Tại sao Nam Phi lại là lựa chọn ưu tiên cho quặng cromit dùng trong đúc?

Tại sao Nam Phi lại là lựa chọn ưu tiên cho quặng cromit dùng trong đúc?

1. Chất lượng quặng đặc biệt: Đáp ứng nhu cầu cốt lõi của ngành đúc

• Hàm lượng Crom cao : Chỉ số quan trọng để đúc cromit— hàm lượng Cr₂O₃ (crom trioxide) —thường dao động từ 46% đến 52% trong quặng Nam Phi, vượt xa mức tối thiểu 40% cần thiết cho mục đích đúc thông thường. Cr₂O₃ cao hơn đảm bảo độ ổn định nhiệt và khả năng chịu nhiệt độ cao tuyệt vời (lên đến 1.800°C), ngăn quặng bị nóng chảy hoặc phản ứng với thép nóng chảy trong quá trình rót.
• Tạp chất cực thấp : Các tạp chất quan trọng như  SiO₂ (silicon dioxide)  được giữ ở mức dưới 1% (thường chỉ từ 0,5–0,8%) trong vật liệu cromit đúc của Nam Phi. Lượng SiO₂ dư thừa sẽ phản ứng với kim loại nóng chảy tạo thành các hợp chất silicat giòn, gây ra “khuyết tật vảy” trên vật đúc. Ngoài ra, các tạp chất có hại khác (ví dụ như lưu huỳnh, phốt pho hoặc kiềm) được giữ ở mức tối thiểu, giúp giảm nguy cơ rỗ khí hoặc giòn của vật đúc.
• Tính chất vật lý tối ưu :
  • Hình dạng hạt dưới dạng hình cầu : Sau khi nghiền, quặng cromit Nam Phi tạo thành các hạt dưới dạng hình cầu (không sắc nhọn hoặc góc cạnh) với “hệ số góc cạnh” thấp. Hình dạng này giúp giảm lượng chất kết dính nhựa tiêu thụ (10–15% so với quặng góc cạnh) và cải thiện khả năng chảy của cát – yếu tố quan trọng để lấp đầy các khoang khuôn phức tạp mà không bị sụp đổ.
  • Độ bền cao và khả năng chống mài mòn : Cấu trúc tinh thể dày đặc của quặng đảm bảo các hạt không dễ vỡ trong quá trình nén khuôn hoặc vận chuyển, duy trì kích thước hạt cát đồng đều và tính toàn vẹn của khuôn.
  • Hiệu suất nhiệt vượt trội : Hệ số giãn nở nhiệt thấp (1/3 so với cát silica) và độ dẫn nhiệt cao. Điều này giúp tăng tốc độ làm nguội thép nóng chảy, giảm thiểu các lỗ co ngót và độ xốp bên trong vật đúc.

2. Dự trữ dồi dào và nguồn cung ổn định

• Cung cấp liên tục : Không giống như các quốc gia sản xuất cromit nhỏ hơn (ví dụ: Ấn Độ, Thổ Nhĩ Kỳ), Nam Phi có thể đáp ứng các đơn đặt hàng dài hạn, khối lượng lớn từ các doanh nghiệp đúc lớn (ví dụ: nhà sản xuất ô tô, năng lượng gió hoặc máy móc hạng nặng) mà không gây gián đoạn chuỗi cung ứng.
• Chất lượng đồng nhất theo từng lô : Khai thác quy mô lớn và chế biến tập trung (so với các mỏ nhỏ phân tán ở các khu vực khác) làm giảm sự thay đổi về thành phần quặng và kích thước hạt giữa các lô – điều quan trọng đối với các nhà máy đúc cần nguyên liệu thô đồng nhất để duy trì sự ổn định của sản xuất.

3. Công nghệ xử lý tiên tiến

• Tinh chế nhiều giai đoạn : Quặng trải qua các quy trình tuần tự như  rửa, tách từ và tách trọng lực  để loại bỏ bùn mịn (hạt sét), bụi và oxit sắt. Quá trình này làm giảm “hàm lượng bùn” (hạt <0,15mm) xuống dưới 0,3% – một yêu cầu quan trọng đối với đúc chính xác (ví dụ: đúc mẫu chảy hoặc đúc vỏ).
• Kiểm soát hạt nghiêm ngặt : Quy trình xử lý tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế (ví dụ: tiêu chuẩn của Hiệp hội Đúc Mỹ AFS) để tạo ra sự phân bố kích thước hạt đồng đều (ví dụ: 10–30 mesh đối với cát phủ nhựa, 20–40 mesh đối với cát xanh). Điều này giúp loại bỏ nhu cầu xử lý thứ cấp tại các nhà máy đúc, giúp giảm chi phí sản xuất.
• Độ đục thấp : Quy trình rửa tiên tiến giúp giảm “độ đục” (thước đo tạp chất hòa tan trong nước) xuống <50 NTU. Điều này ngăn ngừa các muối hòa tan (ví dụ: natri clorua) rò rỉ ra ngoài trong quá trình tạo khuôn, nếu không sẽ gây ra “khuyết tật lỗ kim” trên vật đúc.

4. Hiệu quả về chi phí cho đúc cao cấp

• Ít khuyết tật hơn: Hàm lượng tạp chất thấp làm giảm tỷ lệ phế liệu đúc (từ 5–8% với quặng kém chất lượng xuống 1–2% với quặng Nam Phi).
• Giảm lượng chất kết dính sử dụng: Các hạt dưới hình cầu và hàm lượng bụi thấp giúp giảm lượng nhựa tiêu thụ từ 10–20%, giúp giảm chi phí vật liệu.
• Khả năng tái sử dụng cát lâu hơn: Khả năng chống mài mòn cao cho phép quặng được tái chế 8–10 lần (so với 3–5 lần đối với quặng chất lượng thấp hơn), giảm thiểu chất thải và nhu cầu bổ sung nguyên liệu thô.