7.2. Минералы и руды хрома |
Содержание > ГЛАВА 7. Электрометаллургия хромовых ферросплавов > 7.2. Минералы и руды хрома
Основными минералами хромсодержащих руд являются минеральные образования типа хромита FеО∙Сr2О3 (68%Cr2O3 и 32% FeO), хотя в чистом виде хромит в земной коре не встречается, а обнаружен в метеоритах. Минерал хромит относится к изоморфным минералам кубической системы, так называемым шпинелям (МgO∙Аl2O3) общей формулой МеО∙Ме/2О3, где Ме – двух- (Mg2+, Fе2+ и др.), а Ме/ – трехвалентный металл (Cr3+, Аl3+, Fе3+). В природных минералах хром замещается алюминием, а железо Fе2+ – магнием. Поэтому хромиты — это минералы из группы шпинели состава (Мg2+, Fе2+)(Сr3+, Аl3+, Fe3+)3O4*.
Рис. 7.10. Диаграмма равновесного состояния системы СrО–SiO2
В рудах содержатся следующие основные минеральные разновидности хромшпинелидов: магнезиохромит (Мg, Fе)О∙Cr2O3; хромпикотит (Mg, Fе)О∙(Сr, Al)2O3 и алюмохромит FеО∙(Сr, Al)2O3. Зерна хромшпинелидов сцементированы серпентином состава 3(Мg, Fе)О∙2SiO2∙х2Н2О или железистым цементом. Компонентами пустой породы в рудах являются: серпентин, тальк Мg6(Si8О20)ОН, хлорит, магнезит, кварц, гидрооксиды железа и др.
В странах СНГ (Казахстан, Россия) имеются достаточно большие разведанные и разрабатываемые месторождениия хромовых руд*. Наиболее разведаны и изучены месторождения Кемпирсайского хромитоносного массива (Казахстан), относящиеся к гистеромагматическому типу. Для Кемпирсайского массива характерны высокохромистые руды (45–65 % Сr2O3). Столь высокие концентрации хрома относительно редки для месторождений других регионов, где количество Сr2O3 снижается до 25–35 %.
Наряду с месторождениями Кемпирсайского массивапромышленное значения имеют протяженные запасы Сарановского массива на Среднем Урале, содержащие руды с 33–39% Сr2O3 и небольшие – Побужского месторождения на Украине. В последние годы открыто крупное месторождение хромовых руд на Ямале и в Карелии (Россия). В настоящее время добыча хромовой руды для выплавки феррохрома ведется на Южно–Кемпирсайском месторождении Донским горно-обогатительным комбинатом (ДонГОК) и на Сарановском месторождении.
Одним из важнейших показателей металлургической ценности хромитовых руд Донского ГОКа является отношение МgО:Аl2O3, которое при выработке верхних горизонтов руд постепенно повышается и достигает ³2,0 против 0,8–1,2 в рудах ЮАР и других стран. По этим причинам шлаки становятся высокомагнезиальными, что затрудняет ведение процесса выплавки феррохрома. Учитывая большие потенциальные запасы низкосортных хромитовых руд и возможность успешного использования феррохрома с более низким содержанием Сr (45–55%), международная организация по стандартизации понизила уровень концентрации хрома в высокоуглеродистом феррохроме (~13% C) до 45–55%.В стандарте России ГОСТ 4757–91 содержание хрома установлено от 45 до 95%. При этом появляется возможность использования хромитовых руд и концентратов с более низким содержанием хрома. Это обеспечивает повышение извлечения хрома из руды до 90% и расширение сырьевой базы хрома. Ниже приводятся требования к химическому составу хромитовых руд Казахстана:
Как указывалось выше, хром в рудах находится в хромшпинелидах, составы которых приведены ниже, %:
В шпинелидах Сарановского месторождения хромитов отношение МgO:Аl2O3 ниже, чем в шпинелидах Кемпирсайского массива. Использование смеси хромитовых руд Донского ГОКа и Сарановского месторождений понижает это отношение в шлаке, что улучшает процесс шлакообра-зования при выплавке феррохрома.