7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 1/24

 Metale rare

• proportia in crusta este mai mica de 0,1% (peste 30 de metale exploatate

economic)

• factorul de concentrare are valori intre 25 si 10.000 de ori

• folosite in cantitati mici la realizarea otelurilor in vederea obtinerii unor 

 proprietati de aliere (duritate, maleabilitate, conductivitate, rezistenta lacoroziune)

• doar Cu, Zn, Pb si Cr formeaza minerale proprii in roci obisnuite

• unele metale rare sunt prezente doar ca substituenti atomici ai altor 

elemente (solutie solida)

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 2/24

Metalele rare se pot grupa in patru categorii:

1) Metale comune: Cu, Pb, Zn, Sn si Hg

2) Fieroaliaje: Ni, Co, Cr, Mo

3) Metale pretioase: Au, Ag, grupa metalelor platinice

4) Speciale: Nb, Ta, As, Bi, Ge, Ga, In, Be, REE

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 3/24

 Fieroaliaje

• Cr, Ni, Co, V, Mo, W

• utilizate ca aliaje impreuna cu Fe

• folosite la fabricarea otelului

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 4/24

• cromitul (FeCr 2O4) este principalul mineral util, continut mediu in crusta

100 ppm• zacaminte asociate cu roci mafice si ultramafice – roci bogate in Mg si Fe,

dar sarace in Si

• corpurile de minereu sunt de tip  podiform (lentile) sau stratiforme cantonate

in dunite (roci ultramafice bogate in olivina) sau serpentinite

• corpurile podiforme asociate cu peridotite amplasate la suprafata (formate in

manta, amplasate tectonic)

• corpurile stratiforme sunt realizate printr-un proces de formare a

 cumulatelor – cristalizare din magma mafica si depunerea cristalelor 

Crom - Cr

Crocoit-PbCrO4

Culoarea rosie a rubinelor 

este data de cantitati mici

de Cr 

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 5/24

Cromit (FeCr2O4)

• productia in mare parte realizata din zacamantul Bushveld (Africa de Sud)

• in Europa si SUA nu exista rezerve importante, exploatabile economic

• metal “ strategic”  –  “vital”  pentru industria de aparare – utilizat pe scara larga la producerea otelurilor inoxidabile, avioane, alte echipamente militare

• utilizat ca si colorant, pigment, prelucrarea pielii – probleme ambientale

• cromul hexavalent este deosebit de toxic (carcinogen)

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 6/24

Aproximativ 4,4 milioane tone de minereu de cromit au fost produse in

2000, transformate in ~3,3 milioane tone of ferocrom avand o valoare

aproximativa de piata de 2,5 miliarde $.

Principalii producatori: Africa de Sud (44%) India (18%), Kazakhstan

(16%) Zimbabwe (5%), Finlanda (4%) Iran (4%) and Brazilia (2%) si alte

tari care produc in total mai putin de 10% din productia mondiala

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 7/24

Nichel - Ni

• continut de 75 ppm in crusta medie, dar 1000 pana la 3000 ppm in roci

 bazaltice si ultramafice

• toate zacamintele mari asociate cu roci mafice and ultramafice

• se formeaza in general prin segregare magmatica a sulfurilor  imiscibile

in stare lichida

- magmele mafice-ultramafice se racesc in crusta- sulfurile de fier lichide sunt imiscibile – similar apei si uleiului

- picaturi dense de sulfuri lichide coboara in partea inferioara a

camerei magmatice

- pentlanditul (NiFe)9S8 cristalizeaza impreuna cu cantitatimici de minerale din grupul elementelor platinice

• alterarea intensa a rocilor peridotitice (transformarea in laterite) poate sa

concentreze Ni in minerale cum ar fi cloritul si serpentine

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 8/24

• productie 200.000 tone Ni, valoare 7 miliarde $/an

• 30% din productie – Sudbury; 40% din resurse Rusia• aproximativ 45% este utilizat la fabricarea otelurilor inoxidabile rezistente

la coroziune

• utilizate la fabricarea turbinelor, motoarelor, containerelor • folosit la fabricarea bateriilor, monedelor, corzile chitarleor electrice

• produs in 23 tari (considerat metal strategic)

• cel mai mare zacamant – Sudbury, Canada

• rezerve cunoscute doar pentru aproximativ 10 ani

• exista cantitati mari de minereuri sarace (Duluth; zone adanci ale

zacamantului Sudbury)• alergen puternic (dermatite in piercing) – alergenul anului 2008 in SUA

• unii compusi ai Ni (mai ales cei gazosi si praful) sunt carcinogeni

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 9/24

Regiunea miniera Sudbury, Ontario, Canada

Descoperita in 1883

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 10/24

Exploatare

miniera

subterana

In 2002:

- mineralizatii – 1.648 milioane tone

- continut mediu

1,2% Ni

1,08% Cu

1,2 g/t Pt si elemente platinoide

- alte metale: Co, Ag, Au

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 11/24

Harta geologica Sudbury, Ontario, Canada

pentlandit

Structura de impact meteoritic:- in urma cu 1,85 miliarde de ani

- diametrul meteoritului – 9 km

- diametrul structurii – 65/27 km

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 12/24

Initial, structura de impact a fost circulara,

ulterior fiind deformata la forma eliptica

Mineralizatiile sunt localizate la contactul

dintre complexul intruziv si rocile

inconjuratoare mai vechi (granite, gnaise),

 precum si de-a lungul dyke-urilor 

Aspect de roca topita Minerale metalice in roca topita

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 13/24

Aspect de roca topita Minerale metalice in roca topita

Minerale metalice in brecieBrecie rezultata din fragmente de roci

Impact ambiental

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 14/24

Impact ambiental

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 15/24

• continut in crusta 28 ppm

• obtinut ca subprodus din prelucrarea minereurilor de Fe, Cu si Ag

• cele mai importante zacaminte de Co sunt de tip Cu stratiform (Congo)

• apare impreuna cu minerale de Ni

• utilizate predominant in fabricarea aliajelor speciale (magneti, otelurirezistente la uzura, proteze medicale, palete ale turbinelor cu gaz, baterii),

colorant (albastru), radioterapie

• element esential pentru vitamina B12; doze mari – alergen, carcinogen

• marea majoritate a productiei se realizeaza in Zair si Zambia

• alte resurse sunt asociate cu minereuri sarace de Ni (Duluth, Cuba)

Cobalt - Co

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 16/24

Republica Democratica Congo Provincia Katanga (fosta Shaba)

In 2005 - 40% din productia mondiala

- 22.000 tone

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 17/24

• continut in crusta 170 ppm – de doua ori mai mult decat Cu, dar zacamintele

sunt rare

• mai multe stari de oxidare – V3+ substituent al Fe3+ in magnetit, principalul

mineral din care se extrage V (pana la 3% V2O5)

• cel mai important zacamant de magnetit vanadifer este complexul magmaticBushveld 

• de asemenea apare in zacamintele hidrotermale – in zonele cu clima arida

V3+ este oxidat la V5+ care este solubil in fluide

• uraniul are caracteristici geochimice similare, zacamintele de V si U fiind 

adeseori asociate

• 85% din productia de V este folosita la fabricarea otelurilor – imbunatateste

rezistenta si duritatea

• apare sub forma de elemente urma in resursele energetice fosile, eliberat in

timpul arderii – probleme de sanatate

• producatori importanti China, Rusia, Africa de Sud, SUA – rezerve destulde mari

Vanadiu - V

V di

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 18/24

Vanadiu

Vanadinit-Pb5

(VO4

)3

Cl, pe goethit (Maroc)

Ferovanadiu

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 19/24

- Nu apare sub forma nativa (vanadiu metalic)

- Apare in 65 de minerale (vanadati)

- Productie in 2007 – 58.600 tone V

- 95% din productie – Africa de Sud, China, Rusia

- Este prezent si in bauxite, titei, carbune (pana la 1200 ppm), sisturi

 bituminoase

- Arderea petrolului cu vanadiu corodeaza puternic motoarele (in special diesel)

- Arderea resurselor energetice fosile – 110.000 tone V pe an in atmosfera

- Toti compusii cu V sunt considerati toxici; nu este inclus pe lista substantelor 

carcinogene

- Principala cale de expunere o reprezinta sistemul respirator, mai putin digestiv

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 20/24

• continut de doar 1,2 ppm in crusta• solubil in sulfuri

• Mo apare ca mineral principal sub forma de sulfura in zacaminte de tip

 porphyry Mo cu continuturi mici si ca subprodus in zacamintele sarace de tip porphyry copper 

• industria otelului consuma 75% din Mo produs; Mo este utilizat la alierea

otelurilor, fontei si metalelor neferoase (rezistent la temperatura ridicata,

coroziune)

• 25% din productie folosita pentru pigmenti, lubrifianti (temperatura si

 presiune ridicate), catalizator si fertilizator, colorant, adeziv pentru emailuri

• producatori majori si exportatori - SUA, China, Chile, Rusia, Canada

• rezerve suficiente pentru acest secol

• element necesar organismului uman; deficienta de Mo conduce la un risc

mare de cancer esofagian

Molibden - Mo

Zacamantul Climax

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 21/24

Zacamantul Climax,

Colorado, S.U.A.

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 22/24

Molibdenit

Impact asupra mediului ambiant - iaz de decanatare

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 23/24

p p

wolframit

7/22/2019 Tema 2 Metale Rare-fieroaliajehfhn

http://slidepdf.com/reader/full/tema-2-metale-rare-fieroaliajehfhn 24/24

• continut 1 ppm in crusta

• metalul cu valoarea cea mai mare a temperaturii de topire (3400°C) si

rezistenta la rupere

• aliajele cu W sunt extrem de dure si stabile la T ridicata

• principalele minerale - scheelit (CaWO4) si wolframit ((Fe,Mn)WO4)

• apar in zacamintele de tip hidrotermal (skarne, filoane de cuart)

• productie 40.000 tone/an; valoare 500 milioane $/an

• principalul material utilizat este carbura de W

• 75 % din productie – China; restul Austria, Bolivia,

Portugalia, Rusia

Wolfram - W

scheelit