Elementler - Krom
VIP Bir Dünyalı
Krom (Cr)
Periyodik tablonun Vlb grubunda yer alan kimyasal element; çok iyi parlatılabilen, sert ve çelik grisi renkli bir metaldir.
Sponsorlu Bağlantılar
Özellikle alaşımların dayanımını ve yenime (korozyon) karşı direncini artırmada kullanılır. Kromu ilk olarak 1797’de Fransız kimyacı Louis Nicolas Vauquelin buldu ve bir yıl sonra metal halinde ayırmayı başardı. Katışkısız metal halinde elde edilmesinin çok öncelerinden başlayarak krom cevherlerinden yaygın olarak yararlanılmıştır; bu cevherler 1800’lerde boyar maddelerde ve deri sepileme maddelerinde, 1879’da da tuğlamsılarda başarıyla kullanıldı.
1893’te Henri Moissan, krom (III) oksiti (Cr203) bir elektrikli fırında kömürle indirgeyerek katışkısız krom metalini, 1898’ de ise Hans Goldschmidt aynı oksiti alüminyumla indirgeyerek karbonsuz kromu elde etti. 1910’lara gelindiğinde de krom cevherlerinin metalürjideki önemi anlaşıldı. Krom çok renkli bileşikler oluşturmasıyla tanınır. Örneğin zümrüte, serpantine (yılantaşı) ve kromlu mikaya yeşil rengini, yakuta ise kırmızı rengini kazandıran kromdur. Bulunduğu yerler, kullanım alanları ve özellikleri. Yerkabuğundaki en bol bulunan elementler arasında 17. sırada gelen krom, doğada serbest halde değil, başta oksijen olmak üzere başka elementlerle birleşmiş halde bulunur. En önemli cevheri kromit mineralidir. (Fe0Cr204) Yüksek tenörlü cevherleri yaklaşık, yüzde 42-56 Cr2Û3 ve yüzde 10-26 FeO ile değişen miktarlarda MgO, AI2O3 ve SİO3 içerir.
Krom özellikle yenime ve yükseltgenmeye karşı direnci yüksek olan alaşımlar elde etmek amacıyla demire ve nikele ferrokrom (yaklaşık yüzde 70 kromlu) biçiminde katılır. Krom az miktarda kullanıldığında çeliği sertleştirir. Paslanmaz çelikler, yüzde 10-26 arasında krom içeren krom-demir alaşımlarıdır. Öbür kromlu alaşımlar ise petrol borulannda, otomobil aksesuarlarında ve kesici aletlerin yapımında kullanılır.
Doğal krom dört kararlı izotopu olan krom-52 (yüzde 83,76), krom 53 (yüzde 9,55), krom 50 (yüzde 4,31) ve krom 54’ün (yüzde 2,38) karışımı halinde bulunur. Metal haldeki krom paramagnetiktir (mıknatıs tarafından zayıfça çekilir); başlıca iki kristal biçimi ise, gövde 'merkezli kübik (alfa) ve yakın birleşmiş heksagonaldir (beta, 1.850°Cniıı üstünde kararlı).
Krom oda sıcaklığında hidroklorik asit ve seyreltik sülfürik asit içinde çok yavaş çözünür, buna karşılık dumanlı nitrik asit ve kral suyundan etkilenmez. Bazı yükseltgeyici maddeler metal üzerinde ince bir oksit katmanı oluşturarak metali sülfürik asit gibi seyreltik mineral asitlere karşı da edilgen duruma getirir. Metal normal sıcaklıklarda deniz suyuyla ve nemli ya da kuru havayla tepkimeye girmez.
Cevher hazırlama ve işleme. Krom cevherleri genellikle elle ayırma işlemiyle zenginleştirilebilir; bu işlem sonucunda yüzde 50 krom (III) oksitli bir derişki elde edilebilir, kromun demire oranı ise çoğunlukla değişmez. Krom cevherleri son kullanım alanına göre metalurjik, tuğlamsı ve kimyasal cevherler olmak üzere başlıca üç gruba ayrılır. Metalurjik cevherler sert ve büyük parçalar halinde olmalı, en az yüzde 48 oranında Cr203 içermeli ve kromun demire oranı 3 olmalıdır. Tuğlamsılarda yararlanılan krom cevherlerinde Cr2Û3 ve AI2O3 oranı yüksek, demir miktan ise düşük olmalıdır. Bu cevherlere fırında magnezyum silikat oluşturmak amacıyla fazla miktarda magnezyum oksit katılır. Kimyasal madde üretiminde kullanılan krom cevherlerinin ise CY2O3 miktarı yüksek, AI2O3 ve SİO3 miktarı düşük olmalıdır.
Krom metali sanayide başlıca iki yöntemle elde edilir; bunlar, arıtılmış krom bileşiklerinin, çoğunlukla da krom (III) oksitin indirgenmesi yöntemi ile elektroliz yöntemidir.İndirgeme yönteminde, krom (III) oksit alüminyumla tepkimeye sokularak indirgenir (Cr203+2Al=2Cr+Al203). Cevher ve alüminyum tozu karışımı, ateş tuğlasıyla örülmüş bir fırında ateşlendiğinde tepkime kendi kendine yürür. İşlem sonucunda yüzde 97-99 arılıkta krom metali elde edilir; başlıca katışkılar ise alüminyum, demir ve silisyum ile yüzde 0,03 karbon, yüzde 0,02 kükürt ve yüzde 0,045 azottur.
Krom (III) oksitin indirgenmesinde silisyumdan da yararlanılabilir (2Cr203+3Si= 4Cr+3Si02). Bu tepkime kendi kendine yürümediğinden işlem elektrikli fınnda gerçekleştirilir. Bu yolla elde edilen metal yüzde 0,8’e kadar silisyum içerir.
Krom (III) oksitin indirgenmesinde kullanılan başka bir malzeme de karbondur (Cr203+3C=2Cr+3C0). Bu işlemde, ince öğütülmüş oksit ve karbon karışımından hazırlanan briketler, basıncı düşürülmüş (y. 280-315 mikrometre cıva) bir fırında 1.200°C-1.400üC’ye kadar ısıtılır; krom (III) oksit 1.400°C’de indirgenir. Düşük basınç, kromun bir bölümünün buharlaşmasına neden olur. Elde edilen ürün yaklaşık yüzde 0,015 karbon, yüzde 0,001 azot, yüzde 0,04 oksijen, yüzde 0,02 silisyum ve yüzde 0,03’ten daha az demir içerir.
Krom metalinin elektroliz yoluyla üretiminde krom şap elektrolitinden ya da krom (VI) oksit (Cr03) elektrolitinden yararlandır. Krom şap elektroliti çeşitli işlemlerle yüksek karbonlu ferrokromdan hazırlanır. Elektroliz sırasında anotta oluşan sülfürik asit üe krom (VI) oksitin katolitle (katotelek troliti) kanşmaması için diyaframlı elektroliz kazanları kullanılır. Katolitin diyaframdan anolit bölümüne yani elektrolitin anota yakın bölümüne geçişiyle, katolitin asitliği (pH) denetlenir.
Katotlar her 72 saatte bir kazandan alınarak üzerlerine yapışmış olan tuzlar sıcak suyla temizlenir, daha sonra da gevrek krom çökeltisi elle kazınır. Ardından krom çökeltisi kırılır, sıcak suyla yıkanır ve paslanmaz çelik kaplara doldurularak ısıtılır ve böylece su ve hidrojenden arındırılır. Toplam akım veriminin yüzde 45 olduğu bu işlemde elde edilen metal yüzde 99,8 krom, yüzde 0,14 demir, yüzde 0,01 karbon, yüzde 0,001 bakır, yüzde 0,002 kurşun, yüzde 0,5 oksijen, yüzde 0,004 hidrojen ve yüzde 0,01 azot içerir, buna karşılık hiç silisyum, fosfor, alüminyum ve manganez içermez.
Krom (VI) oksit banyosundan elektroliz yoluyla krom eldesinde, altı değerli kromu metal hale indirgemek için altı elektron gerektiğinden bu sürecin akım verimi oldukça düşüktür (yüzde 6,7). Bu yolla elde edilen krom metalinin oksijen içeriği krom- şap sürecindekine göre daha azdır ve yüzde 0,02 oksijen, yüzde 0,0025 azot ve yüzde 0,009 hidrojen içerir.Metal ve alaşımları. Sanayide kullanılan metal halde krom başlıca iki gruba ayrılır. Bunlar krom metali ve ferrokromdur.
Katışkısız krom metal, elektrot tüketimli ya da tüketimsiz ark fırınlarında ya da toz metalürjisi teknikleriyle hazırlanabilir. Elektrikle kaplama ve kromlama (ısıl krom kaplama) yoluyla öteki metallerin yüzeyi ince krom katmanıyla kaplanabilir. Elektrikli kaplamalar iki türlüdür: Dekoratif kaplamalann kalınlığı 0,25-0,50 mikron arasındadır ve bunlar çoğunlukla nikel malzemelerin üstüne uygulanır; sert kaplama ise malzemelerin aşınmaya karşı dayanımını artınr ve sürtünme katsayısını düşürür. Her iki kaplama türünde de krom (VI) oksit çözeltisinden yararlanılır.
Kromlama yönteminde çoğunlukla krom buhan yüzey üzerinde yoğuşturulur ve ısıtma yoluyla metale işlenir. Bir başka yöntemde ise bir krom katmanı kaplanacak yüzey üzerinde eritilir ve içeri yayılır. Krom klorürle (CrCk) gerçekleştirilen tuz banyolu kaplama teknikleri de denenmiştir.
Çeliğe krom katılmasıyla elde edilen alaşımlara ferrokrom denir; bunlar yenime ve yükseltgenmeye karşı son derece dayanıklı malzemelerdir. Yüksek karbonlu ferrokrom (yüzde 4-6 karbon, yaklaşık yüzde 68 krom), krom ve karbonun bulunması istenen çeliklerde kullanılır. Karbonsuz çelikler için ise düşük karbonlu (yüzde 0,03-0,25) ferrokrom üretilir. Karbon içeriği çok düşük olan ferrokromlar (yaklaşık yüzde 0,01) ise yüksek karbonlu ferrokromun öğütülmüş kuvarsitle ısıtılması ya da ferrokromun vakumda yükseltgenmesi yoluyla elde edilir.
Çeliğe, malzemenin fiziksel özelliklerini iyileştirmek ve ısıyla işlenebilirliğini artırmak amacıyla yüzde 3’e kadar krom katılır. Kromla birlikte molibden, nikel, mangan ve vanadyum içeren çelikler yaylarda, merdanelerde, bilyeli rulmanlarda, raylarda, kalıplarda ve yüksek dayanımlı malzemelerde kullanılır. Yüzde 5-6 kromlu çeliklerden, yenime ve yükseltgenmeye karşı dayanıklı petrol borularının yapımında yararlanılır. Yüzde 10-18 krom içeren paslanmaz çeliklerin de yenime ve yükseltgenmeye karşı direnci çok yüksektir. Daha yüksek kromlu çeliklerden (yüzde 17-18) otomobil aksesuarları ve nitrik asit depolama tankları, yaklaşık yüzde 13 krom ve yüzde 0,3 karbonlu çeliklerden ise kesici aletler yapılır. Yüzde 25-30 krom içeren çelikler yükseltgenmeye karşı olağanüstü direnç gösterirler ve yüksek sıcaklıkta çalışan malzemelerde (fırın bölümleri, brülör ağızları, döner fırın duvarlan vb) kullanılır.
Krom ayrıca, çekme dayanımını ve yıpranmaya ve ısıya karşı dayanımı artırmak amacıyla dökme demire, tezgâh takımlarına, sert yüzeylerde kullanılan kobalt alaşımlarına, elektrik dirençlerinde kullanılan nikel temelli alaşımlara ve yüksek sıcaklıklarda kullanılan üstünalaşımlara katılabilir.
Başlıca bileşikleri. Krom, bileşiklerinde çoğunlukla 1-6, +3 ve +2 değerlikte bulunur. Aynca +5, -1-4 ve +1 değerlikte olduğu birkaç kararlı bileşiği de vardır. +6 değerlikli durumda bulunduğu en önemli bileşikler kromat (CrC>42) ve bikro- mat (CraOr2) iyonlarıdır. Bu iyonlar sanayide kullanılan bir dizi tuz oluştururlar. Örneğin sodyum bikromat tuzundan (NaCr04) deri sepilemede, metal yüzeylerin işlenmesinde ve çeşitli sanayi işlemlerinde katalizör olarak yararlanılır.
Krom, oksijen ile birlikte ticari açıdan önemli birçok değerli bileşik oluşturur. Bunların içinde en önemli olanı krom trioksit ya da kromik asit olarak da bilinen krom (Vl) oksittir (Cr03). Turuncu ile kırmızı arasında değişen renklerde, kristal yapılı bir katı olan CrC3, nemli havada yavaş yavaş sıvılaşır ve çoğunlukla sodyum bikro- matm sülfürik asitle işlenmesiyle üretilir. Krom (VI) oksit, temel olarak krom kaplamalarda kullanılır, ayrıca seramiklere renk verici olarak katılır. Güçlü bir yükseltgeyicidir ve bazı organik bileşiklerle şiddetle tepkimeye girebilir; ama bu tür çözeltiler denetimli yükseltgenme koşullan altında, organik bireşim işlemlerinde kullanılır.
Kromun oksijenle yaptığı bir başka önemli bileşik de, seskioksit ya da kromik oksit olarak da bilinen krom (III) oksittir ve sodyum bikromatm karbon ya da kükürtle birlikte kavrulmasıyla üretilir. Yeşil bir toz olan krom (III) oksitten pigment olarak yararlanılır. Guignet yeşili olarak bilinen hidratlı biçimi ise kimyasal maddelerde ve ısıya dayanıklı malzemelerde kullanılır.
Türkiye’nin en önemli krom yataklarının başında 20 milyon ton rezervle Guleman (Elazığ) yataklan gelir. Öteki önemli kaynaklar olan Muğla-Fethiye yatakları 1,5 milyon ton, Bursa-Orhaneli yatakları 1 milyon ton, Adana-Karsantı-Pozantı yatakları 1 milyon ton, Muğla-Köyceğiz yataklan 500 bin ton ve Erzincan-Kapıdağ yatakları 500 bin ton rezervlidir. Türkiye’nin toplam krom rezervi öteki küçük yataklarla birlikte yaklaşık 26 milyon tondur. Bu yataklann krom oksit (Cr203) içeriği yüzde 40-48 arasında değişir.
20. yüzyılın başlanna değin Türk kromu dünya pazarlarına egemendi, ama daha sonra başka ülkelerin de bu pazara girmesiyle Türkiye 1960’larda dünya üçüncülüğüne, 1981’de de dünya beşinciliğine geriledi. 1986 verilerine göre 90 işletmenin çalıştığı krom üretiminde kamu ve özel sektörün toplam üretimi 1.040.000 tona ulaşmıştır. Kamu sektörüne ait en önemli kuruluş Guleman yataklarını işleten Eti- bank’a bağlı Şark Kromları İşletmesi Müessesesi’dir. Bundan başka, Güneybatı Anadolu Üçköprü bölgesindeki kromit yataklan Etibank Üçköprü Maden İşletmeleri Mües- sesesi’nce işletilmektedir.
Cevher üretiminde yıllara göre farklılıklar görülmesi kamu ve özel sektöre ait kuruluş sayısında da farklılıklar ortaya çıkanr. Bunun başlıca nedeni yıllara göre krom fiyatlarında ve talebindeki oynamalardır. İşletme sayısı açısından bakıldığında da kamu sektöründeki kuruluşlann büyüklüğü göze çarpar. Örneğin işletmelerin yüzde 15’i kamuya, yüzde 85’i özel sektöre ait olmasına karşılık, 1984’te tüvenan krom üretiminin yüzde 35’i kamuya, yüzde 65’i özel sektöre aittir.
Türkiye’nin ferrokrom işletmelerinin yetersizliği nedeniyle yurtdışına işlenmemiş krom satılmaktadır. 1980’de Türkiye 550.700 tonluk üretimiyle dünya üretiminin yüzde 13’ünü karşılamıştır.1986’da 1.040.000 ton, 1989’da da 1.598.033 ton tüvenan krom üretmiştir.
Kaynak: Ana Britannica
Son düzenleyen Baturalp; 11 Kasım 2016 18:09
