سنگ کرومیت

 کروم 

کروم یکی از عناصر جدول تناوبی است که دارای نشان Cr و عدد اتمی ۲۴ می‌باشد. کروم یا کرومیوم فلزی سخت، براق و به رنگ خاکستری فلزی با جلاپذیری بالا و نقطه جوش بالا و مقاومت قابل توجه در برابر زنگ‌زدگی و تیرگی است.

exploration1

اکسید کرومیوم از بیش از ۲ هزار سال پس در امپراتوری چین برای روکش سلاح‌های فلزی استفاده می‌شد. کروم به عنوان یک عنصر در سال ۱۷۶۱ کشف شد و ابتدا به عنوان رنگدانه کاربرد داشت. در ۱۷۹۷ فلز کروم برای نخستین بار از سنگ معدنی آن جدا شد.از آن زمان تاکنون تقریباً تمام کروم دنیا از سنگ معدنی کرومیت به دست می‌آید. ارزش این فلز بیشتر به دلیل مقاومت بسیار آن در برابر زنگ‌زدگی و فرسایش است به ویژه وقتی کشف شد که افزودن کروم به فولاد تاثیر قابل توجهی در جلوگیری از فرسایش و تیرگی فولاد دارد. امروزه حدود ۸۵ درصد مصرف کروم دنیا برای ساخت فولاد ضدزنگ (که حداقل ۱۰/۵ درصد حجم آن را کروم تشکیل می‌دهد) و همچنین آبکاری با کروم است.

معمولی‌ترین حالتهای اکسایش کروم ۲+ ،۳+ و ۶+ است که ۳+ پایدارترین آنها وحالت‌های ۴+ و ۵+ نسبتاً” کمیاب هستند. ترکیبات کروم در حالتاکسایش ۶، اکسیدکننده‌هایی قوی هستند.

کرومیت چیست؟

کرومیت اکسید کروم منیزیم آهن می‌باشد: Fe، Mg)Cr۲O۴). تنها سنگ معدن کروم کانی کرومیت است.

کروم

مشخصات:
عنصر کروم در طبیعت دارای ۴ ایزوتروپ (۵۰)Cr، (۵۲) Cr، (۵۳ )Cr و (۵۴)Cr می‌باشد که ایزوتوپ (۵۲)Cr از همه فراوانتر می‌باشد، این فلز دارای دو ظرفیت ۳ و ۶ بوده که ۳+Cr دارای پایداری بیشتری است و در طبیعت نیز فلز کروم تقریباً همیشه با این ظرفیت ظاهر میشود. ۶+Cr تنها در محیط‌های قلیائی قوی (PH بالا) موجود است، شعاع یونی آن ۰/۶۴ انگستروم بوده و مشابه آهن سه ظرفیتی (۰/۶۷ انگستروم)، و انادیم ( ۰/۶۵انگستروم) و آلومینیوم ( ۰/۵۷ انگستروم) می‌باد. کروم به دلیل میل شدید به عناصر دو ظرفیتی مانند Fe، Mg،Ni، Co … به صورت اکسید مضاعف با این فلزات یافت می‌شود.
روش های استخراج در معادن کرومیت
  با توجه به شرایط کانسارکرومیت   استخراج آن اغلب به دو روش روباز و زیرزمینى صورت مى‌گیرد. در صورتیکه توده‌هاى بزرگ کرومیت در نزدیکى سطح زمین قرار داشته باشند عملیات معدنکارى به صورت روباز خواهد بود. در حالیکه بیشتر کانسارهاى لایه اى (Stratiform)و انبانى (Padiform) به روش زیرزمینى استخراج مى‌شوند. از روش‌های عمده استخراج زیرزمینی کرومیت که برحسب شرایط زمین شناسی، مکانیک سنگ و…  در کانسارهای مختلف متفاوت است می‌توان به روش‌های اتاق و پایه، انبانه ای و کندن و پر کردن اشاره نمود.

کرومیت استخراج

در ایران نیز استخراج کرومیت در معادن مختلف کشور به دو روش زیرزمینی و روباز صورت می‌گیرد، این ماده معدنی در بیشتر معادن ایران به روش روباز استخراج می‌شود و در برخی معادن از جمله معادن کرومیت فاریاب هر دوی این روش‌ها به کار گرفته می‌شود، در معادن روباز برای استخراج ماده معدنی ابتدا باطله برداری صورت می‌گیرد (با حفر چال‌های انفجاری که با استفاده از مواد ناریه انفجار در آنها صورت می‌گیرد) و سپس با دسترسی به ماده معدنی عملیات فوق ادامه یافته و کرومیت پس از بارگیری به دپوی ماده معدنی انتقال می‌یابد، در برخی معادن جهت دسترسی به ماده معدنی که در عمق زیادی قرار دارد، پله‌های معدنی با شیب و عرض‌های متفاوت ایجاد می‌شود. مواد منفجره ای که در اغلب معادن کرومیت مورد استفاده قرار می‌گیرد، انفو (ANFO) و دینامیت می‌باشد، نسبت باطله برداری (W/O) در معادن کرومیت معمولا بالا بوده و به نسبت ۴۰ به ۱ نیز می‌رسد. در برخی موارد عملیات استخراج ماده معدنی ممکن است به صورت حفر تراشه دنبال رگه و یا برحسب شرایط توپوگرافی منطقه به روش کنتوری انجام شود. به دلیل وجود فرایندها تکنونیکی از جمله گسل‌ها و چین خوردگی‌ها در نطقه در رگه یا عدسی کرمیت جابجایی‌های زیاد مشاهده شده و این عمل باعث می‌شود تا ماده معدنی در فواصل مختلف در افق‌های گوناگون قرار گیرد که در این حالت در معادن ایران و بویژه معادن جنوب کشور برای دسترسی به ماده معدنی و استخراج آن، اقدام به حفر تونل می‌نماید که البته عملیات بسیار پرهزینه ای می‌باشد، در سال‌های گذشته روش استخراج زیرزمینی کرومیت معمولاً از نوع انباره ای بوده است، اما به دلیل ایمنی کم این روش، در حال حاضر روش استخراج معمولاً به صورت کند و آکنده بوده و یا حرکت به سمت استخراج روباز می‌باشد. البته باید توجه داشت که در شرایط خاص ممکن است ادامه استخراج ماده معدنی (کرومیت) به روش روباز توجیه اقتصادی لازم را نداشته باشد که در این صورت لازم است آماده سازی برای اجرای عملیات معدنکاری به روش زیرزمینی آغاز شود، در حال حاضر گفته می‌شود که حداقل میزان Cr2O4 موجود در سنگ کرومیت که استخراج آنرا مقرون به صرفه می‌سازد % ۴۰ می‌باشد.

البته استخراج کرومیت در کانسارهاى بزرگ انبانى در کوههاى اورال کشور قزاقستان به روش روباز (Open pit) صورت مى‌گیرد ولى بیشتر معادن کرومیت در کشور آفریقاى جنوبى به روش زیرزمینى استخراج مى‌شوند. برخى از کانسارهاى کرومیت نیز با هر دو روش زیرزمینى و روباز مورد بهره بردارى قادر مى‌گیرند که از جمله اینها مى‌توان به معدن فاریاب در ایران اشاره کرد.

open_pit_mine

در معادن بزرگ کشورهاى عمده تولید کننده کرومیت نظیر آفریقاى جنوبى، ماداگاسکار، قزاقستان، ترکیه، هند و.. عملیات معدنکارى کاملاً مکانیزه بوده و جهت بارگیرى و باربرى از ماشین آلاتى نظیر شاول ‌هاى برقى و کامیونهاى بزرگ معدنى استفاده مى‌شود. البته میزان درجه مکانیزاسیون بستى به اندازه کانسار و نوع آن و نیز میزان و ارزش ذخیره دارد و از روش‌هاى مکانیکى در معادن کوچک تا بکارگیرى ماشین آلات معدنکارى جدید و پیشرفته در معادن بزرگ در نوسان است.

در برخى موارد نیز عملیات استخراج کرومیت به صورت حفر تراشه دنبال رگه و یا برحسب شرایط توپوگرافى منطقه به روش کنتورى انجام مى‌شود.
حد قابلیت استخراج کرومیت در حال حاضر در حدود ۴۰ درصد (۵۵-۳۷ % )Cr2O3 است. از زمان جنگ جهان دوم در برخی موارد حتی توده های پراکنده که دارای ۱۵ تا ۳۰ درصد کرومیت بوده است استخراج و تغلیظ می شود و نمونه تغلیظ شده آن با ۵۰ درصد کرومیت به فروش می رسد.
نوع کانسنگ کرومیت را از لحاظ مقدار Cr2O3 آن به درجات زیر تقسیم می کنند:
•کرومیت درجه یک که مقدار Cr2O3 آن بیشتر از ۴۸ درصد است.
•کرومیت درجه دو با مقدار Cr2O3 بین ۴۸ تا ۴۲ درصد.
•کرومیت درجه سه که دارای Cr2O3 کمتر از ۴۲ درصد می باشد.
کانه تن‌های بزرگ و نسبتاً کم عمق به روش روباز استخراج می‌شوند، و یا روش‌های معمول استخراج زیرزمینی مانند استخراج زیرسطحی، حفره انقباضی و اتاق پایه بکار برده می‌شود. اگر سنگ میزبان ضعیف باشد معدن به روش کند و پوش (Cut & Fill) (آفریقای جنوبی) استخراج می‌شود.
بعضی معادن نیازمند انجام فرآیندی نبوده، مستقیماً کانه قابل انتقال را عرضه می‌کنند. کرومیت با درجه‌بندی متالورژی نیازمند گذراندن مرحله‌ای مانند جورکردن دستی و جورشدگی الکترونیکی، جدایش در ملاء سنگین، طبقه‌بندی، غربال کردن، جدایش الکترومغناطیسی و الکترواستاتیکی و شناورسازی است.
در بیشتر معادن کرومیت واقع در جنوب ایران استخراج به صورت زیرزمینى و از نوع کند و آکند مى‌باشد که قبلاً بیشتر از نوع انباره اى بوده است البته امروزه تمایل بیشتر به سمت استخراج روباز مى‌باشد. روش استخراج معادن کرومیت در ایران مکانیزه نبوده و اغلب به روش سنتى مى‌باشد. جهت استخراج کانسارهاى کرومیت ایران در مناطق مختلف همانند سایر مواد معدنى گرفتن مجوزهاى بهره بردارى و تجهیز و آماده سازى در اولویت اول قرار دارد. امکانات و تاسیسات زیربنایى مورد نیاز جهت استخراج کانسارهاى کرومیت ایران به صورت زیر خلاصه مى‌شود :
۱- اخذ مجوز بهره بردارى
۲- تهیه ماشین آلات راه سازى و معدنى نظیر :‌ بولدوزر، لودر، کامیون، ماشین حفارى، کمپرسور و … تعداد و ظرفیت ماشین الات مورد نیاز بستگى به حجم عملیات و ظرفیت تولید دارد که با توجه به حجم هر یک از ذخایر کرومیت ایران و ظرفیت تولید هر یک از معادن فعال، داشتن حداقل یک دستگاه بولدوزر، یک دستگاه لودر (در روش روباز ممکن است دو دستگاه لودر لازم باشد)، یک یا دو دستگاه ماشین حفار و کمپرسور (در روش زیرزمینى ممکن است کمپرسور دو دستگاه یا بیشتر باشد) به همراه چند کامیون براى بهره بردارى از هر یک از این ذخایر کفایت مى‌کند.
۳- احداث اماکن جهت احتیاجات اولیه پرسنل (رستوران، رختکن، حمام و…)
۴- احداث انبار قطعات و تجهیزات یدکى و پارکینگ براى ماشین آلات موجود در معدن
۵- احداث ساختمان یا دفتر ادارى در معدن جهت نگهدارى، بررسى و مطالعه اسناد، مدارک و نقشه‌هاى مربوط به معدن
۶- تهیه مخازن سوخت و آب آشامیدنى
۷- تامین آب و برق مصرفى در معدن از نزدیکترین محل ممکن
۸- احداث انبار مواد منفجره
۹- تهیه سایر امکانات مورد نیاز در یک معدن
روش های فرآوری کرومیت
 با در نظر گرفتن فرآیندی که کانه کرومیت از معدن تا کانونهای مصرف طی میکند لازم است تا علاوه بر بررسی‌های روش‌ها متداول فرآوری کرومیت، به طور خلاصه به بررسی شرایط زیر نیز پرداخته شود. 
– بررسی فرآیند تولید فروکروم، با توجه به نقش مهم و تأثیرگذار ان در تجارت داخلی وبین المللی کرومیت 
– بررسی فرآیند تولید دی کرومات سدیم Na2Cr2O7  به عنوان یکی از مهمترین فراورده‌های شیمیای کروم که در داخل کشور نیز تولید می‌شود. 
در شکل ۸ یک فلوشیت کلی از فرآوری کرومیت و تولید محصولات مختلف آن نشان داده شده است. 

chart
شکل ۸- فلوشیت کلی فرآوری کرومیت جهت تولید محصولات مختلف کرم دار برای مصارف مختلف

به طورکلی روش‌های فرآوری کرومیت بستگی به نوع کانه از نظر کاربرد و مصارف نهایی آن دارد، با توجه به ژنزکانسارهای کرومیت و پس از شناخت ترکیب کانی شناسی و شیمیایی نمونه‌ها و همچنین کانی‌های گانگ همراه و خواص آنها، می‌توان روش مناسب فنی و اقتصادی پرعیارسازی این ماده معدنی را انتخاب نمود، که در ادامه به طور خلاصه به روش‌های متداول پرعیارسازی کرمیت اشاره خواهد شد. 

 

 

۱- سنگجوری : 
براساس این روش، کلوخه‌های با عیار بالای استخراج شده سنگ معدن کرومیت به صورت دستی و توسط کارگران سنگ جوری شده و سنگ‌های پر عیار که معمولاً براساس رنگ ظاهری آنها مشخص می‌گردند، توسط کارگران به کنار نهاده شده و جدا می‌شوند، در گذشته این روش در معادن کرومیت از رونق زیادی برخوردار بوده که از دلایل عمده آن می‌توا ن به وجود نیروی کار ارزان قیمت (به خصوص در کشورهای توسعه نیافته)، نبود تکنولوژی مدرن در عملیات معدنکاری و محدودیت میزان استخراج اشاره نمود. در حال حاضر در برخی معادن کرومیت داخل کشور برای جداسازی کلوخه‌های کرومیت پرعیار (سوپر) جهت صادرات در برخی موارد از این روش استفاده می‌شود. این روش به دلیل استفاده از خاصیت ظاهری کلوخه‌های کرومیت (رنگ آنها) و در نتیجه تجربی بودن آنها، دقت بالائی نداشته و لذا راندمان آن کم می‌باشد. 

 

 

 

exploration



۲- روش‌های ثقلی : ( Cravity Concentration)
روش‌های ثقلی از قدیمیترین و متداول ترین روش‌های پرعیار سازی مواد معدنی می‌باشند. این روش‌ها فرآیندهای فیزیکی می‌باشند که برای جدایش یک یا چند کانی از باطله‌های همراه به کار می‌روند وبر مبنای حرکت نسبی ذرات در یک سیال (بویژه آب یا هوا ) نیروی ثقل، نیروی گریز از مرکز و بعضی نیروهای دیگر استوار است و علاوه بر جرم مخصوص،وزن، شکل ابعاد ذرات، نیروی مقاومت لایه‌های سیال نیز از جمله پارامترهای مهم در تعیین حرکت نسبی ذرات در این فرآیند می‌باشد. 
در بسیاری موارد اگر چه روش‌های ثقلی بسیار ساده اند و هزینه عملیات با این روش‌ها پایین است. ولی به نحو مؤثری با دیگر روش‌های پرعیار سازی که پیچیده تر و گران قیمت ترند (مثل فلوتاسیون) قابل مقایسه می‌باشند، هزینه‌های کم نصب به ازای هر تن مواد معدنی نسبت به روش فلوتاسیون در شرایط یکسان، عدم مصرف مواد شیمیایی طی فرآیند جدایش، هزینه‌های کم انرژی در مراحل نصب، از ویژگی‌های مهم روش‌های ثقلی می‌باشند. 
برای کانی هایی با عیار بالا مانند کانسنگ کرومیت به عنوان روش پرعیارسازی نهایی به کار می‌رود. به طورکلی در صورت وجود اختلاف جرم مخصوص لازم، مناسبترین روش پرعیارسازی، روش ثقلی میباشد. این اساس به دلیل اختلاف وزن مخصوص کرومیت (به طور متوسط ۳ Cm/gr 6/4 ) با کانی‌ها یا باطله‌های همراه آن بویژه دونیت با وزن مخصوص ۳ Cm/gr 35/3 و سرپانتین با وزن مخصوص۳Cm/gr 65/2 روش ثقلی به عنوان یک روش ساده و کارآمد مورد استفاده قرار گرفته و با پیشرفت تکنولوژی نه تنها از دور خارج نشده، بلکه وسایل جدید فرآوری نیز براساس آن ساخته شده و مورد استفاده قرار گرفته است و به فراخور دانه بندی و خوراک اولیه وسایل پرعیارسازی مناسب مورد استفاده قرار می‌گیرد. 
به طورکلی ابتدا از طریق درجه بندی (دست چین کردن)، شستشو، سد کردن، خرد کردن و آسیا نمودن سنگ ها، کانه کرومیت را از خاک جدا نموده و سپس از طریق روش‌های پرعیارسازی بویژه روش‌های ثقلی مبادرت به تولید کنسانتره کرومیت با دانه بندی مختلف می‌کنند، کنسانتره رامعمولاً از نوع نامرغوب کرومیت و یا خاکه (نرمه) آن بدست می‌آورند. 

کرومیت 3

ناخالصیهای کرومیت و ضرورت فرآوری آن
در کرومیت‌های مورد مصرف در هر یک از صنایع متالورژی، صنایع شیمیایی و دیرگدازها عیار Cr و ۲SiO،Fe و همچنین نسبت 
از اهمیت ویژه ای برخوردار است و از سوی دیگر میزان ذخایر پرعیار کرومیت در جهان و ایران به طور چشمگیری کاهش یافته است، به همین دلیل پر عیار سازی کرومیت‌های با عیار کم مورد توجه قرار گرفته است و براین اساس ماده معدنی کم عیار برای تغلیظ به کارخانه فرآوری ارسال می‌شود تا به عنوان خوراک (با اولیه) مورد استفاده قرار گیرد تا پس از انجام فرآیند تغلیظ و رسیدن به عیار مورد نظر قابل استفاده در صنایع مصرف کننده شود. در معادن کرومیت ایران نیز، کرومیت‌های با عیار پایین، بویژه ۵% ۳۵ – ۱۸ و یا خاکه‌های کرومیتی را به عنوان خوراک کارخانه به واحدهای فرآوری ارسال می‌نمایند. 
علاوه بر سنگ‌های اولترابازیک در برگیرنده کرمیت شامل دونیت، هارزبورژیت، سرپانتنیت و… که به هنگام استخراج ماده معدنی به عنوان باطله در کنارآن قرار می گیرد و یا در خاکه کرومیت وجود دارد، با توجه به ژنزکانسارهای کرومیت، کانی‌های گانگ همراه آن (بویژه گانگ‌های سیلکاتی) شامل آمفیبول ها، پیروکسن‌ها (ارتوپیروکسن و کلینوپیروکسن)، اولیوین، سرپانتین، منیزیت، کلسیت، کلریت، تالک و پلاژیوکلاز می‌باشد. البته گاهی ممکن است کانی سازی سولفیدی در گانگ همراه با کرومیت دیده شود. لذا با شناخت کانی‌های همراه ماده معدنی و همچنین ابعاد آنها د در متن سنگ با استفاده از روش‌های مقاطع میکروسکوپی و XRD می‌توان روش مناسب تغلیظ و پرعیارسازی کرومیت را انتخاب نمود. 
البته باید توجه داشت که در برخی موارد در درز و شکاف‌ها ی موجود در بافت سنگ فرآیند سرپانتینیزاسیون صورت گرفته و ممکن است مقداری مگنتیت که دارای خواص مغناطیسی نیز می‌باشد در حاشیه آنها تشکیل شود. به عبارت دیگر ممکن است کانی سازی‌های ثانویه اکسیدهای آهن (هماتیت، مگنتیت و گوتیت) در سنگ وجود داشته باشد، که اگر در پرعیارسازی کرومیت از خاصیت مغناطیسی آن استفاده شود، شناخت این ویژگی حائز اهمیت فراوان می‌باشد. 
به طورکلی با توجه به ناخالصی‌های موجود در کرومیت (به صورت باطله همراه با گانگ‌های موجود در متن سنگ) با پرعیارسازی آن بویژه با استفاده از روش‌های ثقلی ( Gravity conventration) عیار کرومیت‌های کم عیار را بالا برده و به عیار مورد نظر صنایع مصرف کننده می‌رسانند. 
کرومیت 2
     سنگ کرومیت با عیار بالا (Cr2O3)
 
 
 

شرکت اهورا صنعت ویژن آمادگی خود را برای تأمین بخشی از سنگ کرومیت صادراتی ایران با مشخصات زیر اعلام مینماید:

Elements Result (%) Result (%)
Cr2o3 ۳۸٫۷۱ ۳۸٫۲۰
Fe ۱۱٫۱۱ ۹٫۸۳
Cr/Fe ۲٫۳۹ ۲٫۶۶
Sio2 ۹٫۱۲ ۱۰٫۰۰
Feo ۱۴٫۲۸ ۱۲٫۶۴
Al2o3 ۱۷٫۷۱ ۱۲٫۸۴
Mgo ۱۷٫۴۷ ۱۷٫۴۰
P ۰٫۰۵ ۰٫۰۱
S ۰٫۰۹ ۰٫۰۹
Cao ۰٫۲۰ ۰٫۲۰
Moisture ۰٫۲۶۱ ۰٫۱۳۷

 

Elements Result (%)
Cr2o3 ۴۳٫۶۴
Fe ۱۱٫۵۱
Cr/Fe ۲٫۵۹
Sio2 ۶٫۸۲
Feo ۱۴٫۸۰
Al2o3 ۱۱٫۵۴
Mgo ۱۸٫۶۲
P ۰٫۰۱
Cao ۰٫Nd
Moisture ۰٫۱۳