KEMIJSKA KALASIFIKACIJA I UPORABA MINERALA

Transcript

1 KEMIJSKA KALASIFIKACIJA I UPORABA MINERALA Grupiranje minerala abecednim redom prema zajedničkom kemijskom elementu. Metalurgija Uporaba minerala Crna (dobijanje željeza i čelika Obojena (dobijanje svih ostalih metala) Metalurgijska Industrijska Ruda je prirodni mineralni agregat iz kojeg se pridobivaju ekonomski vrijedni minerali, metali ili nemetali uz odreñenu dobit za potrebe industrije. Grana inženjerstva koja se bavi izdvajanjem i separacijom metala iz njihovih ruda, te njihovim preoblikovanjem i preradom radi primjene. KLASIFIKACIJA OBOJENIH METALA PLEMENITI Ag, Au, Ptmetali (Pd, Ir, Os, Ru, Rh) TEŠKI OBOJENI Cu, Ni, Co Zn, Sn, Sb, Pb, Bi, Hg, Cd LAKI OBOJENI Al, Mg, Ti, Be RIJETKI Re, U, Ra In, Ge, Tl, Se, Te, Ga Th, Zr, Hf ZEMNOALKALNI I ALKALNI Na, K, Li Cs, Sr, Ba, Ruda Izvor Obogaćivanje Potrošnja energije Zagañivanje okoliša Cijena CRNA METALURGIJA Do 68 % Ležišta mineralnih sirovina Ne, ponekad prevoñenje u povoljniji oblik Mala Malo Mala METALURGIJA OBOJENIH METALA 5 % (često < %), polimetalične Ležišta mineralnih sirovina + sekundarne sirovine (industrijski otpad, troske, pepeli, prašine 50 % nekih metala) Da (drobljenje, mljevenje, gravitacijska i magnetna separacija, flotacija), ponekad prevoñenje u povoljniji oblik Velika, posebno za lake obojene metale Veliko Velika

2 Industrijska uporaba minerala Industrijska uporaba minerala Industrijska proizvodnja Keramika i refraktorni materijali Staklarstvo, kemijska industrija Materijal za nuklearne reaktore Veziva Proizvod Opeka, porculan, zemljane cijevi, rakete i letjelice otporne na ekstremne uvjete (p, t, c) Staklo, emajl, glazure Gorivo, moderator, teški beton Glinovita, štukature, vapnene žbuke, hidrauličke žbuke, cementi Mineralna sirovina Kvarc, minerali glina i feldspati ±grafit, korund, kromit, boksit, magnezit, dolomit, olivin, cirkon, azbesti, talk, pirofilit, disten Kvarc, boksit, piroluzit, manganit, kalcit, dolomit, stroncijanit, viterit, barit, cirkon, minerali glina, feldspati Uranove rude (uraninit, uranski tinjci), torijeve rude, grafit, soli natrija i klaija, hematit, magnetit, boksit, kalcit, magnezit, dolomit, beril, minerali glina Hematit, boksit, limonit, kalcit, gips, minerali glina, siderit,dolomit, anhidrit Industrijska proizvodnja Abrazivi Kemijska industrija Kemijska industrija Draguljarstvo Metalurgija i topionički procesi Proizvod Rezalice, oštrilice, brusni papiri, drobilice Kemikalije i otrovi Mineralna gnojiva i stočna hrana Nakit i ukrasni proizvodi Taljivo Mineralna sirovina Dijamant, korund, magnetit, kvarc, apatit, olivin, granati Bakar, sumpor, pirhotin, auripigment, halit, fluorit, kalcit, magnezit, dolomit, stroncijanit, barit, gips, halkantit, apatit, pirofilit, minerali glina Minerali Na, K, P, N (silvin, karnalit, nitronatrit, apatit, fosforit), sumpor, kalcit, dolomit, anhidrit, gips) Bakar, srebro, zlato, dijamant, korund, kasiteri, kvarcopal, kalcit, siderit, dolomit, aragonit, apatit, silikati Fluorit, kriolit, hematit, kvarc, dolomit, apatit, feldspati Industrijska uporaba minerala Industrijska proizvodnja Kemijska industrija Grañevinska industrija Optička industrija (pojedinačni kristal) Ostalo Proizvod Boje i punila (žbuka, cement, linoleum, gume, tkanine) Azbesti i vatrostalni materijali, toplinski i elektroizolatori Leće, prime, polaroidi, filteri, stakla, monokromatori Punila u proizvodnji hrane, tekstila, kože, plastike, naftih derivata, farmaceutskih i kozmetičkih proizvoda, pesticida, sredstava za čišćenje i poliranje, isplake Mineralna sirovina Grafit, cinabarit, realgar, auipigment, hematit (organske boje), magnetit, kromit, kasiterit, limonit, kalcit, siderit, barit, gips Serpentinski i amfibolski azbesti Dijamant, halit, fluorit, kvarc, kalcit, gips, tinjci, beril, piezoelektrični - galenit, sfalerit, kvarc, turmalin; poluvodič - galenit Nemetalne mineralne sirovine RH velikoga potencijala i neograničenih geoloških rezervi LEŽIŠTA MINERALNIH SIROVINA ZA INDUSTRIJSKU PRERADU minerali i stijene/sirovina Brom Jod Kuhinjska sol Gips (sadrenac) Dolomiti Vapnenci Cementne sirovine Peloidi Ležišta u RH 27 6 >20 > Uporaba naftna industrija, medicina, kemijska industrija, prehrana i prehrambena industrija, agronomija medicina, prehrana i prehrambena industrija, gnojivo, kemijska industrija, metalurgija, strojarstvo prehrana i prehrambena industrija, kemijska industrija, metalurgija, industrija plastike, tekstilna industrija industrija grañevinskog materijala, kemijska industrija, agronomija, industrija papira vatrostalni materijali, metalurgija, industrija grañevinskog materijala, industrija stakla vatrostalni materijali, metalurgija, industrija grañevinskog materijala, industrija stakla industrija grañevinskog materijala medicina-zdravstvo, kozmetička industrija 2

3 LEŽIŠTA MINERALNIH SIROVINA ZA GRAĐEVINSKI MATERIJAL I ZA INDUSTRIJU GRAĐEVINSKIH MATERIJALA minerali i stijene/sirovina Tehničko-grañevinski kamen Pijesci Šljunci Ciglarske gline Arhitektonsko-grañevni kamen Ležišta u RH > >50 Uporaba Nemetalne mineralne sirovine umjerenoga potencijala i ograničenih geoloških rezervi minerali i stijene/sirovina Keramičke i vatrostalne gline Bentonitne gline Kvarcni pijesci i pješčenjaci ostale kremene sirovine (rožnjaci, kvarc, pegmatiti) Barit Feldspati Grafit Talk Ležišta u RH >0 2 Uporaba keramička industrija, vatrostalni materijal, kemijska industrija naftna industrija, vatrostalni materijali, metalurgija, prehrana i prehrambena industrija, farmaceutska industrija, kozmetička industrija industrija stakla, metalurgija, keramička industrija, vatrostalni materijali, abrazivi, brusni i rezajući materijali, industrija vlakna industrija stakla, metalurgija, keramička industrija, vatrostalni materijali, abrazivi, brusni i rezajući materijali, industrija vlakna naftna industrija, punila u industriji papira, plastike, gume i boja, kemijska industrija, industrija stakla keramička industrija, industrija stakla, abrazivi, brusni i rezajući materijali vatrostalni materijali, elektroindustrija, strojarstvo, metalurgija keramička industrija, punila u industriji papira, plastike, gume i boja, agronomija, tekstilna industrija, kozmetička industrija, farmaceutska industrija Nemetalne mineralne sirovine umjerenoga potencijala i ograničenih geoloških rezervi minerali i stijene/sirovina Pirofilit Sumpor Tinjci Željezni oksihidroksidi (oker) Boksiti Jezerska kreda Tufovi Peliti (škriljavci) Ležišta u RH Uporaba metalurgija, keramička industrija, punila u industriji papira, plastike, gume i boja, farmaceutska industrija kemijska industrija, gnojivo, kozmetička industrija, farmaceutska industrija elektroindustrija, industrija grañevinskog materijala, industrija boja, punila u industriji papira, plastike, gume i boja prirodni pigment, industrija boja, industrija grañevinskog materijala, keramička industrija, punila u industriji papira, plastike, gume i boja abrazivi, brusni i rezajući materijali, vatrostalni materijali, industrija grañevinskog materijala punila u industriji papira, plastike, gume i boja, industrija boja, industrija papira, industrija plastike, prehrana i prehrambena industrija, životinjska hrana industrija grañevinskog materijala, punila u industriji papira, plastike, gume i boja industrija grañevinskog materijala, industrija boja, proizvodnja ekspandiranih materijala i u ciglarstvu Eksploatacija mineralnih sirovina u Republici Hrvatskoj u periodu od 990. do godine fosilni ugljen, t mineralne sirovine za proizvodnju metala, t nemetalne mineralne sirovine, t arhitektonskograñevni kamen, m tehničko-grañevni kamen, grañevni pijesak i šljunak te ciglarska glina, m nafta i kondenzat, 0 m plin, 06 m 990 7,75 0,54.846,4 55, , ,669 6, , 04 9,7.287, ,82 5, ,499 45, ,02.58,22.84,0 200, ,840 6, ,200.28, , ,29 7, ,47 977, , ,52 78, ,607 90,099.00,042

4 BOLESTI PLUĆA UTJECAJ MINERALA NA ZDRAVLJE ČOVJEKA SILIKOZA I AZBESTOZA BOLESTI PLUĆA UGLJENA PRAŠINA PRAŠINA KVARCA, FELDSPATA, TINJACA BOLESTI NERVNOG SUSTAVA Hg Th As RADIJACIJSKA BOLEST U Ra TOKSIKANTI Pb Cd Hg BOLESTI PLUĆA BOLESTI PLUĆA 4

5 BOLESTI PLUĆA AZBESTOZA Serpentinski i amfibolski opasniji) promjera Kronična na bolest Fibroza Izlaganje prašini različitog itog sastava: kristalne forme silike (SiO 2 ) azbest prašina u rudnicima i pamučnoj industriji. Pravilnikom iz 99. odreñene su maksimalno dopustive koncentracije u radnom okolišu 0, v ml- za tremolit 0,2 v ml- za krokidolit i antofilit 0,5 v ml- za amozit 2 v ml- za aktinolit i hrizotil azbest. Azbestna vlakna u plućnom tkivu BOLESTI NERVNOG SUSTAVA Apsorpcija i toksicnost žive u organizmu Elementarna živa - na sobnoj temperaturi tekucina koja vrlo lagano isparava (bezbojni i bezmirisni plin). Inhalacija - prolazak kroz alveole, ulazak u krvotok te raspodjela do stanica (ili ostaje u eritrocitima) Oštećenja. Dišni sustav: nekrotizirajuci bronhitis, upala pluca 2. Živčani sustav: lagana nesanica i tremor u pocetku, a zatim gubitak pamcenja i emotivna nestabilnost. Oštecenja bubrega Oralna ingestija - manje od 0,% progutane kolicine se resorbira, oštecenja su neusporedivo manja Dermalna apsorpcija zanemarivo Nekada najcešca trovanja elementarnom živom - proizvodnja šešira (oblikovanje šešira na visokim temperaturama - pojam «ludi šeširdžija») 5

6 BOLESTI NERVNOG SUSTAVA BOLESTI NERVNOG SUSTAVA Amalgam Au Selektivna permeabilnost stanične membrane: plinovi, hidrofobne molekule i male polarne molekule bez naboja mogu difuzijom ulaziti u stanice, dok velike polarne molekule i nabijene molekule ne mogu. Spaljivanjem amalgama isparava Hg i dobiva elementarno Au TOKSIČNI TEŠKI Cinabarit Galenit Sfalerit 6

7 Preferirano vezanje toksičnih teških metala prema različitim funkcionalnim skupinama: za -SH skupinu: Hg>Ag>Pb>Cd>Zn za -COOH skupinu: Cu>Ni>Co>Mn za -NH 2 skupinu: Hg>Cu>Ni>Pb>Zn>Co>Cd>Mn>Mg Omogućen ulazak u organizam i štetno djelovanje PRIRODNI IZVORI RADIOAKTIVNOSTI SVEMIRSKE ILI KOZMIČKE ZRAKE Protoni + alfa-čestice Doza kozmičkog zračenja raste porastom nadmorske visine. RADIONUKLIDI STVARANI U ATMOSVERI nastaju u atmosferi bombardiranjem pojedinih elemenata kozmičkim zrakama, nastaju protoni, neutroni i druge čestice. H, 4 Be 7, Na 22, Na 24, 7 C 5, 5 P 2, 7 Cl, 7 Cl 6, 6 S 8, 4 Si 22 RADIONUKLIDI PRISUTNI U LITOSFERI radioaktivna niza kojima su praroditelji 90 Th 22, 92 U 28, 92 U 25 URANOV NIZ (URANOVA FAMILIJA) 92 U 28 preko 7 radionuklida u stabilan 82 Pb2 06. T /2 = 4.5 milijarde godina. TORIJEV NIZ 90 Th 22 preko 0 radionuklida u stabilan 82 Pb 208 AKTINIJEV NIZ 92 U 25 preko radionuklida u stabilno 82 Pb 207 ČOVJEK raspadom 40 Ca iz kostiju proizvodi zračenje 4000 raspada/s (4kBq) 7

8 Graniti, pegmatiti 0 20 ppm U, u nekim područjima i 00 ppm Garbi, dioriti -5 ppm U Vapnenci, sedimentne stijene -2 ppm RADIJACIJSKA BOLEST Radioaktivnost je svojstvo nekih atoma da im se jezgra spontano mijenja, pri ćemu emitiraju energiju u obliku zračenja. Ta se promjena jezgre naziva radioaktivn raspad. Radioaktivni granit Cirkon iz pegmatita Uranofan u pegmatitu ZrSiO 4 Nestabilna jezgra Radioaktivni raspad Stabilna jezgra Radionuklidi u prirodi. Radionuklidi s dugim vremenom poluraspada ( 28 U; 25 U; 22 Th) 2. Radionuklidi nastali raspadom iz.. Radionuklidi proizvedeni nuklearnim reakcijama u prirodi 4 C; 0 Be 4. Radionuklidi proizvedeni umjetno (nuklearni reaktori) T ln 2 = λ / 2 = 0,69 λ T /2 - poluvrijeme raspada λ konstanta radioaktivnog raspada Vrijeme poluraspada je vrijeme potrebno da se polovina početnog broja nestabilnih jezgri raspadne (Zr y, REEy )(SiO 4 ) x (OH) 4x y α-raspad β-raspad Tipovi radioaktivnog raspada Alfa zračenje pozitivno nabijene jezgre helija emitiraju atomi elemenata poput urana i radija prodire u tanki sloj kože, ali oštećuje unutarnja tkiva ako je unošeno u tijelo udisanjem, hranom ili vodom Mjerna jedinica i doza Sievert (Sv) SI jedinica prema Rolf Sievert, švedskom medicinskom fizičaru Jedan Gy apsorbiranog zračenja neutrona i alfa čestice uzrokuju veće štete nego isti iznos gama ili beta zračenja pa se koristi Sievert (Sv) kao jedinica za ekvivalentnu dozu Sv = J/kg = m 2 /s 2 = m2 s 2 Ekvivalentna doza (Sv) = Adsorbirana doza (Gy) * faktor kvalitete Q * faktor N Faktor kvaliteta Q ovisi o tipu radijacije Faktor N ovisi o dijelu tijela izloženom radijaciji, vremenu izloženosti, volumenu tijela izloženom radijaciji, rasi n 0 p + n 0 p+ n 0 p+ γ-raspad Beta zračenje elektroni zaustavlja ih pločica aluminija debljine nekoliko milimetara škodi koži i očima Gama zračenje elektromagnetsko zračenje može proći kroz cijelo ljudsko tijelo apsorbira ga metar betona Q values Photons, all energies : Q = Electrons, all energies : Q = Neutrons energy < 0 kev : Q = 5 0 kev < energy < 00 kev : Q = 0 00 kev < energy < 2 MeV : Q = 20 2 MeV < energy < 20 MeV : Q = 0 energy > 20 MeV : Q = 5 Protons, energy > 2 MeV : Q = 5 Alpha particles and other atomic nuclei : Q = 20 N values Bone marrow, colon, lung, stomach: N = 0.2 Bladder, brain, breast, kidney, liver, muscles, oesophagus, pancreas, small intestine, spleen, thyroid, uterus: N = 0.05 Bone surface, skin: N = 0.0 8