CHRÓM  (Chromium)  24CrII,III,IV,V,VI

 

VLASTNOSTI CHRÓMU

 

            Chróm - Cr - je lesklý, poněkud namodralý kov o atomové hmotnosti 51,996, měrné hmotnosti 7,14 g/cm3 a teplotě tavení 1 920°C. Mechanické vlastnosti nemají při použití význam a kromě tvrdosti se nezjišťují. Význačnými vlastnostmi chrómu jsou jeho stálost proti atmosférickým vlivům i při vysokých teplotách, odolnost proti vodě i ve velmi nečistých atmosférách průmyslových, odolnost proti solným roztokům, kyselině dusičné a nejrůznějším jiným chemickým činidlům. Tuto vlastnost mají i slitiny obsahující větší množství chrómu. Přitom vykazuje chróm i za vysoké teploty dobré mechanické vlastnosti.

 

POUŽITÍ CHRÓMU

 

            Největší množství chrómu se spotřebuje při výrobě oceli, kde se používá jako přísada, neboť více než 90 % všech legovaných ocelí obsahuje větší nebo menší množství chrómu. Do oceli se přidává ferochróm, který obsahuje 60 až 70 % chrómu a přes 4 % uhlíku.

            Čistého kovového chrómu se používá zřídka. Rozsáhlejší použití má při galvanickém chromování pro zlepšení vzhledu a ochraně proti korozi.

            Jen malé množství chrómu slouží k výrobě jiných slitin. Nejčastěji jsou to slitiny s niklem nebo s niklem a železem, užívané na topné odpory a termoelektrické články, dále jako slitiny žárovzdorné a pak na různé složité slitiny žáropevné s niklem nebo kobaltem jako základním kovem. V poslední době se vyrábějí i slitiny, jejichž hlavní součástí je mimořádně čistý chróm a které se dají tvářet.

 

RUDY A NALEZiŠTĚ

 

            Průmyslově se těží pouze chromit, což je podvojný kysličník chromito-železnatý Cr2O3.FeO. Pro hutnické zpracování je nutné, aby ruda obsahovala nejméně 47 % kysličníku chromitého a aby obsah železa nebyl větší než třetina obsahu chrómu. Nejlepší rudy ze Zambie mají až 60 % Cr2O3. Z rud chudších (s 35 až 45 % Cr2O3), s velkým obsahem kysličníku hlinitého a malým obsahem kysličníku křemičitého, se vyrábějí žárovzdorné materiály. Největší naleziště chrómové rudy jsou v Zambii, Rusku, Jihoafrické republice, Turecku a Filipínách, dále v bývalé Jugoslávii, USA i jinde. Nová ložiska byla objevena ve Finsku a Chile.

 

VÝROBA CHRÓMU

 

            Protože chromit obsahuje vždy větší množství železa, vyrobí se redukcí chromitu v elektrické obloukové peci ferochróm, který je důležitou surovinou při výrobě legovaných ocelí.

            Kovový chróm se vyrábí redukcí kysličníku chromitého hliníkem nebo elektrolýzou kyseliny chrómové. Aby se získal čistý kysličník chromitý nebo kyselina chrómová, je třeba nejdříve vyrobit z rudy chrómové soli. Jemně rozemletá ruda asi s 50 % Cr2O3 se míchá se sodou a vápnem a oxidačně praží při teplotě 1 000 až 1 300°C v rotačních pecích:

 

4 (Cr2O3.FeO) + 8 Na2CO3 + 8 CaO + 7 O2 = 2 Fe2O3 + 8 CaCO3 + 8 Na2CrO4

 

Praženec se louží pod tlakem vodou s přísadou soli, přičemž chroman sodný přechází do roztoku. Nerozpustné zůstávají všechny ostatní nečistoty, především železo (jako kysličník železitý). Roztok chromanu sodného se koncentruje a chroman sodný se z něho získá krystalizací.

            Chroman sodný se převede působením kyseliny sírové na dvojchroman sodný, při výrobě čistšího kysličníku na dvojchroman draselný (dvojchromany se získají z roztoku opět krystalizací):

 

2 Na2CrO4 + H2SO4 = Na2SO4 + Na2CrO7 + H2O

Na2Cr2O7 + KCI = K2Cr2O7 + 2 NaCI

 

Dvojchroman sodný nebo draselný se praží se sírou v plamenných pecích

 

Na2CrO7 + S = Na2SO4 + Cr2O3

 

přičemž vzniká kysličník chromitý. Čistý kysličník chromitý se získá loužením výpražku vodou a filtrací. Kysličník chrómový se připravuje uměle z předem vyrobeného chromanu vápenatého:

 

CaCrO4 + H2SO4 = CaSO4 + CrO3 + H2O

 

            Výroba kovového chrómu redukcí kysličníku chromitého hliníkem

je založena na této reakci:

 

Cr2O3 + 2 AI = 2 Al2O3 + 2 Cr

 

Kysličník chromitý má mít nejméně 99 % Cr2O3, ale nesmí obsahovat síru. Hliník se přidává jako krupice se zrny menšími než 2 mm. Reakce je exotermická, ovšem uvolněné teplo nestačí k udržení teploty, a proto se přidává ještě chloristan draselný. Redukuje se v pánvích s magnezitovou vyzdívkou, vyredukovaný kov se buď odpichuje spodem, nebo se po vychladnutí vyklopí a oddělí od strusky. Pochod je hospodárný, výtěžek chrómu dosahuje 90 až 95 % a vyrobený kov má čistotu 98,5 až 99 % (zbytek představuje zejména hliník až 0,5 %, železo - až 0,45 % a křemík - až 0,35 %).

            Elektrolyticky se chróm vyrábí z vodných roztoku. Elektrolytem bývá hlavně kyselina chrómová. Nejlepší složení elektrolytu na 1 dm3 : 250 g CrO3, 2,5 g H2SO4, 6 až 7 g Cr2O3, potřebné napětí 4 V, hustota proudu 75 A/dm2. Vyrobený kov je velmi čistý, ale křehký, protože obsahuje vodík a kyslík; ty lze odstranit přetavením ve vakuu. Získá se tak tvářitelný chróm čistoty až 99,99 %. Cena takto rafinovaného chrómu je však až 10krát vyšší než cena chrómu elektrolytického. Vzhledem ke vzrůstajícím požadavkům na čistotu chrómu byla vypracována řada metod na čištění elektrolytu pomocí iontoměničů.