzystają z twardości chromu, odporności na korozjaoraz możliwość polerowania dla uzyskania połysku.

• Symbol atomowy: Cr
• Liczba atomowa: 24
• Masa atomowa: 51,996 g / mol¹
• Kategoria elementu: metal przejściowy
• Gęstość: 7,19 g / cm³ w 20 ° C
• Temperatura topnienia: 1907 ° C (3465 ° F)
• Temperatura wrzenia: 4871 ° F (2671 ° C)
• Twardość Moha: 5,5

Chrom to twardy, szary metal, który jest ceniony za niesamowitą odporność na korozję. Czysty chrom jest magnetyczny i kruchy, ale gdy można go wytworzyć stop ciągliwy i wypolerowane na jasne, srebrzyste wykończenie.

Chrom pochodzi od swojej nazwy khrōma, greckie słowo oznaczające kolor ze względu na jego zdolność do tworzenia żywych, kolorowych związków, takich jak tlenek chromu.

W 1797 r. Francuski chemik Nicolas-Louis Vauguelin wyprodukował pierwszy czysty metal chromowy poprzez obróbkę krokoitu (a minerał zawierający chrom) z węglanem potasu, a następnie redukując powstały kwas chromowy za pomocą węgla w a tygiel grafitowy.

Chociaż związki chromu były używane w barwnikach i farbach od tysięcy lat, dopiero po odkryciu Vauguelina zaczęło się rozwijać stosowanie chromu w zastosowaniach metalicznych. Na przełomie XIX i XX wieku metalurgowie w Europie aktywnie eksperymentowali z metalem stopy, próbując produkować silniejsze i trwalsze stale.

W 1912 r., Pracując w Firth Brown Laboratories w Wielkiej Brytanii, metalurg Harry Brearley miał za zadanie znalezienie bardziej odpornego metalu na lufy. Dodał chrom, o którym wiadomo, że ma wysoką temperaturę topnienia, do tradycyjnej stali węglowej, tworząc pierwszą stal nierdzewną. Jednak mniej więcej w tym samym czasie inni, w tym Elwood Haynes w USA i inżynierowie w Krupp w Niemczech, również opracowali stopy stali zawierające chrom. Wraz z rozwojem elektrycznego pieca łukowego nastąpiła wkrótce produkcja stali nierdzewnej na dużą skalę.

W tym samym okresie prowadzone były również badania dotyczące galwanizacji metali, co pozwoliło na tańsze metale, takie jak żelazo i nikiel, aby przyjąć na zewnątrz zewnętrzną odporność chromu na ścieranie i korozję, a także jego walory estetyczne. Pierwsze chromowane elementy pojawiły się w samochodach i wysokiej klasy zegarach pod koniec lat dwudziestych.

Przemysłowe produkty chromowe obejmują chrom metaliczny, żelazochrom, chromowe chemikalia i piaski odlewnicze. W ostatnich latach pojawiła się tendencja do większej integracji pionowej w produkcji materiałów chromowych. Oznacza to, że więcej firm jest zaangażowanych w wydobycie rudy chromitu, przetwarzając ją również na chrom metaliczny, żelazochrom i ostatecznie stal nierdzewną.

W 2010 r. Światowa produkcja rudy chromitu (FeCr₂O₄), pierwotny minerał wydobywany do produkcji chromu wynosił 25 milionów ton. Produkcja ferrochromu wynosiła około 7 milionów ton, zaś produkcja chromu metalowego wynosiła około 40 000 ton. Żelazochrom jest wytwarzany wyłącznie przy użyciu elektrycznych pieców łukowych, natomiast chrom metaliczny można wytwarzać metodami elektrolitycznymi, krzemowo-termicznymi i glinotermicznymi.

Podczas produkcji ferrochromu ciepło wytwarzane przez elektryczne piece łukowe osiąga 5070°F (2800°C) powoduje, że węgiel i koks redukują rudę chromu w wyniku reakcji karbotermicznej. Po wytopieniu wystarczającej ilości materiału w palenisku pieca stopiony metal jest odprowadzany i zestalany w dużych odlewach przed kruszeniem.

Produkcja aluminiotermiczna chromu o wysokiej czystości stanowi ponad 95% obecnie produkowanego chromu. Pierwszy etap tego procesu wymaga, aby ruda chromitu była prażona z sodą i wapnem w powietrzu w 2000 r°F (1000°C), który tworzy chromian sodu zawierający kalcyn. Można go wypłukać z odpadów, a następnie zredukować i wytrącić jako tlenek chromu (Cr₂O₃).

Tlenek chromu jest następnie mieszany ze sproszkowanym aluminium i włóż do dużego glinianego tygla. Nadtlenek baru i magnez proszek jest następnie rozprowadzany na mieszance, a tygiel jest otoczony piaskiem (który działa jak izolacja).

Mieszanina jest zapalana, w wyniku czego tlen z tlenku chromu reaguje z glinem z wytworzeniem tlenku glinu, a tym samym uwalnia stopiony metal chromowy o czystości 97-99%.

Według statystyk US Geological Survey największymi producentami rudy chromitu w 2009 r. Były Republika Południowej Afryki (33%), Indie (20%) i Kazachstan (17%). Największe firmy produkujące ferrochromy to Xstrata, Eurasian Natural Resources Corp. (Kazachstan), Samancor (Republika Południowej Afryki) i Hernic Ferrochrome (Republika Południowej Afryki).

Według Międzynarodowego Stowarzyszenia Rozwoju Chromu, 9,2% całkowitej rudy chromitu wydobytej w 2009 r. był zużywany przez przemysł metalurgiczny, 3,2% przez przemysł ogniotrwały i odlewniczy, a 1,6% przez producentów chemicznych. Głównymi zastosowaniami chromu są stale nierdzewne, stale stopowe i stopy metali nieżelaznych.

Stale nierdzewne odnoszą się do szeregu stali, które zawierają od 10% do 30% chromu (wagowo) i które nie korodują ani nie rdzewieją tak łatwo jak zwykłe stale. Istnieje od 150 do 200 różnych kompozycji ze stali nierdzewnej, chociaż tylko około 10% z nich jest regularnie używanych.

Źródła:

Sully, Arthur Henry i Eric A. Brandes. Chrom. Londyn: Butterworths, 1954.

Street, Arthur. I Alexander W. O. 1944. Metale w służbie człowiekowi. 11. wydanie (1998).

Międzynarodowe Stowarzyszenie Rozwoju Chromu (ICDA).

Źródło: www.icdacr.com