Er zijn naar schatting meer dan 4000 verschillende mineralen, waarvan er vele metaalelementen bevatten.
Mineralen zijn vaste, in de natuur voorkomende anorganische stoffen die in de aardkorst kunnen worden aangetroffen. Ze worden gevormd zonder tussenkomst van de mens en hebben een bepaalde chemische samenstelling en kristalstructuur.
Metalen zijn elementaire stoffen, zoals goud, zilver en koper, die in vaste vorm kristallijn zijn en van nature in mineralen voorkomen. Zij hebben vaak de eigenschap goede geleiders van elektriciteit en warmte te zijn, er glanzend uit te zien en buigzaam te zijn. De metalen die wij dagelijks zien, worden geproduceerd door de omzetting van metaalertsen in een definitieve vorm. Dit vereist in de meeste gevallen het gebruik van chemicaliën en speciale technologieën.
Gemeenschappelijke groepen van metalen
Metalen worden vaak ingedeeld in verschillende groepen die worden gedefinieerd door hun eigenschappen of functie. De namen van deze groepen zijn niet exact of wetenschappelijk, maar weerspiegelen gemeenschappelijke toepassingen of eigenschappen:
Waardevolle metalen omvatten goud, zilver en platina. Ongeveer 90 procent van de totale goudproduktie is afkomstig van goudmijnen. De resterende 10 procent wordt geproduceerd als bijproduct van de winning van andere metalen, zoals koper en nikkel. Edele metalen worden verhandeld op de wereldmarkten en worden gebruikt in een hele reeks toepassingen, van juwelen tot elektronica en katalysatoren in auto’s.
Metalen van onedele metalen zijn die van lagere waarde, voornamelijk koper, lood en zink. Geraffineerde vormen van deze metalen worden algemeen verhandeld op de wereldmarkten in een verscheidenheid van standaardvormen en -afmetingen. Dit zijn de basisbouwstoffen voor een groot deel van de wereld om ons heen.
Ferrometalen zijn die met een hoog ijzergehalte, waartoe alle soorten staal behoren. Het woord “ferro” is afgeleid van ferrum, het Latijnse woord voor ijzer. Chroom, kobalt, mangaan en molybdeen worden gewoonlijk tot deze groep gerekend, omdat zij voornamelijk worden gebruikt om de eigenschappen van staal te verbeteren.
Niet-ferrometalen omvatten aluminium, koper, lood, magnesium, nikkel, tin en zink, omdat zij voornamelijk worden gebruikt voor toepassingen die geen verband houden met de staalfabricage. Merk op dat er enige overlapping is met de onedele metalen, en de keuze van de groepsnaam hangt af van de context.
Zeldzame aardmetalen zijn niet zo zeldzaam in de aardkorst, maar de winning ervan is ingewikkeld en moeilijk. Zij omvatten scandium, yttrium, lanthaan en de 14 elementen (lanthaniden) na lanthaan in het periodiek systeem. Zij worden op grote schaal, zij het in kleine hoeveelheden, gebruikt bij de fabricage van glas, keramiek, glazuur, magneten, lasers en televisiebuizen, alsmede bij de raffinage van aardolie.
Allegeringen worden gemaakt door twee of meer metaalelementen te mengen tot een nieuwe, unieke stof die andere chemische en fysische eigenschappen heeft dan de samenstellende delen. Meer dan 90 procent van de tegenwoordig gebruikte metalen zijn legeringen.
Legeringselementen worden gewoonlijk aan zuivere metalen toegevoegd om de sterkte te vergroten of bepaalde eigenschappen te verbeteren, zoals corrosiebestendigheid, slijtvastheid en snijdbaarheid. Veeleisende industriële eisen, zoals weerstand tegen extreme temperaturen, sterkte voor hogedruktoepassingen, weerstand tegen vermoeiing, gewichtsvermindering of taaiheid, vaak in combinatie, hebben geleid tot de ontwikkeling van een breed scala aan legeringen.
De meest voorkomende legeringen worden in grote lijnen geclassificeerd als staalsoorten. Deze karakteristiek sterke legeringen, gevormd uit ijzer en koolstof, kunnen met andere elementen worden gemengd om de prestaties en duurzaamheid verder te verbeteren. Een auto bevat bijvoorbeeld meer dan 10 verschillende staallegeringen voor carrosseriedelen, tandwielen, aandrijflijnen, krukassen, kleppen enzovoort.
Experts voorspellen dat de behoefte aan energie-efficiëntere systemen, informatietechnologie en ruimteverkenning in de huidige eeuw belangrijke drijvende krachten zullen zijn voor de ontwikkeling van nieuwe legeringen.