收藏词条 编辑词条 铬
创建时间：2008-08-02
chromium
元素符号Cr，银白色金属，在元素周期表中属 ⅥB族，原子序数24，原子量51.996，体心立方晶体，常见化合价为+3、+6和+2。
1797年法国化学家沃克兰 (L.N.Vauquelin)在西伯利亚红铅矿（铬铅矿）中发现一种新元素，次年用碳还原，得金属铬。因为铬能够生成美丽多色的化合物，根据希腊字chroma（颜色）命名为chromium。
资源 工业上使用的铬矿石为铬铁矿，属尖 晶 石(MgO·Al
O
)和磁铁矿(FeO·Fe
O
)类,[kg2]
其通用化学式是(Fe，Mg)O·(Cr，Fe，Al
O
)。由于二价元素(Mg
、Fe
、Zn
) 和三价元素(Al
、Fe
、Cr
)相互置换，可以出现各种不同成分的矿石。除主成分FeO及Cr
O
外，一般含有不同成分的 MgO、Al
O
及其他杂质。矿石结构组成对使用有明显影响，如铬尖晶石比铬铁矿(FeO·Cr
O
)难于还原；含蛇纹石的铬矿石，若其中挥发物大于 2％，用它制造的铬质耐火砖在加热到1000
时，会因释放结晶水而炸裂。
[1979年世界铬铁矿的储量和产量（万吨）]
美国1978年耗用铬铁矿917000吨，其用途分配如下：冶金61％，化工21％，耐火材料18％。1981年伦敦市场铬矿石价格：土耳其矿(48％Cr
O
,Cr/Fe＝3)130～135美元/吨，南非（阿扎尼亚）铬矿(44％Cr
O
)60～70美元/吨。
性质和用途 铬为不活泼性金属，在常温下对氧和湿气都是稳定的,但和氟反应生成CrF
。温度高于600
时铬和水、氮、碳、硫反应生成相应的[kg2]
Cr
O
，Cr
N和CrN,[kg2]
Cr
C
和Cr
C
,Cr
S
。铬和氧反应时开始较快,当表面生成氧化薄膜之后速度急剧减慢；加热到1200
时，氧化薄膜破坏，氧化速度重新加快，到2000
时铬在氧中燃烧生成Cr
O
。铬很容易和稀盐酸或稀硫酸反应,生成氯化物或硫酸盐，同时放出氢气。
由于铬合金性脆,作为金属材料使用还在研究中,铬主要以铁合金（如铬铁）形式用于生产不锈钢及各种合金钢。金属铬用作铝合金、钴合金、钛合金及高温合金、电阻发热合金等的添加剂。氧化铬用作耐光、耐热的涂料，也可用作磨料，玻璃、陶瓷的着色剂，化学合成的催化剂。铬矾、重铬酸盐用作皮革的鞣料，织物染色的媒染剂、浸渍剂及各种颜料。镀铬和渗铬可使钢铁和铜、铝等金属形成抗腐蚀的表层，并且光亮美观，大量用于家具、汽车、建筑等工业。此外，铬矿石还大量用于制作耐火材料。
1978年世界金属铬生产能力为：电解法6000吨，铝热法4300吨。日本1978年生产金属铬2884吨，1977年的消费分配为：高温合金40％，铝合金31％，焊条25％。1981年伦敦市场纯度大于99％的块状铬的价格为4050～4250镑/吨。
[铬的主要物理性质]
钢铁工业中广泛应用的铬铁合金和硅铬合金是用电炉冶炼的。金属铬生产则采用金属热还原（铝热）法及电解法。
铝热法生产 包括从铬矿制取氧化铬和铝还原氧化铬制得金属铬两道工序,主要工艺流程见图1[铝热法生产铬流程]
。
氧化铬制取 铬铁矿磨细至160～200目，配加纯碱和白云石，于1050～1150
下氧化焙烧，再用水逆流浸出（见浸取）和过滤，获得含Na
CrO
大于 200克/升的溶液。加硫酸中和铬酸钠溶液，使其pH为7～8，滤出氢氧化铝等杂质后蒸发到含Na
CrO
大于 450克/升，滤出Na
SO
结晶
溶液用硫酸调整pH为4±0.2,再滤出Na
SO
结晶，获得重铬酸钠(Na
Cr
O
)溶液。浓缩溶液到约含[kg2]
Na
Cr
O
1100克/升时，冷却滤出Na
SO
结晶，再将溶液浓缩到含Na
Cr
O
1500～1550克/升，并于90～100
保温8小时,然后冷却到35
以下，结晶出重铬酸钠。铬酸钠转化成重铬酸钠也可用碳酸法，即在15～16大气压下通入含50％CO
的气体,析出的沉淀为碳酸氢钠：2Na
CrO
+2CO
+H
O─→Na
Cr
O
+2NaHCO
碳酸氢钠可以回收使用。此法可把在焙烧中配加的纯碱重新回收一半，较硫酸法获得硫酸钠为有利，但铬酸钠不能完全转化为重铬酸钠。
三氧化二铬的制备可用：①氯化铵还原法。即在重铬酸钠晶体中配入一定量的氯化铵，混匀后在还原炉中于700～800
还原，然后洗去NaCl，过滤获得三氧化二铬滤饼，经过干燥、破碎，在回转窑中于1150～1200
煅烧。用此法获得的三氧化二铬呈墨绿色,颗粒较大,纯度高，但生产工序多，并产生有害气体 HCl。②煅烧铬酸酐法。即把重铬酸钠加入反应锅中，注入浓硫酸，在200
下重铬酸钠与硫酸反应生成铬酸酐：
Na
Cr
O
+2H
SO
─→2CrO
+2NaHSO
+H
O静置后铬酸酐和硫酸氢钠沉积成两层。将上部的硫酸氢钠舀出，留在锅中的铬酸酐再加热，用水洗去残留的硫酸钠，从底部放出铬酸酐。铬酸酐在800～950
下煅烧分解，用水洗去未分解的铬酸酐，过滤获得三氧化二铬。用此法工序少，但产品杂质含量较高。③煅烧氢氧化铬法。即将含Na
CrO
大于 200克/升的溶液加温至95
以上，加入纯净的硫化钠溶液，搅拌后生成大颗粒氢氧化铬[kg2]
Cr(OH)
沉淀。氢氧化铬在回转窑中于[kg2]
1300
煅烧分解为三氧化二铬Cr
O
。此法工序少,产品成本低，纯度高，但颗粒细，易损失。
铝热还原 要求原料含 Cr
O
大于99％，含硫低于0.02％,含铅、砷、锡、锑各低于0.001％。铝粒粒度应小于0.5毫米,铝量应不大于理论量的98％。用硝石、镁屑和铝粒作引火剂。反应为：
[203-01]
反应焓
[kg2]
=-65.0千卡/摩尔(铝)。为了保持自热反应过程并使金属粒与渣顺利分离，
[kg2]
至少应为-72千卡／摩尔（铝），要添加硝酸钠、氯酸钾、铬酸酐或碱金属重铬酸盐等供氧剂补充热量；也可将混合料预热到350～400
再行入炉。还原反应在内砌镁砖的圆锥形炉筒内进行。先在炉内加入部分混合炉料，在料面中心加引火剂，点燃后在炉料开始反应时，用流槽连续送入其余炉料。反应终止，冷却至室温，拆开炉筒取出金属锭，喷砂清除表面夹渣和氧化膜。生产大金属锭，能提高铬的回收率，渣的流动性也好。铝热法可获得纯度大于98.5％的金属铬,其中含铝不大于0.5％
渣中含Al
O
高达90％，可作研磨材料。
电解法生产 目前一般用碳素铬铁作原料，采用铬铵矾法电解流程（图2[铬铵矾电解法生产铬流程]
）
把碳素铬铁粉碎，溶于电解阳极返回液、结晶母液和硫酸的混合溶液中,过滤除去硅酸盐等残渣,滤液用硫酸铵处理并除铁。纯铬铵矾溶液经陈化(保持30～35
,放置15日)后,结晶出纯铬铵矾Cr
(SO
)
·(NH
)
SO
·24H
O。纯铬铵矾溶于热水送入隔膜电解槽电解。用不锈钢作阴极，铅银合金(1％Ag)作阳极，电流密度753安/米
，槽电压 4.2伏，电解液温度52～54
。应控制通过电解液进入阳极室的流速，并准确地控制溶液的pH为2.1～2.4。平均电流效率 45％，电耗约18.5千瓦·时/公斤。产品纯度为99.2～99.4％的片状金属铬,含氧0.3～0.5％,呈脆性。为了提高金属铬的纯度，可通过真空处理或氢还原降低含氧量。用+6价铬溶液电解（电流密度 9500安/米
，温度84～87
）,可得高纯度金属铬（含氧0.01～0.02％），但电流效率很低(6～7％)。
铬害防护 铬酸盐、重铬酸盐等都对人体的粘膜起强烈的腐蚀作用，吸入含有铬化合物的粉尘和蒸气会损坏鼻粘膜，并使鼻中软骨穿孔。受到大量铬的侵害时会出现肾脏病。当铬化合物的作用受到吸烟的助长，特别容易促致肺癌。因此，要求铬的生产设备密闭，有高效能除尘设施，操作场所通风良好。
元素符号Cr，银白色金属，在元素周期表中属 ⅥB族，原子序数24，原子量51.996，体心立方晶体，常见化合价为+3、+6和+2。
1797年法国化学家沃克兰 (L.N.Vauquelin)在西伯利亚红铅矿（铬铅矿）中发现一种新元素，次年用碳还原，得金属铬。因为铬能够生成美丽多色的化合物，根据希腊字chroma（颜色）命名为chromium。
资源 工业上使用的铬矿石为铬铁矿，属尖 晶 石(MgO·Al
O)和磁铁矿(FeO·FeO)类,[kg2]其通用化学式是(Fe，Mg)O·(Cr，Fe，AlO)。由于二价元素(Mg、Fe、Zn ) 和三价元素(Al、Fe、Cr)相互置换，可以出现各种不同成分的矿石。除主成分FeO及CrO外，一般含有不同成分的 MgO、AlO 及其他杂质。矿石结构组成对使用有明显影响，如铬尖晶石比铬铁矿(FeO·CrO)难于还原；含蛇纹石的铬矿石，若其中挥发物大于 2％，用它制造的铬质耐火砖在加热到1000时，会因释放结晶水而炸裂。 [1979年世界铬铁矿的储量和产量（万吨）]
美国1978年耗用铬铁矿917000吨，其用途分配如下：冶金61％，化工21％，耐火材料18％。1981年伦敦市场铬矿石价格：土耳其矿(48％Cr
O,Cr/Fe＝3)130～135美元/吨，南非（阿扎尼亚）铬矿(44％CrO)60～70美元/吨。 性质和用途 铬为不活泼性金属，在常温下对氧和湿气都是稳定的,但和氟反应生成CrF
。温度高于600时铬和水、氮、碳、硫反应生成相应的[kg2]CrO，CrN和CrN,[kg2]CrC和CrC,CrS。铬和氧反应时开始较快,当表面生成氧化薄膜之后速度急剧减慢；加热到1200时，氧化薄膜破坏，氧化速度重新加快，到2000时铬在氧中燃烧生成CrO。铬很容易和稀盐酸或稀硫酸反应,生成氯化物或硫酸盐，同时放出氢气。 由于铬合金性脆,作为金属材料使用还在研究中,铬主要以铁合金（如铬铁）形式用于生产不锈钢及各种合金钢。金属铬用作铝合金、钴合金、钛合金及高温合金、电阻发热合金等的添加剂。氧化铬用作耐光、耐热的涂料，也可用作磨料，玻璃、陶瓷的着色剂，化学合成的催化剂。铬矾、重铬酸盐用作皮革的鞣料，织物染色的媒染剂、浸渍剂及各种颜料。镀铬和渗铬可使钢铁和铜、铝等金属形成抗腐蚀的表层，并且光亮美观，大量用于家具、汽车、建筑等工业。此外，铬矿石还大量用于制作耐火材料。
1978年世界金属铬生产能力为：电解法6000吨，铝热法4300吨。日本1978年生产金属铬2884吨，1977年的消费分配为：高温合金40％，铝合金31％，焊条25％。1981年伦敦市场纯度大于99％的块状铬的价格为4050～4250镑/吨。
[铬的主要物理性质]
钢铁工业中广泛应用的铬铁合金和硅铬合金是用电炉冶炼的。金属铬生产则采用金属热还原（铝热）法及电解法。
铝热法生产 包括从铬矿制取氧化铬和铝还原氧化铬制得金属铬两道工序,主要工艺流程见图1[铝热法生产铬流程]
。 氧化铬制取 铬铁矿磨细至160～200目，配加纯碱和白云石，于1050～1150
下氧化焙烧，再用水逆流浸出（见浸取）和过滤，获得含NaCrO大于 200克/升的溶液。加硫酸中和铬酸钠溶液，使其pH为7～8，滤出氢氧化铝等杂质后蒸发到含NaCrO大于 450克/升，滤出NaSO结晶溶液用硫酸调整pH为4±0.2,再滤出NaSO结晶，获得重铬酸钠(NaCrO)溶液。浓缩溶液到约含[kg2]NaCrO1100克/升时，冷却滤出NaSO结晶，再将溶液浓缩到含NaCrO1500～1550克/升，并于90～100保温8小时,然后冷却到35以下，结晶出重铬酸钠。铬酸钠转化成重铬酸钠也可用碳酸法，即在15～16大气压下通入含50％CO的气体,析出的沉淀为碳酸氢钠：2NaCrO+2CO+HO─→NaCrO+2NaHCO碳酸氢钠可以回收使用。此法可把在焙烧中配加的纯碱重新回收一半，较硫酸法获得硫酸钠为有利，但铬酸钠不能完全转化为重铬酸钠。 三氧化二铬的制备可用：①氯化铵还原法。即在重铬酸钠晶体中配入一定量的氯化铵，混匀后在还原炉中于700～800
还原，然后洗去NaCl，过滤获得三氧化二铬滤饼，经过干燥、破碎，在回转窑中于1150～1200煅烧。用此法获得的三氧化二铬呈墨绿色,颗粒较大,纯度高，但生产工序多，并产生有害气体 HCl。②煅烧铬酸酐法。即把重铬酸钠加入反应锅中，注入浓硫酸，在200下重铬酸钠与硫酸反应生成铬酸酐： Na
CrO+2HSO─→2CrO+2NaHSO+HO静置后铬酸酐和硫酸氢钠沉积成两层。将上部的硫酸氢钠舀出，留在锅中的铬酸酐再加热，用水洗去残留的硫酸钠，从底部放出铬酸酐。铬酸酐在800～950下煅烧分解，用水洗去未分解的铬酸酐，过滤获得三氧化二铬。用此法工序少，但产品杂质含量较高。③煅烧氢氧化铬法。即将含NaCrO大于 200克/升的溶液加温至95以上，加入纯净的硫化钠溶液，搅拌后生成大颗粒氢氧化铬[kg2]Cr(OH)沉淀。氢氧化铬在回转窑中于[kg2]1300煅烧分解为三氧化二铬CrO。此法工序少,产品成本低，纯度高，但颗粒细，易损失。 铝热还原 要求原料含 Cr
O大于99％，含硫低于0.02％,含铅、砷、锡、锑各低于0.001％。铝粒粒度应小于0.5毫米,铝量应不大于理论量的98％。用硝石、镁屑和铝粒作引火剂。反应为： [203-01]
反应焓
[kg2]=-65.0千卡/摩尔(铝)。为了保持自热反应过程并使金属粒与渣顺利分离，[kg2]至少应为-72千卡／摩尔（铝），要添加硝酸钠、氯酸钾、铬酸酐或碱金属重铬酸盐等供氧剂补充热量；也可将混合料预热到350～400再行入炉。还原反应在内砌镁砖的圆锥形炉筒内进行。先在炉内加入部分混合炉料，在料面中心加引火剂，点燃后在炉料开始反应时，用流槽连续送入其余炉料。反应终止，冷却至室温，拆开炉筒取出金属锭，喷砂清除表面夹渣和氧化膜。生产大金属锭，能提高铬的回收率，渣的流动性也好。铝热法可获得纯度大于98.5％的金属铬,其中含铝不大于0.5％渣中含AlO高达90％，可作研磨材料。 电解法生产 目前一般用碳素铬铁作原料，采用铬铵矾法电解流程（图2[铬铵矾电解法生产铬流程]
）把碳素铬铁粉碎，溶于电解阳极返回液、结晶母液和硫酸的混合溶液中,过滤除去硅酸盐等残渣,滤液用硫酸铵处理并除铁。纯铬铵矾溶液经陈化(保持30～35,放置15日)后,结晶出纯铬铵矾Cr(SO)·(NH)SO·24HO。纯铬铵矾溶于热水送入隔膜电解槽电解。用不锈钢作阴极，铅银合金(1％Ag)作阳极，电流密度753安/米，槽电压 4.2伏，电解液温度52～54。应控制通过电解液进入阳极室的流速，并准确地控制溶液的pH为2.1～2.4。平均电流效率 45％，电耗约18.5千瓦·时/公斤。产品纯度为99.2～99.4％的片状金属铬,含氧0.3～0.5％,呈脆性。为了提高金属铬的纯度，可通过真空处理或氢还原降低含氧量。用+6价铬溶液电解（电流密度 9500安/米，温度84～87）,可得高纯度金属铬（含氧0.01～0.02％），但电流效率很低(6～7％)。 铬害防护 铬酸盐、重铬酸盐等都对人体的粘膜起强烈的腐蚀作用，吸入含有铬化合物的粉尘和蒸气会损坏鼻粘膜，并使鼻中软骨穿孔。受到大量铬的侵害时会出现肾脏病。当铬化合物的作用受到吸烟的助长，特别容易促致肺癌。因此，要求铬的生产设备密闭，有高效能除尘设施，操作场所通风良好。