1. Pojam i podela metalurgije

Osnovna delatnost preduzeća iz kompleksa metalurške i metaloprerađivačke industrije je proizvodnja metala i legura kao i proizvoda na bazi njih, pri čemu, najjednostavnije rečeno, metalurgija obezbeđuje neophodan međuproizvod metaloprerađivačkoj industriji.1

Metalurgija je nauka o metalima i postupcima za dobijanje i preradu metala i njihovih jedinjenja iz ruda, soli, i otpadnih materijala, a isto tako i grana industrije. Metalurgija obuhvata rafinaciju, proizvodnju legura, uobličavanje, oplemenivanje, kao i proučavanje strukture, sastava i osobina metala.

Metalurgija se može podeliti na više načina u zavisnoti od procesa:-prema tehnološkom procesu:pirometalurgija (topljenje pri visokim temperaturama)hidrometalurgija (izvlačenje metala iz sirovina pomoću vodenih rastvora)elektromelaturgija (elektrometalurška prerada rude): elektortermička (crni metali) elektohemijska (obojeni metali)

Najpoznatija i najčešća podela metalurgije je na:-crnu metalurgiju i-obojenu metalurgiju2

Crna metalurgija obuhvata dobijanje sirovog gvožđa i čelika, njihovo prečšćavanje, izradu ferolegura i legiranih čelika i odgovarajućih poluproizvoda, dok obojena metalurgija obuhvata proizvodnju i prečišćavanje svih ostalih (negvozdenih) metala i odgovarajućih poluproizvoda

1 Đekić Tatjana, Komercijalno poznavanje robe2 http://sr.wikipedia.org/sr/metalurgija

1

Meteloprerađivačka industrija proizvodi veliki broj različitih proizvoda koji se prema standardnoj klasifikaciji mogu svrstati u nekoliko grupa:

- proizvodi mašinogradnje, - elektrotehničke mašine i aparati, - transportna sredstva, - merni i kontrolni instrumenti, - laboratorijska oprema, - optički instrumenti, i - ostali metalni proizvodi.3

2. Metali i legure

2.1. Metali

Metali su veoma važna grupa materijala od kojeg se izrađuje široka lepeza proizvoda. Pri tome do izražaja dolaze specifične osobine metala koje su uslovljene građom njihovih atoma i njihovom međusobnom vezom (kristalne rešetke), kao što su na primer, karakterističan metalni sjaj, dobra provodljivost toplote i elektriciteta, neprozirnost, mogućnost legiranja, dobra plastičnost. Te osobine su veoma važneza razne tehničke primene.

Svojstva metala mogu biti: - Fizička svojstva - metala i legura obuhvataju boju, sjaj, strukturu, gustinu, temperaturu topljenja i električnu provodljivost.- Hemijska svojstva – obuhvataju hemijski sastav, afinitet i otpornost na koroziju.- Mehanička svojstva – obuhvataju: čvrstoću, tvrdoću, elastičnost, plastičnost, žilavost.- Tehnološka svojstva – pokazuju kako se materijal ponaša pri obradi.

Čvrstoća – podrazumeva otpor materijala na delovanje spoljašnjih sila koje nastoje da izazovu promenu oblika. U zavisnosti kako deluju sile razlikuju se naprezanje na pritisak, zatezanje, smicanje, uvijanje, savijanje i dr.

Tvrdoća – je otpor koji metal pruža pri prodiranju drugog tela u njegov površinski sloj.

Elastičnost – je svojstvo materijala da pri delovanju sila privremeno promeni svoj oblik, a po prestanku delovanja sile ponovo dobije svoj prvobitni oblik.

Plastičnost – je svojstvo materijala da pri delovanju određenih sila trajno menja svoj oblik.

Žilavost – je svojstvo materijala da može da podnese trajnu promenu oblika usled dejstva udarnih sila, a da pri tom ne prsne.4

Najvažnije osobine metala su sledeće:3 Đekić Tatjana, Komercijalno poznavanje robe4 http://cicakslavka.wordpress.com/svojstva-metala

2

- Sposobnost legiranja je jedna od najznačajnijih osobina metala. Budući da se osobine legura razlikuju od osobina pojedinačnih metala, legiranjem se znatno povećava broj metalnih materijala namenjenih metaloprerađivačkoj industriji.

- Mehaničke osobine su relativno dobre, tako da se metali mogu oblikovati plastičnom deformacijom u hladnom ili toplom stanju. Isto tako i mnoge druge mehaničke i tehnološke osobine (čvrstoća, žilavost, različiti vidovi obradljivosti) su povoljnije nego kod nemetalnih materijala.

- Jedna od najznačajnijih strukturalnih osobina metala je gustina odnosno zapreminska masa. Zapreminske mase metalnih materijala su relativno velike, pa su metalni proizvodi teški, posebnu u poređenju sa sličnim proizvodima od plastičnih masa, drveta ili nekih kompozitnih materijala.

- Hemijska otpornost metalnih materijala, posebno onih koji se najviše proizvode (ugljjenični čelici, liveno gvožđe) je slaba. Metali u toku upotrebe podležu koroziji pod dejstvom mnogih sastojaka sredine koja ih okružuje. Zbog toga se posebna pažnja mora poklanjati antikorozionoj zaštiti, što negativno utiče na cenu proizvoda kao i troškove održavanja preoizvoda u toku eksploatacije.

Kod savremenih najčešće korišćenih materijala još uvek postoje velike mogućnosti poboljšavanja mnogih osobina, a posebno: smanjenje zapreminske mase, povećanje postojanosti na povišenim temperaturama, bolje mehaničke i antikorozione osobine. Kod konstruktivnih metalnih materijala najbitnije osobine su čvrstoća i plastičnost. U praksi se od metalnih materijala najčešće susreću legure gvožđa, aluminijuma i bakra, koje kao komercijalni proizvodi imaju 2 - 5 puta nižu čvrstoću od teorijski moguće.

2.2. Podela metala

Metali se međusobno dosta razlikuju po fizičkim, hemijskim, mehaničkim, tehnološkim i drugim osobinama, te postoji više kriterijuma za njihovu podelu, od kojih će ovde biti pomenuti najvažniji:

- Prema zapreminskoj masi metali se dele na lake i teške. Mada granica između njih nije tačno određena, obično se smatra da su laki metali oni kojima je zapreminska masu manja od 4, 5 g/cm3. Treba napomenuti da na zapreminsku masu metala utiče i prethodna obrada.

- Prema tački topljenja metali mogu biti lakotopljivi i teškotopljivi. Ni ovde granična vrednost nije tačno određena, ali se najčešće uzima da je to temperatura topljenja gvožđa (1536 °S). Prema tome, teškotopljivi metali bi bili oni čija je tačka topljenja iznad ove, a lakotopljivi oni čija tačka topljenja je ispod ove temperature.

3

- Prema boji metali se dele na crne i obojene i to je podela koja se najčešće sreće. Međutim, ove nazive treba shvatiti uslovno, jer većina metala ima beličasto sivu boju (izuzev zlata i bakra) sa razlikama uglavnom samo u nijansama. Osim toga zbog sklonosti ka oksidaciji boja mnogih metala nije postojana.

2.3. Dobijanje metala

Sirovine za dobijanje metala su rude (pošto se metali retko nalaze u prirodi u elementarnom stanju, izuzev, platine, srebra, zlata i žive). Metali se u rudama najčešće nalaze kao sulfidi ili oksidi, a ređe kao karbonati, silikati itd.

Za dobijanje nekog metala iz rude primenjuje se postupak koji najbolje odgovara osobinama i hemijskom sastavu sirovine, kao i osobinama metala koji treba da se dobije.I pored tih specifičnosti, može se ipak formulisati jedan opšti postupak za dobijanje metala iz sulfidne rude: on se sastoji od obogaćivanja rude tj. dobijanja koncentrata rude(povećanje masenog udela korisnih minerala i smanjenje procenta nekorisnih sastojaka-jalovine), prženja rude, redukcije i rafinacije (prečišćavanja) metala.

Metalurški postupci se dele na: a) pirometalurške (suvi postupci) – najčešće se primenjuju. Tu spadaju prženje rude i redukcija dobijenog oksida metala (na primer,tako se dobijaju gvožđe, bakar, cink itd. 2 ZnS + 3O2 2ZnO + 2SO2 - przenje rude

ZnO + C Zn + CO -redukcija

b) hidrometalurške (mokri postupci) – ređe se koriste. Zasnivaju se na tome da se mineral iz rude rastvori u vodi ili vodenom rastvoru neke kiseline, baze ili soli, i metal istaloži dodatkom nekog drugog metala. Na primer: dodatkom opiljaka gvožđa u rastvor bakar (II)-sulfata, moze se dobiti bakar:

CuSO4 + Fe Cu + FeSO4

4

c) elektrometalurški postupci - zasnivaju se na elektrolizi rastvora ili rastopa jedinjenja metala. Metali dobijeni ovim postupkom su visokog stepena čistoće (na primer, ovim postupkom se dobijaju aluminijum,cink i itd.)5

2.4. Prerada i oplemenjivanje metala

Metali dobijeni na napred opisani način kao i odgovarajuće legure, se nakon ispuštanja iz metalurških peći liju u kalupe. Na taj način se dobijaju komadi različitih oblika, koji mogu biti finalni proizvod ili poluproizvod namenjen daljoj preradi u čvrstom stanju. Metalni proizvodi se radi smanjenja troškova kasnije prerađuju, ili se radi poboljšanja kvaliteta, posebno mehaničkih osobina, podvrgavaju postupcima prerade i oplemenjivanja, koji se uglavnom mogu svrstati u sledeće grupe: postupci obrade metala plastičnom deformacijom, postupci obrade metala skidanjem strugotine, postupci spajanja metalnih delova, postupci termičke obrade i postupci termohemijske obrade.

U okviru metalurgije, metali se najčešće prerađuju livenjem i plastičnom deformacijom. Ostali postupci prerade i obrade metala se obično primenjuju u raznim granama metaloprerađivačke industrije.

2.4.1. Prerada metala livenjem

Livenje je postupak oblikovanja kod koga se metalni materijali u stopljenom stanju ulivaju u kalupe od metala (kokile) ili peska. Nakon hlađenja i očvršćavanja odlivak trajno zadržava oblik šupljine kalupa. Na ovaj način se relativno jednostavno i ekonomično mogu dobiti vrlo komplikovani geometrijski oblici, koje više nije potrebno dorađivati ili je dovoljna mala dorada.

2.4.2. Postupci obrade metala plastičnom deformacijom

Plastičnom deformacijom se mogu obrađivati svi metali i legure. Postupci mogu da se izvode na hladno ili na toplo, odnosno, na normalnoj ili povišenoj temperaturi.

Najvažniji postupci obrade deformisanjem su kovanje, presovanje, valjanje, izvlačenje.

5 www.osboskovic.edu.rs/osnovni_principi_dobijanja_prel.metala

5

-Kovanje je postupak obrade metala kod koga se deformacija vrši delovanjem dinamičke sile. Na metal, obično u toplom stanju, se deluje udarcima čekića većih ili manjih površina ili gnječenjem pomoću presa. Kao proizvod nastaju razni alati, oruđa, vratila, osovine, točkovi.

-Presovanje je postupak sličan kovanju, ali se deformacija vrši pritiskom. Kvalitet presovanog proizvoda je često puta bolji nego kod kovanog proizvoda, pošto je raspored sila koje deluju na predmet obrade ravnomerniji. Presovanjem se mogu dobiti slični proizvodi kao kod kovanja, a sem toga još i delovi auto karoserija, aviona, vagona i drugih saobraćajnih sredstava i sličnih proizvoda.

-Valjanje je postupak koji se uglavnom koristi za dobijanje limova, traka i profila različitih preseka i dimenzija, šina, cevi.

-Izvlačenje je postupak obrade deformacijom kojim se dobijaju razni vučeni proizvodi i žice, malih preseka koji se ne mogu dobiti valjanjem. Poseban slučaj ovog postupka je duboko izvlačenje, koje se primenjuje, na primer, kod dobijanja tube ili limenki od aluminijuma.

2.4.3. Postupci termičke obrade metala

Cilj termičke obrade je da se struktura koja postoji na višoj temperaturi zadrži i u ohlađenom metalu, čime se dobija proizvod boljih osobina.

Najvažniji postupci termičke obrade su:- Žarenje je termički postupak kojim se nestabilne strukture prevode u stabilne. Ima za cilj da poboljša obradivost rezanjem, plastičnost, ujednači hemijski sastav, ukloni unutrašnje napone.

- Kaljenje je naglo hlađenje metalnih predmeta prethodno zagrejanih na određenu temperature. Time površinski slojevi dobijaju drugačiju strukturu od jezgra, pa nastaju predmeti sa tvrdim površinskim slojevima, što je posebno važno kod izrade nekih alata, sečiva, zupčanika, burgija.

- Opuštanje (normalizovanje) je vraćanje metalnih predmeta u stanju u kome su bili pre termičke obrade.

6

2.5. Legure

Legura je smeša dva ili više elemenata od kojih je barem jedan metal. Legirajući elementi mogu da sa osnovnim metalom formiraju jednu fazu, tzv. čvrsti rastvor (jednofazne legure) ili više različitih faza (višefazni sistemi). Osobine jednofaznih legura zavise uglavnom od hemijskog sastava tj. udela legirajućeg elementa, dok kod višefaznih legura oblik, veličina i raspodela različitih faza mikrostruktura igraju odlučujuću ulogu.

Legura ima osobine metala ali one mogu biti znatno različite od osobina čistih komponenata iz kojih se legura sastoji. Osobine legura se mogu promeniti odnosno poboljšati mehaničkom ili termičkom obradom, kao npr. valjanjem, kovanjem, žarenjem, kaljenjem ili otpuštanjem.

Neke od legura koje se koriste u svekodnevnom životu:-Nerđajući čelik (Fe, Cr, Ni) -Liveno gvožđe (Fe, C, Si) -Mesing (Cu, Zn) -Alpaka (Zn, Cu, Ni) -Duraluminijum (Mg, Al, Si, Cu) -Bronza (Sn, Cu) -Magnalijum (Al, Mg) -Amalgam (Hg, Sn, Au)6

Prema broju elemenata koji ih čine, legure mogu biti dvokomponente, trokomponentne, četvorokomponentne i višekomponentne, a prema nameni legure za livenje i legure za gnječenje (legure za obradu deformacijom).

Pri legiranju dolazi do promena osnovnih strukturalnih, toplotnih, mehaničkih i hemijskih osobina. Cilj legiranja je da materijal dobije željene osobine. Pri tome se na primer, jeftiniji metal oplemenjuje dodatkom skupljih, skup materijal pojeftinjuje dodatkom jeftinijih, ili se legiranjem u različitim srazmerama dobijaju materijali sa

6 http://sr.wikipedia.org/sr/Legura

7

širokim spektrom osobina i cena, što omogućuje izbor optimalnog materijala za svaku pojedinu namenu.

Neke osobine legura se ne mogu poboljšati legiranjem. Tako je na primer, tačka topljenja legure uvek niža od tačke topljenja najteže topljive komponente, a električna provodljivost slabija od provodljivosti komponente sa najboljom provodljivošću. To znači da se legiranjem često ne mogu dobiti osobine bolje od osobina pojedinih komponenata. 7

2.5.1. Legure čelika

Pod pojmom čelik (ili kovano gvožđe) se podrazumeva čitav niz gvozdenih materijala, počev od nelegiranog (čistog) gvožđa do visokolegiranog čelika sa sadržajem do 1, 7% ugljenika (teorijski 2, 14% C).

2.5.2. Dobijanje i podela čelika

Savremena tehnologija dobijanja čelika sastoji se od dva stupnja: - dobijanje sirovog gvožđa, odnosno, legure gvožđa sa više od 2, 0% ugljenika, i - dobijanje čelika, odnosno, smanjivanje sadržaja ugljenika (ispod 1, 7%) i primesa.

Dakle, polazni materijal za dobijanje čelika je sirovo gvožđe, mada se delimično može koristiti i staro gvožđe, a ponekad i kvalitetne rude gvožđa. Ovi se materijali, eventualno uz dodatak topitelje i legirajućih komponenata, stapaju i rastop zatim dovode u kontakt sa vazduhom tj. kiseonikom. Pri tome se ugljenik i primese okisidišu i najvećim delom prelaze u gasovite proizvode. Čelik se izliva u blokove (ingote) sipanjem u specijalne kalupe (kokile). Osim u kokile čelik se može izlivati i direkto u kalupe raznih oblika, već prema nameni čeličnog proizvoda.

Čelik se danas dobija konvertorskim postupcima, Simens - Martnovim (SM) postupkom, elektropostupcima, ili kombinovanim postupcima. Trenutno se u svetu oko 40% čelika proizvodi u kisoničnim konvertorima, oko 40% u SM pećima i oko 20 % elektropostupcima. Pri tome udeo kiseoničnog i elektročelika stalno raste, a udeo SM čelika opada. Elektročelik je po pravilu najskuplji, ali po kvalitetu najbolji.

Čelici se mogu deliti na više načina, prema različitim kriterijumima.

Na tržištu se sreće kombinovana podela čelika prema više navedenih kriterijumima. Najznačajnije su podele prema sastavu, nameni i kvalitetu.

7 Đekić Tatjana, Komercijalno poznavanje robe

8

Prema sastavu čelici mogu biti ugljenični i legirani. Ugljenični čelici se sastoje pretežno od gvožđa, najviše 1, 7 % ugljenika i primesa. Najznačajniji prisutan element je ugljenik (u obliku cementita).

-Prema količini ugljenika ovi čelici mogu biti: - Niskougljenični (0, 025 – 0, 25 % C) , - Srednje ugljenični (0, 25 – 0, 6 % C) , i - Visokougljenični (0, 6 – 1, 7 % C).

Prema sadržaju legirajućih elemenata ovi čelici mogu biti: - Niskolegiranih – sadrže do 5 % legirajućih elemenata, - Srednjelegiranih – sadrže od 5 do 10 % legirajućih elemenata, i - Visokolegirani – sadrže 10 do 50 % legirajućih elemenata.

Prema broju legirajućih elemenata legirani čelici mogu biti: - Prosti (temerni) legirani čelici koji, pored gvožđa i ugljenika, sadrže jedan

legirajući element. Takav čelik dobija ime prema legirajućem elementu, pa postoji na primer hromni, manganski i slični čelik;

- Kvaternerni čelici sadrže dva legirajuća elementa, po kojima dobijaju ime, kao na primer, hrom - nikl, hrom - molibden, itd;

- Kompleksni čelici sadrže više od dva legirajuća elementa.

Prema nameni svi čelici (ugljenični i legirani) se dele na konstrukcione, alatne i na čelike za posebne namene.

- Konstrukcioni čelici predstavljaju materijal koji se najčešće koristi u metaloprerađivačkoj industriji. On služi za izradu konstrukcionih elemenata i čeličnih konstrukcija u celini. Tu spadaju čelici sa garantovanim mehaničkim osobinama, čelici sa garantovanim hemijskim sastavom, čelici za cementaciju, poboljšanje, nitriranje, čelici za opruge, automate, kotlovske limove, cevi i slično.

- Alatni čelici služe za izradu alata za rezanje i oblikovanje. Oni moraju imati visoku tvrdoću, otpornost na habanje, čvrstoću. Posebno je važno da visoka tvrdoća bude postojana i na povišenim temperaturama. Tu spadaju alatni čelici za rad na hladno, čelici za rad na toplo, čelici za rad na hladno i toplo, brzorezni čelici.

- Čelici za posebne namene su čelici koji ispunjavaju posebne zahteve u pogledu tvrdoće, čvrstoće, prokaljivosti, postojanosti prema koroziji i agresivnim sredinama, otpornost na visokim temperaturama, otpornost na habanje. Tu su čelici za kotrljajuće ležajeva, za ventile motora, nerđajući i hemijski postojani čelici, vatrootporni čelici, čelici za rad na povišenim temperaturama, čelici otporni na habanje.

Prema kvalitetu čelici mogu biti obični, kvalitetni i visokokvalitetni.

9

- Čelici običnog kvaliteta su oni kod kojih se ne garantuje hemijski sastav, a sadržaj nečistoća ne premašuje vrednosti maksimalno dozvoljene standardom.

- Kvalitetni čelici su čelici sa garantovanim hemijskim sastavom. Mogu da sadrže do po 0, 04% sumpora i fosfora.

- Visokokvalitetni (plemeniti) čelici su čelici garantovanog sastava. Sumpora i fosfora mora biti manji od po 0, 025% pojedinačno.

2.5.3. Legure gvo žđa

Gvožđe je najvažniji i najeftiniji tehnički metal. Ono je osnova najznačajnijih metalnih materijala: čelika i livenog gvožđa. Proizvodnja gvožđa i čelika čini više od 90% ukupne mase svetske proizvodnje metala, što očigledno govori o njegovoj dominantnoj primeni i tehnici.

Hemijski čisto gvožđe ima visoku plastičnost, ali malu čvrstoću i tvrdoću, te nije pogodno za tehičku primenu, osim za neke specijalne namene. Osobine karakteristične za gvozdene materijale, koje mogu biti vrlo različite, gvožđe dobija legiranjem sa ugljenikom i drugim elementima i nahnadnom mehaničkom u ternučkom obradom. Među ovim materijalima se mogu naći najotporniji ali i najneotporniji od svih metala, magnetički u nemagnetički, tvrdi i meki, žilavi i krti itd.

2.5.4. Dobijanje gvožđa

Gvožđe se zbog svoje velike sklonosti ka oksidaciji, u zemljinoj kori najčešće nalazi u obliku oksida pomešanih sa oksidima drugih elemenata. Danas je poznato oko 200 minerala koji sadrže gvožđe.

Kvalitet ruda gvožđa se ocenjuje na osnovu sledećih osnovnoih kriterijuma:

- Sadržaj gvožđa u rudi. Po ovom kriterijumu bogatim rudama se danas smatraju one koje imaju preko 50% gvožđa; 20% je najniži sadržaj gvožđa u rudi, koja se može ekonomično eksploatisati.

- Vrste i količina pratećih sastojaka. Kod ruda gvožđa jalovinu najčešće čine kvarc i kaolin a ređe dolomit i magnezit. Kao korisne primese mogu da se jave mangan, hrom, nikl i sl., koji prelaze u sirovo gvožđe, čime ga legiraju. Pored njih u rudi su često prisutne i štetne primese koje komplikuju metalurški proces i negativno utiču na kvalitet sirovog gvožđa. To se pre svega odnosi na sumpor, fosfor i arsen.

10

- Krupnoća komada je bitna za pravilno odvijanje procesa u visokoj peći. Stoga se sitnija ruda i koncetrat ukrupnjavaju što povećava troškove.

Osnovne rude gvožđa su: - hematit (Fe2O3) - limonit (Fe2O3. NH2O) - magnetit (Fe2O4) - siderit (FeCO3)

2.5.5. Proizvodi visoke peći

Glavni proizvod visoke peći je sirovo gvožđe, a sporedni proizvodi su zgura i gas.

-Sirovo gvožđe - Stopljeno sirovo gvožđe se ispušta pri dnu peći 10 - 18 puta u toku 24 časa. Ono sadrži 6 - 10 primesa, pri čemu je obično 2, 5 - 5% ugljenika (najčešće 3 - 4%). Pored toga kao primese sse javljaju silicijum, mangan, fosfor, sumpor a ponekad i bakažr, arsen, titan i dr. Postoje dve vrste sirovofg gvožđa: za proizvodnju čelika i temperovanog lima i za proizvodnju odlivaka. Inače oko 80% proizvedenog sirovog gvožđa služi za proizvodnju čelika.

-Zgura (troska, drozga, šljaka) (CaSiO3) dobija se pri proizvodnji gvožđa u visokim pećima kao ostatak. Naglim hlađenjem tekuće zgure koja pliva na rastaljenom gvožđu ona se granulira u zrna klinkerskog oblika. Postoje dva oblika zgure, bazična i kisela. Bazična zgura sadrži najmanje 50 % bazičnih oksida CaO i Al2O3 a ostatak je najvećim dijelom SiO2. Kisela zgura sadrži dosta manje od 50 % bazičnih oksida CaO i Al2O3 a preovladava SiO2. Kao vezivni materijal koristi se samo bazična zgura.8

-Gas visoke peći nastaje u znatnim količinama: oko 4000 m3 na 1 t sirovog gvožđa. Sastoji se približno od 52 - 60 % azota, 10 – 17 % ugljendioksida, 25 - 30 % ugljenmonoksida, 0, 5 - 4 % vodonika i 0, 3 - 3 % metana. Iz peći izlazi sa temperaturom od oko 200 – 300 °S. Dakle, gas sadrži dosta veliku količinu energije, koju savremene železare iskorišćavaju.

8 http://sr.wikipedia.org/sr-el/zgura

11

3. Obojeni metali

3.1. Bakar

Bakar spada u grupu poluplemenitih metala. Odlikuje ga velika električna i toplotna provodljivost, visoka otpornost prema koroziji i veoma dobra obradivost deformacijom u toplom i hladnom stanju.

Najveće količine bakra se dobijaju iz sulfida, a jedan manji deo iz oksidnih ruda. Prosečan sadržaj metala u rudi, koji danas iznosi ispod 0, 5 %, stalno opada, tako da primarna proizvodnja bakra stagnira iako se stalno povećava količina iskopane rude. Najveće količine bakarnih ruda se kod nas eksploatišu putem površinskog kopa.

Zastupljen je u zemljinoj kori u količini od 55 ppm (engl. parts per million) u vidu minerala: Halkopirita, halkozina i drugih.

Najveći izvor bakra u ishrani su morski plodovi a među njima bakra najviše ima u ostrigama. Bakar se takođe moće naći i u zrnastom crnom hlebu, mahunastom povrću, kuvanim iznutricama i kiviju.

Čisti bakar je crvenkasto-braon boje, mek metal, vrlo velike toplotne i električne provodljivosti.

Na vazduhu ne podleže koroziji, ali dugim stajanjem na njemu bakar se prevlači zelenom patinom baznih soli bakra (hidroksi karbonata, hidroksisulfata ili hidroksihlorida). Ako se u vazduhu nalazi velika količina sumpordioksida umesto zelene patine stvara se crni sloj bakar sulfida. 9

Bakar se masovno upotrebljava za produkciju električnih provodnika i uopšte u elektronici. Zbog malih rezervi i velike primene bakar predstavlja materijal od strateškog značaja. Bakar se dodaje u razne legure. Meša se i sa srebrom i zlatom što u znatnoj meri poboljšava njihove mehaničke osobine.

9 Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga.

12

U građevinarstvu se bakar koristi kao krovni pokrivač i za izradu oluka, a od skora i kao materijal za oblaganje fasada. Prijatna i nežna zelena boja njegovepatine, kao i velika trajnost, čine ga gotovo idealnim, iako skupim, građevinskim materijalom.

3.1.1. Legure bakra

Sve legure bakra se mogu podeliti u dve velike grupe:

1. Legure bakra sa cinkom, od kojih su najpoznatije različite vrste mesinga, crveni metal (liv) i novo srebro; i2. Legure bakra bez cinka, od kojih su najpoznatije bronze i reostatne legure.

Mesing je zajednički naziv za porodicu dvojnih i višekomponentnih legura bakra u kojima je cink glavni legirajući element u kojima ima više od 50% bakra. Imaju veoma visoku otpornost prema koroziji i dobre mehaničke osobine.

Bronze su legure bakra sa drugim elementima osim cinka. U bronzama može biti i cinka, ali on ne može biti glavni legirajući elemenat. Prema glavnom legirajućem elementu one mogu biti kalajne, aluminijumske, olovne, olovno - kalajne, silicijumske i dr., a prema nameni legure za gnječenje i legure za livenje.

3.2. Cink

Cink je obojeni lakotopljivi metal (tačka topljenja 419 °C). Hemijski je dosta otporan u suvoj atmosferi i običnoj vodi, jer se prevlači slojem oksida ili baznog karbonata koji ga štiti od dalje korozije. Međutim, na dejstvo alkalija i kiselina nije postojan. Na temperaturama između 100 i 150 C je veoma plastičan, izvan tog intervala krt.

3.2.1. Dobijanje cinka

Najvažniji mineral cinka je sfalerit (ZnS) , ali se obično prate i drugi sulfidi: galenit, pirint, pirotin, halkopirit, te se dosta često sreću mešane olovno - cinkane rude. Sfaleritne rude obično sadrže i 0, 1 – 0, 3%, a nekad i više, kadmijuma i one su praktično jedine sirovine za dobijanje kadijuma. Osim toga, minerali cinka mogu da sadrže i neke retke metale (indijum, galijum, talijum i germanijum).

Naša zemlja je relativno bogata rudama cinka, čiji je prosečan sadržaj metala oko 2%.

13

3.3. Olovo

U prirodi se olovo najčešće javlja u vidu sulfida, PbS, kao ruda galenit.

Prženjem se ruda prevodi u oksid čijom redukcijom nastaje sirovo olovo.10 Sirovo olovo sadrži: bakar,antimon, arsen, bizmut, cink, sumpor, kalaj, srebro i zlato. Prečišćavanjem sirovog olova (najčešće elektrolitičkim putem) dobija se čisto olovo plavičastobele boje, samo na svežem preseku je metalnog sjaja, no brzo potamni od stvorenog sloja oksida i baznog olovo(II) karbonata Pb(OH)2*2PbCO3, koji ga štite od dalje oksidacije. To je mek metal, velike gustine i niske temperature topljenja.11

Olovo se u destilovanoj vodi ne rastvara, dok se rastvara u kiselinama sa oksidacionim dejstvom npr.azotna kiselina. Pri dejstvu razblažene sumporne kiseline stvara se zaštitni sloj olovo- sulfata PbSO4 te rastvaranje prestaje. Alkalije ne deluju na olovo. Na vazduhu se fino sprašeno olovo tzv. piroforno olovo pali samo od sebe.

Olovo (II) oksid se koristi za glaziranje keramičkih proizvoda, za izradu minijuma, kao žuta boja u slikarstvu. Olovo se koristi za izradu limova, kanalizacionih i vodovodnih cevi ukoliko vode nisu kisele; njime se oblažu električni kablovi i prevlači posuđe. Olovo se koristi i u vojnoj industriji, industriji boja, za izradu olovnih akumulatora, za zaštitu od rendgenskog i radioaktivnog zračenja.

3.4. Aluminijum

Aluminijum je treći po rasprostranjenosti od svih elemenata koji se javljaju na površini Zemlje. Izolovao ga je i otkrio 1827. godine Fridrih Veler.

Zbog njegovih osobina, kao što su mala gustina i velika otpornost na koroziju, legure aluminijuma sa bakrom i molibdenom zvane duraluminijum našle su mnoge primene i koriste se za proizvodnju široke grupe proizvoda - od konzervi do delova za kosmičke brodove. Čist, kristalan aluminijum je krt i lomljiv.

Zbog toga što ima veliki afinitet prema kiseoniku, koristi se u procesu dobijanja metala iz njihovih ruda. Naime, zbog te svoje osobine, istisne metal koji želimo da dobijemo, a sam se veže sa kiseonikom. Takav postupak dobijanja metala se zove aluminotermija.12

10 Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga.11 Housecroft C. E., Sharpe A. G. (2008). Inorganic Chemistry, 3rd, Prentice Hall.12 Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga.

14

3.4.1. Legure aluminijuma

Čisti aluminijum se u praksi koristi za izradu onih elemenata koji se izlažu malim opterećenjima, a od kojih se zahteva visoka kororziona otpornost, dobra toplotna i električna provodljivost. Kao konstitucioni materijal se mnogo više koriste legure aluminijuma, koji se dobijaju iz metalurškog ili otpadnog (sekundarnog) aluminijuma

Legiranjem se pre svega poboljšavaju mehaničke osobine (tvrdoća, granacija tečenja, zatezna čvrstoća) aluminijuma. Medjutim obično dolazi do smanjenja električne i toplotne provodljivosti. Otpornost na koroziju legura aluminijuma je velika, ali se sadržaj nekih elemenata (posebno gvožđa) zbog mogućeg smanjenja ove otpornosti ograničava.

15

Literatura:

1. Đekić Tatjana, Komercijalno poznavanje robe2. http://cicakslavka.wordpress.com/svojstva-metala3. http://sr.wikipedia.org/sr/metalurgija4. www.osboskovic.edu.rs/osnovni_principi_dobijanja_prel.metala5. http://sr.wikipedia.org/sr/Legura6. http://sr.wikipedia.org/sr-el/zgura7. Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga.

16