金屬鉻的性質(zhì)和用途
金屬鉻主要用于鎳基、鈷基高溫合金,鋁合金,鈦合金,電阻合金,耐蝕合金,鐵基耐熱合金及不銹鋼等的生產(chǎn)。工業(yè)生產(chǎn)的金屬鉻有兩種,一種為鋁熱法鉻,塊狀,銀亮色,有金屬光澤,含Cr>98%,根據用途對雜質(zhì)有不同要求;另一種為電解鉻,片狀,表面暗褐,經(jīng)氫氣精煉后表面明亮,含Cr>99%。
用途
鉻是脆性金屬不能單獨作為金屬材料,但與鐵、鎳、鈷、鈦、鋁、銅等組成合金后,則成為具有耐熱性、熱強性、耐磨性及特殊性能的工程材料。金屬鉻用作生產(chǎn)各種以鎳或鈷為基的高溫合金,鈦合金,鋁基合金,電阻合金和銅合金等的合金劑。部分用來(lái)生產(chǎn)不銹鋼和耐熱鋼。這些材料廣泛用于航空,宇航,核反應堆,汽車(chē),造船,化工,軍工等行業(yè)。
制取工藝
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(gè)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變成重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)溶液。濃縮后析出Na2SO4晶體。再將母液冷卻到25℃得到重鉻酸鈉晶體。將重鉻酸鈉晶體與氯化銨混合,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。將重鉻酸鈉晶體與濃硫酸反應生成鉻酐(CrO3),將鉻酐放在高溫煅燒爐內熱分解成氧化鉻。
(3)氧氧化鉻熱分解法。往鉻酸鈉溶液加硫磺粉或硫化鈉溶液,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(chǎng)房、設備維護有利;節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(diǎn)。下圖是用冶煉金屬鉻的工藝流程圖。