De eigenschappen, geschiedenis en meer

Chroommetaal wordt het meest erkend vanwege zijn gebruik bij verchromen (wat vaak simpelweg 'chroom' wordt genoemd), maar het wordt het meest gebruikt als ingrediënt in roestvrij staal. Beide toepassingen profiteren van de hardheid en weerstand van chroom corrosieen de mogelijkheid om te worden gepolijst voor een glanzend uiterlijk.

• Atoomsymbool: Cr
• Atoomnummer: 24
• Atomaire massa: 51,996 g / mol¹
• Elementcategorie: overgangsmetaal
• Dichtheid: 7,19 g / cm³ bij 20 ° C
• Smeltpunt: 3465 ° F (1907 ° C)
• Kookpunt: 4840 ° F (2671 ° C)
• Moh's hardheid: 5.5

Chroom is een hard, grijs metaal dat gewaardeerd wordt om zijn ongelooflijke weerstand tegen corrosie. Zuiver chroom is magnetisch en broos, maar wanneer gelegeerd kan worden gemaakt kneedbaar en gepolijst tot een heldere, zilverachtige afwerking.

Chromium ontleent zijn naam aan khrōma, een Grieks woord dat kleur betekent, omdat het levendige, kleurrijke verbindingen kan produceren, zoals chroomoxide.

In 1797 produceerde de Franse chemicus Nicolas-Louis Vauguelin het eerste pure chroommetaal door crocoite te behandelen (a chroomhoudend mineraal) met kaliumcarbonaat en vervolgens het resulterende chroomzuur met koolstof in een grafietkroes.

Hoewel chroomverbindingen al duizenden jaren in kleurstoffen en verven worden gebruikt, begon het pas lang na de ontdekking van Vauguelin dat het chroomgebruik in metaaltoepassingen zich begon te ontwikkelen. Aan het eind van de 19e en het begin van de 20e eeuw experimenteerden metallurgisten in Europa actief met metaal legeringen, in een poging sterker en duurzamer te produceren staalsoorten.

In 1912, terwijl hij werkte bij Firth Brown Laboratories in het VK, kreeg metallurg Harry Brearley de taak om een ​​veerkrachtiger metaal te vinden voor geweerlopen. Hij voegde chroom toe, waarvan bekend was dat het een hoog smeltpunt had, aan traditioneel koolstofstaal en produceerde het eerste roestvrij staal. Maar rond dezelfde tijd ontwikkelden anderen, waaronder Elwood Haynes in de VS en ingenieurs bij Krupp in Duitsland, ook chroomhoudende staallegeringen. Met de ontwikkeling van de vlamboogoven volgde kort daarna de grootschalige productie van roestvrij staal.

In diezelfde periode werd er ook onderzoek gedaan naar elektrolytische metalen, waardoor goedkopere metalen zoals ijzer en nikkel, om de weerstand van het chroom aan hun buitenkant tegen slijtage en corrosie over te nemen, evenals haar esthetische kwaliteiten. De eerste chromen functies verschenen eind jaren twintig op auto's en hoogwaardige klokken.

Industriële chroomproducten omvatten chroommetaal, ferrochroom, chroomchemicaliën en gietzand. De laatste jaren is er een trend naar meer verticale integratie bij de productie van chroommaterialen. Dat wil zeggen, meer bedrijven zijn betrokken bij de winning van chromieterts en verwerken het ook tot chroommetaal, ferrochroom en uiteindelijk roestvrij staal.

In 2010 wereldwijde productie van chromieterts (FeCr₂O₄), was het primaire mineraal dat voor de chroomproductie werd gewonnen 25 miljoen ton. De productie van ferrochroom bedroeg ongeveer 7 miljoen ton, terwijl de productie van chroommetaal ongeveer 40.000 ton bedroeg. Ferrochromium wordt uitsluitend geproduceerd met behulp van vlamboogovens, terwijl chroommetaal kan worden geproduceerd via elektrolytische, silico-thermische en aluminothermische methoden.

Tijdens de productie van ferrochroom wordt de warmte gecreëerd door elektrische boogovens, die 5070 bereikt°F (2800°C), veroorzaakt dat steenkool en cokes chroomerts verminderen door een carbotherme reactie. Zodra er voldoende materiaal in de ovenhaard is gesmolten, wordt het gesmolten metaal afgevoerd en in grote gietstukken gestold voordat het wordt verpletterd.

De aluminotherme productie van hoogzuiver chroommetaal is goed voor meer dan 95% van het tegenwoordig geproduceerde chroommetaal. De eerste stap in dit proces vereist dat het chromieterts rond 2000 in de lucht wordt geroosterd met frisdrank en kalk°F (1000°C), waardoor een natriumchromaat ontstaat dat calcine bevat. Het kan weg worden uitgeloogd van het afvalmateriaal en vervolgens worden verminderd en geprecipiteerd als chroomoxide (Cr₂O₃).

Het chroomoxide wordt vervolgens gemengd met poeder aluminium en in een grote kleikroes gedaan. Bariumperoxide en magnesium poeder wordt vervolgens op het mengsel uitgesmeerd en de smeltkroes wordt omgeven door zand (dat fungeert als isolatie).

Het mengsel wordt ontstoken, waardoor de zuurstof van het chroomoxide reageert met het aluminium om aluminiumoxide te produceren en daardoor gesmolten chroommetaal vrijmaakt dat 97-99% zuiver is.

Volgens de statistieken van US Geological Survey waren de grootste producenten van chromieterts in 2009 Zuid-Afrika (33%), India (20%) en Kazachstan (17%). De grootste ferrochroom producerende bedrijven zijn onder meer Xstrata, Eurasian Natural Resources Corp. (Kazachstan), Samancor (Zuid-Afrika) en Hernic Ferrochrome (Zuid-Afrika).

Volgens de International Development Association for Chromium bedraagt ​​95,2% van het totale in 2009 gewonnen chromieterts werd verbruikt door de metallurgische industrie, 3,2% door de vuurvaste en gieterij-industrie en 1,6% door chemische producenten. De belangrijkste toepassingen voor chroom zijn in roestvrij staal, gelegeerd staal en non-ferro legeringen.

Roestvrij staal verwijst naar een reeks staalsoorten die tussen 10% en 30% chroom (per gewicht) bevatten en die niet zo gemakkelijk corroderen of roesten als gewoon staal. Er bestaan ​​tussen 150 en 200 verschillende roestvrijstalen samenstellingen, hoewel slechts ongeveer 10% hiervan regelmatig gebruikt wordt.

Bronnen:

Sully, Arthur Henry en Eric A. Brandes. Chroom. Londen: Butterworths, 1954.

Straat, Arthur. & Alexander, W. O. 1944. Metalen in dienst van de mens. 11e editie (1998).

De International Chromium Development Association (ICDA).

Bron: www.icdacr.com