ХРОМ

Хром –металл, высоко востребованный в металлургии, и не только./p>

ХИМИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ

СВОЙСТВА

• Твёрдый металл голубовато-белого цвета.
• Обладает всеми характерными для металлов свойствами – хорошо проводит тепло, электрический ток, имеет присущий большинству металлов блеск. Является антиферромагнетиком и парамагнетиком.
• Один из самых твердых чистых металлов в природе.
• В чистом виде достаточно хорошо поддаётся механической обработке.
• Устойчивость на воздухе за счёт пассивирования. Не реагирует с серной и азотной кислотами.
• При 2000 °C сгорает с образованием зелёного оксида хрома(III) Cr₂O₃.
• При нагревании реагирует со многими неметаллами, образуя карбиды, бориды, силициды, нитриды и др.
• Образует многочисленные соединения в различных степенях окисления, в основном +2, +3, +6.

ИСТОРИЯ

Родиной Хрома считается Средний Урал, где на Березовском золоторудном месторождении в первой половине 18 века была впервые обнаружена содержащая хром руда, получившая название «Сибирского красного свинца». В научной литературе красную свинцовую руду (химическая формула - PbCrO₄) в 1763 году впервые описал великий русский ученый М.В. Ломоносов. А вскоре, в 1797 году, другой химик, французский ученый Воклен выделил из руды новый тугоплавкий металл.

Современный способ получения чистого хрома был изобретен в 1894 году. Отметим, что он не сильно отличается от способа, предложенного Вокленом.

Воклен не только получил в процессе своих исследований новый металл, он также выделил разные производные хрома – разноцветные соли и оксиды. Потому он и назвал новый металл «хром» от (греческого) — χρῶμα - цвет.

НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ

Хром является довольно распространённым элементом в земной коре. Основное природное соединение хрома — хромистый железняк (хромит) FeO·Cr₂O₃.

Выявленные мировые запасы хромовых руд на территории 47 стран мира составляют порядка 15 млрд. тонн.

Самые крупные месторождения хрома находятся в ЮАР, Казахстане, России, Зимбабве, Мадагаскаре, а также Турции и Индии. Российские месторождения хромовых руд расположены на Урале, в Карелии, Мурманской области. Также обнаружены запасы хромовой руды в Ямало-Ненецком Автономном Округе.

ДОБЫЧА И ПОЛУЧЕНИЕ

Хром (а вернее хромовую руду), как и большинство полезных ископаемых добывают открытым, подземным или комбинированным способом. При этом, благодаря доступности залежей, наиболее распространенным в мире является открытый способ добычи.

Добытое сырье – хромовая руда (как правило в виде хромистого железняка или иначе хромита) в основном используется для получения сплава железа и хрома, феррохрома. С этой целью хромит восстанавливают в электропечах коксом (углеродом). Феррохром играет большую роль в современной металлургии, используется для производства нержавеющей стали.

Для получения чистого хрома, а также других производных хромовой руды прибегают к разнообразным физико-химическим способам переработки извлечённых руд. Наиболее применяемым в современной металлургии является алюмотермический метод. Этот метод был изобретен в 1859 году российским академиком Н. Н. Бекетовым и внедрён в промышленную эксплуатацию на рубеже XIX-XX веков.

Алюмотермия — способ получения металлов неметаллов, а также сплавов восстановлением их оксидов металлическим алюминием. При подобных реакциях выделяется большое количество теплоты, а температура смеси может достигать 3000 °C.

Алюмотермический метод получения хрома подразумевает несколько этапов. Сначала хромит железа сплавляют с кальцинированной содой. В результате получают монохромат натрия. Подкислением серной кислотой переводят монохромат в дихромат. Следующим этапом – восстанавливают дихромат натрия углем и получают оксид хрома трехвалентного. На заключительном этапе оксид хрома при помощи алюмотермии переводят в металлический хром.

Отметим, что также возможно получение чистого электролитического хрома методом электролиза из раствора хромового ангидрида (оксида шестивалентного хрома).

СПЛАВЫ ХРОМА И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

Благодаря своим свойствам, хром находит широкое применение в сталелитейном производстве. Этот легирующий элемент позволяет защитить железо от коррозии, повысить его твёрдость и уменьшить критическую скорость охлаждения во время закалки.

Хром — важный компонент во многих легированных сталях (в частности, нержавеющих), а также и в ряде других сплавов. Добавка хрома существенно повышает качество и потребительские свойства сплавов, например твердость и коррозийную стойкость. Использование хрома обусловлено также его жаропрочностью и твердостью.

Существует два вида хромовых сплавов: низколегированные с содержанием хрома до 1,6%, в таких сплавах увеличены прочность и твердость, а также высоколегированные, с содержанием хрома более 12%. Это нержавеющие сплавы обладающие высокой коррозионной устойчивостью. В состав сплавов часто входят и другие металлы, придающие дополнительные потребительские свойства металлургическим изделиям, например: марганец, алюминий, кремний, вольфрам, кобальт.

Хромистые стали используются для изготовления оружия, броневых плит, несгораемых шкафов, а также корпусов кораблей и подводных лодок. Хром применяется для производства сплавов, незаменимых в авиакосмической промышленности. Из хромсодержащих сталей производят корпуса подводных лодок, оружейные стволы пушек, металлорежущие инструменты, сейфы медицинские и химическое оборудование и даже детали плазмотронов.

ПРОИЗВОДНЫЕ ХРОМА И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

Производство огнеупоров

Значительная часть хрома используется для производства огнеупоров — хромитовых и магнезитохромитовых кирпичей, выдерживающих высокие температуры и резкие перепады в течение длительного срока. Такие кирпичи применяются при изготовлении металлургических печей и по сроку службы превосходят изделия из кварца.

Хромирование

Порошковый хроммного используется для производства декоративных коррозионно-стойких покрытий. Широкое применение получил порошковый хром в производстве металлокерамических изделий и материалов для сварочных электродов.

Также для хромирования различных изделий применяется хромовый ангидрид (окись шестивалентного хрома). Электролитическим способом на поверхность готового изделия или детали наносится тончайшая плёнка, толщиной порядка 0,005 мм, что позволяет сформировать хромированную поверхность. Такой защитный слой – хромовое покрытие или хромирование не только делает изделие изящным и красивым, но и защищает его от влаги и воздуха в течение длительного времени.

Сохранение древесины и обработка кожи

Не только металлы нуждаются в защите, но и древесина. Обработанная хромовыми производными, например хромовым ангидридом, она становится недоступной для разрушения микроорганизмами, насекомыми и плюс к тому имеет меньшую вероятность механического повреждения.

Соединениями хрома протравливают ткани при крашении. Сульфаты хрома используются в качестве дубильных растворов в кожевенной промышленности. Хромовый дубитель до настоящего времени является самым эффективным материалом для обработки кожи, его потребление продолжает расти, несмотря на появление на рынке альтернативных хром не содержащих химикатов.

Изготовление красок

Благодаря богатейшей палитре цветов соединения хрома входят в состав разнообразных красителей и пигментирующих веществ. Оксид хрома трехвалентный является основой зеленого пигмента, а бихромат натрия – оранжево-красного. Пигменты на основе соединений хрома используются не только для производства декоративных и художественных красок, а также в качестве красителя в стекольной промышленности, при производстве пластиков и пластмасс, для окрашивания различных искусственных поверхностей. Например, характерный для некоторых декоративных стеклянных изделий зелёный или жёлтый цвет имеет в своей основе соединения хрома.

Химическая промышленность

Соединения хрома шестивалентного (например, хромовый ангидрид) являются сильнейшим окислителем и применяются в различных промышленных химических синтезах, а также при производстве катализаторов.

Важно знать

Хром – микроэлемент, необходимый для нормального развития и функционирования человеческого организма. Важнейшая его биологическая роль состоит в регуляции углеводного обмена и уровня глюкозы в крови.

Более подробно о применении хрома и его производных вы можете узнать на нашем сайте в разделе ПРОДУКЦИЯ