Pojem průmyslový zdroj a současné rysy, charakter průmyslových surovin a zdrojů surovin Nerostné suroviny Flake_Graphite grafit diamonds3Lrg štěrk cermet2 fluorit diamanty zlato Fe-Mn konrece Victoria Goldfields, 3,6kg high variability in forms, compositions, places in/on the crust, … Oxidová keramika – aluminiumtitanát (Al2TiO5) www.ceramtec.cz CERMET nvznikají působením různých přírodních procesů nvšechny přírodního původu? – i syntetické měď ropa Suroviny, zdroje – hlavní rysy nzajištění – potřeba (1.potraviny+suroviny) nsurovinová politika nzajištění surovin nemá nic společného s oficiální politikou npříklad: Evropa – Libye, socialistické státy – Libye, Rusko – ostatní státy…. npotřeba jistých, rychlých a „dlouhotrvajících“ zdrojů nobchod nglobalizace n Libye 4332379-libye-naleziste Závislost na Libyi Arktida – nové možnosti Arctic region – new hopes, potential, … Používání surovin nzměny v čase (kámen – keramika – kov – … ?) nzdroje surovin – základ rozvoje lidské civilizace/člověka npestrost forem a nepravidelný výskyt – 1.nacházení, 2.vyhledávání nběžné suroviny ntradiční suroviny – má historický aspekt nnetradiční suroviny Džoserova pyramida v Sakkáře. Nejstarší dochovanou stavbu z kamene – pětistupňovou pyramidu v Sakkáře – postavil z vápence a pískovce vezír Imhotep pro faraona Džosera okolo r. 2900 př. Kr. Napodo- bil to, co se dříve stavělo z nepálených cihel, trámů a svaz- ků rákosu (tradiční stavební materiál). Potřeba surovin nsůl njantar ngrafit nkovy nžernovy (kamenné soukolí na mletí obilí - mlýnské kameny) n... Sůl. Minimální denní dávka je podle lékařů 5-6 g, zhruba 2 kg na rok. Spotřeba je do velké míry dána rolí, jakou sůl v té které kultuře plnila (koření, symbol blahobytu, léčebný prostředek, výživa dobytka). Produkční centra soli v době laténské dosáhla nadregionálního významu: např. Dürrnberg u Halleinu v Alpách, oblast říčky Seille v Lotrinsku, Bad Nauheim v Hesensku, Droitwich v Anglii, získávání soli z mořské vody na pobřeží Severního i na obou pobřežích Lamanšského průlivu. V Čechách v pozdní době laténské (500 př.n.l.-0) očekávat populaci v řádu statisíců (200 000). Budeme-li uvažovat spotřebu na jedince 1kg za rok, dojdeme k výsledku, že se roční import soli do Čech pohyboval v řádu desítek až stovek tun což znamená 550kg soli denně a to ještě nepočítáme využití soli při konzervování potravin, výživě dobytka apod. Odečteme-li dny s nepříznivými přírodními podmínkami a budeme počítat s 250 dny, zvyšuje se denní dovoz na 800 kg, což by znamenalo 4 vozy, v hraničních pohořích spíše karavanu 10 – 20 soumarů a lidský doprovod minimálně 4 osob. Lodě měly větší kapacitu než vozy a soumaři, ale vzhledem k absenci pramenů není určen přesný počet lodí. Takovýto obchod musel být organizován, musel být ustálený a pravidelný. (Radka Urbánková) Obchod nobchod – vzniká současně s potřebou surovin n„solné“ stezky – Egypt aj. n? Solné stezky. Nejstarší z nich spojovala Mezopotámii s Egyptem. Sůl, bitumen (tmel pro výrobu nástrojů a člunů) a síra (jako lék) se do Egypta dopravovaly snad již před 10 000 lety z ložisek doprovázejících mírně zvrásněné usazeniny okolí Mrtvého moře a předpolí pásemného horstva v rovinách Mezopotámie. O důležitosti této obchodní tepny svědčí i skutečnost, že na ní vzniklo dosud nejstarší známé hrazené město – Jericho. Ve starověku se obchodovalo se solí ve východním Středomoří mezi syrskými přístavy a Perským zálivem, mezi egejskými přístavy a jižním Ruskem. Sůl z ložisek v severní Indii se vyvážela do celé jižní Asie. Via salaria (solná cesta) z Ostie do nitra Apeninského poloostrova je jednou z nejstarších silnic v Itálii. Sůl byla platidlem v Etiopii, Tibetu i jinde. Také římští legionáři nějaký čas dostávali žold v soli (salarium) místo v penězích. Grafitová cesta. Spojovala od mladší doby bronzové bavorskou a jihočeskou grafitovou (tuhovou) oblast přes Černou, Mokrou, Hořici na Šumavě, Kájov, Český Krumlov, Zlatou Korunu a oppidum Třísov. Tuhu potřebovali obyvatelé jižních Čech, zvláště Keltové, k barvení keramických nádob. MZ05_1_v Soubor:Stezka kvilda.jpg Zlatá stezka, zbytek středověké cesty, 1km severně od Horské Kvildy Z Pasova do Čech „Zlatá stezka", soustava obchodních cest vedoucích z Pasova do Čech, po kterých se intenzivně přepravovalo zboží především od druhé poloviny 14. století do počátku 17. století. Prachatická větev je doložená od roku 1010 Vimperská větev byla využívána přibližně od roku 1300 Kašpersko Horská větev vznikla jako poslední kolem roku 1356 Sůl - Evropa Produkce soli v době železné ve střední Evropě a pravděpodobná síť cest její distribuce (Stöllner 2002). – Fig. 1. Salt production in Iron Age Europe and its likely distribution network (Stöllner 2002). SaltMapNeolithic SaltMapIA_sites neolitic period iron age Jantarová stezka Brennerský průsmyk – významná cesta cca 90% zásob v okolí Kaliningradu severojižní cesty Obchod - současnost průmyslové zdroje surovin – obchod – doprava Vynálezy, inovace – vliv na suroviny a zdroje Římský císař Claudius (10 před n.l./+54) se zasloužil o vynález cementu (Vesmír 77, 328, 1998/6). Při stavbě přístavu v Ostii se nedařilo zúžit vjezd umělým ostrůvkem. Císaře napadlo, že by se v těch místech mohla potopit loď naplněná vápnem, to však pod vodou netuhlo. Proto dal svému staviteli příkaz, aby do 10 dnů našel vhodnou příměs. Nejlépe se osvědčil prach z lomů na sopečný tuf v Puteoli. Obsahuje mnoho amorfního SiO2 (opálu), který snadno, bez výpalu a za studena reaguje na složky cementářské směsi. Spolu s nehašeným vápnem a horninovou drtí tak vznikla směs požadovaných vlastností. Z podobného cementu, jaký Claudius použil v Ostii, dal císař Hadrián r. 123 postavit v Římě Panteon a o něco později rodinnou hrobku (nyní Andělský hrad). puzzolánová aktivita: amorf.SiO2 + CaOH2, H2O → CSH, CAH (křemičitany, hlinitany) Asi před 30 lety se začal ultrajemně rozemletý vápenec používat jako plnivo papíru i nátěrová hmota. Společnost English China Clay z Cornwallu, největší vývozce kaolinu, za nepatrnou sumu koupila haldy carrarského mramoru v Toskánsku, jenž se začal těžit za císaře Augusta a těží se podnes. Totéž učinila s haldami po těžbě pentetikonského mramoru blízko Athén. Společnost mramor drtí a mele nedaleko těžených hald a prodává papírnám v celé jižní Evropě. Odpad – plnivo (inovace, snaha o využití všech vytěžených materiálů) Vynálezy - cement puzzolánová reakce Globalizace ... provázanost všeho dění na naší planetě, vychází ze zdokonalené komunikační tech- niky, z obchodu bez hranic, z volného pohybu zboží, pracovních sil i nadnárodního kapitálu v bleskových transakcích. Důsledkem globalizace je vystupňovaná konkurence a investování v zahraničí s levnější pracovní silou. Vlivem racionalizace dosud nevídaného rozsahu se produktivita práce zvyšuje. globalizace - nejvýznamnější rys průmyslu nerostných surovin - rychlá komunikace - konkurence - investice - produktivita - nezaměstnanost 2. část n2a. těžba surovin n2b. vlastnosti surovin n 2a. Světová těžba ncelkem asi XX miliard tun nerostných surovin za rok, z toho: nnerudní suroviny (industrial minerals) nuhlí, ropa (fossil fuels) nrudy (Fe-slitiny, ostatní kovy) ndrahé kovy (Au, Pt) významná část zdrojů a těžby surovin je mimo Evropu, v současné době programy ke snížení evropské závislosti na dovozu (RMI, 2008, Euromines) http://www.wmc.org.pl/?q=node/49 World mining congres 2016 Světová těžba – WMC 2016 Těžba ~= spotřeba Hlavní kovy – zásoby a těžba Mineral Uses World Reserves Major Producing Resources (Metric Tons) Countries Bauxite!? Ore Of Aluminum 21,559,000 Australia, Jamaica, Brazil Chromium Alloys, Electroplating 418,900 India, South Africa, Turkey Copper Alloys, Electric Wires 3,21,000 Chile, USA, Canada Gold Jewellery 42 South Africa, USA, Australia Iron Ore Iron and Steel 64,648,000 Brazil, Australia, China, Canada and Venezuela Lead Solder, Pipes 70,440 USA, Mexico, Canada Manganese Iron and Steel 812,800 South Africa, Gabon, Australia and France Nickel Stain Less Steel 48,660 Canada, Norway and Dominican Republic. Silver Jewellery 780 Mexico, USA, Peru, Canada Tin Tin Cans, Alloys 5,930 China, Brazil, Indonesia Zinc Iron and Steel 143,910 Canada, Australia, China, Peru, Mexico and Spain One Metric is equal to approximately 1.102 British Tons. The following table shows the important minerals reserves and major producing countries in the world. Natural resources - CIA nhttps://www.cia.gov/library/publications/resources/the-world-factbook/ n n Au – netradiční použití aqua11 •�—–›P�iPULANNA�jŠ��«‹ŕ•’“¸Šá•”ŹCŚě�¸‰Ř-–k‹ž—Fć�Ź¤“X 03 al The £1,100 pot of marmalade The resulting spread, encased in a custom-made crystal jar valued at £1,100, would cost £76 to cover a single slice of toast. Niob - šperky [P9050018.JPG] sm_circle_ear ministr Anodizing, or anodising in British English, is an electrolytic passivation process used to increase the thickness of the natural oxide layer on the surface of metal parts Anodic films are most commonly applied to protect aluminium alloys, although processes also exist for titanium, zinc, magnesium, niobium, and tantalum. 180px-Cheap_carabiners Periodická tabulka Které prvky nepotřebujeme? ... a minerály, sloučeniny 2b. Užitné vlastnosti nfyzikální a chemické vlastnosti nvycházející ze struktury minerálů a hornin npožadavky (průmysl) versus nabídka vlastností (výzkum) CERMET Bonded material containing ceramics and metal, widely used in jet engines and nuclear reactors. Cermets behave much like metals but have the great heat resistance of ceramics. Tungsten carbide, titanium, zirconium bromide, and aluminium oxide are among the ceramics used; iron, cobalt, nickel, and chromium are among the metals. A class of particle-strengthened composite materials consisting of two components, one of which is an oxide, carbide, boride or similar inorganic compound and the other is a metallic binder. čistota surovin ↔ kvalita koncentrátů! Kaolín – příklad čistého produktu technologieVyrobyBig příklad velmi přesné výroby – čistý produkt odseparování i nejjemnějších nečistot: Ti, Fe vysokointenzitní elektromagnetická separace - Sedlecký kaolin a.s. Rozvoj – inovace! - zásoby rud a surovin – udržují/rozšiřují je technologické inovace! - Rozvoj nových hmot a nových průmyslových odvětví, jež jsou v pozadí postindustriálních změn a globalizace světa, by nebyl možný bez pokročilých technologií, vycházejících z nového zpracování známých nerudních surovin nebo z osvojení surovin nových. Jsou to například whiskery, cermety, technická keramika a keramické supravodiče. Whiskery jsou monokrystalová tenká vlákna o tloušťce 1–30 mikronů a délce 0,25–25 mm, která ve spojení s plastickou matricí mají mimořádné vlastnosti. Například grafitová vlákna mají bod tání 3650 °C, hustotu 1,66 a nejvyšší modul pružnosti ze všech vláknitých materiálů. Díky nim bylo zkonstruováno letadlo, jež unese pětinásobek vlastní váhy. Whiskery se používají též pro vyztužování cermetů. Cermety jsou kompozitní materiály vyráběné lisováním a spékáním směsi keramických a kovových prášků. Mají třikrát až čtyřikrát větší hutnost než samotný kov, jehož bývá v cermetu 30–70 %. Některé cermety jsou vysoce žáruvzdorné. Dělají se z nich tepelné štíty kosmických lodí, trysky raket či různé nástroje. Technická keramika na bázi nitridu křemíku, karbidu boru a karbidu křemíku se používá v elektronice, ale i ve strojírenství, v automobilovém průmyslu, letecké a kosmické technice. Tyto hmoty jsou pevné, snášejí vysoké teploty a odolávají korozi i abrazi. Karbid křemíku snáší teploty nad 2600 °C. To vysvětluje snahu automobilového průmyslu vyvinout keramický motor s plynovou turbínou za použití karbidu křemíku, popřípadě oxidu zirkonia. Nitrid křemíku byl již vyzkoušen v konstrukci Dieselova motoru. Vysoce žáruvzdorné keramické suroviny (slinuté oxidy hořčíku, zirkonia, thoria a zirkoničitany vápníku, stroncia a barya) přispějí k vytvoření magnetohydrodynamických generátorů pro přímou přeměnu tepelné energie v elektrickou. Keramické supravodiče. Jejich objev umožnil zvýšit teplotu z 5 K na 98 K, tj. na poměrně snadno dosažitelnou teplotu kapalného dusíku. Díky supravodičům lze zachovat rozměr elektrického generátoru, a přitom zvýšit jeho výkon na dvojnásobek. Díky supravodivým magnetům budou jezdit vlaky pohybující se rychlostí 500 km/hod, postaví se lodě na elektromagnetický pohon, uvažuje se o elektromobilech. Osmdesátá léta představovala pro přístroje na bázi supravodivosti totéž co padesátá léta pro polovodiče. Výchozí surovinou pro výrobu supravodičů je čis- tý křemen. Ten se stal základem počítačů. Telekomunikační použití optického vlákna na bázi kysličníku křemičitého nebo fluoridu zirkonia šetří barevné kovy, snižuje ztráty energie a redukuje počet zesilovacích stanic. (M.Kužvart, Vesmír 78, 1999) požadavek vysoké čistoty vstupních surovin „kategorie“ syntetických surovin (nepřírodní) „Keramické“ materiály funkční keramika BaTiO3 Pb(ZrxTi1-x)O3-La2O3 feroelektrikum, paměťové prvky konstrukční keramika Si3N4 pevnost, nízká hustota, chem. inertní, pevnost při vysokých T tvrdost SiC cermety (N, B, C) houževnatost, řezná keramika TiCN, Al-Cr baze, Th-Mo baze, …, Zr, Al biokeramika Ca, Na, Si, P, Mg cermet Structure of TiC-(Ni-alloy) cermet. TiC-(Ni-alloy) cermet, typical “ring-shaped” structure. Biokeramika Zdeněk Urban, Zdeněk Strnad, Publikováno: Vesmír 79, 130, 2000/3 Biokeramika Není snad příliš šťastné, že se „nebiologické“ náhradě „biologické“ kosti říká biokeramika, proto je třeba vysvětlit, že se tím myslí keramika biotolerantní, tedy taková, kterou živé tkáně dobře snesou. Podle toho, jak materiál na živou tkáň působí, rozlišujeme biokeramiku inertní, resorbovatelnou a bioaktivní (na ni organizmus reaguje, jako kdyby byla skutečně živá). „Opravy – servis“ Srůst s implantátem Bioaktivní skla však mají nízkou mechanickou pevnost, proto se příliš nehodí pro klinické využití. Naproti tomu bioaktivní sklokeramické materiály na bázi apatitu a wollastonitu mají vynikající mechanické vlastnosti, které se uplatní například v ortopedii, neurochirurgii nebo čelistní a obličejové chirurgii. sur_burza Současný průmysl nerost. surovin ndostupnost surovin npůsobení vlád a vliv politických situací nzpracování a produkce nkvalita a kvantita nvývoj nových aplikací, použití, náhrady nminimum odpadů: těžba, výroba, nspotřeba → recyklace nekologie ndoprava ninformace nglobalizace a snižování nákladů shrnutí: 3. zajištění potřeb a spotřeba nburza (LME, ...) – obchod na otevřeném trhu (globalizace) nspot price – okamžitá cena, v dané chvíli nspot market – (or cash market is a public financial market in which financial instruments or commodities are traded for immediate delivery) n„futures“ – budoucí obchody/dohody n nzměna zdrojů – důsledek nedostupnosti nebo pokroku (?) nvývozní cla nekonomické soupeření – nutnost zajištění zdrojů nprodukce technologicky náročných výrobků (nové produkce v Číně, Asii) nRMI – surovinová inciativa EK, výzva k dohledávání přístupných zdrojů surovin v Evropě a dostupnost z jiných částí světa RMI Raw Materials Initiative In 2008 the Commission launched the "Raw Materials Initiative" (RMI) which established an integrated strategy to respond to the different challenges related to access to non-energy and non-agricultural raw materials. The RMI is based on three pillars: • ensuring a level playing field in access to resources in third countries; • fostering sustainable supply of raw materials from European sources, and • boosting resource efficiency and promoting recycling. Nové zdroje surovin nsíra z úpravy uhlovodíků nsádrovec z odsiřovacích technologií n… nasteroid mining hledání nových zdrojů tradičních i netradičních, ... vzorkování asteroidů - možný extraterestrický zdroj? (Ni, Fe, ...) netradiční zdroje Planetary resources.svg 25_schema_vypirka Příklad netradičního průmyslového zdroje. Principem odsiřování je vypírání plynného oxidu siřičitého (SO2), obsaženého ve spalinách vodní vápencovou suspenzí (CaCO3 + H2O) za vzniku roztoku hydrogensiřičitanu vápenatého Ca(HSO3)2. Tento proces je možné vyjádřit souhrnnou chemickou rovnicí: 2SO2 + CaCO3 + H2O = Ca(HSO3)2 + CO2 Hydrogensiřičitan vápenatý Ca(HSO3)2 je poměrně dobře rozpustná sůl, kterou lze snadno oxidovat již v odsiřovacím reaktoru a tak získat dihydrát síranu vápenatého, energosádrovec. Proces oxidace vyjadřují dvě rovnice: Ca(HSO3)2 + 0,5O2 +2 H2O ---- CaSO4 x 2H2O + H2SO3 Ca2+ + HSO3- + OH- + 0,5O2 + H2O ----- CaSO4 x 2H2O Čistota energosádrovce je vysoká, protože jde o krystalizaci z roztoku. Aby popsaný princip zdárně fungoval a produktem odsiření byl žádoucí energosádrovec, je nutné ve vodní suspenzi odsiřovacího zařízení udržovat "kyselé prostředí" s hodnotou pH pohybující se v rozmezí 3, 5 až 5,0. Toto prostředí je jednou z rozhodujících skutečností, majících za následek silné korozní napadání ocelových částí odsiřovacího zařízení a jejich znehodnocování. Ochrana zařízení stojí značné úsilí i prostředky. „Energosádrovec“ Zdroje informací – tisk, e-mail nIndustrial Minerals and Rocks nMinerals Yearbook nMineral Facts and Problems nMinerals Commodity Profiles nIndustrial Minerals nMining Journal nMining Magazine nEngineering and Mining Journal nMineral Pricewatch nMetals & Minerals Annual Review nMining Annual Review nHornická ročenka nSurovinové zdroje České republiky, Nerostné suroviny (Geofond) hlavně rychlé informace !!! (periodika, monografie – rozsáhlé zpracování tématu: z technologie (kyanizace), ekonomiky, ... Zdroje informací – internetové nhttp://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/ nwww.ihned.cz nhttp://www.gov.bc.ca/em/ nhttp://www.gfms.co.uk/ nhttp://www.infomine.com/welcome.asp nhttp://www.minecost.com/links.htm n…