Kromun doğası
Krom (element sembolü Cr, atom numarası 24, bağıl atom kütlesi 51.996), periyodik tablonun VIB grubunda yer alan geçiş metal elementidir. Krom metali, cisim merkezli kübik kristal yapıdadır, gümüş beyazı renktedir, yoğunluğu 7,1 g/cm³, erime noktası 1860℃, kaynama noktası 2680℃, 25℃'deki özgül ısı kapasitesi 23,35 J/(mol·K), buharlaşma ısısı 342,1 kJ/mol, ısı iletkenliği 91,3 W/(m·K) (0-100°C), özdirenci (20°C) 13,2 μΩ·cm'dir ve iyi mekanik özelliklere sahiptir.
Kromun beş değerliği vardır: +2, +3, +4, +5 ve +6. İçsel etki koşulları altında, krom genellikle +3 değerliklidir. Üç değerlikli krom içeren bileşikler en kararlı olanlardır. Krom tuzları da dahil olmak üzere altı değerlikli krom bileşikleri güçlü oksitleyici özelliklere sahiptir. Cr3+, Al3+ ve Fe3+ iyonlarının yarıçapları benzer olduğundan, geniş bir benzerlik yelpazesine sahip olabilirler. Ayrıca, krom ile değiştirilebilen elementler manganez, magnezyum, nikel, kobalt, çinko vb. olduğundan, krom magnezyum demir silikat minerallerinde ve yardımcı minerallerde yaygın olarak bulunur.
Başvuru
Krom, modern endüstride en yaygın kullanılan metallerden biridir. Başlıca paslanmaz çelik ve çeşitli alaşımlı çeliklerin üretiminde ferroalaşımlar (örneğin ferrokrom) şeklinde kullanılır. Krom, sert, aşınmaya dayanıklı, ısıya dayanıklı ve korozyona dayanıklı özelliklere sahiptir. Krom cevheri, metalurji, refrakter malzemeler, kimya endüstrisi ve döküm sanayinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Metalurji endüstrisinde krom cevheri esas olarak ferrokrom ve metalik krom eritmek için kullanılır. Krom, paslanmaz çelik, aside dayanıklı çelik, ısıya dayanıklı çelik, bilyalı rulman çeliği, yay çeliği, takım çeliği vb. gibi çeşitli yüksek mukavemetli, korozyona dayanıklı, aşınmaya dayanıklı, yüksek sıcaklığa ve oksidasyona dayanıklı özel çeliklerin üretiminde çelik katkı maddesi olarak kullanılır. Krom, çeliğin mekanik özelliklerini ve aşınma direncini artırabilir. Metalik krom esas olarak kobalt, nikel, tungsten ve diğer elementlerle özel alaşımlar eritmek için kullanılır. Krom kaplama ve kromlama, çelik, bakır, alüminyum ve diğer metallere parlak ve güzel, korozyona dayanıklı bir yüzey kazandırabilir.
Refrakter endüstrisinde, krom cevheri, krom tuğlalar, krom-magnezya tuğlalar, gelişmiş refrakterler ve diğer özel refrakter malzemeler (krom beton) yapımında kullanılan önemli bir refrakter malzemedir. Krom bazlı refrakterler başlıca krom cevheri ve magnezya içeren tuğlalar, sinterlenmiş magnezya-krom klinker, erimiş magnezya-krom tuğlalar, erimiş, ince öğütülmüş ve daha sonra bağlanmış magnezya-krom tuğlaları içerir. Açık ocak fırınlarında, indüksiyon fırınlarında vb., metalurjik konvertörlerde ve çimento endüstrisinin döner fırın astarlarında vb. yaygın olarak kullanılırlar.
Döküm sanayinde krom cevheri, döküm işlemi sırasında erimiş çelikteki diğer elementlerle etkileşime girmez, düşük termal genleşme katsayısına sahiptir, metal penetrasyonuna karşı dirençlidir ve zirkondan daha iyi soğutma performansı gösterir. Döküm için kullanılan krom cevherinin kimyasal bileşimi ve parçacık boyutu dağılımı konusunda katı gereksinimleri vardır.
Kimya endüstrisinde kromun en doğrudan kullanımı, sodyum dikromat (Na2Cr2O7·H2O) çözeltisi üretmek ve ardından pigmentler, tekstil, elektrokaplama ve deri üretimi gibi endüstrilerde ve ayrıca katalizörlerde kullanılmak üzere diğer krom bileşiklerini hazırlamaktır.
İnce öğütülmüş krom cevheri tozu, cam, seramik ve sırlı karo üretiminde doğal bir renklendirici maddedir. Sodyum dikromat deri işlemesinde kullanıldığında, orijinal derideki protein (kolajen) ve karbonhidratlar kimyasal maddelerle reaksiyona girerek kararlı bir kompleks oluşturur ve bu kompleks deri ürünlerinin temelini oluşturur. Tekstil endüstrisinde sodyum dikromat, kumaş boyamada mordan olarak kullanılır ve boya moleküllerini organik bileşiklere etkili bir şekilde bağlayabilir; ayrıca boya ve ara maddelerin üretiminde oksitleyici olarak da kullanılabilir.
Krom minerali
Doğada 50'den fazla krom içeren mineral türü keşfedilmiştir, ancak bunların çoğunun krom içeriği düşüktür ve dağınık bir şekilde bulunur, bu da endüstriyel kullanım değerlerinin düşük olmasına neden olur. Bu krom içeren mineraller, birkaç hidroksit, iyodat, nitrür ve sülfürün yanı sıra oksitler, kromatlar ve silikatlar grubuna aittir. Bunlar arasında krom nitrür ve krom sülfür mineralleri yalnızca meteoritlerde bulunur.
Krom cevheri alt ailesindeki bir mineral türü olarak kromit, kromun tek önemli endüstriyel mineralidir. Teorik kimyasal formülü (MgFe)Cr2O4 olup, Cr2O3 içeriği %68, FeO ise %32'dir. Kimyasal bileşiminde, üç değerlikli katyon esas olarak Cr3+'tür ve sıklıkla Al3+, Fe3+ ve Mg2+, Fe2+ izomorfik ikameleri bulunur. Gerçekte üretilen kromitte, Fe2+'nin bir kısmı genellikle Mg2+ ile, Cr3+ ise değişen derecelerde Al3+ ve Fe3+ ile değiştirilir. Kromitin çeşitli bileşenleri arasındaki izomorfik ikamenin tam derecesi tutarlı değildir. Dördüncü dereceden koordinasyon katyonları esas olarak magnezyum ve demirdir ve magnezyum-demir arasında tam izomorfik ikame vardır. Dört bölümleme yöntemine göre, kromit dört alt gruba ayrılabilir: magnezyum kromit, demir-magnezyum kromit, mafik-demir kromit ve demir-kromit. Ayrıca, kromit genellikle az miktarda manganez, homojen bir titanyum, vanadyum ve çinko karışımı içerir. Kromitin yapısı normal spinel tipindedir.
4. Krom konsantresinin kalite standardı
Farklı işleme yöntemlerine (mineralizasyon ve doğal cevher) göre, metalurji için krom cevheri iki tipe ayrılır: konsantre (G) ve topak cevher (K). Aşağıdaki tabloya bakınız.
Metalurji için kromit cevherinin kalite gereksinimleri
Krom cevheri zenginleştirme teknolojisi
1) Yeniden seçim
Günümüzde, yerçekimiyle ayırma yöntemi krom cevherinin zenginleştirilmesinde önemli bir yere sahiptir. Sulu ortamda gevşek tabakalanmayı temel alan yerçekimiyle ayırma yöntemi, dünya çapında krom cevherinin zenginleştirilmesinde hala ana yöntemdir. Yerçekimiyle ayırma ekipmanı, spiral bir oluk ve santrifüjlü bir konsantratörden oluşur ve işleme partikül boyutu aralığı nispeten geniştir. Genellikle, krom mineralleri ile gang mineralleri arasındaki yoğunluk farkı 0,8 g/cm³'ten büyüktür ve 100 µm'den büyük herhangi bir partikül boyutunun yerçekimiyle ayrılması tatmin edici sonuçlar verebilir. İri topaklar (100 ~ 0,5 mm) cevher, ağır ortam zenginleştirme yöntemiyle ayrıştırılır veya önceden seçilir; bu da oldukça ekonomik bir zenginleştirme yöntemidir.
2) Manyetik ayırma
Manyetik ayırma, cevherdeki minerallerin manyetik farklılığına dayanarak, düzensiz bir manyetik alanda minerallerin ayrılmasını sağlayan bir zenginleştirme yöntemidir. Kromit zayıf manyetik özelliklere sahiptir ve dikey halkalı yüksek gradyanlı manyetik ayırıcılar, ıslak plakalı manyetik ayırıcılar ve diğer ekipmanlarla ayrılabilir. Dünyanın çeşitli krom cevheri üretim bölgelerinde üretilen krom minerallerinin özgül manyetik duyarlılık katsayıları çok farklı değildir ve çeşitli bölgelerde üretilen volframit ve volframitin özgül manyetik duyarlılık katsayılarına benzerdir.
Yüksek kaliteli krom konsantresi elde etmek için manyetik ayırma yönteminin kullanıldığı iki durum vardır: Birincisi, cevherdeki güçlü manyetik mineralleri (esas olarak manyetit) zayıf bir manyetik alan altında uzaklaştırarak ferrokrom oranını artırmak; ikincisi ise güçlü bir manyetik alan kullanarak gang minerallerini ayırmak ve krom cevherini (zayıf manyetik mineralleri) geri kazanmaktır.
3) Elektrikli seçim
Elektriksel ayırma, minerallerin iletkenlik ve dielektrik sabiti gibi elektriksel özelliklerinden yararlanarak krom cevheri ve silikat gang minerallerini ayırma yöntemidir.
4) Flotasyon
Yerçekimiyle ayırma işleminde, ince taneli (-100 µm) kromit cevheri genellikle atık olarak atılır, ancak bu boyuttaki kromitin hala yüksek bir kullanım değeri vardır, bu nedenle flotasyon yöntemi düşük dereceli ince taneli kromit cevherinin geri kazanılması için kullanılabilir. Atıkta %20 ~%40 Cr2O3 ve gang mineralleri olarak serpantin, olivin, rutil ve kalsiyum magnezyum karbonat mineralleri bulunan krom cevherinin flotasyonu yapılır. Cevher 200 µm'ye kadar ince öğütülür, çamuru dağıtmak ve engellemek için su camı, fosfat, metafosfat, florosilikat vb. kullanılır ve toplayıcı olarak doymamış yağ asidi kullanılır. Gang çamurunun dağıtılması ve bastırılması flotasyon işlemi için çok önemlidir. Demir ve kurşun gibi metal iyonları kromiti aktive edebilir. Bulamacın pH değeri 6'nın altında olduğunda, kromit neredeyse hiç yüzmez. Özetle, flotasyon reaktif tüketimi yüksektir, konsantre kalitesi istikrarsızdır ve geri kazanım oranı düşüktür. Gang minerallerinden çözünen Ca2+ ve Mg2+ iyonları flotasyon işleminin seçiciliğini azaltır.
5) Kimyasal zenginleştirme
Kimyasal yöntem, fiziksel yöntemle ayrılamayan veya fiziksel yöntemin maliyeti nispeten yüksek olan bazı kromit cevherlerinin doğrudan işlenmesidir. Kimyasal yöntemle üretilen konsantrelerin Cr/Fe oranı, sıradan fiziksel yöntemle üretilenlere göre daha yüksektir. Kimyasal yöntemler arasında seçici liç, oksidasyon-indirgeme, eritme ayırma, sülfürik asit ve kromik asit liçi, indirgeme ve sülfürik asit liçi vb. yer alır. Fiziksel-kimyasal yöntemlerin birleşimi ve krom cevherinin kimyasal yöntemlerle doğrudan işlenmesi, günümüzde kromit zenginleştirme alanındaki ana eğilimlerden biridir. Kimyasal yöntemler, cevherden doğrudan kromu çıkarabilir ve krom karbür ve krom oksit üretebilir.
Yayın tarihi: 30 Nisan 2021