کرومیت

تنها کانسنگ کروم، فلز مورد استفاده در ساخت فولاد ضد زنگ، نیکروم و آبکاری کروم می باشد.

کرومیت یک کانی اکسیدی متشکل از کروم، آهن و اکسیژن با فرمول شیمیایی FeCr₂O₄ می باشد. کرومیت در سنگهای آذرین بازیک و فوق بازیک و در سنگهای دگرگونی و رسوبی که از سنگهای حاوی کروم دگرسان شده توسط حرارت یا هوازدگی، تشکیل شده اند، وجود دارد.

کرومیت، یک کانی مکعبی قهوه ای مایل به سیاه متعلق به گروه اسپینل، تنها کانسنگی است که از آن ترکیبات کروم  و کروم فلزی به دست می آید.

کرومیت دارای فرمول شیمیایی FeCr₂O₄ و با ترکیب نظری 32 درصد FeO و 68 درصد Cr₂O₃ دارد.

اهمیت کرومیت در این است که تنها کانسنگ اقتصادی کروم، به عنوان یک عنصر ضروری برای انواع محصولات فلزی، شیمیایی و محصولات تولیدی می باشد. کانیهای دیگری نیز حاوی کروم می باشند، اما هیچکدام از آنها در کانسارهای اقتصادی برای تولید کروم یافت نمی شوند.

شناسایی کرومیت یک چالش است. چندین ویژگی باید برای تمایز آن از کانسنگهای فلزی بررسی گردد. شناسایی نمونه های دستی کرومیت نیازمند بررسی رنگ، وزن مخصوص، جلا و رنگ خاکه مشاخص می باشد. مهمترین شادهد برای شناسایی کرومیت همراهی آن با سنگهای اذرین فوق بازیک و سنگهای دگرگونی مانند سرپانتینیت می باشد.

کرومیت گاهی خاصیت مغناطیسی دارد. گاهی این مسئله باعث اشتباه گرفتن آن با مگنتیت می گردد. کرومیت و ایلمنیت ویژگیهای بسیار مشابهی دارند. اندازه گیریهای دقیق سختی، رنگ خاکه، و وزن مخصوص برای تمایز آنها در نمونه های دستی ضروری می باشد.

   ویژگیهای فیزیکی کرومیت

منگنز به صورت فراوان جانشین آهن کرومیت می گردد. یک سری محلول جامد بین کانی کرومیت  (FeCr₂O₄) و کانی ایزومورف magnesiochromite (Cr₂O₄Mg) وجود دارد. نمونه های میانی می توانند غنی از آهن ((Fe,Mg)Cr₂O₄ یا منگنز  ((Mg,Fe)C_r2O₄باشند. برای سهولت در ارتباطات، این کانیها در مجموع کرومیت نامیده می شوند. برخی کانی شناسان یک ترکیب شیمایی کلی (Mg,Fe)(Cr,Al)₂O₄  را برای کرومیت در نظر گرفته اند. این ترکیب چندین مسیر محلول جامد بین کرومیت و هرسینیت (FeAl₂O₄)، اسپینل (MgAl₂O₄)، مگنزیوکرومیت (MgCr₂O₄)، مگنتیت(Fe₃O₄) و مگنزیوفریت (MgFe₂O₄)  را شناسایی می نماید. به دلیل وجود ترکیبهای مختلف در این سریهای محلول جامد، زمین شناسان و متالوژیستها واژه کرومیت را برای هر عضو سری محلول جامد که محتوی قابل توجهی از Cr₂O₃ داشته باشد، اطلاق می نمایند.

مقادیر جزئی از کرومیت در هر نوع سنگی قابل یافت می باشد. با اینحال، کانسارهای کرومیت که برای معدنکاری باه اندازه کافی بزرگ می باشند در این نوع محیطها وجود دارند: 1- کانسارهای لایه ای شکل (مقادیر زیادی از سنگهای آذرین مانند نوریت و پریدوتیت که به آهستگی از ماگمای زیرین متبلور شده اند، 2- کانسارهای podiform، سرپانتین و دیگر سنگهای دگرگونی مشتق  شده از دگرسانی نوریت و پریدوتیت) و 3-ماسه های ساحلی مشتق شده از هوازدگی سنگهای حاوی کرومیت.

کانسارهای لایه ای شکل

کانسارهای لایه ای شکل توده های بزرگی از سنگهای آذرینی می باشند که به آهستگی در اتاقکهای ماگمایی زیرسطحی سرد شده اند. در خلال سرد شدگی آهسته، کرومیت و کانیهای همراه، در حالیکه ماگما همچنان در دمای بسیار زیاد قرار داشت، متبلور شدند. بلورهای آنها به کف اتاقک ماگمایی ته نشین شدند تا یک کانسار لایه ای را بسازند. برخی لایه ها در این کانسارها می تواند 50 درصد وزنی یا بیشتر کرومیت داشته باشد.

غالی کرومیتهای شناخته شده دنیا در دو کانسار لایه ای شکل وجود دارند: کمپلکس بوشولد در آفریقای جنوبی و دایک بزرگ در زیمباوه. دیگر کانسارهای مهم لایه ای شکل شامل: کمپلکس استیلواتر در مونتانا، کمپلکس کمی در فنلاند، کمپلکس اوریسا در هند، Goias در برزیل، کمپلکس ماشابا در زیمباوه و کانسارهای کوچکی در ماداگاساکار. تقریبا تمامی این کانسارها سن پرکامبرین دارند.

کمپلکس بوشولد با بیش از 12000 کیلومتر مربع وسعت و 60 درصد ذخایر شناخته شده جهانی، بزرگترین و شناخته شده ترین ذخیره کرومیت در جهان است.

کانسارهای Podiform

این کانسارها، قطعات بزرگی از پوسته اقیانوسی می باشند که توسط یک گسل تراستی روی پوسته قاره ای قرار گرفته اند. این قطعات سنگی، به افیولیت موسوم هستند و می تواند حاوی مقادیر قابل توجهی از کرومیت باشد. در این نهشته ها کرومیت در سنگ به صورت افشان می باشند و دارای تمرکز زیاد برای معدنکاری ساده لایه ها نمی باشند. کانسارهای پودیفرم در قزاقستان، روسیه، فیلیپین، زیمباوه، قبرس و یونان شناسایی شده اند.

کشف اولین کانسار کرومیت پودیفرم در سال در اوایل 1800 در نزدیک بالیتیمور، مریلند صورت گرفته است. این کانسارها تا سال 1850 تقریبا کل مرومیت دنیا را تامین می کرده است. این کاسنارها کوچک بوده و تولید آنها ادامه نداشته است.

    ستون چینه شناسی سکانس افیولیتی

ماسه های ساحلی

کرومیت در ماسه های ساحلی ایجاد شده از هوازدگی سنگهای حاوی کرومیت و خاکهای لاتریت توسعه یافته روی افیولیتها، یافت می شود. ماسه ساحلی غنی از کرومیت و دیگر فلزات سنگین گاهی برای حذف فلزات سنگین و بازگردانده شده به محیط زیست، معدنکاری و فرآوری شده اند.

دو واقعیت منجر به اقتصادی شدن این نهشته های حاوی کرومیت می شود. نخست، کرومیت یکی از کانیهای مقاوم در برابر هوازدگی پریدوتیت می باشد. این منجر به تمرکز خاکهای باقیمانده می گردد که زون هوازدگی بالای سنگهای غنی از کرومیت را تشکیل می دهند. ثانیا، کرومیت وزن مخصوص بیشتری نسبت به سایر کانیهای موجود در پریدوتیت دارد. این مسئله منجر به انتقال و نهشته شدن انتخابی توسط عملکردهای جاری و امواج می شود، و آن را در برخی محلهای رودخانه ها و سواحل متمرکز می سازد. این نهشته ها گاهی آنقدر بزرگ و آنقدر غنی از کرومیت می باشند که برای معنکاری کرومیت مناسب هستند.

کاربردهای کرومیت و کروم

تقریبا نیمی از کل تولید کرومیت به تولید فولاد ضد زنگ اختصاص می یابد. مواد شیمیایی کروم برای بسیاری از اهداف استفاده می شود. رنگدانه ها، عکاسی و آبکاری فقط چند مورد است. از کرومیت به عنوان نسوز در تولید فولا ، مس، شیشه و سیمان استفاده می گردد.

فلز کروم برای القای سختی، سفتی و مقاومت شیمیایی به فولاد مورد استفاده قرار می گیرد. آلیاژ تولید شده به فولاد ضد زنگ شهرت دارد. وقتی با نیکل و آهن ترکیب می شود، آلیاژی به نام نیکروم را تولید می نماید که در دماهای بالا مقاوم است و برای ساخت واحدهای حرارتی، اجاقها و سایر لوازم مورد استفاده قرار می گیرد. پوششهای آلیاژ کروم برای روکش قطعات اتومبیل، لوازم و دیگر محصولات مورد استفاده قرار می گیرد. اینها روکش شده کروم نامیده می شود. کروم همچنین برای ساخت سوپرآلیاژهایی که در محیطهای داغ، خورنده و پرفشار موتورهای جت، قابلیت کار دارند، استفاده می شوند.

نام کروم از لغت یونانی "chroma" به معنی رنگ اخذ شده است. کروم به عنوان یک رنگدانه برای نقاشی استفاده می شود. خطوط زرد رنگ آشنا نقاشی شده در وسط بزرگراه ها و رنگ زرد مورد استفاده در اتوبوسهای مدارس اغلب رنگ زرد کرومی، رنگ تولید شده از رنگدانه کروم، می باشند. کروم یک رنگدانه مهم در بسیاری از انواع نقاشیها، جوهر، رنگ و لوازم آرایش می باشد. مقادیر جزئی از کروم رنگ بسیاری از کانیها و سنگهای قیمتی را ایجاد می نماید. رنگ سرخ یاقوت، رنگ صورتی سافیر و رنگ سبز زمرد توسط مقادیر جزئی کروم ایجاد شده اند.

به عنوان یک منبع معدنی استراتژیک، جهت اطمینان از امنیت اقتصادی و امنیت ملی دفاع، ایالات متحده و اتحادیه اروپا  در دهه 1970، کرومیت را به عنوان ماده معدنی کلیدی و ماده اولیه مهم معرفی کرده اند.

چین نیز کرومت را به عنوان یک ماده معدنی استراتژیک در برنامه ریزی ملی منابع معدنی ذکر کرد (2016 - 2020).

عرضه و تقاضای جهانی

ارزیابی منابع معدنی پویا است. از آنجا که آنها یک تصویر فوری ارائه می دهند که نشان دهنده بهترین درک ما از چگونگی و کجایی منابع است، ارزیابیها باید به صورت دوره ای به روز شوند تا داده ها و مفاهیم بهتری تولید گردند.

تولید (عرضه) و مصرف (تقاضا) کروم در جهان تحت تأثیر بازار جهانی قرار گرفته است، زیرا تقاضای کالاهای معدنی از جمله کروم افزایش یافته است. کروم در بازار جهانی به شکل فروکرومیوم، یک آلیاژ آهن-کروم داد و ستد می شود. با گسترش صنعت فولاد ضد زنگ، نقش چین به عنوان مصرف کننده کروم افزایش یافته است.

ذخایر کروم جهانی، ظرفیت معدن و ظرفیت تولید فروکروم عمدتاً در نیمکره شرقی متمرکز است. از آنجا که هیچ جایگزینی مناسب برای کروم در تولید فولاد ضد زنگ وجود ندارد و به دلیل اینکه ایالات متحده از منابع کروم کمی برخوردار است، از زمان جنگ جهانی اول نگرانی در مورد عرضه داخلی در هر وضعیت اضطراری نظامی وجود دارد. با به رسمیت شناختن آسیب پذیری مسیرهای طولانی تأمین انرژی در مواقع اضطراری نظامی، کروم (به اشکال مختلف از جمله سنگ کرومیت، آلیاژهای آهن-کروم و فلز کروم) از پیش از جنگ جهانی دوم در انبار دفاع ملی ایالات متحده نگهداری می شده است.

از سال 1991، تغییر در ملاحظات مربوط به امنیت ملی منجر به کاهش انباشتهای هدف شده و موجودیها به فروش رسیدند. در سال 2009، کروم بازیافت شده از قراضه فولاد ضد زنگ، 61 درصد از مصرف ظاهری کروم ایالات متحده را تشکیل می داد، و مواد بازیافت شده تنها منبع تأمین کروم تجاری داخلی بوده است.

 

برای تولید فولاد ضد زنگ کروم به صورت فروکرومی مصرف می شود. چین پیشروترین کشور مصرف کننده کروم بود. چین همچنین کشور پیشرو در تولید فولاد ضد زنگ و فروکروم بود.

آفریقای جنوبی در تولید کرومیت پیشرو بود. تولید کنندگان فولاد ضد زنگ جهان به طور مستقیم یا غیرمستقیم به عرضه کروم وابسته هستند. تولید فروکرومنیازمند مصرف بالای انرژی الکتریکی است، بنابراین منبع تغذیه محدود باعث تولید فروکروم محدود می شود.

 

از آگوست سال 2017 تا آگوست سال 2018، قیمت فروکروم برای مقدار عیار، تغییر نکرده و برای کربن بالا مختصری افزایش یافته است. قیمتها نسبت به پیش از اکتبر 2016 نسبتاً بالا باقی مانده اند.

تولید و ذخایر معادن جهانی

منابع جهانی

منابع جهانی با بیش از 12 میلیارد تن کرومیت با کیفیت حمل و نقل، برای تأمین تقاضای قابل تصور قرنها کافی است. منابع کروم جهان با حضور 95 درصد در قزاقستان و جنوب آفریقا به شدت از نظر جغرافیایی متمرکز شده است. منابع کروم ایالات متحده بیشتر در مجتمع استیل واتر در مونتانا قرار دارند.

جایگزینها

 کروم هیچ جایگزینی در فولاد ضد زنگ ، پیشرو در استفاده نهایی یا در ابرآلیاژها، استراتژیکترین کاربری نهایی ندارند. قراضه حاوی کروم می تواند در بعضی از مواد متالورژی جایگزین فروکرومیوم شود.

 

ایران دارای 96 معدن کرومیت است که 20 مورد از آنها در حال حاضر غیرفعال می باشند، "ذخایر اثبات شده در حدود 10 میلیون تن است، و معدنچیان سالانه 375،000 تن ماده معدنی استخراج می کنند.

عمده ذخایر کرومیت ایران در استانهای کرمان، خراسان جنوبی، خراسان رضوی، آذربایجان غربی، کرمانشاه  سیستان بلوچستان و هرمزگان قرار دارند.