|
|
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
|
RUDNÍ SUROVINY
kovy skupiny železa - Fe, Mn, Cr, Ti, V těžké neželezné kovy - Ni, Co, Cu, Pb, Zn, Sb, As lehké neželezné kovy - Al, Be, Cs, Li, Mg, Na, K, Ca, Si, Sr, Ba vzácné neželezné kovy - Hg, Bi, Sn, W, Mo, Nb, Ta, Zr drahé kovy - Au, Ag, platinové kovy: Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt stopové prvky - Cd, Ga, Ge, Hf, In, Rb, Re, Sc, Se, Te, Tl prvky vzácných zemin - skupina Ce: La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu - skupina Y: Y, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu radioaktivní kovy - U, Th, Ra (viz energetické suroviny)
Kliknutím na názvy nerostů zobrazíte jejich obrazové galerie.
Antimon je stříbrobílý, křehký kov s modravým nádechem, špatný vodič elektřiny i tepla. Od biblických dob je znám sulfid antimonitý, který byl používán v kosmetice a medicíně.
Užitkové minerály:
Použití: nejdůležitější použití antimonu je jako vytvrzovač olova v bateriích, dále v jiných slitinách (viz olovo). Přídavek malého množství antimonu k chromovým ocelím a litině zvyšuje jejich odolnost proti kyselinám. Lze jím pokovovat kovové předměty, jsou pak chráněné proti korozi a mají vysoký lesk. Oxid Sb2O3 se používá při výrobě smaltů a bílé nátěrové barvy. Sirníky Sb2S3 a Sb2S5 se používají v pyrotechnice a zápalkách, jsou jimi natřené škrtací plošky na krabičkách. Sirník SbS2 se používá v medicíně a při vulkanizaci kaučuku.
Recyklace: je získáván jako vedlejší produkt recyklace olověných automobilových akumulátorů.
Možnosti náhrady: bílé antimonové barvy a smalty jsou nahrazovány oxidy titanu, zinku a sloučeninami cínu, pro vytvrzování olova je možné použít Cd, Ca, Cu, Se, Sr aj.
Použitá literatura: Carlin, J. F.: Mineral Commodity Summaries - Antimony [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-10]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/antimony/antimmcs 07.pdf> Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu II. 2. opr a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2002. 392 s.
Kovový arsen je šedý, křehký a lze ho roztírat na prášek. Ochlazením arsenových par získáme nekovovou plastickou modifikaci žlutého arsenu. Všechny sloučeniny arsenu jsou jedovaté.
Užitkové minerály:
Použití: arsen má malé použití v lékařství, slitinách, výrobě barev a ničení škůdců. Zneužit byl při výrobě jedů a bojových látek.
Recyklace: vzhledem k jeho nízké ceně je na recyklaci výrobků obsahujících arsen vyvíjen tlak spíše z ekologických důvodů, přesto obvykle není recyklován.
Možnosti náhrady: pro jeho toxicitu je používán velmi omezeně, plnohodnostné náhrady jsou známy v téměř všech oblastech použití.
Použitá literatura: Carlin, J. F.: Mineral Commodity Summaries - Arsenic [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-10]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/arsenic/arsen mcs07.pdf> Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s.
Baryum je stříbrobílý měkký velmi reaktivní kov.
Užitkový minerál:
baryt BaSO4
Použití: přidáním 2 % barya k ložiskovému kovu způsobuje ztvrdnutí olova. Používá se ve slitinách při výrobě střel. Ze slitiny Ni s 1 % barya se vyrábí röentgenové trubice. Slitina Ni-Ba se používá jako vodič v zapalovacích svíčkách.
Recyklace: nerecykluje se.
Možnosti náhrady: k vytvrzování olova se více používá antimon.
Použitá literatura: Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s.
Beryllium je ocelově šedý, velmi lesklý nekorodující kov, lehčí než hliník. Jen velmi málo pohlcuje rentgenové a neutronové záření. Beryllium i všechny jeho sloučeniny jsou jedovaté.
Užitkové minerály:
Použití: beryllium je vyhledávaným kovem v metalurgii. V mnoha slitinách je nenahraditelné, např. slitina mědi s 2 % berylia je beryliový bronz, který se pevností a houževnatostí vyrovná nejkvalitnější nemagnetické oceli. Vyrábí se z něj hodinové pera a struny, které ani při vyšších teplotách neztrácejí pružnost. Přídavek beryllia zvyšuje tvrdost mědi až pětkrát. Beryllium se přidává do manganových, hliníkových a titanových slitin pro výrobu namáhaných součástí letadel a raket. Ze slitiny niklu s berylliem se vyrábí injekční jehly a chirurgické nástroje. Při úderu beryllia nevznikají jiskry, proto se používá na výrobu nástrojů do dolů. Berylium je konstrukční materiál na stavbu jaderných reaktorů, je nejúčinnějším neutronovým moderátorem a reflektorem. Používá se i při výrobě neutronových vlhkoměrů. Oxid BeO se používá na lisování žáruvzdorných tyglíků, které odolávají teplotě do 2500 ºC a je katalyzátorem při výrobě některých organických látek.
Recyklace: většinou se recykluje pouze odpad z jeho zpracování.
Možnosti náhrady: vzhledem k vysoké ceně se používá jen tak, kde je nezbytné. Lze nahradit jinými kovy nebo slitinami při zhoršení výsledných vlastností.
Použitá literatura: Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu II. 2. opr a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2002. 392 s. Shedd, K. B.: Mineral Commodity Summaries - Beryllium [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-10]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/beryllium/berylmcs 07.pdf>
Bismut je křehký kov načervenalé barvy.
Užitkové minerály:
Použití: bismut se používá hlavně ve farmaceutickém, kosmetickém a chemickém průmyslu. Je přísadou při výrobě lehkotavitelných slitin (Roseho kov 2 Bi - Sn - Pb, Woodův kov 4 Bi - 2 Pb - Sn - Cd), které se používají jako pájky a elektrické pojistky. Sloučeniny bismutu dobře pájí kov se sklem. Dále je přídaván do slitin s malou smrštivostí a ložiskových kovů. Protože má malý průřez na záchyt neutronů, používá se v jaderných reaktorech. Využívá se i pro výrobu pigmentů.
Recyklace: většinou se recykluje pouze odpad z jeho zpracování.
Možnosti náhrady: v případě pigmentů je nahrazován oxidy titanu, v lehkotavitelných sloučeninách indiem. Místo pájky kovu a skla lze použít pryskyřičné tmely.
Použitá literatura: Carlin, J. F.: Mineral Commodity Summaries - Bismuth [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-10]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/bismuth/bismumcs 07.pdf> Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu II. 2. opr a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2002. 392 s.
Cesium je stříbrolesklý, blankytně modrý kov, nejměkčí a nejreaktivnější ze všech kovů, chemicky nestálý, taví se při teplotě dlaně.
Užitkové minerály:
Použití: většina cesia se vyžívá pro přípravu velmi hustých výplachů pro hlubinné vrtání. Jeho praktický význam je také v elektrotechnice. Jako jediný kov vyzařuje elektrony při osvětlení světlem všech barev, proto byl vhodný pro konstrukci elektronek a fotonek. Používá se do přístrojů pro noční vidění, ve fotonásobičích elektronů a v televizních přijímačích. Soli cesia jsou používané jako v chemii (katalyzátory, odsiřování ropy) a metalurgii (absorpce plynů). Pro nedestruktivní zkoušení materiálů a výrobků (defektoskopii) a pro ozařování rakovinných nádorů v lékařství se využívá izotop 137Cs s poločasem rozpadu 33 let.
Recyklace: nerecykluje se.
Možnosti náhrady: v mnoha aplikacích ho lze nahradit chemicky blízkým rubidiem.
Použitá literatura: Brooks, W. E.: Mineral Commodity Summaries - Cesium [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-10]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cesium/cesiumcs 07.pdf> Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2. upr. vydání, 2003. 516 s.
Cín je krystalický, stříbrolesklý, měkký, velmi kujný kov. Egypťané ho znali už 3000 let př. n. l.
Užitkové minerály:
Použití: ve středověku se používal pro výrobu kuchyňského nádobí. Dnes je cín kovem potravinářského průmyslu. Většina spotřeby jde na pocínování železného plechu na výrobu konzerv. Velké množství cínu se též používá na výrobu slitin, zejména bronzů, pájek a ložiskových kovů. Oxid cíničitý SnO2 se používá na výrobu mléčného skla, bílých glazur a leštícího prášek. Chlorid SnCl4 v barvířství jako mořidlo.
Recyklace: vzhledem ke snadné recyklaci a vysoké ceně kovu je míra recyklace vysoká.
Možnosti náhrady: pro výrobu potravinářských obalů lze využít hliníkový nebo ocelový plech, papír, plasty a sklo.
Použitá literatura: Carlin, J. F.: Mineral Commodity Summaries - Tin [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-10]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/tin/tin__mcs07.pdf> Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s.
Draslík je kov měkký jako vosk. Je velmi reaktivní. Je důležitým biogenním prvek při růstu rostlin.
Užitkové minerály:
Použití: draslík je technicky téměř bezvýznamný. Používá se do fotoelektrických článků a jeho slitina se sodíkem se uplatňuje při syntéze organických sloučenin, např. gumy. Důležitější jsou jeho sloučeniny. Jodid KI se používá ve fototechnice a v lékařství, dusičnany jsou důležitá hnojiva. Potaš K2CO3 se uplatňuje při výrobě těžkotavitelného chemického skla. Hydroxid KOH je silná zásada. Chloristan KClO4 je součástí trhavin a jeho vodný roztok ničí plevel.
Recyklace: nerecykluje se.
Možnosti náhrady: jako důležitý biogenní prvek (obzvlášť u rostlin) je nenahraditelný, v ostatních odvětvích je jeho využití minimální.
Použitá literatura: Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s.
Hliník je stříbrolesklý ohebný netoxický kov třikrát lehčí než železo. Má vysokou tepelnou a elektrickou vodivost, výbornou odolnost proti korozi, je dobře tvárný.
Užitkové minerály:
Použití: Hliník patří spolu s ocelí k nejpoužívanějším kovovým konstrukčním materiálům. Hliníkový plech má široké použití (stavebnictví atd.). Hliníková fólie - alobal - je používaná v potravinářství. Hliníková vlna se používá jako těsnící materiál. Existuje celá řada průmyslově významných hliníkových slitin. Korozivzdorné slitiny soustav Al-Mg-Si s nízkou pevností jsou dobře tvárné a svařitelné - uplatňují se v letectví, stavitelství a bytové architektuře. Korozi málo odolné slitiny Al-Cu-Mg s vysokou pevností (duraly) se zpracovávají do formy výlisků a plechů, proti korozi bývají chráněny tenkou vrstvou hliníku. Různé slitiny pro odlévání (Al-Mg, Al-Mg-Si, Al-Zn-Mg) s nízkou hustotou a vysokou pevností jsou konstrukčním materiálem automobilů, letadel, lodí aj. Hydroxid hlinitý (ATH - alumina trihydrate) má velké použití jako zpomalovač hoření zejména v plastech, zlepšuje jasnost a jemnost papíru a je důležitým médiem v kosmetice (zubní pasty, antiperspiranty). Kamenec hlinitodraselný KAl(SO4)2 · 12 H2O se používá při moření a impregnování látek a při výrobě papíru. Octan hlinitý je antiseptický prostředek. Oxid hlinitý je brusivo. Drahokamové odrůdy oxidu hlinitého rubín a safír se vyrábí synteticky (šperky, ložiskové kameny, lasery). Šamot je žáruvzdorná surovina na bázi oxidu hlinitého.
Recyklace: je nesmírně důležitá, protože pomáhá snižovat energetickou náročnost jeho výroby. V USA dosáhlo zpětné získání hliníkového šrotu v roce 2006 asi 20 % celkové spotřeby, téměř dvojnásobné množství bylo získáno z odpadu po jeho zpracování.
Možnosti náhrady: v elektrotechnice měď, v lehkých konstrukcích hořčík, titan a ocel, při výrobě potravinářských obalů cínový nebo ocelový plech, papír, plasty a sklo.
Použitá literatura: Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Keegan, N. (ed.): Raw Materials for Pigments, Fillers & Extenders. 3rd edition, Worcester Park: Industrial Minerals Information Limited, 1999. 114 s. Plunkert, P. A.: Mineral Commodity Summaries - Bauxite and Alumina [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-10]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/bauxi te/bauximcs07.pdf> Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu II. 2. opr a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2002. 392 s.
Hořčík je stříbrolesklý lehký kov, je to důležitý biogenní prvek rostlin.
Užitkové minerály:
Použití: hořčík je o 40 % lehčí než hliník a kromě toxického beryllia je nejlehčím konstrukčním materiálem, za studena je ale špatně tvárný. Čistý se používá zejména jako redukční činidlo při výrobě titanu a zirkonia. Ve směsi s CaO se používá v metalurgii pro odsíření surového železa a deoxidaci neželezných kovů. Široké využití mají jeho slitiny. Řady Al-Mg a Al-Mg-Si s nízkou hustotou, vysokou pevností a odolností proti korozi jsou konstrukčním materiálem automobilů, cisteren, letadel, lodí aj. Průmyslový význam mají i slitiny s převahou hořčíku (např. Mg-Al-Zn, Mg-Zn-REE, Mg-Li). Z oxidu MgO jsou vyráběny žáruvzdorné tyglíky a cihly. Chlorid MgCl2 v roztoku je Sorrelův cement, rychle tvrdnoucí. S příměsí dřeviny je znám jako obkladový materiál xylolit, s pískem, křídou a šamotem jako umělé mramory. Směs uhličitanu a hydroxidu je používaná jako plnivo do papíru, kaučuku, barev, pudrů a zubních past. Síran MgSO4 · 7 H2O se uplatňuje jako mořidlo a prostředek na impregnaci látek.
Recyklace: recykluje se pouze menší množství žáruvzdorného stavebního materiálu.
Možnosti náhrady: v oblasti konstrukčních materiálů je zastupitelný hliníkem a titanem, u žáruvzdorných hmot je zastupitelný materiály na bázi Al2O3, Cr2O3 a SiO2.
Použitá literatura: Drápala, J. et al.: Hořčík, jeho slitiny a binární systémy hořčík - příměs. Ostrava: VŠB - Technická univerzita Ostrava, 2004. 172 s. Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Kramer, D. A.: Mineral Commodity Summaries - Magnesium metal [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-10]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/magnesium/mgm etmcs06.pdf> Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu II. 2. opr a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2002. 392 s.
Chrom je stříbrolesklý kov, křehký, tvrdý a velmi stálý.
Užitkové minerály:
Použití: chromit se používá převážně v metalurgii (asi 85 %), v chemickém průmyslu (10 %), jako žáruvzdorný materiál (3 %) a jako písky ve slévačských formách (3 %). Chrom se používá při ochraně železa proti korozi. Vzhledem ke své vysoké ceně a náročnosti pochromování jsou tyto výrobky poměrně drahé, výhodou je vysoký lesk. Používají se např. v motocyklech a automobilech nebo v interiérech. Chrom se v množství 11,5 až 30 % používá jako legující přísada do ocelí, které jsou nerezavějící a žáruvzdorné. Chromniklové oceli jsou dobře svařitelné a vysoce houževnaté. V malířství se uplatňuje chromová žluť (PbCrO4) a olivová zeleň (Cr2O3). Barví se jím sklo, porcelán, kovy. Chromitové cihly jsou žáruvzdorný materiál používaný ve vysokých pecích. Kamenec KCr(SO4)2 · 12 H2O se používá jako mořidlo při barvení tkanin a činění kůží.K2Cr2O7 je důležité technické okysličovadlo. Sloučeniny Cr se používají jako katalyzátory.
Recyklace: chromové oceli se recyklují.
Možnosti náhrady: v ocelích a některých slitinách nemá náhradu.
Použitá literatura: Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Papp, J. F.: Mineral Commodity Summaries - Chromium [online]. USA: U.S. Department of the Interior & U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-10]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/ minerals/pubs/commodity/chromium/chrommcs07.pdf> Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu II. 2. opr a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2002. 392 s.
Kobalt je šedobílý nerezavějící kov.
Užitkové minerály:
Použití: kobalt je důležitou součástí magnetických ocelí, ze kterých se vyrábí permanentní magnety, závaží, chemické přístroje a břity, součásti leteckých motorů atd. Používá se v rychlořezných ocelích a jako pojivo tvrdokovů. Slitiny s Cr, Ni, Mo a W mají vysokou tvrdost a jsou žáropevné. Vyrábí se z nich lopatky plynových turbín a raketové motory. Slitiny Co-Cr-W mají vysokou tvrdost a jsou odolné vůči opotřebení i za vysokých teplot. Slitiny s 60 - 65 hm. % Fe slouží jako tvrdé magnety. Pro nedestruktivní zkoušení materiálů a výrobků (defektoskopii) a pro ozařování rakovinných nádorů v lékařství se využívá izotop 60Co s poločasem rozpadu 5,27 roku. Sloučeniny kobaltu barví sklo modře, používají se i v kobaltových smaltech na porcelán a jako katalyzátor v petrochemii aj.
Recyklace: přibližně 1/4 spotřeby pochází z recyklovaného materiálu.
Možnosti náhrady: známé náhrady ve většině případů nedosahují jeho kvalit. Žáropevné slitiny kobaltu lze nahradit slitinami Ni nebo keramickým materiálem, u magnetů ferrity Sr nebo slitiny Ni-Fe, v případě katalyzátorů jde o nikl a rhodium.
Použitá literatura: Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2. upr. vydání, 2003. 516 s. Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu II. 2. opr a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2002. 392 s. Shedd, K. B.: Mineral Commodity Summaries - Cobalt [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-10]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cobalt/cobalm c07.pdf>
Křemík je tmavě šedý poměrně odolný kov.
Užitkový minerál:
křemen SiO2
Použití: v elektrotechnice je používán díky polovodičovým vlastnostem v diodách a tranzistorech (počítačové čipy atd.). Sloučeniny se využívají v metalurgii. Křemík je součástí některých slitin, nejčastěji s hliníkem. Keramika na bázi karbidu křemíku s oxidem hlinitým nebo nitridů křemíku se používá díky své houževnatosti, vysoké tepelné odolnosti, odolnosti vůči korozi a teplotním rázům v otěruvzdorných součástech, ložiscích, tepelných výměnících, komponentech turbín a motorů. Karbid křemíku je jeden z nejdůležitějších syntetických brusných materiálů.
Recyklace: nerecykluje se.
Možnosti náhrady: polovodiče arsenidy Ga a Ge.
Použitá literatura: Corathers, L. A.: Mineral Commodity Summaries - Silicon [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-10]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/silicon/silicm cs07.pdf> Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu II. 2. opr a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2002. 392 s.
Lithium je stříbrolesklý tažný kov, nejlehčí z kovů.
Užitkové minerály:
Použití: lithium se do ložiskových kovů a hliníkových slitin. Hořčíkové slitiny s lithiem jsou odolnější proti korozi a velmi pevné, podobně hliníkové slitiny s lithiem mají malou hustotu a velkou pevnost, užívají se na letecké konstrukce a součástky družic. V malém množství zvyšuje tekutost stříbrné pájky. Ve slitině s vápníkem 1:1 je výbornou deoxidační přísadou při odlévání nerezavějících ocelí. Jeho páry tvoří ochrannou atmosféru při zpracování některých kovů. Používá se i v medicíně, např. při odstraňování močových kamenů. Uhličitan Li2CO3 snižuje teplotu tání taveniny při výrobě hliníku. Hydrid LiH je tvrdá bílá látka, používaná jako pevná zásoba vodíku. Lithium je i surovinou pro jaderné reakce. V keramice se sloučeniny lithia používají do glazur a emailů, ve sklářství na výrobu opálových skel a filtrů propouštějících ultrafialové záření. Sklokeramika soustyv Li2O-Al2O3-SiO2 má nízkou tepelnou roztažnost, vyrábí se z ní varné nádobí, desky vařičů, výměníky tepla a elektrické izolátory. Přísada hydroxidu LiOH do alkalických akumulátorů podstatně zvyšuje jejich elektrickou kapacitu. Tyto baterie s dlouho životností se používají pro počítače, fotoaparáty, mobilní telefony a jinou elektroniku. Nioban a tantalan lithia tvoří ferromagnetické krystaly používané v elektroakustických zařízeních. Stearát lithný se používá jako zahušťovadlo a želatinovací látka k převedení olejů na mazací tuky.
Recyklace: průmyslově nevýznamná, i když roste díky bateriím.
Možnosti náhrady: v lehkých slitinách lamináty vyztužené skleněnými nebo borovými vlákny, ve sklářství a keramice taviva na bázi sloučenin K a Na, v mýdlech a pro výrobu mazacích tuků Ca a Al, v anodách baterií Ca, Mg, Hg, Zn.
Použitá literatura: Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Ober, J. A.: Mineral Commodity Summaries - Lithium [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-10]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/lithium/lithim cs07.pdf>
Mangan je ocelově šedý křehký kov, který na vzduchu mění barvy.
Užitkové minerály:
Použití: více než 90 % manganu se používá v ocelárnách k deoxidaci a desulfurizaci oceli. Jinak jako slitinový kov zlepšuje mangan vlastnosti oceli. S Al, Sn a Sb tvoří feromagnetické sloučeniny. Oxid MnO2 čili burel odbarvuje sklo, v hrnčířství tvoří přísadu hnědých polev, přidává se do hlaviček zápalek. Burel je důležitá surovina při výrobě baterií a suchých článků, nasypaný okolo elektrod okysličuje depolarizující vodík na vodu a tím umožňuje přechod elektrického proudu. Manganistan KMnO4 se používá jako dezinfekční prostředek a k odbarvování olejů. V elektronickém průmyslu (obrazovky atd.) se používají keramické ferrity nahrazující kovové magnety. Nejběžnější z nich je (Mn,Zn)Fe2O4.
Recyklace: je součástí recyklace ocelového odpadu.
Možnosti náhrady: ve většině použití nemá odpovídající náhrady. Množství Mn nutné pro výrobu 1 t oceli se sice stále snižuje novými postupy, vzhledem k rostoucí výrobě oceli celkově spotřebovávané množství neklesá.
Použitá literatura: Corathers, L. A.: Mineral Commodity Summaries - Manganese [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-10]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/manganese/mangamcs 07.pdf> Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s.
Měď je červený kov, kujný a tažný, je jedním z nejlepších vodičů elektrického proudu. Člověk poznal měď jako jeden z prvních kovů.
Užitkové minerály:
Použití: měď je po železu a hliníku třetím nejhojněji využívaným kovem. Největší spotřeba mědi je v elektrotechnice na dráty, antény, vinutí cívek elektromotorů a transformátorů. Měď se používá pro zařízení vystavená velmi nízkým teplotám (chlazení kapalným vodíkem, dusíkem nebo heliem) nebo vysokým teplotám (výměníky tepla, varné nádoby pivovarů aj.). Měděný plech je vhodný na umělecké práce a jako střešní krytina. Asi polovina vyrobeného množství mědi se spotřebovává na přípravu slitin, z nich nejdůležitější jsou mosazi a bronzy. Mosazi jsou slitiny mědi s max. 38 hm. %zinku, při jeho vyšším obsahu prudce klesá jejich pevnost a nemají pak praktický význam. Odlévané mosazné výrobky s 58 až 63 hm. % Cu jsou vhodné pro méně namáhané součásti čerpadel, armatury plynovodů a vodovodů, stavební a nábytková kování, ozubená kola, ventily aj. Tombaky - slitiny Cu-Zn s obsahem mědi nad 80 hm. % jsou dobře tvárné za studena a odolné vůči korozi. Vyrábí se z nich součásti pro elektrotechniku. Z mosazí s přísadou Sn s výbornými akustickými vlastnostmi se vyrábí hudební nástroje, mosazi s Ni jsou vhodné pro lékařské nástroje, mosazi s Al pro armatury aj. Bronzy jsou slitiny mědi s cínem. Jsou vhodné po výrobu ložisek, odlévání zvonů aj. Z bronzů se Zn se odlévají umělecké předměty, bronzy s Al jsou mincovní kovy. Mezi další průmyslově využívané slitiny mědi patří beryliové bronzy soustavy Cu-Be s asi 2 % Be, s vysokou tvrdostí, pevností a odolností proti korozi, používané pro nejiskřící nástroje a ložiska. Niklové a manganové bronzy (Cu-Ni-Mn) jsou využívané jako mincovní kovy a pro lékařské nástroje a chemická zařízení.
Recyklace: měď je vzhledem ke své vysoké ceně recyklována ve velké míře, jde o desítky procent celkové spotřeby.
Možnosti náhrady: pro vedení elektrického proudu může být nahrazována hliníkem, ve výměnících tepla titanem a ocelí, v telekomunikacích optickými vlákny a instalatérských dílech a trubkách plasty. Drahé cínové bronzy je možné nahrazovat i slitinami Cu-Si-Mn (křemíkové bronzy), Cu-Al-Fe (hliníkové bronzy) aj.
Použitá literatura: Edelstein, D. L.: Mineral Commodity Summaries - Copper [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/copper/coppemcs 07.pdf> Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu II. 2. opr a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2002. 392 s.
Molybden je stříbrolesklý, tvrdý a těžko tavitelný kov.
Užitkový minerál:
molybdenit MoS2
Použití: největší množství molybdenu se spotřebuje na výrobu molybdenových ocelí, ve kterých vznikají chemicky stálé karbidy molybdenu, zvyšující pevnost a houževnatost ocelí. Zbrojařský průmysl je pak používá na pancířové pláty tanků, děla a jiné zbraně. Legované oceli s obsahem do 3 % Mo nekorodují a používají se pro zařízení do sladké i mořské vody. Vyrábí se z nich i vysokotlaké kotle a roury. Molybden je základní složkou nemagnetických ocelí. Karbidy molybdenu a titanu stmelené niklem tvoří rychlořezný kov umožňující opracování nejtvrdších ocelí. Pro vysokou teplotu tavení jsou molybdenové dráty vhodné na výrobu odporů elektrických pecí a na zavěšení wolframových vláken v žárovkách. Slitiny s velkým obsahem molybdenu jsou odolné proti kyselině chlorovodíkové. Sloučeniny molybdenu jsou výborné katalyzátory při zpracování ropy. Sulfid MoS2 se ve směsi s grafitem nebo syntetickými oleji používá jako průmyslové plastické mazivo pro ložiska a klouby, které odolává vodě a působení rázů.
Recyklace: recyklace čistého molybdenu a jeho slitin není příliš významná. Z recyklované oceli se nezískává, jejím opětovným využitím se ale částečně využije i obsažený molybden.
Možnosti náhrady: náhrady v legování ocelí se zatím nevyužívají, v úvahu připadají chrom, vanad, niob, tantal, wolfram a bor.
Použitá literatura: Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Magyar, M. J.: Mineral Commodity Summaries - Molybdenum [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/molybdenum/molyb mcs07.pdf> Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu II. 2. opr a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2002. 392 s.
Nikl je bílý, lesklý, kujný a tažný kov, na vzduchu stály, slabě feromagnetický.
Užitkové minerály:
Použití: největší část niklu (asi 60 %) se spotřebuje na výrobu niklových ocelí, odolných proti korozi a žáruvzdorných. Jsou konstrukčním materiálem ve zbrojním průmyslu. Z nerezavějící oceli s 9 % Ni a 18 % Cr se vyrábí chemické přístroje. Díky jeho odolnosti korozi se s ním poniklovávají kovové předměty. Z jeho slitiny 75 % Cu a 25 % Ni se razí drobné mince. Ze slitin s mědí a zinkem (např. alpaka) se vyrábí příbory. Další významné slitiny jsou kostantan (45 % Ni a 55 % Cu), nichróm (60 % Ni a 40 % Cr) a nikelín (35 % Ni, 56 % Cu a 13 % Zn), mají malou elektrickou vodivost a jsou proto vhodné na výrobu vinutí do elektrických pecí. Slitina Monelův kov (68 % Ni, 28 % Cu, 2,5 % Fe, 1,5 % Mn) je vhodná na výrobu chemických aparatur. Slitina invar (Ni,Fe,Mn,C) má malý koeficient tepelné roztažnosti, vyrábí se z ní přesné přístroje. Chromniklová slitina konraid je odolná i proti lučavce královské. Niklová ocel platinit má stejnou roztažnost jako sklo. Jeho slitiny s hliníkem a kobaltem jsou magnetické. Nikl je výborný katalyzátor při ztužování tuků hydrogenizací. Oxid nikelnatý se používá při výrobě Edisonových zásaditých železno-niklových akumulátorů. Největší perspektiva je používaná baterií Ni-Cd, Na-Ni a NiMH (metalhydridové) jako pohon elektrických automobilů, dále do elektroniky, telekomunikací atd.
Recyklace: ve vyspělých státech dosahuje až 40 % spotřeby kovu.
Možnosti náhrady: většina náhrad nedosahuje vhodných vlastností a příznivé ceny. Korozivzdorné Ni-Cr oceli je možné částečně nahradit Cr ocelí, hliníkem a plasty, pro výrobu odolných chemických aparatur lze použít titan nebo speciální plasty. V případě baterií je možná náhrada lithiovými iontovými bateriemi.
Použitá literatura: Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Kuck, P. H.: Mineral Commodity Summaries - Nickel [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nickel/nickemcs07.pdf> Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2. upr. vydání, 2003. 516 s. Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu II. 2. opr a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2002. 392 s.
Niob je světlešedý kov, tažný a na vzduchu stálý. Tantal je platinově šedý, tvrdý, pružný, tažný a kujný, chemicky odolný kov.
Užitkové minerály:
Použití: Niob je důležitou přísadou do legovaných ocelí jako silně karbidotvorný prvek. Niobové nerezavějící oceli s 0,5 - 1 % Nb jsou žáruvzdorné a korozivzdorné a zhotovují se z nich plynové turbíny, vysokotlaké kotle a reaktivní motory. Z ocelí s 1 až 4 % Nb se vyrábí tvrdé ostří dlát a vrtáků. Niob se též uplatňuje při konstrukci žárovek. Unikátní vlastnosti sloučenin tantalu - vysoká teplota tavení a dokonalá plastičnost kovového tantalu, dielektričnost oxidu, stálost karbidu - rozhodují o spektru jeho použití. Většina suroviny se používá v elektronice a telekomunikačních zařízeních (kondenzátory aj.), stoupá jeho použití v kondenzátorech mobilních telefonů, pagerů, videokamer, počítačů. Tantal se ve slitinách s chrómem a Co, Fe, Ni používá na výrobu součástek letadel, chirurgických nástrojů, jehel a hrotů plnících per. Je nenahraditelný v chirurgii při výrobě implantátů, protože nedráždí živou tkáň organizmů. Tantalový plech je odolný vůči kyselinám a je vhodný na výrobu technických aparatur. Tantal vysokou teplotu tání, z jeho slitin s W, Co, Fe a Ni se vyrábí laboratorní tyglíky a misky. Karbid tantalu se spolu s karbidy Nb, Ti a W používá k výrobě velmi tvrdých a odolných nástrojů na vrtání, obrábění, dále jako obložení reaktorů, výměníky tepla aj. Směsný karbid TaC a ZrC 4:1 má nejvyšší teplotu tání ze všech známých látek (4000 ºC). Krystaly tantalátu litného mají piezoelektrické vlastnosti. Tantalové skla mají díky oxidu tantalu neobvykle vysoký index lomu světla.
Recyklace: niob je recyklován spolu s ocelí nebo slitinami, ve kterých je obsažen, i když toto množství není příliš velké. Tantal je recyklován zejména z elektronických součástek a méně i ze slitin v množství okolo 10 - 15 % celkové spotřeby.
Možnosti náhrady: niobové oceli mohou být do určité míry může být nahrazeny ocelemi legovanými Mo, V, Ta, Ti, žáruvzdorné aplikace keramikou a kovovými Mo, Ta a W. Tantal může být v odolných karbidech nahrazen niobem, hliníkem a keramickými materiály v kondenzátorech. Na aplikace odolné vůči kyselinám lze použít Nb, Pt, Ti, Zr a sklo, na žáruvzdorné aplikace Nb, Hf, Ir, Mo, Re, W.
Použitá literatura: Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Magyar, M. J.: Mineral Commodity Summaries - Columbium (Niobium) [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/niobium/ colummcs07.pdf> Magyar, M. J.: Mineral Commodity Summaries - Tantalum [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/niobium/tantamcs07. pdf>
Olovo je měkký modrobílý kov, dá se krájet nožem jde s ním psát po papíru. Je kujné, tažné a na vzduchu stálé. Znali ho už staří Egypťané, Řekové, Féničané a Indové. Olovo a všechny jeho sloučeniny jsou jedovaté. Zinek je křehký, modrobílý kov, na lomu krystalický a lesklý. Na vzduchu je stálý. Je známý už více než 3000 let. Všechny jeho sloučeniny jsou jedovaté
Užitkové minerály:
Použití: nejvíce olova se spotřebuje na výrobu akumulátorů, využívaných hlavně v automobilovém průmyslu. Dále se z něj vyrábí odpařovací pánve na výrobu kyseliny sírové, kontejnery na radioizotopy a cihly na ochranu před rentgenovým a radioaktivním zářením. Tetraetylolovo se přidává do benzínu jako antidetonační prostředek. Průmyslový význam mají i slitiny olova. Měkké pájky (slitiny s teplotou tání do 500 °C) jsou nejčastěji slitiny olova s cínem - používají se pro spoje přístrojů, nádob a pro elektrotechnické účely. Tvrdé olovo jsou slitiny olova s 0,5 až 10 hm. %. antimonu vhodné pro pláště kabelů, střelivo nebo desky akumulátorů - viz výše. Ložiskové kovy jsou často slitiny soustavy Pb-Sb-S. V minulosti se hojně využívala liteřina - slitina olova s 11 až 24 hm. % Sb a přídavkem Cu, Cd a As pro odlévání tiskařských typů. Oxid PbO se přidává do olovnatého křišťálového skla s vysokým světelný lomem. Olověné pigmenty, žlutý PbO a červené minium Pb3O4, slouží v široké míře jako základní antikorozní nátěrové hmoty na železo a ocel. Zinek dobře odolává proti atmosférické korozi, benzínu a olejům. Největší část těžby zinku jde na antikorozní povlaky ocelí, plechu, drátů a lan. Ze zinku jsou elektrody galvanických článků, karburátory aut, objímky žárovek apod. Zinek je důležitou součástí mosazí (Cu slitiny s 20 - 50 % Zn). Zinek se používá při výrobě suchých článků, nejčastěji v kombinaci zinek/uhlík. Oxid ZnO se používá jako zinková běloba, dobrá krycí barva. Má antiseptické účinky. Chloridem ZnCl2 se impregnují železniční pražce a dřevěné sloupy proti hnilobě. Sirník ZnS (ne sfalerit, ale wurtzit) v přítomnosti těžkých kovů fosforeskuje, používá se do röentgenových stínidel.
Recyklace: olovo je jedním z kovů s nejvyšší mírou recyklace, v některých státech dosahuje až 80 % spotřeby. Na rozdíl od drahých kovů to není dáno jen jeho cenou, ale tlakem na ekologickou likvidaci automobilových akumulátorů a dalších aplikací s olovem vzhledem k jeho toxicitě. U zinku dosahuje recyklace asi 20 - 30 % spotřeby.
Možnosti náhrady: ve stavebnictví a opláštění kabelů je olovo nahrazováno plasty, v benzínech dalšími antidetonačními aditivy a v pájkách slitinami s obsahem Sn, Bi, Ag a Cu. Zinek může být v antikorozních povlacích nahrazován hliníkem, kadmiem, antikorozní ocelí, plastovými povlaky a antikorozními nátěry, mosazi mohou být nahrazovány slitinami hliníku. Sloučeniny zinku v pigmentech a dalším použití mohou být nahrazovány pestrou paletou dalších materiálů.
Použitá literatura: Gabby, P. N.: Mineral Commodity Summaries - Lead [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/lead/lead_ mcs07.pdf> Jasinski, S. M.: Mineral Commodity Summaries - Zinc [online]. USA: U.S. Geologi-cal Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL:http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/zinc/zinc_m cs07.pdf> Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu II. 2. opr a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2002. 392 s.
Platinové kovy jsou skupina šesti chemicky blízkých prvků, které mají řadu společných vlastností. Spojují je např. velmi vysoké hustoty, velmi vysoké teploty tání a varu a nízká chemická reaktivita. Všechny jsou spolu se zlatem a stříbrem tradičně řazeny do skupiny tzv. drahých kovů.
lehké platinové kovy: ruthenium - Ru, rhodium - Rh, palladium - Pd těžké platinové kovy: osmium - Os, iridium - Ir, platina - Pt
Užitkové minerály:
Použití:
Iridium: je stříbrolesklý, velmi tvrdý kov. Se rtutí netvoří amalgám. Zhotovují se z něj laboratorní pícky, které lze použít do teploty 1700 ºC bez ochranné atmosféry. Iridiový drát ve spojení s platinovým drátem tvoří termočlánek pro nejvyšší teploty. Iridium se přidává k ostatním platinovým kovům pro zvýšení tvrdosti. Ze slitiny Pt-Ir se zhotovují kontakty svíček motorů a chirurgické nástroje. Ze slitiny Os-Ir se zhotovují hroty plnících per. Uměle připravovaný izotop 192Ir s poločasem rozpadu asi 74 dní se využívá při nedestruktivním zkoušení materiálů a výrobků (defektoskopii) a při radioterapii v lékařství.
Osmium: je lesklý, modrobílý kov, velmi tvrdý a křehký. Je to látka z nejvyšší hustotou na Zemi - 22,6 g·cm-1. Má vysokou teplotu tavení, dříve se používalo na vlákna do žárovek. Používá se do vysoce tvrdých slitin a katalyzátorů.
Palladium: je nejlevnější a nejlehčí z platinových kovů, má vysoký lesk, je dobře tvárné. Klenotníci do něj zasazují diamanty. V elektrotechnice se používá v tenkých vrstvách v keramických kondenzátorech. Štěpí molekuly vodíku na atomy, proto je vhodným katalyzátorem při syntézách organických látek (peroxid vodíku, kyselina dusičná, tereftalová kyselina aj.). Částečně nahradilo platinu v automobilových katalyzátorech na oxidaci škodlivých zplodin výfukových plynů. Ve žhavém stavu propouští vodík, tato vlastnost se používá při konstrukci röentgenových lamp. Soli paládia se používají v detektorech oxidu uhelnatého.
Platina: je bílý, stříbrolesklý kov se šedým nádechem. Z platinových kovů je nejběžnější, připadá na ní asi 45 % těžby. Je to ušlechtilý drahý kov, téměř nepřeměnitelný a nezničitelný. V žáru odolává chemikáliím, zhotovují se z ní tyglíky, misky, lodičky a elektrody do chemických laboratoří. Používá se v klenotnictví. Slitina 90 % Pt a 10 % Ir se teplotou nemění, je z ní zhotoven etalon (mezinárodní prototyp) metru a kilogramu. Platinový a platinoiridiový drát tvoří termočlánek pro měření teplot od 300 do 1600 ºC. Platinové zrcadla jsou na rubu průhledné. Platina je účinným katalyzátorem při výrobě kyseliny sírové, dusičné a amoniaku, syntéze silikonů, syntetického benzínu, rafinaci nafty a oxidaci škodlivých zplodin ve výfukových plynech automobilů.
Rhodium: je lesklý, velmi tažný a kujný kov. Je z platinových kovů nejdražší. Je odolnější než platina. Používá se při výrobě velmi čistého grafitu pro jadernou techniku. Působením vodíku nečerná, proto je vhodné pro výrobu zrcadel pro náročné použití. Je to vhodný katalyzátor při oxidaci alkoholu na kyselinu octovou při výrobě octu.
Ruthenium: je podobné platině, ale je tvrdé a křehké. Nemá velké praktické použití. Používá se při zvyšování tvrdosti platiny a palladia. Je katalyzátorem při syntéze amoniaku z vodíku a dusíku.
Recyklace: její míra je vzhledem k ceně kovů a tím pádem i ekonomické výhodnosti velmi vysoká, zejména jde o automobilové katalyzátory.
Možnosti náhrady: v poměrně velké míře jsou jednotlivé kovy nahraditelné dalšími z této skupiny.
Použitá literatura: George, M. W.: Mineral Commodity Summaries - Platinum-group metals [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/platinum/ platimcs07.pdf> Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Petránek, J.: Těžba kovů skupiny platiny a jejich využití. Geologický průzkum, 1990, roč. 32, č. 9-10, s. 300-301. Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2. upr. vydání, 2003. 516 s. Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu II. 2. opr a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2002. 392 s.
Vzácné zeminy, RE nebo REE (Rare Earth Elements) - anglicky, TR (Terre Rare) - francouzsky. Jde o skupinu 14-ti přírodních prvků o atomových číslech od 57 (lanthan) do 71, výjimkou je syntetické promethium. Podobnými vlastnostmi se k nim řadí ještě yttrium. Jsou si geochemicky velmi příbuzné, takže se většinou vyskytují ve směsích s převahou jednoho z nich. Technologie jejich separace byla vyvinuta až po 2. světové válce.
skupina ceru: lanthan - La, cer - Ce, praseodym - Pr, neodym - Nd, promethium - Pm, samarium - Sm, europium - Eu skupina yttria: yttrium - Y, gadolinium - Gd, terbium - Tb, dysprosium - Dy, holmium - Ho, erbium - Er, thulium - Tm, ytterbium - Yb, lutecium - Lu
Užitkové minerály:
Použití: použití prvků vzácných zemin a jejich sloučenin je v automobilových katalyzátorech, v metalurgii, pro výrobu leštících prásků, fosforeskujících látek pro elektrotechniku, výrobu magnetů a jako katalyzátory. Oxidy prvků vzácných zemin jsou používané jako barvy v keramickém a sklářském průmyslu. Jde hlavně o sulfidy ceru, které pokrývají červeno-oranžové barvy a mohou tak nahrazovat kadmiovou červeň a žluť. Vzhledem k jejich stálosti do 350 °C mají využití v průmyslových polymerech. Uměle připravované izotopy 170Tm s poločasem rozpadu asi 129 dnů a 169Yb s poločasem rozpadu asi 32 dnů se využívají při nedestruktivním zkoušení materiálů a výrobků (defektoskopii).
Recyklace: recykluje se jen nepatrné množství, většinou magnety.
Možnosti náhrady: v mnoha použitích jsou známy náhrady, ale většinou by jejich použití znamenalo ztrátu části kvalitativních vlastností.
Použitá literatura: Hedrick, J. B.: Mineral Commodity Summaries - Rare earths [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/rare_earths/rareemcs07. pdf> Keegan, N. (ed.): Raw Materials for Pigments, Fillers & Extenders. 3rd edition, Worcester Park: Industrial Minerals Information Limited, 1999. 114 s. Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2. upr. vydání, 2003. 516 s.
Rtuť je stříbrolesklá prchavá kapalina, její páry jsou jedovaté. Je to jediný kov, který je za běžných teplot kapalný. Znali ji už v antickém Řecku.
Užitkové minerály:
Použití: rtutí se kvůli pravidelné roztažnosti plní teploměry, manometry a barometry. Rtuťové lampy jsou zdrojem ultrafialového záření používaného v soláriích. Dříve bylo hlavní použití při amalgamační těžbě zlata a stříbra. Nyní je hlavní použití rtuti při výrobě chlóru, sody a NaOH. Část výroby spotřebovává elektrotechnický průmysl (rtuťové výbojky). Malé množství se běžně používá v laboratořích v teploměrech, tlakoměrech aj. Z amalgámu (slitiny) cínu a kadmia se zhotovují zubní plomby. Rtuť se používá jako lék proti kožním chorobám a ekzémům a jako prostředek proti cizopasnícím. Třaskavá rtuť (fulminát rtuťný) tvoří bílé krystalky, které třením nebo úderem lehko vybuchují, používá se jako iniciální zapalovač výbušnin. Oxid HgO je používán jako katoda v Hg-Zn elektrických článcích. I přes jejich relativně dlouhou životnost se od použití těchto baterií z environmentálních důvodů kromě speciálního použití ustoupilo. Chlorid HgCl2 byl v historii používán na balzamování mrtvol, dnes se jím impregnuje dřevo proti hnití.
Recyklace: je rozšířená u baterií, zubního amalgámu a výbojek z důvodu vysoké toxicity materiálu.
Možnosti náhrady: z důvodu toxicity rtuti se nahrazuje ve všech případech použití. Při výrobě chlóru jde o inovaci technologie, v případě baterií jde o Li, Ni-Cd a Zn, u zubních amalgámů keramický materiál. Rtuťové výbojky lze nahradit diodami LED s indiem.
Použitá literatura: Brooks, W. E.: Mineral Commodity Summaries - Mercury [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/mercury/mercucs07.pdf> Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s.
Sodík je stříbrobílý lesklý kov s modravým nádechem, měkký jako vosk a velmi reaktivní. Je to důležitý biogenní prvek.
Užitkový minerál:
halit NaCl
Použití: kovový sodík redukuje některé kovy. Vysoušejí se s ním kapaliny a transformátorový olej. Používá se jako chladící náplň ventilů leteckých motorů a některých typů jaderných reaktorů. Je katalyzátorem při výrobě syntetického kaučuku. Neónové lampy s přídavkem sodíku jsou zdrojem jasného světla lamp.
Recyklace: vzhledem k malému použití a snadné dostupnosti přírodních sloučenin není recyklován.
Možnosti náhrady: v současnosti používán minimálně, náhrady se vzhledem ke snadné dostupnosti přírodních sloučenin nehledají.
Použitá literatura: Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s.
Užitkové minerály: Do skupiny stopových prvků patří kovy, jejichž minerály nemají podstatný ložiskový význam. Často se vyskytují jako izomorfní příměs v minerálech geochemicky příbuzných kovů.
Kadmium je stříbrobílý měkký kov, velmi kujný a tažný, dobře odolný korozi. Všechny sloučeniny kadmia jsou jedovaté.
Použití: velká spotřeba kadmia je v Ni-Cd akumulátorech používaných pro uchovávání elektrického proudu. Druhé největší použití je pro výrobu pigmentů. Sirník CdS je ostře žlutá malířský pigment. Používá se při výrobě lehkotavitelných slitin. Díky jeho odolnosti korozi se s ním elektrolyticky pokrývají součástky letadel a aut. Pokadmiování měděných snímačů zvyšuje jejich odolnost proti otěru. Z rychle tuhnoucího kadmiového amalgámu se vyráběly zubní plomby. Při výrobě plastů se kadmium používá jako stabilizátor. V jaderné technice se používají kadmiové tyče pro regulaci toku neutronů. Kadmium se používá i při výrobě neutronových vlhkoměrů.
Recyklace: je nutná vzhledem k toxicitě kovu a jeho sloučenin.
Možnosti náhrady: v bateriích Li a Ni-MH, jako žlutý pigment sulfid Ce, pokovování Zn a Al.
Použitá literatura: Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Kuck, P. H.: Mineral Commodity Summaries - Cadmium [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cadmium/cadmimcs 07.pdf>
Gallium je měkký tažný kov modrobílého lesku, otírá se o prsty a je možné ho krájet. Při teplotě místnosti se taví na neprchající kapalinu.
Použití: jeho hlavní využití je v polovodičové technologii. Arzenid, fosfid a fosfoarzenid Ga mají polovodičové vlastnosti, používají se v tranzistorech, diodách, laserech, počítačové a kopírovací technice. GaAs převádí elektrickou energii na koherentní světlo (laserové diody, LED). Užívá se jako dopant do jiných polovodičů. Používá se při výrobě ferritů a granátoidu GGG (Gadolinium Galium Garnet) pro laserovou techniku. Plní se jím křemenné teploměry použitelné v rozmezí -15 ºC až 1000 ºC. Lze použít u speciálních zrcadel. Není jedovaté, ze slitiny s cínem a bismutem se vyrábí zubní plomby namísto amalgámu. Používá se i při výrobě lehko tavitelných slitin.
Recyklace: finální výrobky se nerecyklují.
Možnosti náhrady: v LCD monitorech tekuté krystaly organických sloučenin, v laserech fosfid In. V části aplikací nemá v současnosti náhradu.
Použitá literatura: Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Kramer, D. A.: Mineral Commodity Summaries - Gallium [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/gallium/gallimcs07.pdf>
Germanium je křehký šedobílý kov, typický polovodič s nízkou elektrickou vodivostí, která je funkcí teploty.
Použití: velký význam má jako katalyzátor při výrobě polymerů (plastů). Monokrystaly velmi čistého germania se díky polovodičovým vlastnostem používají v elektrotechnice (radary, tranzistory). Nyní toto použití poněkud klesá ve prospěch aplikací v optice - Ge propouští infračervené záření. Germaniové generátory mění teplo na elektrickou energii. Slitiny germania mají zajímavé vlastnosti - slitina se zlatem (klenotnická pájka) se při chladnutí roztahuje, slitina s mědí a zlatem je vhodná v zubním lékařství. Oxid GeO2 dodává optickému sklu vysoký světelný lom. Gadoliniovo-germaniové granátoidy (GGG) se používají v laserové technice.
Recyklace: celosvětově dosahuje asi 35 % spotřeby díky recyklaci elektronického odpadu.
Možnosti náhrady: katalyzátory Ti, elektronika částečně kovový Si, infračervené aplikace ZnSe.
Použitá literatura: Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Xiaoyu, B.: Mineral Commodity Summaries - Germanium [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/germanium/germamcs 07.pdf>
Hafnium: viz zirkonium a hafnium
Indium je stříbrobílý, měkký vzácný kov.
Použití: galvanické pokovování ložisek leteckých motorů. Slitiny Ge-In se používají v elektrotechnice (tranzistory). Ze slitina Ag-Cd-In se vyrábí kontrolní tyče jaderných reaktorů. Některé slitiny mají nízké teploty tání. Indium slouží k pájení polovodičových přípojů za nízkých teplot. Indiové zrcadla odráží všechny části spektra, jsou nejkvalitnější ze všech zrcadel.
Recyklace: jen ve velmi malé míře.
Možnosti náhrady: tranzistory Si, speciální slitiny Ga, kontrolní tyče jaderných reaktorů Hf.
Použitá literatura: Carlin, J. F.: Mineral Commodity Summaries - Indium [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/indium/indiumcs07.pdf> Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s.
Rubidium je vzácný kov, měkčí než vosk. Je velmi reaktivní, na vzduchu i ve vodě se samovolně zapaluje. Uchovává se v parafínovém oleji.
Použití: působením světla se stává zdrojem elektrické energie, čehož lze využít při výrobě fotočlánků (termoiontové konvertory) a v elektronice. Přidání oxidu Rb2O do skla zvyšuje jeho tvrdost, ale zároveň snižuje teplotu měknutí.
Recyklace: nerecykluje se.
Možnosti náhrady: ve většině aplikací je možné nahradit chemicky blízkým cesiem.
Použitá literatura: Brooks, W. E.: Mineral Commodity Summaries - Rubidium [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cesium/rubidmcs07.pdf> Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s.
Rhenium je těžký, kujný a tažný, na vzduchu stálý kov.
Použití: je výborným katalyzátorem. Většina Re se zpracovává na bimetalické katalyzátory Pt/Re, které jsou v automobilových motorech na vysokooktanový bezolovnatý benzín. Vyrábí se z něj termočlánky použitelné do 1900 ºC. Slitiny s W a Mo se používají do elektrod, ionizačních čidel, regulátorů teploty, elektromagnetů, polovodičů, rentgenových a elektronových lamp aj.
Recyklace: recyklují se všechny použité Pt/Re katalyzátory a malé množství slitin s W a Mo.
Možnosti náhrady: pro drahé Pt/Re automobilové katalyzátory se stále hledají, v termočláncích Rh-Ir, elektronové lampy W a Ta.
Použitá literatura: Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Magyar, M. J.: Mineral Commodity Summaries - Rhenium [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/rhenium/rhenimcs07. pdf>
Skandium je světlešedý lesklý kov.
Použití: zatím se pro svou cenu ve větším množství nepoužívá, i když byla navržena řada možností jeho využití. Kovové skandium má použití jako katalyzátor, přídavek do žáruvzdorných ocelí, ve slitinách s Al v kosmických technologiích a ve špičkovém sportovním vybavení (rámy jízdních kol, golfové hole, baseballové pálky aj.). Oxid skandia se používá jako přídavek do speciálních skel, v produkci laserů, halogenových lamp, polovodičů, granátů Y-Ga-Sc a magnetů pro elektroniku. Arzenid a fosfid skandia se používají v produkci vysoce-ohnivzdorných materiálů o teplotách tání kolem 2700 ºC.
Recyklace: nerecykluje se.
Možnosti náhrady: ve většině svého omezeného použití nemá náhradu.
Použitá literatura: Hedrick, J. B.: Mineral Commodity Summaries - Scandium [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/scandium/scandmcs 07.pdf> Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s.
Selen se vyskytuje ve více modifikacích.
Použití: červený sklovitý zahříváním přechází na šedý kovový selen, který vede elektrický proud. Po osvětlení se zvyšuje jeho vodivost, čehož se využívá v elektrotechnice a fotoelektropřístrojích. Při styku s kovy propouští el. proud jen jedním směrem, lze z něj zhotovovat usměrňovače. Důležité použití je v xerografii. Selenem se odbarvuje a barví sklo na růžovo, oranžovo a červeno (CdS + CdSe). V metalurgii se selen používá jako přídavek do oceli, slitin Cu a Pb, slitin s Sb do tradičních i hybridních automobilových akumulátorů, a především do bezolovnatých mosazí se 2 % Se a 1 % Bi k výrobě netoxických vodovodních a kanalizačních trubek. Menší množství se používají v zemědělství jako přísada do krmiv, hnojiv, v chemickém a farmaceutickém průmyslu a při výrobě pigmentů (hlavně sulfoselenidu kadmia). Sloučeniny selenu jsou jedovaté.
Recyklace: pouze omezené množství.
Možnosti náhrady: ve fotokopírovacích přístrojích amorfní Si a organické fotoreceptory, pigmenty organické sloučeniny, barvení a odbarvování skla CeO2, ve slitinách Bi, Pb a Te.
Použitá literatura: George, M. W.: Mineral Commodity Summaries - Selenium [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/selenium/selenmcs 07.pdf> Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s.
Tellur je cínově bílý krystalický kov.
Použití: při výrobě železa a oceli pro zvýšení odolnosti vůči korozi, jeho použití v metalurgii ale stagnuje. Přidává se do olova (0,1 %) na výrobu kabelů, kterým dodává pevnost a elastičnost.Oxid telluru a tellurid sodný zbarvují sklo a porcelán do rubínova a hněda, podobné vlastnosti ale mají i daleko levnější sloučeniny selenu. V gumárenství se používá jako katalyzátor. V elektronice se používají slitiny SeTe a TeAs jako polovodiče a ve fotografických blescích. Z telluridu Cd-Zn se vyrábí detektory na gamma záření. Sloučeniny jsou jedovaté.
Recyklace: pouze velmi omezené množství.
Možnosti náhrady: v ocelářství Bi, Ca, Pb, P, Se a S, v gumárenství k vulkanizaci kaučuku S a Se aj.
Použitá literatura: George, M. W.: Mineral Commodity Summaries - Tellurium [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/selenium/tellumcs 07.pdf> Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s.
Thallium je lesklý kov, podobný olovu. Na vzduchu se velmi rychle okysličuje.
Použití: většina produkce se spotřebovává v elektronice (supravodivče aj.). Přidává se k Se v infračervených technologiích, do lehkotavitelných slitin a do skel s velmi vysokým lomem světla. Jeho sloučeniny jsou prudce jedovaté. Jeho slabými roztoky se impregnuje dřevo a moří obilí před výsevem.
Recyklace: nerecykluje se.
Možnosti náhrady: v ocelářství Bi, Ca, Pb, P, Se a S, v gumárenství k vulkanizaci kaučuku S a Se aj.
Použitá literatura: Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Xiaoyu, B.: Mineral Commodity Summaries - Thallium [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/thallium/thallmcs07.pdf>
Stroncium je stříbrolesklý měkký žlutavý kov, který se samovolně se zapaluje karmínově červeným plamenem.
Užitkové minerály:
Použití: prvotní suroviny stroncia, hlavně celestin, přetváří chemický průmysl na sloučeniny: dusičnan, chlorid, uhličitan, hydroxid aj. Největší spotřeba je uhličitanu stroncnatého, který se používá při výrobě barevných televizních obrazovek. Ze sloučenin se v pyrotechnice uplatňuje dusičnan Sr(NO3)2, který zbarvuje rakety karmínově červeně. Sirník stroncnatý je součástí svítivých barev a vhodný depilátor. Uhličitan stroncnatý je vhodný na odcukerňování melasy v pivovarech. Stronciumtitanát se pro vysoký index lomu používá v optickém průmyslu. Umělý radionuklid stroncia 90Sr se používá do malých jaderných elektrických baterií. Slitiny Al-Si se Sr mají velkou tepelnou roztažnost. Přídavek stroncia se používá do ferrytovo-keramických magnetů.
Recyklace: nerecykluje se.
Možnosti náhrady: náhrady ve větší části použití (barevné TV obrazovky, magnety, pyrotechnika) jsou možné, jejich použití by ale znamenalo snížení kvalitativních vlastností.
Použitá literatura: Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Ober, J. A.: Mineral Commodity Summaries - Strontium [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/strontium/stronmcs 07.pdf>
Stříbro je bílý, tažný a kujný kov, je nejlepším vodičem elektrického proudu a tepla. Lidstvo ho zná už několik tisíc let.
Užitkové minerály:
Použití: v klasických fotografických materiálech se používají halové sloučeniny stříbra, které jsou nestálé a rozkládá je sluneční světlo. V historii mělo velký význam v primární ekonomice států jako tezaurový kov a v mincovnictví, nyní se používá jen omezeně na pamětní ražby. Používá se při výrobě ozdobných předmětů, ke stříbření zrcadel, při výrobě baterií Ag-Zn a Ag-Cd s vysokou kapacitou a jako materiál k přípravě zubního amalgámu. Dále má stříbro dezinfekční účinky, používá se při čištění vody. Fotosenzitivní skla obsahují do 0,3 % Ag.
Recyklace: představuje necelých 20 % spotřeby.
Možnosti náhrady: pro výrobu zrcadel jsou vhodné i hliník a rhodium, zubní amalgámy jsou nahrazovány keramickým materiálem. Ve fotografii se prudce snížilo použití díky nástupu digitální techniky.
Použitá literatura: Brooks, W. E.: Mineral Commodity Summaries - Silver [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/silver/silve mcs07.pdf> Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu II. 2. opr a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2002. 392 s.
Titan je lehký ocelově šedý kov, kujný a tažný, odolný vůči korozi.
Užitkové minerály:
Použití: titan i jeho slitiny (Ti-Al-Sn, Ti-Al-V aj.) mají velké použití díky relativně nízké hustotě, vysoké pevnosti a odolnosti proti korozi, špatně se ale zpracovává. Titan je vhodný jako konstrukční materiál v chemickém a lodním průmyslu - odolává chlóru, kyselinám i mořské vodě. Používá se na konstrukce aut, letadel a lodí, v lékařství pro chirurgické nástroje a protézy. Ve formě ferrotitanu odstraňuje plyny z ocelové taveniny. Slitiny Ti-Al jsou žáropevné až do 900 °C. Slitina 45 % Ti a 55 % Ni je lehká, pružná, odolává korozi a má „paměť“ deformovaná po zahřátí znovu získá původní tvar. Oxid TiO2 se používá na výrobu titanové běloby. Je na vzduchu stálý, používá se v malířství na nátěry, do emailů, glazur i do zubních past. Je součástí masti proti kožním chorobám. Používal se v gumárenské výrobě a jako plnivo papíru, kaučuku a plastů. Karbid TiC, vznikající v litině obsahující titan, je velmi tvrdý a odolný proti kyselinám i zásadám. Využívá se spolu s karbidem wolframu nebo molybdenu pojeném kobaltem na výrobu řezných nástrojů a průvlaků na tažení drátu. Karbid titanu TiC spolu s diboridem titanu TiB2 se využívají jako abraziva a žáruvzdorné hmoty. Ti-keramika na bázi sloučenin CaTiO3 - CaSnO3, TiO2 a BaO - TiO2 se používá pro výrobu kondenzátorových dielektrik.
Recyklace: existuje u čistého kovu i jeho slitin, je ale velice nízká.
Možnosti náhrady: hliník, ocel a speciální slitiny mohou částečně nahradit titan díky své pevnosti, hliník, nikl, speciální oceli a slitiny zirkonia díky odolnosti vůči korozi. Titanová běloba může být nahrazena dalšími sloučeninami (přírodní i chemicky připravený uhličitan vápenatý, mastek a kaolín), tyto pigmenty ale postrádají vysokou bělost a kryvost oxidů titanu.
Použitá literatura: Gambogi, J.: Mineral Commodity Summaries - Titanium and titanium dioxide [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodi ty/titanium/tidiomcs07.pdf> Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Neužil, J.: Titan v keramických surovinách. Acta Universitatis Carolinae - Geologica, 1989, Vol. 33, No. 2, s. 199 - 208. Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu II. 2. opr a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2002. 392 s.
Vanad je ocelově šedý, lesklý, velmi tvrdý, ale křehký kov. Všechny jeho sloučeniny jsou jedovaté.
Užitkové minerály:
Použití: téměř všechen vyrobený vanad se spotřebovává v hutnictví. Přísada 0,1 až 0,25 % vanadu (s uhlíkem tvoří V4C3) zvyšuje pružnost a odolnost vůči tření konstrukčních a nástrojových ocelí, přídavek 1 až 2,5 % zvyšuje vlastnosti rychlořezných ocelí. Vanadové oceli se vyznačují vysokou pevností v kmitu, proto se z nich zhotovují péra do aut a železničních vagónů. Zvýšený obsah vanadu má význam i v ocelích pro mnoho jiných použití. Slitina vanadium je odolná proti korozi v mořské vodě. Oxid V2O5 je výborný katalyzátor při výrobě kyseliny sírové, při syntéze amoniaku, při oxidaci naftalenu atd. Další použití jsou v sklářském, keramickém a elektronickém průmyslu.
Recyklace: pouze velmi malé množství se recykluje ve formě vanadových ocelí a katalyzátorů.
Možnosti náhrady: vanadové oceli mohou částečně nahradit oceli legované směsí jiných prvků (Nb, Mn, Mo, Ti, W), katalyzátory částečně Pt a Ni.
Použitá literatura: Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Magyar, M. J.: Mineral Commodity Summaries - Vanadium [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/vanadium/vanadmcs 07.pdf>
Vápník je stříbrobílý lesklý kov, třetí nejčastěji se vyskytující kov na naší planetě.
Užitkové minerály:
Použití: kovový vápník se používá jako přísada do ložiskových kovů, do olověných akumulátorů, dále slouží jako legovací látka pro zesílení hliníkových nosníků, k regulaci obsahu grafitického C a obsahu kyslíku v litině a k odstraňování Bi z Pb. Chemicky se užívá jako čistící látka při výrobě oceli a redukční činidlo při výrobě jiných kovů (thorium, uran, plutonium, zirkon, hafnium, vanad, wolfram, kovy vzácných zemin aj.) z jejich oxidů a fluoridů, a také k získávání neodymu a boru z jejich oxidů k výrobě trvalých Nd-Fe-B magnetů. Malým spotřebitelem jsou meteorologové pro výrobu vodíku pro balóny. Vápník je potřeba i do automobilových bezobslužných hermetických akumulátorů. Důležité jsou sloučeniny vápníku - vápenec, dusičnan Ca(NO3)2, karbid CaC2.
Recyklace: v kovové formě se nerecykluje.
Možnosti náhrady: v současnosti používán minimálně, náhrady se vzhledem ke snadné dostupnosti přírodních sloučenin nehledají.
Použitá literatura: Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s.
Wolfram je bílý lesklý velmi dobře tažný kov, který má ze všech kovů nejvyšší teplotu tání (3410 ºC), proto ho není možné slévat.
Užitkové minerály:
Použití: v ocelářství je důležitou přísadou do legovaných nástrojových ocelí pro pilníky, rychlořezné nože, lopatky plynových turbín. Přísada okolo 10 až 18 % W totiž způsobuje, že jejich vysoká tvrdost se nemění pod teploty asi 550 °C. Tenká vlákna wolframu se používají do wolframových žárovek, které jsou však stále častěji nahrazovány úspornějšími typy žárovek bez wolframu s delší životností. Z 1 kg wolframu se vytáhne vlákno až 700 km dlouhé. Wolfram se používá do svíček výbušných motorů, jako tepelný a radiační štít pro kosmickou techniku, katody pro rentgenové záření, žhavící části pro průmyslové pece aj. Wolfram není možné kvůli příliš vysoké teplotě tavení technicky tavit a odlévat, proto se výrobky tvoří slinováním prášku (prášková metalurgie). Sloučeniny se používají v průmyslu barev a laků, do emailů, při barvení skla, jako katalyzátory, chemické činidla aj.
Recyklace: ve vyspělých zemích dosahuje až 35 % spotřeby.
Možnosti náhrady: slinuté karbidy wolframu lze nahradit karbidy Mo a Ti, diamantovými a kompozitními materiály z keramiky a kovů, molybden může zastoupit wolfram i v případě legování ocelí.
Použitá literatura: Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu II. 2. opr a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2002. 392 s. Shedd, K. B.: Mineral Commodity Summaries - Tungsten [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/tungsten/tungsmcs 07.pdf>
Zirkonium je ocelově šedý kov s vysokou teplotu tavení, pevností, dobrou tvárností, žáruvzdorností, odolností proti korozi a malou absorpci neutronů Hafnium: je velmi lesklý kujný kov.
Užitkové minerály:
Použití: zirkonium je se používá pro výrobu raketových motorů, turbín letadel a jako konstrukční materiál v jaderných reaktorech. Díky malé absorpci neutronů zirkonium slouží hlavně k potahování tyčí z oxidu uraničitého, používaných ve vodou chlazených jaderných reaktorech. Izomorfní příměs hafnia zhoršuje jeho jaderné vlastnosti. Přídavek 0,01 % zirkonia k oceli zvyšuje tvrdost a kujnost pancířových plátů. Jeho sloučeniny (zejména přírodní zirkon a ZrO2) se využívají jako žáruvzdorné hmoty. Keramické materiály na bázi oxidu zirkoničitého mají velmi vysokou pevnost a lomovou houževnatost. Vyrábí se z nich otěruvzdorné součásti mlýnů, nástroje na tváření kovů a tažení drátů, výstelky spalovacích motorů. Další použití má ve speciální elektrokeramice a biokeramice. Hafnium se využívá v kontrolních tyčích jaderných reaktorů v ponorkách s jaderným pohonem. Je vedlejším produktem zpracování zirkonia, v němž je díky silné absorpci termických neutronů škodlivou příměsí. Může některými vlastnostmi nahrazovat zirkonium. Oxid HfO2 má teplotu tavení 2912 ºC a je vhodný na výrobu žáruvzdorných skel. Vysoké teploty tavení mají i borid (3250 ºC), nitrid (3310 ºC) a karbid hafnia (3890 ºC), které mohou mít uplatnění ve speciální metalurgii.
Recyklace: u kovového zirkonia kovu není významná, recyklují se zejména žáruvzdorné hmoty. Recyklace hafnia je nevýznamá.
Možnosti náhrady: pro výrobu slévárenských forem je možno použít chromit nebo olivín namísto zirkonu, v případě dalších žáruvzdorných použití zirkonia pak dolomit a spinel. Pro konstrukce částí jaderných reaktorů je možné omezeně využít Nb, Ta a antikorozní ocel. Hafniové kontrolní tyče jaderných reaktorů je možné nahradit slitinou Ag-Cd-In, v některých slitinách jsou Hf a Zr vzájemně zastupitelné.
Použitá literatura: Gambogi, J.: Mineral Commodity Summaries - Zirconium and hafnium [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/zirconium/zirco mcs07.pdf> Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu II. 2. opr a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2002. 392 s.
Zlato je stálý, žlutý, lesklý kov. Je nejkujnější ze všech kovů, má největší tažnost. Je velmi dobrý vodič elektřiny a tepla. Je využíváno nejméně 6-7000 let.
Užitkové minerály:
Použití: zlato je velmi měkké a tvárné. Klasická je výroba zlatých šperků a mincí. Nevýhodná měkkost se vylepšuje přídavkem Ag, Cu a Pd, příměsí dalších prvků se dosahuje požadovaných barev slitin. Jde např. o bílé zlato (Pd-Cu-Zn, Pd-Ag-Cu-Zn nebo Cu-Ni-Zn), červené zlato (Cu-Ag), růžové zlato (Cu-Ag-Zn, Cu-Ag) a jiné. Obsah zlata u výrobků z těchto klenotnických slitin udává puncovní značka udělovaná Puncovním úřadem. Ten zveřejňuje i registr klenotnických zlatých slitin daných zákonem. Dříve se obsah zlata v klenotnických slitinách vyjadřoval pomocí karátů (100 % = 24 karátů, tj. 24 dílů zlata), dnes jde o zlomky tisíce. Velmi tenké zlaté fólie se používají pro pozlacováních soch aj. Dobrá vodivost a stálost zlata ho předurčuje pro použití v elektrotechnice a kosmické technice. Význam má i pro barvení skla (rubínové barvy) a v lékařství.
Recyklace: dosahuje až 50 % spotřeby. Ve skutečnosti se ovšem jen nepatrné množství použitého kovu vrací zpět do přírody, většinu výrobků lidé pro hodnotu kovu uchovávají.
Možnosti náhrady: v elektrotechnice se obsah drahého zlata snižuje přídavkem dalších kovů do slitiny, z hlediska uchování peněz je možné využít mnoho dalších komodit, např. platinové kovy a diamanty.
Použitá literatura: George, M. W.: Mineral Commodity Summaries - Gold [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-12-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/gold/gold _mcs07.pdf> Jirkovský, R., Tržil, J., Mažáriová, G.: Abeceda chemických prvkov. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1980. 224 s. Miller, A. M.: Gems and Jewellry Appraising. 2. vyd., Woodstock, Vermont: GemStone Press, 1999. 222 s. Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu II. 2. opr a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2002. 392 s.
Železo je černošedý kov. Už odedávna známý a používaný, podle něj je pojmenováno i jedno období historie lidstva - doba železná.
Užitkové minerály:
Použití: železo je nejdůležitější technický kov. Výroba surového železa a ocelí dosáhla v roce 2005 1,955 mld. tun. Je tak přibližně 61krát větší než výroba v pořadí druhého hliníku (32 mil. t) a 130krát větší než v pořadí třetí mědi (15 mil. t). Zkujňováním křehkého surového železa se vyrábí různé oceli - viz kapitola Výroba železa a oceli. Používají se jako běžný konstrukční a stavební materiál (mosty, haly a budovy, lodě, železnice, drobné předměty aj.). Část ocelí se z různých důvodů (špatná slévatelnost, nemožnost třískového obrábění aj.) vyrábí slinováním pomocí práškové metalurgie. Jde např. o nízkolegované oceli Fe-Cu a Fe-Cu-C, nerezavějící slinuté oceli Fe-Cr a Fe-Cr-Ni-Mo, vysokolegované oceli Fe-Cr-C a Fe-Cr-Cu-Mo-C. Obdobně se vyrábí i měkké magnety Fe, Fe-P, Fe-Si, Fe-Ni a Fe-Co. Magnety se používají na výrobu transformátorů, motorů, generátorů, měničů aj. Jednou z nevýhodných vlastností železa je poměrně rychlá koroze. Jde o fyzikálně-chemickou interakci kovu a prostředí (v případě železa přítomnost vody a vzdušného kyslíku), vedoucí ke změnám vlastností kovu. Koroze železa závisí i na přítomnosti dalších aktivních látek. V závislosti na stupni agresivity prostředí je 10-20krát rychlejší než u zinku nebo mědi a na rozdíl od nich se sama nezastaví. Chudé rudy železa se používají k výrobě oxidů železa, používaných k odsiřování zemního plynu, výrobě portlandského cementu, ve sklářském průmyslu, jako přídavek k slévárenským pískům, a také k výrobě barev, laků a emailů (viz. Fe-pigmenty). Síran FeSO4 · 7 H2O (zelená skalice) se používá při výrobě kamenců, chlorid FeCl3 zastavuje krvácení, pentakarbonyl železa Fe(CO)5 je jedna z antidetonačních přísad do benzínu.
Recyklace: je velmi rozšířená prakticky ve všech zemích světa. Recyklují se odpady ze všech stupňů výroby, opracování i použití.
Možnosti náhrady: železo je díky své ceně široce používaný kov. Většinou lze nahradit levnějšími nekovovými materiály nebo dražšími kovovými a nekovovými s výhodnějšími vlastnostmi. Dřevo, beton, sklo, plasty, papír a hliník mají výrazně menší hustotu a mohou železo (oceli) široce nahrazovat.
Použitá literatura: Fenton, M. D.: Mineral Commodity Summaries - Iron and steel [online]. USA: U.S. Geological Survey, January 2007 [cit. 2007-24-11]. PDF formát. Dostupný z www: <URL: http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity /iron_&_steel/festemcs07.pdf> Kubátová, H., Svoboda, M., Benešová, J., Jarušek, J.: Nátěry kovů. Praha: Grada Publishing, 2000. 101 s. Ptáček, L. et al.: Nauka o materiálu II. 2. opr a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2002. 392 s.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||