Месторождения хрома. Добыча руды и методы промышленного получения хрома

Хром - элемент побочной подгруппы 6-ой группы 4-го периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, с атомным номером 24. Обозначается символом Cr (лат. Chromium). Простое вещество хром - твёрдый металл голубовато-белого цвета.
Хром является довольно распространённым элементом (0,02 масс. долей, %). Основные соединения хрома - хромистый железняк (хромит) FeO·Cr2O3. Вторым по значимости минералом является крокоит PbCrO4.
Самые большие месторождения хрома находятся в ЮАР (1 место в мире), Казахстане, России, Зимбабве, Мадагаскаре. Также есть месторождения на территории Турции, Индии, Армении, Бразилии, на Филиппинах. Главные месторождения хромовых руд в РФ известны на Урале (Донские и Сарановское). Разведанные запасы в Казахстане составляют свыше 350 миллионов тонн (2 место в мире).

Запасы на месторождениях хромовой руды в 2012 году, млн.тонн *

Казахстан	210.0
ЮАР	200.0
Индия	54.0
США	0.6
Прочие страны	0.0
Всего запасы	464.6

* данные US Geological Survey

В 2012 году, по оценкам Геологической службы США, в мире было добыто 24,0 млн тонн хромовой руды (хромитов), что на 0,7 млн тонн больше, чем годом ранее.
Приблизительно 94% мирового производства хромитов предназначены для использования в металлургической промышленности, для производства феррохрома, а остальное используется в литейном заводе, химических и невосприимчивых секторах. Мировая добыча хромитовой руды поэтому следует за мировым производством феррохрома. Приблизительно 70% мирового производства хромитов потребляются внутри добывающих стран в производстве феррохрома.

Четыре страны в настоящее время доминируют в производстве феррохрома - ЮАР, Казахстан, Индия и Китай. В 2008 году Южная Африка, Казахстан и Индия составляли приблизительно 67% полного мирового производства, что немного меньше чем 70% в 2002 году. Однако, в то время как крупнейшие производители феррохрома продолжают доминировать над рынком, китайское производство начало быстро увеличиваться. Производство феррохрома в Китае росло со среднегодовой скоростью 28% в период с 2002 по 2008 год и в 2008 гоу составило 1,5 млн тонн.
Несмотря на возрастающие цены на нефть и глобальные события, такие как землятресение в Японии и политические волнения на Ближнем Востоке, объемы мирового производства феррохрома остались на очень высоком уровне в первой половине 2011 года. Во второй половине 2011 года падение цен на никель и хром, вызванное возобновленным беспокойством о глобальном долговом кризисе, начали разрушать уверенность на рынке нержавеющей стали.
Мировое производство феррохрома повысилось в ответ на увеличение спроса, достигнув рекордных 9,4 млн тонн в 2011 году, на 4% выше, чем в 2010 году. Южноафриканское производство повысилось в первом квартале 2011 года, однако объемы производства в ЮАР за год в целом уменьшились на 9% из-за снижения спроса в течение года и высоких зимних тарифов на электричество. В 2012 году объем производства феррохрома в мире увеличился до 10,7 млн тонн.
В ответ на высокий спрос и увеличение доступности хромитовых (хромовых) руд, китайское производство феррохрома увеличилось на 12% или 260,000 тонн, до рекордных производственных уровней в 2010 году. Несмотря на производство приблизительно 2,4 миллионов тонн феррохрома в 2011 году, Китай остался чистым импортером феррохрома с объемом импорта в размере 1,8 млн тонн в 2011 году. Импорт состаляет 44% полного китайского потребления, при этом Южная Африка поставила 1,1 млн тонн в Китай в 2011 году, что на 18% больше, чем в предыдущем году. В 2012 году Китай произвел 2,7 млн тонн феррохрома.
Китайский рынок хромитовых руд продолжает сильно расти. В 2011 году в страну было импортировано 9,4 млн тонн, что на 9% больше чем в предыдущем году. Южная Африка поставляла приблизительно 50% хромита, импортированного в Китай. В конце 2011 года приблизительно 3,6 млн тонн хромитовой руды, согласно оценкам, находилось в запасах в китайских портах.

* данные US Geological Survey

Промышленность нержавеющей стали - безусловно крупнейший потребитель феррохрома. До начала спада в мировой экономике производство нержавеющей стали показало значительный рост. Потребление в развивающихся странах, таких как Китай и Индия помогло мировому производству увеличиваться в среднем на 5,4% ежегодно в течение 2000 - 2007 годов, при этом только на один Китай пришлось более чем 60% роста глобального производства.
Значительное увеличение мирового спроса на нержавеющую сталь, которое определялось, главным образом, длительными двузначными темпами роста в Китае, привело к рекордному производству нержавеющей стали в 2012 году. Мировое потребление феррохрома в 2012 году достигло рекордных 10,4 млн тонн, превысивя предыдущий верхний уровень 9,7 млн тонн в 2011 году. Сильный спрос со стороны конечных потребителей и пополнение запасов производителями нержавеющей стали поддержали рост мирового спроса и на нержавеющую сталь и на феррохром.

Потребление феррохрома в мире, млн.тонн*

год	2008	2009	2010	2011	2012
Китай	2.70	3.50	3.70	4.00	4.30
США	0.40	0.35	0.40	0.40	0.40
Прочие страны	3.67	2.89	4.94	5.27	5.65
Всего	6.77	6.74	9.04	9.67	10.35
Баланс рынка	0.88	-0.79	0.05	-0.30	0.39

* Сводные данные

Воздействие спада на мировой экономике, начавшееся в середине 2008 года, оказало значительное влияние на рынок хрома, поскольку цены и спрос резко упали. В марте 2009 года европейские импортеры платили около 1900 долл./т за южноафриканский феррохром, что приблизительно на 60% ниже, чем цены (4700 долл./т), заплаченные в сентябре 2008 года. Спрос на хром за этот период резко упал, поскольку спрос на нержавеющую сталь, основное конечное потребление для хрома, уменьшился. Однако, отрицательная перспектива для рынка хрома в 2009 году оказалась недолгой.
Учитывая, что Южная Африка - ведущий поставщик феррохрома, любые изменения поставки оказывают большое влияние на цену. В начале 2008 года было ограничено южноафриканское производство феррохрома, поскольку производители боролись с нехваткой электричества. В результате структурных проблем в производстве электроэнергии в стране производители действовали в режиме экономии, что, в свою очередь, ограничило поставку феррохрома на мировой рынок. В связи с данными проблемами, спрос превысил предложение и потребители во всем мире в панике покупали феррохром, что стало причиной роста цен до 4700 долл./т на его пике, более чем на 130% выше, чем средняя стоимость в 2007 году.
В течение 2011 года европейская эталонная договорная цена для феррохрома составляла 2600-3000 долл./т, составив в среднем 2750 долл./т, что на 0,6% больше, чем в 2010 году. В 2012 году цены на феррохром несколько снизились примерно 2400 долл./т.
Между тем, цены на металлический хром выросли за период с 2003 по 2012 год почти в три раза с 5,3 тыс. долл./т до 14,0 тыс. долл./т.

Ожидается, что положительные тенденции поддержат спрос на нержавеющую сталь, и он будет расти в ближайшие годы с более высокой скоростью, чем в 2011-2012 годах. Рост спроса на нержавеющую сталь приведет к увеличению ее производства, и, в результате, увеличится спрос на феррохром, что приведет к росту цен на данный материал на мировом рынке. Длительные проблемы с электричеством на предприятиях в ЮАР, рост затрат на добычу и транспортировку станут факторами, которе могут ограничить поставку феррохрома на рынок.

Твёрдый металл голубовато-белого цвета. Хром иногда относят к чёрным металлам. Этот металл способен окрашивать соединения в разные цвета, потому и был назван «хром», что означает «краска». Хром – микроэлемент, необходимый для нормального развития и функционирования человеческого организма. Важнейшая его биологическая роль состоит в регуляции углеводного обмена и уровня глюкозы в крови.

Смотрите так же:

СТРУКТУРА

В зависимости от типов химической связи — как и все металлы хром имеет металлический тип кристаллической решетки, то есть в узлах решетки находятся атому металла.
В зависимости от пространственной симметрии — кубическая, объемно-центрированная а = 0,28839 нм. Особенностью хрома является резкое изменение его физических свойств при температуре около 37°С. Кристаллическая решетка металла состоит из его ионов и подвижных электронов. Аналогично атом хрома в основном состоянии имеет электронную конфигурацию. При 1830 °С возможно превращение в модификацию с гранецентрированной решеткой, а = 3,69Å.

СВОЙСТВА

Хром имеет твердость по шкале Мооса 9, один из самых твердых чистых металлов (уступает только иридию, бериллию, вольфраму и урану). Очень чистый хром достаточно хорошо поддаётся механической обработке. Устойчив на воздухе за счёт пассивирования. По этой же причине не реагирует с серной и азотной кислотами. При 2000 °C сгорает с образованием зелёного оксида хрома(III) Cr 2 O 3 , обладающего амфотерными свойствами. При нагревании реагирует со многими неметаллами, часто образуя соединения нестехиометрического состава карбиды, бориды, силициды, нитриды и др. Хром образует многочисленные соединения в различных степенях окисления, в основном +2, +3, +6. Хром обладает всеми характерными для металлов свойствами — хорошо проводит тепло, электрический ток, имеет присущий большинству металлов блеск. Является антиферромагнетиком и парамагнетиком, то есть, при температуре 39 °C переходит из парамагнитного состояния в антиферромагнитное (точка Нееля).

ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА

Самые большие месторождения хрома находятся в ЮАР (1 место в мире), Казахстане, России, Зимбабве, Мадагаскаре. Также есть месторождения на территории Турции, Индии, Армении, Бразилии, на Филиппинах.nГлавные месторождения хромовых руд в РФ известны на Урале (Донские и Сарановское). Разведанные запасы в Казахстане составляют свыше 350 миллионов тонн (2 место в мире)Хром встречается в природе в основном в виде хромистого железняка Fe(CrO 2) 2 (хромит железа). Из него получают феррохром восстановлением в электропечах коксом (углеродом). Чтобы получить чистый хром, реакцию ведут следующим образом:
1) сплавляют хромит железа с карбонатом натрия (кальцинированная сода) на воздухе;
2) растворяют хромат натрия и отделяют его от оксида железа;
3) переводят хромат в дихромат, подкисляя раствор и выкристаллизовывая дихромат;
4) получают чистый оксид хрома восстановлением дихромата натрия углём;
5) с помощью алюминотермии получают металлический хром;
6) с помощью электролиза получают электролитический хром из раствора хромового ангидрида в воде, содержащего добавку серной кислоты.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Среднее содержание Хрома в земной коре (кларк) 8,3·10 -3 % . Этот элемент, вероятно, более характерен для мантии Земли, так как ультраосновные породы, которые, как полагают, ближе всего по составу к мантии Земли, обогащены Хромом (2·10 -4 %). Хром образует массивные и вкрапленные руды в ультраосновных горных породах; с ними связано образование крупнейших месторождений Хрома. В основных породах содержание Хрома достигает лишь 2·10 -2 %, в кислых — 2,5·10 -3 %, в осадочных породах (песчаниках) — 3,5·10 -3 %, глинистых сланцах — 9·10 -3 % . Хром — сравнительно слабый водный мигрант; содержание Хрома в морской воде 0,00005 мг/л.
В целом Хром — металл глубинных зон Земли; каменные метеориты (аналоги мантии) тоже обогащены Хромом (2,7·10 -1 %). Известно свыше 20 минералов Хрома. Промышленное значение имеют только хромшпинелиды (до 54% Сr); кроме того, Хром содержится в ряде других минералов, которые нередко сопровождают хромовые руды, но сами не представляют практическое ценности (уваровит, волконскоит, кемерит, фуксит).
Различают три основных минерала хрома: магнохромит (Mg, Fe)Cr 2 O 4 , хромпикотит (Mg, Fe)(Cr, Al) 2 O 4 и алюмохромит (Fe, Mg)(Cr, Al) 2 O 4 . По внешнему виду они неразличимы, и их неточно называют «хромиты».

ПРИМЕНЕНИЕ

Хром - важный компонент во многих легированных сталях (в частности, нержавеющих), а также и в ряде других сплавов. Добавка хрома существенно повышает твердость и коррозийную стойкость сплавов. Использование Хрома основано на его жаропрочности, твердости и устойчивости против коррозии. Больше всего Хрома применяют для выплавки хромистых сталей. Алюмино- и силикотермический Хром используют для выплавки нихрома, нимоника, других никелевых сплавов и стеллита.
Значительное количество Хрома идет на декоративные коррозионно-стойкие покрытия. Широкое применение получил порошковый Хром в производстве металлокерамических изделий и материалов для сварочных электродов. Хром в виде иона Cr 3+ — примесь в рубине, который используется как драгоценный камень и лазерный материал. Соединениями Хрома протравливают ткани при крашении. Некоторые соли Хрома используются как составная часть дубильных растворов в кожевенной промышленности; PbCrO 4 , ZnCrO 4 , SrCrO 4 — как художественные краски. Из смеси хромита и магнезита изготовляют хромомагнезитовые огнеупорные изделия.
Используется в качестве износоустойчивых и красивых гальванических покрытий (хромирование).
Хром применяется для производства сплавов: хром-30 и хром-90, незаменимых для производства сопел мощных плазмотронов и в авиакосмической промышленности.

Хром (англ. Chromium) — Cr

«Периодическая система химических элементов» - 8-11 баллов – «3» -красный вагончик. Расположить элементы в порядке возрастания металлических свойств. Станция теоретическая «Менделеевская викторина». Итоги путешествия: А. 2 Б. 8 В. 18 Г. 32. А. 4 Б. 29 В. 63 Г. 64. Строение атома». Как формула, как график трудовой, Строй менделеевской системы строгий.

«Элемент хром» - Наглядное применение хрома. Соединениями хрома протравливают ткани при крашении. Значительные запасы хромовых руд есть на Урале. Хром. В земной коре хрома довольно много – 0,02%. Месторождения хрома. Выделить этот элемент в чистом виде он не смог. В сравнительно чистом виде новый элемент был выделен в 1799г. Ф.Тассером.

«Химические элементы» - Что общего между «АРГЕНТИНОЙ» и «СЕРЕБРОМ»? Знатоки физики 400. Знатоки химии 300. Назовите химический элемент, электронная формула атома которого 1s22s22p63s23p5. Назовите химический элемент, который имеет заряд ядра атома + 30. Химические элементы 100. Как называется химический элемент, одноименный с городом Мурманской области?

«Вопросы по химическим элементам» - 1.Какой элемент распространён в космосе? 7. Какой элемент изображали в 18 веке в виде воина? Связана с изменением числа энергетических уровней в главных подгруппах. Что помогла открыть хозяину шкодливая кошка? 8. Какой элемент не имеет постоянной «прописки» в Периодической системе? Могут быть стабильными и радиактивными, естественными и искуственными.

«Кислород в воздухе» - Кислород входит в состав почти всех окружающих нас веществ (вода, минералы, песок…). Нахождение в природе. В свободном виде кислород - газ без цвета, запаха и вкуса. История открытия. Кислород. Общая характеристика. Физические и химические свойства кипения жидкого кислорода. Получение. Атмосферный кислород состоит из двухатомных молекул.

«Применение серы» - В промышленном масштабе выплавка цинка началась в 17 веке. Название «натрий» (natrium) происходит от араб. Латинское zincum. Сам натрий ранее именовался содием (лат. Sodium). Натрий использовался с давних времён. В чистом виде цинк - довольно пластичный серебристо-белый металл. Общеупотребительным название «цинк» стало только в 1920-х гг.

Всего в теме 46 презентаций

Нахождение в природе

В земной коре хрома довольно много – 0,02%. Основной минерал, из которого промышленность получает хром, – это хромовая шпинель переменного состава с общей формулой (Mg,Fe)О·(Сr,Al,Fе) 2 O 3 . Хромовая руда носит название хромитов или хромистого железняка (потому, что почти всегда содержит и железо).

Хромиты окрашены в темный или почти черный цвет, имеют металлический блеск и обычно залегают в виде сплошных массивов. Месторождения хромита имеют магматическое происхождение. Его выявленные ресурсы оценены в 47 странах мира и составляют 15 миллиардов тонн. Первое место по запасам хромита занимает ЮАР (76% от разведанных мировых запасов), где наибольшее значение имеет группа Бушвельдских месторождений, содержание хромовой руды в которых составляет 1 миллиард тонн.

Второе место в мире по ресурсам хромита занимает Казахстан (9% от мировых запасов), хромовые руды там очень высокого качества. Все ресурсы хромита в Казахстане сосредоточены в Актюбинской области (Кемпирсайский массив с запасами 300 млн. тонн); месторождения разрабатываются с конца 1930-х. Третье место занимает Зимбабве (6% от мировых запасов). Кроме того, значительными ресурсами хромита обладают США, Индия, Филиппины, Турция, Мадагаскар, Бразилия. В России довольно крупные залежи хромита встречаются на Урале (Сарановское, Верблюжьегорское, Алапаевское, Монетная дача, Халиловское и другие месторождения).

Хром, вероятно, более характерен для мантии Земли, так как ультраосновные породы, которые, как полагают, ближе всего по составу к мантии Земли, обогащены хромом (2·10 -4 %). Хром образует массивные и вкрапленные руды в ультраосновных горных породах; с ними связано образование крупнейших месторождений хрома. В основных породах содержание хрома достигает лишь 2·10 -2 %, в кислых - 2,5·10 -3 %, в осадочных породах (песчаниках) - 3,5·10 -3 %, глинистых сланцах - 9·10 -3 % . Хром - сравнительно слабый водный мигрант; содержание Хрома в морской воде 0,00005 мг/л.

В целом хром - металл глубинных зон Земли; каменные метеориты (аналоги мантии) тоже обогащены хромом (2,7·10 -1 %). Известно свыше 20 минералов хрома. Промышленное значение имеют только хромшпинелиды (до 54% Сr); кроме того, хром содержится в ряде других минералов, которые нередко сопровождают хромовые руды, но сами не представляют практическое ценности (уваровит, волконскоит, кемерит, фуксит).

Свойства и применение хрома

Хром – серебристо-белый металл, устойчив от коррозии при комн. темп-ре. Т плавления =1890°С, Т кипения =2327°С. Плотность – 7,19 г/см 3 .

Применение:

1 металлург. пром-ть (нержавеющая сталь и др.);

2 огнеупоры (до 2000°С);

3 хим. пром-ть (получ-е хромпиков в кач-ве дубителя и красителя).

Геохимические особенности хрома

В табл. Д. И. Менд. 24-е место, атомная масса 51,996.Степень окисления изменяется: +2, +3, +5 и +6, наиболее устойчивая +3.

Это литофильный элемент, который в 3К образует кислор. соедин-я (99,9%).

Среднее содержание в 3К по А. П. Виноградову:

ультраосновных породах - 0,20%; основных - 0,02%; кислых - тысячные доли %.

При кристаллизации ультраосновной магмы выделяются акцессорные хромшпинелиды . Иногда образуются крупные концентрации хромитовых руд (Бушвельский массив).

Но чаще хром накапливается в остаточных расплавах. В магматическом процессе Сr ассоциирует с Fe и Mg, а также платиноидами. Для гидротермальных процессов не характерен. В зоне гипергенеза устойчив, образует россыпи.

Промышленные минералы и типы руд

Всего 30 хромсодержащих минералов. Промышленное значение имеют несколько минералов с общей формулой: (Mg, Fe,)(Cr, Al, Fe) 2 O 4 .

Хромит – FeCr 2 O 4 очень редок.

Промышленные руды массивные и густо вкраплённые.

Металлогения

Местор-ния хромитов связаны с ультрабазитами разл. происх-ния и возраста (рифмогенные разломы, офиолитоподобные пояса, при активизации платформ).

Промышленные типы месторождений

1 магматические месторождения в габроидных и ультрабазитовых (пластового типа). Бушвельдский район (ЮАР), район Великой Дайки (Зимбабве);

2 магматические месторождения в ультраосновных массивах (разной морфологии ). Кемпирсайский рудный район (Казахстан).

В 1-ом типе сосред-ны главные запасы хромитов зарубежных стран (80%). В СССР этот тип был не развит.

2-й тип - главн. для бывш. СССР (95% добычи). В кап. странах добыча 41%.

Примеры месторождений.

Кемпирсайский район (Казахстан). Нах-ся на Южном Урале. Местор-ния связаны с крупн. массивом ультрабазитов плитообразн. формы. Связаны с породами дунит-перидотитового ряда. Изв-ны местор-ния: Молодёжное, 40 лет КазССР и др.

Форма рудных тел – линзовая или в виде шлироподобных тел. Длина сотни метров, мощность до 80 м. Сближенные рудные тела образуют залежи. Контролируются разломами.

Текстуры руд: массивные, вкраплённые и модулярные.

Главные рудные минералы: хромшпинелиды, оливин и серпентин.

Нерудные минералы: антигорит; актинолит; карбонат; хлорит и др.

Содерж-е Cr 2 O 3 в густовкрапл-ых рудах: 50 – 60%, FeO 12 –14%, SiO 2 4 – 10%.

Запасы, добыча и потребление

Запасы за рубежом: 1680 млн. т., сосред-ны в ЮАР 1050 млн. т. (63%) и Зимбабве 550 млн. т. (30%).

Годовая добыча - 5,4 млн. т. (ЮАР, Зимбабве, Турция и др.). Главн. страны потребители и импортёры – США, Яп. и Зап. Европа.