A fémek mindig és mindenhol vesznek körül bennünket. Ma már sok olyan dolog szerves része, amit mindennap használunk. Elég csak körülnézni a szobában, ahol van, hogy megértse, ez tényleg így van.
Iskola óta tudjuk, hogy ezek az ásványok két nagy csoportra oszthatók – a vas- és a színesfémekre. Hogy melyik melyik csoportba tartozik, azt nekünk kell kideríteni. Milyen színesfémek léteznek bolygónkon?
Mi az a black metal
A „vasfémek” kategóriájába tartozik a vas és minden jelenleg létező ötvözete. A vas tiszta formájában csak kutatólaboratóriumokban található. Főleg acélból van.
Ez a fajta fém úgy jön létre, hogy vasat szénnel kombinálnak, és további elemeket adnak hozzá, amelyek a kapott fémnek bizonyos, egy adott gyártás során szükséges tulajdonságokat biztosítanak (például mágnesesek).
Vas és acél
A vasfémek előállítása során általában több szabványos fázis létezik: az érc kitermelése és nagyolvasztóban történő feldolgozása. Ezt követően öntöttvasat kapnak, amelyből később kapnakbármilyen acél és vasötvözet. Ez utóbbiakat gyakrabban használják a nehéziparban. Ellentétben velük, a színesfémek lágyabb anyagok, kissé eltérő tulajdonságokkal, más területen használják őket.
Az öntöttvas összetétele 93% vasat és körülbelül 3-5% szenet tartalmaz, valamint kis mennyiségben maradványelemeket. Ezt az anyagot ritkán használják a gyártáshoz, mert törékeny. Megtalálható bizonyos típusú csövek, szelepek vagy szelepek gyártásában. De az előállított vas nagy részét (több mint 90%-át) acéllá dolgozzák fel.
A vasból készült fő acéltípusok a következők: szén és alacsony széntartalmú (edzett) acél, rozsdamentes, ferrit-króm, króm, martenzites-króm, króm-vanádium, ötvözet, nikkel, volfrám, molibdén és mangán acél.
Vasérc
Tiszta formájában a periódusos rendszernek ez az eleme a földkéregben meglehetősen kis mennyiségben (mindössze 5,5%) található. De sok benne van a különféle vasércek összetételében.
A legjelentősebb lelőhelyek (a tartalék több mint 30 billió tonna) a vastartalmú kvarcitrétegek, amelyek életkora több mint kétmilliárd év. Főleg Dél- és Észak-Amerikában, Afrikában, Indiában és Nyugat-Ausztráliában forgalmazzák.
Mik azok a színesfémek
A fémek egy másik nagy csoportjában, az előzővel ellentétben, több is vanpuha tulajdonságaik, képlékenyebbek, hő- és elektromos vezetőképességük, korrózióállóságuk és sok más tulajdonságuk van.
A színesfémek az összes fém és ötvözeteik együttes neve, kivéve a vasat. „Színesfémeknek” is nevezhetjük őket, ami elég tisztességes lenne.
Színesfémek:
- arany, ezüst, platina (nemesfémek);
- alumínium, titán, magnézium, lítium, berillium (könnyű);
- réz, ón, ólom, cink, kob alt, nikkel (nehéz);
- nióbium, molibdén, cirkónium, króm, volfrám (tűzálló);
- indium, gallium, tallium (szórt);
- szkandium, ittrium és minden lantanid (ritkaföldfém);
- rádium, technécium, aktínium, polónium, tórium, francium, urán és transzurán elemek (radioaktív).
A színesfémkohászat története
A színesfémeket ma aktívan használják a mérnöki iparban, a vegyiparban, az építőiparban és sok más termelési területen. A tudományos és technológiai fejlődésnek köszönhetően ennek az anyagnak a hatóköre folyamatosan bővül, a fémbányászati technológiák pedig folyamatosan javulnak.
Az idő múlásával a színesfémek használata nőtt, ami új elemek és nevek felfedezéséhez vezetett. Egyre több fémet kezdtek felhasználni a gyártásban. A 20. század elején körülbelül 15 elemet használtak, 50 év után pedig kétszer annyit. A mai napig több mint 70 különböző fémet használnak, ami a jelenlegi többséghíres.
A nehéz színesfémek iránti kereslet növekedése a hadiipar (lőszergyártás) növekvő igényeinek köszönhető, de a könnyűfémek egy csoportját az űriparban alkalmazták.
A nemesi csoportot ősidők óta széles körben használták ékszerek és dísztárgyak gyártására. A 20. század 90-es éveiben az arany 78%-át, a platina 36%-át és az ezüst 15%-át használták fel erre a célra. Ha más területeket veszünk, ahol nemesfémeket használnak, akkor ezek az elektronikai gyártás (arany érintkezők az eszközökben), az autógyártás (kb. 43% platina), és az ezüstöt film- és fényképészeti anyagok előállítására használták.
Színesfémek jellemzői
Ebbe a csoportba tartozó fémek mindegyike rendelkezik olyan tulajdonságokkal, amelyek nagymértékben meghatározzák a csoportba tartozó fémeket. Ez számos iparágban a színesfémek használatához is vezet.
Így például a legtöbb nagy hőkapacitású és hővezető képességgel rendelkezik, ami lehetővé teszi, hogy hegesztés után gyorsan lehűljenek. Ennek van egy árnyoldala is: ha fémekkel, például magnéziummal és rézzel dolgozik, közvetlenül a hegesztés előtt fel kell melegíteni, és maga a folyamat során erős hőforrásokat kell használni, hogy ne hűljenek le.
Egy másik jellemző tulajdonság a mechanikai tulajdonságok csökkenése. Erre tekintettel óvatosan kell velük dolgozni, hogy elkerüljük a deformációt.
Színesfémek aktív melegítés alattgázokkal reagál. A titán, a molibdén és a tantál egyértelműen bizonyítja ezt a tulajdonságot.
Ez a fémcsoport hosszú ideig használható, de óvni kell őket az oxigéntől, amely tönkreteszi a fémeket. Ehhez például a vezetékeket védőlakkkal vonják be. Korábban a fém két rétegben való alapozásra alkalmas.
Rézércek
Ez az érctípus a legelterjedtebb a színesfém kategóriában. Ennek a fémnek van a legszélesebb felhasználási területe is: építőipar, ipari energia, repülőgépgyártás, gyógyászat, hatékony hőcserélők gyártása és még sok más.
A réz lelőhelyek is változatosak. Napjainkban nagy jelentőséget tulajdonítanak a szegényes, szétszórt érceknek (porfirált típusú), amelyeket vulkánok szellőzőnyílásaiban bányásznak. A magmakamrákból származó forró oldatból kémiai elem keletkezett. Az ilyen ércek nagy készlete Észak- és Dél-Amerikában található.
A rézérc másik fajtája a pirit, amelyet a tengerek és óceánok fenekén bányásznak. Forrás – az Urálban található.
Az ilyen ércek másik hatalmas forrása a rézhomokkő (Chita régió Oroszországban, Katanga Afrikában).
Így a színesfémek nélkülözhetetlen anyagok számos minket körülvevő dolog előállításához.
