Tās īpašības, vēsture un vairāk

Hroma metāls ir visplašāk atzīts par tā izmantošanu hroma pārklāšanā (ko bieži dēvē vienkārši par “hromu”), bet tā visizplatītākā izmantošana ir sastāvdaļa nerūsējošie tēraudi. Abiem lietojumiem ir priekšrocība no hroma cietības, izturības pret korozija, un spēja būt pulētam, lai iegūtu mirdzošu izskatu.

• Atomu simbols: Cr
• Atomu skaitlis: 24
• Atomu masa: 51,996 g / mol¹
• Elementa kategorija: Pārejas metāls
• Blīvums: 7,19 g / cm³ pie 20 ° C
• Kušanas temperatūra: 1907 ° C (3465 ° F)
• Viršanas punkts: 2671 ° C (4840 ° F)
• Moha cietība: 5.5

Hroms ir ciets, pelēks metāls, kas tiek novērtēts ar neticamu izturību pret koroziju. Tīrs hroms ir magnētisks un trausls, bet to var sakausēt kaļams un pulēta līdz košai, sudrabainai apdarei.

Hroma nosaukums ir iegūts no khrōma, grieķu valodas vārds, kas nozīmē krāsu, pateicoties tā spējai radīt spilgtus, krāsainus savienojumus, piemēram, hroma oksīdu.

1797. gadā franču ķīmiķis Nikolā-Luiss Vauguelins, apstrādājot krokoītu, ražoja pirmo tīro hroma metālu hromu saturošs minerāls) ar kālija karbonātu un iegūto hromskābi reducējot ar oglekli a grafīta tīģelis.

Kaut arī hroma savienojumi krāsvielās un krāsās tika izmantoti tūkstošiem gadu, tikai krietni pēc Vauguelina atklājuma sāka attīstīties hroma izmantošana metālapstrādē. 19. gadsimta beigās un 20. gadsimta sākumā Eiropā metalurgi aktīvi eksperimentēja ar metālu sakausējumi, cenšoties ražot stiprākus un izturīgākus tēraudi.

1912. gadā, strādājot Firth Brown laboratorijās Lielbritānijā, metalurgam Harijam Bārlijam tika uzdots atrast izturīgāku metālu pistoles mucām. Tradicionālajam oglekļa tēraudam viņš pievienoja hromu, par kuru bija zināms, ka tam ir augsta kušanas temperatūra, iegūstot pirmo nerūsējošo tēraudu. Tomēr apmēram tajā pašā laikā citi, ieskaitot Elwood Haynes ASV un inženieri Krupp Vācijā, izstrādāja arī hromu saturošus tērauda sakausējumus. Izstrādājot elektrisko loka krāsni, neilgi pēc tam sekoja plaša mēroga nerūsējošā tērauda ražošana.

Tajā pašā laika posmā tika veikti pētījumi arī par metālu galvanizēšanu, kas ļāva iegūt lētākus metālus, piemēram dzelzs un niķelis, lai uz ārējā hroma izturētu pret nodilumu un koroziju, kā arī tā estētiskās īpašības. Pirmās hroma funkcijas parādījās automašīnās un augstākās klases pulksteņos 1920. gadu beigās.

Rūpnieciskos hroma izstrādājumos ietilpst hroma metāls, ferohroms, hroma ķīmiskās vielas un lietuvju smiltis. Pēdējos gados ir vērojama tendence panākt lielāku vertikālu integrāciju hroma materiālu ražošanā. Tas ir, vairāk uzņēmumu ir iesaistīti hromīta rūdas ieguvē un arī pārstrādā to hroma metālā, ferohromā un galu galā nerūsējošā tērauda ražošanā.

Hromīta rūdas globālā ražošana 2010. gadā (FeCr₂O₄) primārā minerāla, kas iegūts hroma ražošanai, bija 25 miljoni tonnu. Ferohroma ražošana bija aptuveni 7 miljoni tonnu, savukārt hroma metāla ražošana bija aptuveni 40 000 tonnu. Ferohromiju ražo tikai, izmantojot elektriskās loka krāsnis, turpretī hroma metālu var iegūt, izmantojot elektrolītiskas, silikoermiskas un aluminotermiskas metodes.

Ferohroma ražošanas laikā elektrisko loka krāšņu radītais siltums, kas sasniedz 5070°F (2800°C), ogles un kokss samazina hroma rūdu karbotermiskās reakcijas rezultātā. Kad kurtuves kurtuvē ir izkausēts pietiekams daudzums materiāla, izkausēto metālu pirms sasmalcināšanas iztukšo un sacietē lielās liešanas formās.

Augstas tīrības hroma metāla aluminotermiskā ražošana veido vairāk nekā 95% no šodien ražotā hroma metāla. Pirmais solis šajā procesā prasa, lai hromīta rūda 2000. gadā tiktu grauzdēta ar sodu un kaļķiem°F (1000°C), kas veido nātrija hromātu, kas satur kalcīnu. To var izskalot no atkritumu materiāla, pēc tam to samazināt un nogulsnēt kā hroma oksīdu (Cr₂O₃).

Pēc tam hroma oksīdu sajauc ar pulveri alumīnijs un ielieciet lielā māla tīģelī. Bārija peroksīds un magnijs Pēc tam pulveri izklāj uz maisījuma, un tīģeli ieskauj smiltis (kas darbojas kā izolācija).

Maisījums tiek aizdedzināts, kā rezultātā hroma oksīds skābekli reaģē ar alumīniju, iegūstot alumīnija oksīdu, tādējādi atbrīvojot izkausētu hroma metālu, kura tīrība ir 97–99%.

Saskaņā ar ASV Ģeoloģijas dienesta statistiku, lielākie hromīta rūdas ražotāji 2009. gadā bija Dienvidāfrika (33%), Indija (20%) un Kazahstāna (17%). Lielākie ferohromu ražojošie uzņēmumi ir Xstrata, Eirāzijas dabas resursu korpuss. (Kazahstāna), Samancor (Dienvidāfrika) un Hernic Ferrochrome (Dienvidāfrika).

Saskaņā ar Starptautiskās hroma attīstības asociācijas datiem no kopējās 2009. gadā iegūtās hromīta rūdas 95,2% tika patērēts metalurģijas nozarē, 3,2% - ugunsizturīgo un lietuvju rūpniecībā, bet 1,6% - ķīmisko vielu ražotājos. Hromu galvenokārt izmanto nerūsējošajā tēraudā, leģētajā tēraudā un krāsainos sakausējumos.

Nerūsējošie tēraudi attiecas uz virkni tēraudu, kas satur no 10 līdz 30% hroma (pēc svara) un kas nerūsē un nerūsē tik viegli kā parastie tēraudi. Pastāv no 150 līdz 200 dažādu nerūsējošā tērauda kompozīciju, lai gan tikai aptuveni 10% no tām regulāri tiek izmantotas.

Avoti:

Sūlijs, Artūrs Henrijs un Ēriks A. Brandes. Hroms. Londona: Butterworths, 1954.

Iela, Artūrs. & Aleksandrs, W. O. 1944. Metāli cilvēka kalpošanā. 11. izdevums (1998).

Starptautiskā hroma attīstības asociācija (ICDA).

Avots: www.icdacr.com