Surowce metaliczne - przykłady, zastosowanie, występowanie - geografia

Od czasu opanowania umiejętności wytopu metali (ok. 5000 lat p.n.e.) są one uważane za najlepszy (z biegiem czasu za podstawowy) surowiec do wyrobu narzędzi i broni. Z czasem zaczęto z nich wykonywać naczynia (np. garnki, czy puszki konserwowe), urządzenia oraz wykorzystywać je jako materiał konstrukcyjny w budownictwie (np. w wyrobie betonu zbrojonego). Znaczenie metali w rozwoju cywilizacji podkreśla wykorzystanie ich do podziału dziejów cywilizacji ludzkiej na okresy, w których w wytwarzaniu narzędzi wykorzystywano określone metale i ich stopy (epoka brązu, epoka żelaza itd.).

Tylko niektóre metale (np. niektóre złoża miedzi, czy złota) występują w formie rodzimej (nadającej się po przekuciu do wykorzystania). Większość występuje w postaci rud – skał lub minerałów zawierających obok związków metali również inne związki (skałą płonną). Górnictwo zajmuje się więc wydobyciem rud (i ewentualnie ich wstępną obróbką), zaś hutnictwo oddzieleniem czystego metalu od skały płonnej i zanieczyszczeń. Często złoża metali występują jako złoża polimetaliczne (np. w kopalniach Legnicko-Głogowskiego Okręgu Miedziowego w wydobywanej rudzie obok miedzi występuje srebro, a w jednej z tamtejszych kopalni również nikiel, kobalt i molibden).

Największe znaczenie spośród rud metali mają rudy żelaza, z którego wytwarzany jest jeden z najważniejszych materiałów konstrukcyjnych – stal (stop żelaza z węglem). Główne rudy żelaza to: magnetyt (Fe3O4 – do 72% żelaza), hematyt (Fe2O3 – do 70% żelaza), syderyt (FeCO3 – do 48% żelaza) i limonitruda darniowa (2Fe2O3 x nH2O – do 25% żelaza). Rezerwy światowe rud żelaza możliwe i opłacalne do wydobycia w oparciu o obecnie stosowaną technologię wynosiły w 2009 roku (wg Służby Geologicznej USA – USGS) 160 mld t. Najbardziej wartościowe (najbogatsze w czysty metal) są rudy pochodzące ze skał prekambryjskich (np. banded iron formations BIF, w których wyraźnie widoczne są cienkie laminy tlenków żelaza rozdzielone warstewkami łupków i rogowców). Duże zasoby skał bogatych w rudy żelaza znajdują się na terenie Rosji (np. kurska anomalia magnetyczna), Kanady (na Labradorze), USA (Mesabi Range w okolicy Jez. Górnego), Australii (Pilbara w płn.-zach. Australii), Indii, Brazylii (okolice Belo Horizonte w stanie Minas Gerais), Ukrainy (rejon Krzywego Rogu) i Szwecji (okolice Kiruny i Gällivare) oraz niektórych krajów afrykańskich (RPA, Mauretanii, Liberii).

W ostatnim stuleciu wzrosła rola metali uszlachetniających stal. Należą do nich: mangan, chrom, nikiel, wolfram, wanad, tytan i inne. Metale te udało się uzyskać w postaci czystej dopiero w XVIII wieku i później. Mangan, chrom, tytan i nikiel wykorzystywane są m.in. w produkcji stali nierdzewnych. Wolfram z kolei jest składnikiem stali żaroodpornych (np. w produkcji włókien żarowych w żarówkach). Dodatek wanadu zwiększa twardość stali (głównie stale narzędziowe), dodatek tytanu jej wytrzymałość na rozciąganie i zginanie. Stop żelaza, niklu, kobaltu i aluminium (alniko) stosowany jest w produkcji magnesów trwałych. Chrom i nikiel (ale też kadm, cynk i inne metale) stosuje się też do pokrywania metalu i plastiku powłoką antykorozyjną (chromowanie nadaje też przedmiotom walory ozdobne).

Możliwe do wydobycia rezerwy światowe rud metali uszlachetniających stal wynosiły w 2009 (wg USGS):
- rudy manganu 5,2 mld ton (większość w RPA),
- rudy tytanu 1,5 mld ton (najwięcej w Australii, RPA, Kanadzie i Indiach),
- rudy chromu >380 mln ton (w RPA, Kazachstanie i Indiach),
- rudy niklu 150 mln ton (najwięcej w Australii i na Nowej Kaledonii),
- rudy wanadu 38 mln ton (większość w RPA, Chinach i Rosji),
- rudy wolframu 6,3 mln ton (większość w Chinach).

Metale kolorowe albo inaczej metale nieżelazne (nie zawierające żelaza) to: miedź, cynk, cyna, ołów i aluminium.

Miedź razem z cyną były jednymi z najbardziej pożądanych metali we wcześniejszych fazach Starożytności. Ich stop – brąz – był bowiem wówczas głównym surowcem wykorzystywanym w produkcji narzędzi i broni. Z czasem ustąpił w tej roli żelazu i stali. Miedź jednak miała dalej liczne zastosowania. Wykorzystywano ją do tłoczenia monet o niskiej wartości, produkcji blach dachowych. Wykorzystywano też jej inne stopy – mosiądz (stop miedzi i cynku) oraz spiż (stop miedzi, cynku, cyny i ołowiu) – m.in. do odlewania dzwonów i armat. W XX wieku pożyteczne okazało się dobre przewodnictwo elektryczne miedzi, co spowodowało, że jest wykorzystywana do produkcji instalacji elektrycznej. Jest też dobrym wymiennikiem cieplnym (stosowana np. w piecykach łazienkowych). Główne rudy miedzi to siarczki: chalkopiryt (CuFeS2) i chalkozyn (Cu2S).

Cyna wykorzystywana dawniej powszechnie w produkcji stopów (brązu i spiżu), w Średniowieczu zaś do wyrobu naczyń, obecnie ma znaczenie marginalne (np. w cynowaniu i do lutowania). Główna ruda cyny to kasyteryt (SnO2).

Rudy ołowiu i cynku (ale też srebra i miedzi) często występują razem.

Ołów ma wiele zastosowań. Stosowany jest do produkcji baterii i płyt akumulatorowych, rur (już w starożytnym Rzymie), amunicji, ekranów chroniących przed promieniowaniem przenikliwym (rentgenowskim i gamma), a jego związek (tetraetyloołów) był stosowany w podnoszeniu liczby oktanowej benzyny. W ostatnich dziesięcioleciach rezygnuje się jednak z niektórych zastosowań ołowiu z racji toksyczności jego związków. Główna ruda ołowiu to galena (PbS).

Stopy metali z udziałem cynku (np. mosiądz) znane były już w Starożytności. Wytop metalicznego cynku opanowali jednak dopiero mieszkańcy Indii w Średniowieczu, zaś Europejczycy dopiero w XVIII w. Obecnie cynk jest jednym z najpowszechniej produkowanych metali – wykorzystywanych przede wszystkim do cynkowania blach stalowych (powlekania ich antykorozyjną powłoką z cynku). Główna ruda cynku to sfalerytblenda cynkowa (ZnS).

Aluminium uzyskiwane jest głównie z boksytów (nazwa od francuskiego miasta Las Baux), skały osadowej powstałej w warunkach klimatu gorącego, wilgotnego z wietrzenia minerałów ilastych zawierających glinokrzemiany. Metodę produkcji aluminium z boksytów opanowano dopiero w XIX wieku. Współcześnie aluminium i jego stopy (głównie ze względu na ich lekkość) mają rozliczne zastosowania jako materiał konstrukcyjny w lotnictwie, przemyśle samochodowym i do produkcji przedmiotów codziennego użytku (np. sztućców, folii aluminiowej), a dzięki dobrej przewodności elektrycznej wykorzystuje się go w produkcji przewodów elektrycznych.
W 2009 możliwe do wydobycia rezerwy światowe (wg USGS) rud aluminium szacowano na 38 mld ton (najwięcej w Gwinei, Australii, na Jamajce i w Chinach), rud miedzi 1 mld ton (najwięcej w Chile, Peru, Australii, Meksyku, USA, Chinach, Indonezji, Rosji i w Polsce), rud cynku 480 mln ton (największe w Australii, Chinach i Peru), rud ołowiu 170 mln ton (większość w Australii – Broken Hill, Chinach, Rosji, USA, Peru i Meksyku) i rud cyny 11 mln ton (największe złoża występują w Indonezji, Malezji, Tajlandii, Chinach, Boliwii i Rosji).

Metale szlachetne to: złoto, srebro i platyna. Możliwe do wydobycia rezerwy światowe (wg USGS) srebra szacowano w 2009 roku na 570 tys. ton (głównie w Meksyku, Chinach, Peru, Australii, Chile, Rosji, Boliwii i Polsce), a złota na ok. 100 tys. ton (najwięcej w Chinach, Australii, USA, Rosji, RPA, Peru i Kanadzie). Jednym z najrzadszych składników skorupy ziemskiej jest platyna – około 4 p.p.b. Jej duże złoża występują w RPA, Rosji, USA i Kanadzie. Metale szlachetne wykorzystywane są oczywiście w jubilerstwie. Kiedyś były też środkiem płatniczym (tłoczono z nich monety – dziś rzadko). Dalej jednak są cenione – zwłaszcza złoto traktowane jest jako sposób lokowania kapitału. Równocześnie jednak maja one też zastosowania przemysłowe. Wszystkie są dobrymi przewodnikami elektrycznymi (złoto ponadto nie ulega korozji). Dlatego mają liczne zastosowania w przemyśle elektronicznym. Związki srebra stosowano do niedawna powszechnie w fotografii (obecnie mniej – rozpowszechniła się fotografia cyfrowa). Platyna z kolei stosowana jest w produkcji katalizatorów samochodowych. Metale szlachetne stosunkowo często występują w przyrodzie w postaci rodzimej (zwłaszcza złoto w stopie ze srebrem), a jako ruda często w towarzystwie rud innych metali lub ich zanieczyszczenia.

W ostatnim dwudziestoleciu dużą rolę uzyskały tzw. metale ziem rzadkich. Należy do nich 15 pierwiastków z grupy lantanowców oraz skand i itr – posiadające podobne właściwości. Znalazły one liczne zastosowania w produkcji baterii, laserów (odtwarzacze DVD), telefonów komórkowych. Ich stężenie w skorupie ziemskiej rzadko jest wystarczające, by ich wydobycie się opłacało. Największe rozpoznane zasoby tych metali występują w Chinach.

Aktualną wielkość wydobycia wymienionych metali przedstawiono w haśle: Przemysł wydobywczy. Należy też pamiętać, że współcześnie w produkcji wyrobów metalowych duże znaczenie ma ich recykling – produkcja ze złomu.

Autor: dr Krzysztof Jarzyna z Instytutu Geografii UJK w Kielcach

Polecamy również:

  • Surowce energetyczne

    Surowce energetyczne to takie surowce mineralne lub pochodzenia organicznego (torf, drewno, słoma, suszone krowie odchody), które w efekcie spalania (utleniania) lub reakcji rozszczepienia jąder atomów uwalniają energię. Pozyskiwana energia ma postać światła, ciepła lub energii elektrycznej. Te dwie... Więcej »

  • Surowce chemiczne, skalne, ceramiczne i kamienie szlachetne - przykłady, występowanie - geografia

    Do surowców chemicznych (surowców przemysłu chemicznego) należą: fosforyty, siarka, sól kamienna, sole potasowe, natron (soda rodzima), baryt i boraks. Do surowców skalnych i ceramicznych zaliczamy: granit, bazalt, wapień, piaskowiec, marmur, gips (gipsy i anhydryty są czasami zaliczane... Więcej »

Komentarze (2)
Wynik działania 1 + 5 =
Oliiiii
2020-11-03 14:42:01
Supcio
Roooksana :<
2017-10-30 14:18:20
Najs
Ostatnio komentowane
zajefajne
• 2024-06-12 14:00:02
q
• 2024-06-10 20:15:55
ok
• 2024-06-05 13:52:17
nadal nie umiem tego napisać
• 2024-06-04 10:48:42
Mógłby być jeszcze do tego cały utwór napisany.
• 2024-06-03 19:41:43