3 metaller - silver, nickel, titan

FAKTA OM SILVER:

Namn: Silver

Kemisk beteckning: Ag

Atomnummer: 47

FRAMSTÄLLNING AV SILVER (FRÅN MALM TILL METALL):

50% av världsproduktionen av silver kommer från bly- och zinkmalmer. Man framställer det när bly smälter. Det smälta blyet behandlas på ett speciellt sätt, som kallas för Parkes metod, med zink, vilket gör att silvret dras ut ur smältan.

Men man kan även framställa det på andra sätt. Silverförande kopparmalmer står för 30 % av silverproduktionen. Resterande 20% av framställningen görs ur silverrika malmer som man utvinner genom antingen smältning under oxiderande, reducerande förutsättningar eller extraktion genom amalgamering med kvicksilver eller cyanidlakning.

Vid kopparframställning utvinns silver ur det anodslam, ”skräpet”, som bildas vid elektrolytisk rening av råkoppar. Bearbetningen av slammet/skräpet, som bland annat kan innehålla silver, guld, koppar, bly, nickel, selen och tellur, är komplicerad och beror på slammets sammansättning. Ofta dras slammet till svavelsyran så att koppar tas bort.

ANVÄNDNINGSOMRÅDE:

Silver används ofta till smycken, elektrisk ledare där mycket höga krav på låg resistans krävs. Elektrisk ledare där mycket höga krav på låg resistans krävs kan t.ex. vara till inneslutning av supraledande material i elektromagneter som är jättestora. Anledningen att man använder silver i elektrisk ledare där mycket höga krav på låg resistans krävs är för att om kylningen av supraledaren fallerar och supraledningen upphör så ska de stora strömmarna kunna gå igenom silvret istället. Strömmarna ska göra det utan att ge så höga temperaturer så att ledarna smälter. För silver har den lägsta resistansen av alla icke-supraledande ämnen. Det har även en väldigt hög värmeledningsförmåga.

De smyckena som görs av silver är ofta inte bara gjorda av silver. Den allra finaste silverkvalitén på silversmycken och konstföremål innehåller 92,5% silver. Resten består av koppar och några andra metaller. Gränsen för att t.ex. ett smycke ska få kallas för silversmycke i Sverige är att det ska innehålla minst 83% silver. Men i vissa andra länder så är det lägre gräns.

Tidigare använde man ca 44% av allt silver inom fotoindustrin men det har blivit mindre på grund av att man införde digitalkameror, 2007 hade det gått ner till 14%. Silver används även i mynt, lödmaterial och högkapacitetsbatterier.

FAKTA OM NICKEL:

Namn: Nickel

Kemisk beteckning: Ni

Atomnummer: 28

FRAMSTÄLLNING AV NICKEL (FRÅN MALM TILL METALL):

Nickel finns tillsammans med järn, kobolt och koppar. Metallurgin, alltså läran om de metaller som används i tekniken och om deras framställning, är komplicerad och starkt beroende av malmtyp. 60% av nickelråvaran framställs från pentlandit, pyrrotit och kalkopyrit, som är sulfidiska malmer. Det krossas och samlas genom flotation, vilket betyder att det är en flytprocess. Det är en anrikningsprocess där mineraler skils från varandra genom sin förmåga att hålla sig flytande på en vätskeyta. Men det görs ibland även i magnetisk separation. De erhållna koncentraten av metallsulfider kan antingen ytterligare uppdelas i nickel-, koppar- och järnhaltiga fraktioner, alltså grupper/beståndsdelar, eller användas direkt. Genom rostning, där svavlet delvis förbrinner, sänks svavelhalten till en nivå som gör det lämpad för efterföljande smältprocesser. Rostgodset består till största del av oxider och sulfider av koppar, nickel, järn, och silikater. Sedan smälter man det i en flamugn eller i en elektrisk ugn under tillsats av slaggbildare, vanligtvis kvarts som är en glasliknande mineral av kiseldioxid. Den bildade skärstenen blåses med luft och koncentreras till ca 80 % nickel och koppar och ca 20 % svavel. Påföljande rostning till oxid och lakning med svavelsyra av kopparinnehållet ger en kvarlämning som mestadels består av nickeloxid. Den kan användas direkt vid framställning av nickelstål eller reduceras till metalliskt nickel och raffineras, alltså rena/förädla.

Ca 40 % av produktionen av nickel sker ur oxidiska mineral i lateritjordar. Lateritjordar är en jordart som kan vara röd, gul eller brun och lateritjordar är rika på järn- och aluminiumoxider. Sedan krossas oxidmineralen och avvattnas vid temperaturer på upp till ca 700 °C och därefter reduceras med kol kiseljärn eller lågsvavlig olja i elektriska ugnar vid 900–1 700 °C. Att reducera är att koka ihop, i detta fall reduceras den krossade och avvattnade oxidmineralen med kol, kiseljärn eller lågsvavlig olja. Då bildas nickeljärn, som kallas för ferronickel, med ca 20-40% nickel och resten järn. Det kan då direkt användas för stålframställning. Även nickelhaltig skärsten framställs genom pyrometallurgiska processer ur oxidiska mineral. Oxidmalmer kan också behandlas hydrometallurgiskt genom lakning med svavelsyra eller ammoniak. Ammoniak är en starkt luktande kväveförening med vidsträckt industriell användning, gas eller vätska.

ANVÄNDNINGSOMRÅDE:

Ca 65% av all nickel används för att framställa rostfritt stål, 12% används i superlegeringar och de resterande 23% används till stållegeringar, uppladdningsbara batterier, katalysatorer, myntning, gjuteriprodukter och ytbehandling.

FAKTA OM TITAN:

Namn: Titan

Kemisk beteckning: Ti

Atomnummer: 22

FRAMSTÄLLNING AV TITAN (FRÅN MALM TILL METALL):

Titan kan vara lite svår att framställa p.g.a. att den lätt bildar hydrid och karbid. Oxiden kan då inte reduceras, alltså kokas ihop,  med vätgas eller kol. P.g.a. nitridbildning med luftens kväve så måste alla arbeten med högre temperaturer göras utan lufttillträde. Metallen erhålls därför genom reduktion av titantetraklorid med magnesium eller natrium i stålkärl under argonatmosfär vid 800 °C. Efter avskiljning av bildad magnesiumklorid återstår titansvamp, som är finfördelat titan. Det smälts då i antingen högvakuumugnar till massiv metall eller tillsammans med legeringsmetaller till titanlegeringar.

Råmaterialet i Krollprocessen, vilket är framställning av titan ur ilmenit eller rutil via titantetraklorid, framställs genom klorering vid ca 600°C av en blandning av titandioxid och kol. Titandioxiden fås genom flotationsanrikning, som är en flytprocess där mineral skiljs från varandra genom sin förmåga att hålla sig flytande på en vätskeyta, av rutil eller ut itmenit i sulfatprocessen. Sulfatprocessen är vanligast vid framställning av pappersmassa men används även ibland vidframställning av titan.

ANVÄNDNINGSOMRÅDE:

Ca 2 miljoner ton titan och titankemikalier används per år i hela världen. Över 90% av titan används till framställningen av titanoxid. Ca 5% massiv metall eller titansvamp, vilket motsvarar ca 95 000 ton på år. Användningen av titan vid legeringar har ökat som konstruktionsmaterial vid temperaturer upp till 550° tack vare dess lätthet och goda motståndskraft mot korrosion, vilket är rostning/frätning. Det används även i flygplan, flygmotorer, fartyg, ubåtar, rymdfarkoster, komponenter för kemisk processindustri som t.ex. tankar, värmeväxlare, pumpar och elektroder. I anläggningar av avsaltningar av havsvatten och som behållare för utbränt kärnbränsle använda titan också till. Titan kan även användas medicinskt, t.ex. använder man titan till olika typer av implantat, supraledande NMR-magneter. Titan legerat med järn kallas för titanjärn och används som desoxidationsmedel vid stålframkallning. Smycken finns det också titan i ibland, men då är det ofta i kombination med guld och silver.