خصائصه وتاريخه والمزيد

يُعرف معدن الكروم على نطاق واسع باستخدامه في طلاء الكروم (والذي غالبًا ما يشار إليه ببساطة باسم "الكروم") ، ولكن أكبر استخدام له هو مكون في الفولاذ المقاوم للصدأ. يستفيد كلا التطبيقين من صلابة الكروم ومقاومته تآكلوالقدرة على التلميع للحصول على مظهر لامع.

• الرمز الذري: Cr
• العدد الذري: 24
• الكتلة الذرية: 51.996 جم / مول¹
• عنصر الفئة: معدن انتقالي
• الكثافة: 7.19 جم / سم³ عند 20 درجة مئوية
• نقطة الانصهار: 3465 درجة فهرنهايت (1907 درجة مئوية)
• نقطة الغليان: 4840 درجة فهرنهايت (2671 درجة مئوية)
• صلابة محمد: 5.5

الكروم معدن صلب رمادي يقدر قيمته بمقاومته العالية للتآكل. الكروم النقي هو مغناطيسي وهش ، ولكن عندما يمكن صنع السبائك طيع ومصقولة إلى نهاية مشرقة وفضية.

اشتق Chromium اسمه من خرمة ، كلمة يونانية تعني اللون ، نظرًا لقدرتها على إنتاج مركبات حية وملونة ، مثل أكسيد الكروم.

في عام 1797 ، أنتج الكيميائي الفرنسي نيكولاس لويس فوجولين أول معدن الكروم النقي عن طريق معالجة الكروكويت (أ معدن يحتوي على الكروم) مع كربونات البوتاسيوم ثم تقليل حمض الكروم الناتج بالكربون في أ بوتقة الجرافيت.

في حين تم استخدام مركبات الكروم في الأصباغ والدهانات منذ آلاف السنين ، لم يكن حتى بعد اكتشاف فاوجولين أن استخدام الكروم في التطبيقات المعدنية بدأ في التطور. في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين ، كان علماء المعادن في أوروبا يجربون بنشاط المعادن

في عام 1912 ، أثناء العمل في مختبرات فيرث براون في المملكة المتحدة ، تم تكليف عالم المعادن هاري بريلي بإيجاد معدن أكثر مرونة لبراميل البندقية. وأضاف الكروم ، الذي كان معروفًا أن له نقطة انصهار عالية ، إلى الفولاذ الكربوني التقليدي ، وإنتاج أول الفولاذ المقاوم للصدأ. ومع ذلك ، في نفس الوقت تقريبًا ، قام آخرون ، بما في ذلك Elwood Haynes في الولايات المتحدة والمهندسون في Krupp في ألمانيا ، بتطوير سبائك فولاذية تحتوي على الكروم. مع تطور فرن القوس الكهربائي ، تم إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع بعد ذلك بوقت قصير.

خلال نفس الفترة ، تم أيضًا إجراء أبحاث على معادن الطلاء الكهربائي ، والتي سمحت للمعادن الأرخص ، مثل حديد و النيكل، اعتمادها على مقاومة الكروم الخارجية للتآكل والتآكل ، بالإضافة إلى صفاتها الجمالية. ظهرت ميزات الكروم الأولى على السيارات والساعات الراقية في أواخر عشرينيات القرن العشرين.

تشمل منتجات الكروم الصناعية معدن الكروم ، الفيروكروم ، كيماويات الكروم ، ورمال المسبك. في السنوات الأخيرة ، كان هناك اتجاه نحو تكامل رأسي أكبر في إنتاج مواد الكروم. أي أن المزيد من الشركات تشارك في تعدين خام الكروميت وتعالجه أيضًا في معدن الكروم ، سبائك الحديد ، وفي النهاية ، الفولاذ المقاوم للصدأ.

في عام 2010 الإنتاج العالمي لخام الكروميت (FeCr₂يا₄) ، كان المعدن الأساسي المستخرج لإنتاج الكروم 25 مليون طن. بلغ إنتاج سبائك الحديد حوالي 7 ملايين طن ، بينما بلغ إنتاج معدن الكروم حوالي 40000 طن. يتم إنتاج سبائك الحديد فقط باستخدام أفران القوس الكهربائي ، في حين يمكن إنتاج معدن الكروم عن طريق الأساليب الإلكتروليتية والسليكو-حرارية والألمنيوم.

أثناء إنتاج الفيروكروم ، الحرارة الناتجة عن أفران القوس الكهربائي ، والتي تصل إلى 5070°ف (2800°ج) ، يسبب الفحم وفحم الكوك للحد من خام الكروم من خلال رد فعل كربوثرمي. بمجرد أن يتم صهر مادة كافية في موقد الفرن ، يتم تفريغ المعدن المنصهر وتصلبه في مصبوبات كبيرة قبل أن يتم سحقه.

يمثل إنتاج الألمنيوم الحراري عالي النقاء معدن الكروم أكثر من 95 ٪ من معدن الكروم المنتج اليوم. تتطلب الخطوة الأولى في هذه العملية تحميص خام الكروميت بالصودا والجير في الهواء في عام 2000°ف (1000°ج) ، مما يخلق كرومات الصوديوم التي تحتوي على الكالسين. يمكن ترشيحها بعيدًا عن النفايات ، ثم يتم تقليلها وترسيبها كأكسيد الكروم (Cr₂يا₃).

ثم يتم خلط أكسيد الكروم بمسحوق الألومنيوم وتوضع في بوتقة طينية كبيرة. بيروكسيد الباريوم و المغنيسيوم ثم يتم نشر المسحوق على الخليط ، وتحيط بالبوتقة بالرمل (الذي يعمل كعزل).

يتم إشعال الخليط ، مما يؤدي إلى تفاعل الأكسجين من أكسيد الكروم مع الألومنيوم لإنتاج أكسيد الألومنيوم ، وبالتالي تحرير معدن الكروم المصهور الذي يكون نقيًا بنسبة 97-99 ٪.

وفقًا لإحصاءات المسح الجيولوجي الأمريكية ، كانت أكبر منتجي خام الكروميت في عام 2009 هي جنوب إفريقيا (33٪) والهند (20٪) وكازاخستان (17٪). أكبر الشركات المنتجة للسبائك الحديدية تشمل Xstrata و Eurasian Natural Resources Corp. (كازاخستان) ، وسامانكور (جنوب أفريقيا) ، وهرنك فيروكروم (جنوب أفريقيا).

وفقًا لجمعية التنمية الدولية للكروم ، من إجمالي خام الكروميت المستخرج في عام 2009 ، 95.2٪ تم استهلاكها من قبل صناعة المعادن ، 3.2 ٪ من صناعة الحراريات والمسابك ، و 1.6 ٪ من قبل منتجي المواد الكيميائية. الاستخدامات الرئيسية للكروم هي في الفولاذ المقاوم للصدأ ، وسبائك الفولاذ ، والسبائك غير الحديدية.

يشير الفولاذ المقاوم للصدأ إلى مجموعة من الفولاذ الذي يحتوي على ما بين 10 ٪ إلى 30 ٪ من الكروم (بالوزن) والتي لا تتآكل أو تصدأ بسهولة مثل الفولاذ العادي. يوجد ما بين 150 و 200 تركيبة مختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ ، على الرغم من أن حوالي 10 ٪ فقط منها قيد الاستخدام المنتظم.

مصادر:

سولي ، آرثر هنري ، وإريك أ. براندز. الكروم. لندن: بتروورثس ، 1954.

شارع آرثر. & ألكسندر ، دبليو. سين. 1944. المعادن في خدمة الإنسان. الطبعة ال 11 (1998).

الرابطة الدولية لتنمية الكروم (ICDA).

مصدر: www.icdacr.com