Chromite de fer - Applications et utilisations générales

La chromite de fer est le minerai naturel de chrome qui est prisé pour ses capacités réfractaires - ce qui le rend inestimable dans la fonderie moderne pour les tâches les plus exigeantes à température. Non seulement cela, mais la chromite trouve de larges utilisations, même lorsque des températures élevées ne sont pas nécessaires. Pegmatite africain est le principal fournisseur et meunier de la meilleure qualité de chromite de fer pour tous les besoins industriels.

La chromite de fer est un composé minéral inorganique qui est essentiel à plusieurs industries. Il est souvent appelé farine chromée, poudre de chromite, ou farine de chromite. La composition chimique de feCr₂O₄. Ce composé est préféré pour de nombreuses applications industrielles en raison de sa stabilité thermique élevée, de sa résistance aux chocs thermiques et de sa résistance aux gaz corrosifs et aux scories. C’est un matériau réfractaire.

La poudre de chromite n'est pas seulement utilisée pour fabriquer des matériaux industriels. La vaisselle en acier inoxydable, les bouteilles de vin ou de bière, la décoration en céramique, certaines briques, le ciment et plus encore nécessitent de la poudre de chromite à un moment donné au cours de leurs processus de fabrication. Il peut améliorer la qualité de certains articles, changer l’apparence des autres et rendre la production plus sûre pour les personnes impliquées.

Voici quelques-unes des applications les plus courantes.

$Pouring molten material into refractory moulds made with iron chromite$

Fours et fours

La chromite de fer est essentielle à la production de matériaux réfractaires comme les briques et le ciment. Parce qu'ils sont utilisés dans des environnements à haute température comme les fours et les fours, ces matériaux doivent être capables de résister à une exposition répétée à la chaleur et au refroidissement extrêmes. La poudre de chromite utilisée dans la fabrication de briques réfractaires et de ciment fournit la résistance thermique nécessaire pour éviter la fissuration.

Si les matériaux réfractaires devaient se fissurer ou s'user prématurément pendant les processus répétés de chauffage et de refroidissement, ils pourraient causer une perte de chaleur qui entraînerait des coûts de production à travers le toit dans le meilleur des cas. Un cas pire pourrait entraîner une perte d'inventaire en raison d'un contrôle inadéquat de la température. Dans certains cas, les matériaux réfractaires endommagés peuvent causer un dégagement dangereux de chaleur et de pression à l'intérieur du four.

Diverses industries s'appuient sur la stabilité de ce matériau dans des applications réfractaires. La production, la transformation et la purification des métaux nécessitent un four métallurgique. Le recyclage de l'acier et du fer se fait dans un four à arc électrique. Le ciment est créé dans les fours rotatifs, et il y a quelques types différents de four qui peuvent être employés pour faire le verre. Chacun de ces fours et fours nécessite des matériaux réfractaires.

Briques et doublures réfractaires

Comme mentionné précédemment, l’espace de production de métaux à haute température ne serait pas en mesure de fonctionner sans matériaux réfractaires tels que la chromite. À partir des années 1960, les fonderies ont commencé à ajouter de l’oxygène directement dans leurs fours, provoquant des températures de fonctionnement plus élevées - ces fours devaient donc être en mesure de supporter des températures aussi élevées. Les briques de chromite à pointes de magnésie, remplaçant les briques de silicate, ont commencé à être utilisées(1) et il a été constaté que la présence de chromite a entraîné moins d’incidences de choc et moins d’élingue(2). Les briques réfractaires contemporaines contenant de la chromite, de l’alumine et de la magnésie peuvent être fortes et stables à des températures allant jusqu’à 1 900 °C , ce qui est de loin supérieur aux briques de silice qu’elles ont remplacées(3). La chromite de magnésie moulée est plus dense que lorsqu’elle est en forme de brique en raison de sa porosité inférieure (4,5). Les briques modernes ne sont rarement qu’un seul matériau.

Doublures toundish, sable de louche et protection de porte de glissière

Dans le moulage continu, divers outils et techniques sont utilisés pour prendre le métal fondu du four au site de coulée en peu de temps et sans courir le risque de solidification. La production d'acier inoxydable nécessite des heures d'application de chaleur extrême.

Les toundishes sont une partie essentielle du processus continu de coulée et sont des récipients bordés réfractaire utilisés pour le mouvement du métal fondu autour d’une fonderie, par exemple de l’aluminerie ou du four à la zone de coulée. Les doublures de ces toundishes sont souvent riches en chromite - assurant que le métal reste fondu tout en protégeant l’intégrité structurale de la superstructure toundish. Les doublures réfractaires pour les toundishes contiennent du chrome magnesia - fabriqué lorsque la chromite et l’oxyde de manganèse ont été guéris ensemble, la chromite ajoutant un degré supérieur de performance thermique et de résistance chimique(6).

Pendant le processus continu de coulée, la poudre de chromite est utilisée dans le cadre d’un composé qui empêche le métal fondu de s’installer dans n’importe quel trou de robinet et de solidifier. Le blocage d'un trou de robinet coûtera du temps et d'autres ressources pour remédier et pourrait causer des expulsions violentes et dangereuses de la pression pendant la libération. La tolérance extrême à la chaleur de ce matériau aide à maintenir l'efficacité et la sécurité pendant le processus de production d'acier inoxydable.

Ce déploiement de la chromite est sous forme de sable et est appelé « sable de louche ». Il assure la libre circulation du métal fondu hors de la louche utilisée pour transférer le métal fondu. En outre, il empêche l’itinéraire d’évacuation d’être bloqué lorsque la porte de glissement qui contrôle le flux métallique fondu s’ouvre et se ferme. C’est la résistance de la chromite aux températures élevées qui la rend utile dans cette application, en plus de sa capacité à répartir uniformément la température. Ces facteurs fonctionnent de concert.

Enfin, dans l’espace de coulée de métal, la chromite est un composant essentiel dans le plâtre réfractaire. Ce matériau vital est lourd en manganèse et est appliqué pour combler les lacunes entre les briques réfractaires dans une toundish, une louche ou même un four. Le manganèse présent aide à la résistance aux scories(7).

Moulages de sable vert

La chromite est un choix populaire pour la coulée de sable vert - souvent utilisée pour les exigences de coulée les plus complexes et haut de gamme en raison de son coût plus élevé que les autres sables - en raison des propriétés supérieures de résistance thermique et chimique du sable chromé. La chromite peut être utilisée comme composant principal d’un moule à sable ou comme additif mineur. En raison des propriétés supérieures susmentionnées, la coulée de sable vert est plus tolérante à l’égard d’un plus large éventail de températures et de métaux. Les déploiements typiques peuvent inclure la fabrication de noyaux réfractaires(8), de moulages ferreux lourds et très sectionnés et de moulages à haute teneur en manganèse(9) en raison de sa résistance aux attaques chimiques. Il est largement résistant au mouillage(10). Anthracite est souvent utilisé pour aider à l’enlèvement.

Utilisation de réfractaires Chrome dans les gasificateurs

Les gazéificateurs sont les réacteurs dans lesquels les matériaux carbonés (comme le charbon, le coke et la biomasse) sont convertis en gaz de synthèse, le type de gazéificateur le plus courant étant le gazéificateur de type flux entraîné. Les gazéificateurs fonctionnent à haute température et sous pression et peuvent contenir des résidus chimiques nocifs. La production de cendres dans le processus conduit à l’accumulation de scories qui peuvent causer une pénétration indésirable du matériau de doublure réfractaire du gazificateur, à laquelle des réactions secondaires indésirables peuvent se produire. Un choix judicieux pour le matériau réfractaire est la chromite - un matériau connu pour sa robustesse et sa résistance aux scories(11). La plupart des gasificateurs modernes utilisent l’alumine chromée comme matériau réfractaire de choix(12), malgré les coûts accrus d’acquisition de la réfractaire chrome-alumine(13), en particulier sur le chrome magnesia. Chrome-alumine surpasse la magnésie, surtout lorsque des scories acides sont présentes(14). Certaines centrales modernes choisissent d’utiliser une approche en couches pour les revêtements réfractaires à base de chromite : chrome à haute teneur aux parties les plus chaudes du réacteur, avec des quantités plus faibles aux sections plus froides(15). Les gazéificateurs produisent du gaz de synthèse qui, parmi beaucoup d’autres utilisations, est utilisé dans le processus Fischer Tropsch.

Architecture et design d’intérieur

La farine chromée crée de belles nuances dans les matériaux de construction intérieurs et extérieurs. La gamme polyvalente du charbon de bois foncé à un gris nuageux et blanc cassé offre des regards contemporains, naturels et rustiques magnifiques

Les briques d’argile, les unités de pavage et les tuiles peuvent être fabriquées dans différentes nuances de gris en ajoutant de la poudre de chromite aux argiles de remplissage d’ivoire pendant la production. Ces teintes sont devenues de plus en plus populaires ces dernières années dans l'architecture et dans la construction de propriétés résidentielles et commerciales.

Cette gamme de gris est également appliquée à la céramique grâce à l'utilisation de poudre de chromite. La couleur désirée peut être créée dans la céramique elle-même ou comme glaçure. Les céramiques grises sont en forte demande en tant que matériaux de plancher populaires. Des carreaux de céramique nature, ainsi que des carreaux de céramique faits pour ressembler à la pierre naturelle et le bois, sont fabriqués à l'aide de ce matériau.

Couleur de mur de brique faite utilisant la farine de chrome

inox

L'acier inoxydable est utilisé dans tout, de la vaisselle et des bijoux aux instruments et outils chirurgicaux. L'acier inoxydable est non seulement attrayant et non poreux, mais il est également résistant à la rouille et à la corrosion qui peuvent affecter les métaux alternatifs. Il est fort, hygiénique, relativement facile à fabriquer, et selon la catégorie, peut être résistant aux températures élevées et basses. L’acier inoxydable est l’acier qui a été produit avec du chrome ajouté - la chromite peut être une source de ce chrome.

Diverses bouteilles colorées vert brun et jaune certaines faites avec de la farine de chrome

Couteaux et lames

Le composé vert est une substance appliquée aux morceaux de cuir ou de tissu qui sont employés pour polir les lames de divers outils de découpe et dispositifs optiques. Ce composé peut également être utilisé sous forme de poudre et affine les bords des outils à un vernis miroir. Le polissage avec cette méthode aiguise mieux que l'utilisation d'une pierre ou d'un autre dispositif d'affûtage seul.

pigment

La haute stabilité le rend très utile comme pigment dans les peintures, les encres et le verre coloré. La farine de chrome offre une coloration uniforme et uniforme dans tout le matériau choisi et est préférée pour sa pigmentation riche. Dans les peintures et les encres, il peut être utilisé seul ou combiné avec divers composés pour créer des nuances spécifiques.
Il est utilisé pour fabriquer des contenants en verre vert oxydé et réduit. Beaucoup de ces récipients utilisent également la pyrite de fer afin de modifier la couleur et de fournir une protection plus puissante contre le rayonnement ultraviolet.
Les couleurs faites de chromite de fer comprennent :

Émeraude
Géorgie
• Feuille morte (feuille morte)
Olive foncée
Champagne
UV
- Antiquité

La chromite a un impact oxydatif sur le numéro de redox par lots. Pour atteindre les couleurs mentionnées ci-dessus, la chromite est souvent combinée avec de la pyrite de fer. La protection UV dans les contenants en verre est un facteur essentiel pour de nombreuses industries. Certaines huiles et boissons sont sensibles à la lumière du soleil et doivent être emballées en conséquence. La bière, le vin, les huiles essentielles et les produits pharmaceutiques sensibles à la lumière sont généralement entreposés dans des contenants en verre qui sont soit verts, ambres, ou une combinaison des deux. Certaines marques utilisent également leurs couleurs de conteneurs pour les aider à se démarquer et à promouvoir la notoriété de la marque.

chromage

Le placage de chrome est un processus populaire par lequel une fine couche de chrome est appliquée à un objet métallique. Communément exécuté sur des outils, des ustensiles de cuisine, et des pièces de voiture, le placage de chrome fournit la résistance accrue de corrosion, la dureté accrue, le nettoyage plus commode, et une brillance métallique brillante qui est préférée par beaucoup au lustre des matériaux originaux.

Le chrome pour le placage chromé est extrait de la farine chromée. Il est dissous dans un réservoir de placage et attiré vers l'objet désiré en exécutant un courant électrique à travers la solution. Ce processus est appelé électroplaquage. Vous pouvez entendre chrome-plating appelé simplement "chrome".

Tannage en cuir

La chromite de fer en tant qu'agent oxydant a été adoptée par les tanneurs vers 1840 comme alternative plus rapide à la méthode largement utilisée de bronzage végétal. Le bronzage modifie la structure protéique de la peau, améliorant sa durabilité, réduisant le risque de décomposition et, dans certains cas, l'application du colorant désiré sur la peau. Le bronzage chrome est préférable pour sa capacité à être fait rapidement et à produire un cuir extensible. Ce type de cuir fort, extensible et coloré est parfait pour les vêtements et accessoires comme les sacs à main.

Importance de la chromite de fer

Trouvé dans de grands gisements en Afrique du Sud, en Inde et dans plusieurs autres pays à travers le monde, il est extrait et moulu pour plusieurs industries qui produisent des articles utilisés tous les jours. Son importance - à travers les applications détaillées ci-dessus et bien que d’autres - ne peut pas être sous-estimée.

Résumé

La chromite est un minerai naturel de chrome et est considérée comme une réfractaire supérieure et pour être « presque chimiquement inerte »
Il a de nombreuses applications dans l’espace réfractaire, des revêtements de four aux toundishes aux coulées de sable vert ainsi que dans la verrerie
En dehors de la fonderie, la chromite trouve une large utilisation dans le bronzage en cuir et la décoration intérieure

Assurer un approvisionnement de bonne qualité en chromite de fer est essentiel aux procédés modernes de fonderie d’aujourd’hui, y compris la fabrication du verre et des métaux, en plus d’un large éventail d’utilisations dans des environnements non à haute température. L’africain Pegmatite est le principal fournisseur de chromite de fer de la meilleure qualité, usiné à n’importe quelle spécification.

Références

1 A. Muan et E. F. Osborne, Phase Equilibrium among Oxides in Steelmaking, Addison Wesley, Reading, États-Unis, 1965
2 W. D. Kingery, H, K. Bowen et D. R. Uhlman, Introduction to Ceramics, 2nd ed., Wiley, New York, 1960
3 E. Ruh et J. S. McDowell, J. Am. Ceram. Soc., 1962, 45, 189
4 W. E. Lee et W.M. Rainforth, Ceramic Microstructures - Property Control by Processing, Chapman and Hall, Londres, 1994
5 J. H. Chesters, Refractories: Production and Properties, Institute of Materials, Londres, 1973
6 R. Cromarty et autres, J. S. Afr. Inst. Min. Metall., 2014, 114, 4
7 M. Kalantar et coll., J. Mater. Eng. Perf., 2010, 19, 237
8 Fundamentals of Aluminium Metallurgy, R. N. Lumley (éd.), Woodhead Publishing, Melbourne, 2018
9 M. Holtzer et coll., Arc. Fonderie Eng., 2013, 13, 39
10 J. E. Kogel, N.C. Trivedi, J.M. Barker et S. T. Krukowski (éd.), Industrial Materials and Rocks, 7e éd.,2006, SME Press, Littleton, États-Unis
11 H.B. Kim et M. S. Oh, Ceramics Int., 2008, 34, 2107
12 J. P. Bennett, Refractories Applications and News, 2004, 9, 20
13 W. A. Taber, Refractories Applications and News, 2003, 8, 18