La harina de cromo es un material muy útil que encuentra usos de gran variedad en el sector de la fabricación de vidrio, donde se utiliza principalmente como pigmento para la fabricación de vidrio verde, que a su vez se utiliza principalmente para producir vidrio de contenedor. African Pegmatite es un minero líder, procesador y proveedor de productos de harina de cromo premium - combinando el alcance global y la fuerte experiencia para proporcionar el producto adecuado, a las especificaciones correctas, primera vez.
La harina cromada (también conocida como cromita, cromita de hierro y en su notación química Cr2O3) es un pigmento ampliamente utilizado en la producción de vidrio contenedor, proporcionando muchos tonos diferentes de verde dependiendo del estado de oxidación y la concentración de la cromita utilizada. El vidrio del contenedor es simplemente eso; vidrio que se utiliza para contener, siendo las botellas el ejemplo principal.
La cromita se ha utilizado como pigmento de vidrio desde al menos la década de 1840, unos cincuenta años después de su uso como esmalte para la cerámica. Su amplia adopción ha sido mucho más reciente debido a la exigencia de tamaños de molienda específicos y temperaturas en la fabricación, además de técnicas de fabricación de vidrio más avanzadas(1). La coloración verde, sin embargo, rara vez se debe a que la cromita actúa sola. La gama más completa de colores se logra cuando la cromita se utiliza en conjunto con otro compuesto, como la pirita de hierro. La manipulación de las proporciones de estos compuestos conduce a un complemento completo de los greens, desde la morte feuille hasta el verde esmeralda profundo, debido a la interacción de las vías Cr3+ Cr6+ y Fe2+ Fe3+ redox que juegan un papel. La cromita se refiere a cualquier mineral que sea un óxido de cromo de hierro. En este caso, la cromita se refiere exclusivamente a la cromita hierro(ii), FeCr2O4. Para la coloración clásica verde esmeralda, el cromo está presente exclusivamente en el estado de oxidación +3, dando lugar a bandas de absorción de luz a 450 y 650 nm(2).
La cromita se refiere a cualquier mineral que sea un óxido de cromo de hierro. En este caso, la cromita se refiere exclusivamente a la cromita hierro(ii), FeCr2O4. Para la coloración clásica verde esmeralda, el cromo está presente exclusivamente en el estado de oxidación +3, dando lugar a bandas de absorción de luz a 450 y 650 nm(2).
El vidrio de cal sodada es el tipo de vidrio más utilizado para el vidrio contenedor,y se compone predominantemente de sílice, carbonato sódico ('soda') y carbonato de calcio ('cal'), junto con cantidades mucho más pequeñas de otros compuestos añadidos para la resistencia, durabilidad y color. Su componente principal es la sílice, los otros componentes principales se añaden como 'flujos'; presente para asegurar un punto de fusión más bajo y una viscosidad más fácilmente controlada, ya que el vidrio puro de tipo cuarzo (sólo sílice) puede ser difícil de trabajar.
Como mineral, la cromita se encuentra naturalmente en los depósitos bajo tierra, con suministros de la más alta calidad que se encuentran en el sur de Africa(3). Es importante que cuando se utiliza la cromita, se almacena y se maneja correctamente. Bajo ciertas condiciones, el cromo(iii) puede oxidarse al cromo (vi), que es altamente tóxico para los seres humanos, y carece de las mismas características de pigmentación de vidrio. Aunque si se observa un exceso de conversión a cromo(vi), la conversión de nuevo al estado de oxidación de cromo(iii) seguro es posible utilizando medios químicos(4). La presencia de cromo hexavalente dará lugar a una coloración fuertemente amarilla. Cabe destacar que en el derretimiento de vidrio de cal sodada, el cromo también está presente en el estado de oxidación +2, al menos temporalmente(5).
Los vasos oxidados y reducidos se refieren al estado general de redox en el derretimiento que se utiliza para la producción de vidrio. Los vidrios altamente oxidados conservan altos niveles de sulfato, mientras que los niveles bajos de sulfato se conservan en vasos reducidos. El número global de redox es un producto de los niveles de sulfuro y los niveles de otros componentes activos redox, incluyendo la cromita(6).
La naturaleza del cromita como material refractario impedía un poco su uso en vidrios debido en gran parte a los gastos relativos a otros materiales, por lo que es más probable que la pigmentación del vidrio sea el segundo caso de uso más frecuente. Su adopción más amplia en el sector de la fabricación de vidrio se debe a los avances en la molienda y el procesamiento y a una mayor disponibilidad general, lo que reduce los precios. El cromo es, independientemente del costo, uno de los mejores pigmentos de vidrio alrededor. La cromita de alta calidad se produce naturalmente en forma de minerales y se extrae relativamente fácilmente, con escalas de producción modernas y técnicas de procesamiento contemporáneas que hacen de la cromita una de las opciones más populares para la fabricación de vidrio de colores.
Gafas de contenedor verde cromadas
Las gafas oxidadas tienen números redox negativos, niveles más altos de sulfato retenido y están asociados con gafas de color verde tradicionales, como las esmeraldas y los verdes de Georgia. Verde esmeralda a menudo posee un número redox de -5 y se hace usando alrededor de 0.2 wt de cromato y 0.5 wt óxidos de hierro. El verde de Georgia es un color verde claro, casi azul-ish, color de vidrio asociado con las botellas de Coca-Cola. Toma este color debido a la relación de cromita y óxido de hierro altamente a favor del hierro, con cantidades de cromita en la región de 0,05 wt. El vidrio verde de Georgia tiene típicamente una longitud de onda dominante en alrededor de 555 nm(7). La hoja muerta - o feuille morte - se logra cuando se utiliza el doble de óxidos de hierro en comparación con el cromita.
En el entorno redox, el carácter verde asociado con el cromo(iii) predominará dada poca influencia externa. El equilibrio global es entre el cromo reducido(ii), el cromo (iii) "estándar" y el cromo(vi) altamente oxidado (y tóxico). El cromo(iii) es el estado de oxidación del centro metálico en cromita. También es el estado de oxidación más común del metal.
En un entorno reductor, el equilibrio redox para la harina de cromo será a favor del cromo(ii) y el cromo(iii). Por otro lado, en un entorno oxidante, en favor del cromo iii) y potencialmente también del cromo altamente tóxico(vi). El estado de oxidación más bajo del cromo no afecta a la formación de ningún cromóforo y no tiene ningún impacto en el color - se considera como un estado de oxidación poco frecuente. El estado de oxidación más alto, el cromo(vi) proporciona una coloración fuertemente amarilla. Cuando está presente con cromo (iii), el color verde tomará un tono algo más apagado. Esta producción de color amarillo es indicativa de la producción de cromo(vi).
Las gafas verdes reducidas tienen números de redox positivos, bajos niveles de sulfato retenido y se asocian con el "vidrio UVA", es decir, vidrio amarillo-verde que es resistente a la radiación ultravioleta. Esto es particularmente atractivo para el fabricante de vidrio, ya que los artículos contenidos en el vidrio UVA están protegidos de la radiación que puede causarles daños(8). El vidrio UVA es de un color verde significativamente menor que el vidrio verde esmeralda, esto se debe a la presencia de pequeñas cantidades de cromo hexavalente estabilizado, que modera el color verde del cromo (iii) utilizando su propio amarillo. Tan poco como 0,1 wt de óxidos de cromo en masa es suficiente para producir uva verde(9,10), la contribución de los óxidos de hierro está en la región de 0,4 a 1 wt(11).
Sin embargo, rara vez se utiliza cromita como pigmento por sí mismo. La obtención de colores como el olivo y los verdes antiguos requiere tanto los cromóforos ámbar como los cromoforos de cromo. La modulación del cromóforo ámbar por el cromóforo cromado provoca un cambio en la posición del equilibrio cromo-hierro, y por lo tanto da lugar a los cambios de color proporcionales. La manipulación de este equilibrio redox es relativamente fácil teniendo en cuenta la facilidad de añadir más fuentes de cromita o hierro.
Usos de Vidrio Verde
El vidrio del recipiente se hace enfriando un fundido en / sobre un molde, o a través de un proceso de soplado de vidrio. En el proceso de moldeo, se producen procesos de acabado/recocido de ciclismo. El recocido elimina los puntos de tensión en el vidrio(12). Los vasos verdes son populares tanto por razones estéticas como debido a su capacidad para evitar que los alimentos se estropeen debido a la moderada protección ultra violeta que ofrece la cromita en el cristal(13). Cabe señalar, sin embargo, que el rendimiento UV superior se logra con gafas de color ámbar, pero tal protección se produce a expensas de ser capaz de inspeccionar visualmente fácilmente el contenido. Además del vidrio contenedor, la cromita es un colorante en otros tipos de vidrio:
Además del vidrio del contenedor, el cromita es un colorante en otros tipos de vidrio, como en placas y vidrios automotrices. La principal diferencia entre los vasos de placa y recipiente es que el primero se hace por vidrio fundido vertido en un panel plano o en un baño de metal fundido, que a menudo se pasa a través de rodillos para el proceso de recocido. Las gafas automotrices son casi una casa intermedia entre los vasos de placa y contenedor, con sus intrincadas formas hechas por laminación de vidrio tipo placa caliente sobre rodillos especializados y / o a través de la formación de presión. En particular, las placas y las gafas automotrices no son tolerantes al vidrio reciclado, como el cullet.
Impactos en la fabricación y el uso
Los números de redox más bajos se asocian con procesos de fabricación más eficientes, como a una temperatura más baja(19). Gafas serán más fáciles de refinar si hay menos sulfato. La tolerancia al calor del vidrio es importante; los vasos de los recipientes no necesitan romperse o agrietarse al enfriarse y deben ser capaces de soportar una cantidad moderada de calor cuando se han enfriado completamente y en uso convencional. Se ha demostrado que los vasos de mayor calidad a menudo tienen un contenido de óxido de hierro ligeramente más alto - en el caso del vidrio verde, este óxido puede ser proporcionado por la cromita(20). Es imperativo que no haya rastros de ácido sulfúrico durante el proceso de fabricación, ya que puede causar rápidamente la formación de compuestos de sulfato de cromo poco solubles, lo que inhibirá gravemente la producción de vidrio(21).
En general, la degradación de vidrio plano/placa es un producto de su entorno (clima), y el vidrio del contenedor su contenido. Al igual que durante el proceso de fabricación, los ácidos altamente concentrados no deben almacenarse en vidrio de recipiente de color cromita(22). En un tipo de aplicación diferente pseudoflujo, cuando se han añadido pequeñas cantidades de cromita a los derretidos de vidrio ricos en hierro, se ha encontrado que la tasa de formación de espinela aumenta, lo que conduce a un mayor grado de cristalización en el vidrio terminado(23). El cromo(vi) es altamente tóxico incluso en pequeñas cantidades, y por lo tanto se debe tener cuidado para asegurar que no se produce, garantizando que se mantengan las condiciones para evitar la oxidación desbociada de Cr(iii) a Cr(vi).
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