Proprietà, storia e altro

Il metallo al cromo è ampiamente riconosciuto per il suo uso nella cromatura (che viene spesso chiamato semplicemente "cromo"), ma il suo più grande uso è come ingrediente in acciai inossidabili. Entrambe le applicazioni beneficiano della durezza, della resistenza al cromo corrosionee capacità di essere lucidato per un aspetto brillante.

• Simbolo atomico: Cr
• Numero atomico: 24
• Massa atomica: 51.996 g / mol¹
• Categoria di elementi: metallo di transizione
• Densità: 7,19 g / cm³ a 20 ° C
• Punto di fusione: 1965 ° C (3465 ° F)
• Punto di ebollizione: 2671 ° C (4840 ° F)
• Durezza di Moh: 5.5

Il cromo è un metallo duro, grigio, apprezzato per la sua incredibile resistenza alla corrosione. Il cromo puro è magnetico e fragile, ma quando può essere legato malleabile e lucidato per una finitura brillante e argentata.

Il cromo deriva il suo nome da Khroma, una parola greca che significa colore, grazie alla sua capacità di produrre composti vivaci e colorati, come l'ossido di cromo.

Nel 1797, il chimico francese Nicolas-Louis Vauguelin produsse il primo metallo cromato puro trattando la crocoite (una minerale contenente cromo) con carbonato di potassio e quindi riducendo l'acido cromico risultante con carbonio in a crogiolo di grafite.

Mentre i composti di cromo sono stati usati nei coloranti e nelle vernici per migliaia di anni, non è stato molto dopo la scoperta di Vauguelin che l'uso del cromo nelle applicazioni metalliche ha iniziato a svilupparsi. Tra la fine del XIX e l'inizio del XX secolo, i metallurgisti in Europa stavano sperimentando attivamente il metallo leghe, cercando di produrre più forte e più durevole acciai.

Nel 1912, mentre lavorava ai Firth Brown Laboratories nel Regno Unito, il metallurgista Harry Brearley ebbe il compito di trovare un metallo più resistente per i barili di pistola. Ha aggiunto il cromo, che era noto per avere un alto punto di fusione, al tradizionale acciaio al carbonio, producendo il primo acciaio inossidabile. Tuttavia, all'incirca nello stesso periodo, altri, tra cui Elwood Haynes negli Stati Uniti e gli ingegneri di Krupp in Germania, svilupparono anche leghe di acciaio contenenti cromo. Con lo sviluppo della fornace ad arco elettrico, poco dopo seguì la produzione su larga scala di acciaio inossidabile.

Nello stesso periodo, sono state condotte ricerche anche sull'elettro-placcatura dei metalli, che ha permesso metalli più economici, come ferro e nichel, per adottare all'esterno la resistenza al cromo all'abrasione e alla corrosione, nonché le sue qualità estetiche. Le prime caratteristiche cromate apparvero su auto e orologi di fascia alta alla fine degli anni 1920.

I prodotti industriali al cromo includono metallo al cromo, ferrocromo, prodotti chimici al cromo e sabbie da fonderia. Negli ultimi anni c'è stata una tendenza verso una maggiore integrazione verticale nella produzione di materiali al cromo. Cioè, più aziende coinvolte nell'estrazione del minerale di cromite lo stanno anche trasformando in metallo al cromo, ferrocromo e, infine, in acciaio inossidabile.

Nel 2010 produzione globale di minerale di cromite (FeCr₂O₄), il minerale primario estratto per la produzione di cromo era di 25 milioni di tonnellate. La produzione di ferrocromo era di circa 7 milioni di tonnellate, mentre la produzione di metallo al cromo era di circa 40.000 tonnellate. Il ferrocromo è prodotto esclusivamente utilizzando forni ad arco elettrico, mentre il metallo al cromo può essere prodotto mediante metodi elettrolitici, silico-termici e alluminotermici.

Durante la produzione di ferrocromo, il calore creato dai forni elettrici ad arco, che raggiunge i 5070°F (2800°C), provoca carbone e coke per ridurre il minerale di cromo attraverso una reazione carbotermica. Una volta che materiale sufficiente è stato fuso nel focolare del forno, il metallo fuso viene scaricato e solidificato in grandi pezzi fusi prima di essere schiacciato.

La produzione alluminotermica di metallo al cromo ad elevata purezza rappresenta oltre il 95% del metallo al cromo prodotto oggi. Il primo passo in questo processo richiede che il minerale di cromite venga arrostito con soda e calce nell'aria a 2000°F (1000°C), che crea un cromato di sodio contenente calcina. Può essere lisciviato dal materiale di scarto e quindi ridotto e precipitato come ossido cromico (Cr₂O₃).

L'ossido cromico viene quindi miscelato con polvere alluminio e messo in un grande crogiolo di argilla. Perossido di bario e magnesio la polvere viene quindi spalmata sulla miscela e il crogiolo è circondato dalla sabbia (che funge da isolante).

La miscela viene innescata, causando l'ossigeno dall'ossido cromico che reagisce con l'alluminio per produrre ossido di alluminio e, quindi, liberando metallo al cromo fuso che è puro al 97-99%.

Secondo le statistiche degli US Geological Survey, i maggiori produttori di minerale di cromite nel 2009 sono stati il ​​Sudafrica (33%), l'India (20%) e il Kazakistan (17%). Le più grandi aziende produttrici di ferrocromo includono Xstrata, Eurasian Natural Resources Corp. (Kazakistan), Samancor (Sudafrica) e Hernic Ferrochrome (Sudafrica).

Secondo l'International Development Association for Chromium, del totale di minerale di cromite estratto nel 2009, il 95,2% è stato consumato dall'industria metallurgica, il 3,2% dall'industria refrattaria e della fonderia e l'1,6% dai produttori chimici. Gli usi principali del cromo sono in acciai inossidabili, acciai legati e leghe non ferrose.

Gli acciai inossidabili si riferiscono a una gamma di acciai che contengono tra il 10% e il 30% di cromo (in peso) e che non si corrodono o arrugginiscono con la stessa facilità degli acciai normali. Esistono tra 150 e 200 diverse composizioni di acciaio inossidabile, sebbene solo circa il 10% di queste siano in uso regolare.

fonti:

Sully, Arthur Henry ed Eric A. Brandes. Cromo. Londra: Butterworths, 1954.

Street, Arthur. & Alexander, W. O. 1944. Metalli al servizio dell'uomo. 11th Edition (1998).

La International Chromium Development Association (ICDA).

Fonte: www.icdacr.com