A natureza do cromo
O cromo, símbolo químico Cr, número atômico 24, massa atômica relativa 51,996, pertence ao grupo VIB da tabela periódica dos elementos. O cromo metálico é um cristal cúbico de corpo centrado, branco-prateado, com densidade de 7,1 g/cm³, ponto de fusão de 1860 °C, ponto de ebulição de 2680 °C, capacidade térmica específica a 25 °C de 23,35 J/(mol·K), calor de vaporização de 342,1 kJ/mol, condutividade térmica de 91,3 W/(m·K) (0-100 °C), resistividade (20 °C) de 13,2 μΩ·cm, apresentando boas propriedades mecânicas.
Existem cinco valências de cromo: +2, +3, +4, +5 e +6. Em condições de ação endógena, o cromo geralmente apresenta valência +3. Os compostos com cromo trivalente são os mais estáveis. Os compostos de cromo hexavalente, incluindo os sais de cromo, possuem fortes propriedades oxidantes. Os raios iônicos de Cr³⁺, Al³⁺ e Fe³⁺ são semelhantes, o que lhes confere uma ampla gama de similaridades. Além disso, o cromo pode ser substituído por elementos como manganês, magnésio, níquel, cobalto, zinco, etc., sendo, portanto, amplamente encontrado em minerais de silicato de ferro e magnésio e em minerais acessórios.
Aplicativo
O cromo é um dos metais mais utilizados na indústria moderna. É usado principalmente na produção de aço inoxidável e diversos aços-liga na forma de ferroligas (como o ferrocromo). O cromo possui características como dureza, resistência ao desgaste, resistência ao calor e resistência à corrosão. O minério de cromo é amplamente utilizado em metalurgia, materiais refratários, indústria química e fundição.
Na indústria metalúrgica, o minério de cromo é usado principalmente para fundir ferrocromo e cromo metálico. O cromo é utilizado como aditivo de aço para produzir uma variedade de aços especiais de alta resistência, resistentes à corrosão, ao desgaste, a altas temperaturas e à oxidação, como aço inoxidável, aço resistente a ácidos, aço resistente ao calor, aço para rolamentos, aço para molas, aço ferramenta, etc. O cromo pode melhorar as propriedades mecânicas e a resistência ao desgaste do aço. O cromo metálico é usado principalmente para fundir ligas especiais com cobalto, níquel, tungstênio e outros elementos. A cromagem e o revestimento cromado podem conferir ao aço, cobre, alumínio e outros metais uma superfície resistente à corrosão, brilhante e esteticamente agradável.
Na indústria de refratários, o minério de cromo é um importante material refratário utilizado na fabricação de tijolos de cromo, tijolos de cromo-magnésia, refratários avançados e outros materiais refratários especiais (concreto de cromo). Os refratários à base de cromo incluem principalmente tijolos com minério de cromo e magnésia, clínquer sinterizado de magnésia-cromo, tijolos fundidos de magnésia-cromo e tijolos fundidos, finamente moídos e aglomerados de magnésia-cromo. São amplamente utilizados em fornos de soleira aberta, fornos de indução, conversores metalúrgicos e revestimento de fornos rotativos na indústria de cimento, entre outros.
Na indústria de fundição, o minério de cromo não interage com outros elementos do aço fundido durante o processo de vazamento, possui baixo coeficiente de expansão térmica, é resistente à penetração de metais e apresenta melhor desempenho de resfriamento do que o zircão. O minério de cromo para fundição possui requisitos rigorosos quanto à composição química e à distribuição granulométrica.
Na indústria química, o uso mais direto do cromo é na produção de solução de dicromato de sódio (Na2Cr2O7·H2O) e, posteriormente, na preparação de outros compostos de cromo para uso em indústrias como pigmentos, têxteis, galvanoplastia e curtume, além de catalisadores.
O pó de minério de cromo finamente moído é um corante natural utilizado na produção de vidro, cerâmica e azulejos esmaltados. Quando o dicromato de sódio é usado para curtimento de couro, as proteínas (colágeno) e os carboidratos presentes no couro original reagem com substâncias químicas, formando um complexo estável que se torna a base dos produtos de couro. Na indústria têxtil, o dicromato de sódio é utilizado como mordente no tingimento de tecidos, sendo capaz de fixar eficazmente as moléculas de corante aos compostos orgânicos; também pode ser usado como oxidante na fabricação de corantes e intermediários.
Mineral de cromo
Mais de 50 tipos de minerais contendo cromo foram descobertos na natureza, mas a maioria apresenta baixo teor de cromo e distribuição dispersa, o que resulta em baixo valor para uso industrial. Esses minerais pertencem aos grupos dos óxidos, cromatos e silicatos, além de alguns hidróxidos, iodatos, nitretos e sulfetos. Dentre eles, os minerais de nitreto e sulfeto de cromo são encontrados apenas em meteoritos.
Como espécie mineral da subfamília dos minérios de cromo, a cromita é o único mineral industrial importante do cromo. Sua fórmula química teórica é (MgFe)Cr₂O₄, na qual o teor de Cr₂O₃ corresponde a 68% e o de FeO a 32%. Em sua composição química, o cátion trivalente principal é o Cr³⁺, sendo frequentes as substituições isomórficas de Al³⁺, Fe³⁺ e Mg²⁺, Fe²⁺. Na cromita produzida, parte do Fe²⁺ é frequentemente substituída por Mg²⁺, e o Cr³⁺ é substituído por Al³⁺ e Fe³⁺ em diferentes graus. O grau de substituição isomórfica completa entre os vários componentes da cromita não é uniforme. Os cátions de coordenação tetraédrica são principalmente magnésio e ferro, sendo a substituição isomórfica completa observada entre magnésio e ferro. De acordo com o método de quatro divisões, a cromita pode ser dividida em quatro subgrupos: cromita magnesiana, cromita ferromagnesiana, cromita ferro-máfica e cromita ferro-máfica. Além disso, a cromita frequentemente contém uma pequena quantidade de manganês e uma mistura homogênea de titânio, vanádio e zinco. A estrutura da cromita é do tipo espinélio normal.
4. Padrão de qualidade do concentrado de cromo
De acordo com os diferentes métodos de processamento (mineralização e minério natural), o minério de cromo para metalurgia é dividido em dois tipos: concentrado (G) e minério granulado (K). Veja a tabela abaixo.
Requisitos de qualidade para minério de cromita para metalurgia
tecnologia de beneficiamento de minério de cromo
1) Reeleição
Atualmente, a separação gravimétrica ocupa uma posição importante no beneficiamento de minério de cromo. O método de separação gravimétrica, que utiliza a estratificação frouxa em meio aquoso como princípio básico, ainda é o principal método de enriquecimento de minério de cromo em todo o mundo. O equipamento de separação gravimétrica consiste em uma calha espiral e um concentrador centrífugo, e a faixa de tamanho de partícula processada é relativamente ampla. Geralmente, a diferença de densidade entre os minerais de cromo e os minerais da ganga é superior a 0,8 g/cm³, e a separação gravimétrica de qualquer tamanho de partícula superior a 100 µm pode apresentar resultados satisfatórios. O minério em grumos grossos (100 ~ 0,5 mm) é classificado ou pré-selecionado por beneficiamento em meio denso, um método de beneficiamento bastante econômico.
2) Separação magnética
A separação magnética é um método de beneficiamento que realiza a separação de minerais em um campo magnético não uniforme, com base na diferença magnética dos minerais no minério. A cromita possui propriedades magnéticas fracas e pode ser separada por separadores magnéticos de anel vertical de alto gradiente, separadores magnéticos de placas úmidas e outros equipamentos. Os coeficientes de susceptibilidade magnética específicos dos minerais de cromo produzidos em diversas áreas produtoras de minério de cromo no mundo não diferem muito, sendo semelhantes aos coeficientes de susceptibilidade magnética específicos da volframita e da volframita produzidas em diferentes regiões.
Existem duas situações possíveis na utilização da separação magnética para a obtenção de concentrado de cromo de alta qualidade: uma consiste na remoção dos minerais fortemente magnéticos (principalmente magnetita) presentes no minério sob um campo magnético fraco, a fim de aumentar a proporção de ferrocromo; a outra consiste na utilização de um campo magnético forte. A separação dos minerais da ganga e a recuperação do minério de cromo (minerais fracamente magnéticos) são exemplos disso.
3) Seleção elétrica
A separação elétrica é um método de separação do minério de cromo e dos minerais de ganga de silicato, utilizando as propriedades elétricas dos minerais, como as diferenças de condutividade e constante dielétrica.
4) Flutuação
No processo de separação gravimétrica, o minério de cromita de granulometria fina (≤100 µm) é frequentemente descartado como rejeito, mas a cromita desse tamanho ainda possui alto valor de aproveitamento, portanto, o método de flotação pode ser utilizado para a recuperação de minério de cromita granular fina de baixo teor. A flotação de minério de cromo com 20% a 40% de Cr₂O₃ nos rejeitos utiliza serpentina, olivina, rutilo e carbonato de cálcio e magnésio como minerais de ganga. O minério é moído finamente até 200 µm, silicato de sódio, fosfato, metafosfato, fluorossilicato, etc., para dispersar e inibir a formação de lodo, e ácido graxo insaturado é utilizado como coletor. A dispersão e a supressão do lodo de ganga são muito importantes para o processo de flotação. Íons metálicos como ferro e chumbo podem ativar a cromita. Quando o valor do pH da polpa é inferior a 6, a cromita dificilmente flutua. Em resumo, o consumo de reagentes de flotação é elevado, a qualidade do concentrado é instável e a taxa de recuperação é baixa. Os íons Ca2+ e Mg2+ dissolvidos dos minerais da ganga reduzem a seletividade do processo de flotação.
5) Beneficiamento químico
O método químico consiste no tratamento direto de certos minérios de cromita que não podem ser separados por métodos físicos ou cujo custo é relativamente alto. A relação Cr/Fe do concentrado produzido pelo método químico é superior à obtida pelo método físico convencional. Os métodos químicos incluem: lixiviação seletiva, oxidação-redução, separação por fusão, lixiviação com ácido sulfúrico e ácido crômico, redução e lixiviação com ácido sulfúrico, etc. A combinação de métodos físico-químicos e o tratamento direto do minério de cromo por métodos químicos representam uma das principais tendências no beneficiamento da cromita atualmente. Os métodos químicos permitem a extração direta do cromo do minério, produzindo carboneto de cromo e óxido de cromo.
Data da publicação: 30 de abril de 2021