Değerli Metaller Nelerdir? Kullanım Alanları

Değerli metaller, madenler nelerdir? Değerli metaller nerelerde kullanılır, özellikleri nelerdir? Değerli metallar, madenler hakkında bilgi.

Değerli Metaller

Değerli metaller, yaygın olarak kullanılan demir, krom, nikel, kalay vb. metallerle birlikte, iyi ısı ve elektrik iletkenliği gibi bazı ortak özellikleri olan geçiş metalleri grubuna girerler. Bu gruptaki en önemli metaller molibden, renyum, niyobyum, tantal, vanadyum, titan, zirkonyum ve tungsten ile itriyumun da aralarında bulunduğu ender toprak elementleridir. Bu metaller, ender bulunmaları ve kullanımdaki önemleri (aynı gruptan öteki metallerle ya da demir, nikel ve krom gibi metallerle yaptığı alaşımlarda) nedeniyle oldukça değerlidir.

Molibden

Molibden (Mo) sert, gümüş beyazı renkte kolay erimeyen bir metaldir. Bu metal, oda ısısında oksitlenmez. Oksitlenme, tav ısısında kolaylıkla gerçekleşir.

Bulunuşu ve çıkarılması

Molibden yerkabuğunda çok seyrek bulunan bir elementtir. Bu metalin en önemli filizi bir molibden ve kükürt bileşiği olan molibdenittir ( $\displaystyle Mo{{S}_{2}}$ ). $\displaystyle Mo{{S}_{2}}$ (molibdendisülfür) daha çok granit tabakaları arasında girmiş volkanik kayalarda (pnömatolitik kayalar ve pegmatit damarları) ve kimi zaman volkanik kayalarda kalsiyum florürüyle birlikte kalay ve tungsten damarlarında bulunur. Bu metalin birçok molibden fılizindeki oranı % 11 aşmamaktadır. En önemli yataklar Colorado’da (ABD) bulunur.

Kullanımı

Molibden; tel fırınların erimeyen türden parçaları ve elektrod gibi yüksey ısıya dayanıklı aygıtların yapımında kullanılır. Bu madde ayrıca çelikle karıştırılarak sertliği artırmada kullanılmaktadır. Molibden filizi rezervleri günümüzün gereksinmelerini karşılamaktadır, ancak gelecekte yeterli olup olmayacağı belli değildir.

Renyum

Renyum (Re) rengi gümüş grisinden siyaha kadar değişen tonlarda, oldukça sert ve ender bulunan bir metaldir. Bu ad Latincedeki “Rhenus” (Ren Irmağı) sözcüğünden türetilmiştir.

Bulunuşu ve çıkarılması

Renyum, ender bulunan bir element olmakla birlikte yerkabuğundaki dağılım alanı oldukça geniştir. Ancak yataklardaki bileşikleri oluşturan metaller arasında önemli bir yer tutmaz. Renyumla karışmış olarak bulunan ve en çok volkanik kayalarda, özellikle de porfirilerde görülen molibdenit, en önemli filizdir. En geniş renyum yatakları, ABD’de ve bu metalin üretiminde en ön sırayı alan Şili’de bulunur. Molibdenit, genellikle yeraltı maden ocaklarından çıkarılır. Renyumu filizden ayırmak amacıyla, molibdenit 500-650°Cye dek ısıtılır. Renyum oksitler (perrenik anhidrit $\displaystyle {{\operatorname{Re}}_{2}}{{O}_{7}}$ ), daha sonra sulu bir çözeltiye alınarak bazı özel ve karmaşık tekniklerle arı metal bu çözeltiden ayrılır.

Kullanımı

Renyumun toz haline getirilmiş platinle birlikte yüksek oktanlı kurşunsuz benzin üretiminde katalizör olarak kullanılması, 1970lerin başlarından bu yana yaygınlaşmıştır. Renyum, ayrıca tungsten ve molibdenle yaptığı alaşımlarda fotoğraf flaşı ve elektrik lambalarının tellerinde termoelektrik pillerin yapımında ve ısınma araçlarında kullanılmaktadır.

Bulunuşu ve çıkarılması

Oldukça ender bir metal olan tantal, doğada her zaman niyobyumla birlikte bulunur. En önemli filiz olan tantalit (çoğu zaman niyobyum kapsayan demir metatantalat), çoğunlukla pegmatitlerde ve alüvyon-altın karışımı birikintilerde bulunan tantalitin çıkarılmasında; piroklor ve kolombit gibi niyobyum filizlerinin çıkarılmasında kullanılan yöntemler uygulanır.

Kullanımı

Tantal çoğunlukla niyobyumla yaptığı alaşımlarda kullanılır. Bu alaşımlardan elektronik endüstrisinde (kondansatör, elektron tüpleri, doğrultmaçlar) ve kimya endüstrisinde (direnç, ısıölçer koruyucusu) yararlanılır. Tantalin karbonla bileşiminden oluşan tantal karbür, torna tezgâhı ve benzeri araçların yapımında kullanılır.

Vanadyum

Vanadyum (V) beyazımsı gri renkte oldukça dövülgen bir metaldir. Doğada öteki değerli metallere oranla daha çok bulunan vanadyumun yerkabuğundaki miktarı hemen hemen kroma eşittir. Vanadyumun radyoaktif izotoplarının biri doğal, yedisi de yapaydır.

Bulunuşu ve çıkarılması

En önemli vanadyum filizleri vanadinit (kurşunklorür ve kurşunvanadat karışımı), deskloizit (doğal hidratlı kurşun ve çinko vanadat), roskoelit (vanadyumlu bir lepidolit) ve karnotittir (potasyum ve uranil-vanadat karışımı). Vanadyum filizini yoğun olarak içeren yataklara rastlamak hemen hemen olanaksızdır. Bu metal, ancak az oranda vanadyum içeren öteki filizlerden elde edilir. Vanadyum içeren kayalar her zaman volkanik oluşumlarla ya da bunlardan türeyen kaya ve topraklarla birlikte görülür. Vanadyum, demir, fosfor ve uranyum gibi maddelerden yalnız yan ürün olarak elde edilebildiğinden, çeşitli madencilik yöntemleri özellikle ana ürünün çıkarılmasına yöneltilmiştir. Vanadyumun çıkarılabildiği tek maden Arkansas Wilson Springdedir. En önemli vanadyum üreticileri Güney Afrika ve Sovyetler Birliğidir.

Kullanımı

Vanadyum , alaşımlarının sertliğini artırmak ve ana maddesini titanın oluşturduğu alaşımlarda^unların sertliğini ve ısıya karşı dirençlerini artırmak amacıyla kullanılır. Bu alaşımlardan özellikle ulaştırma alanında ve yapım, donanım endüstrilerinde yararlanılır. Vanadyum, kimya sektöründe petrol arıtımı işlemlerinde katalizör olarak kullanılır.

Titan

Titan (Ti) gümüş grisi renkte ve çok hafif olmakla birlikte oldukça sert bir metaldir. Bu metal adını Eski Yunan mitolojisindeki Titanlardan alır. Yerkabuğundaki dağılımı oldukça yaygın olan bu element, miktar açısından tüm elementler arasında 9. sırayı alır (ağırlık yüzdesi yönünden % 0.63).

Zirkonyum

Zirkonyum (Zr) gri-beyaz renkte, kolay biçim alabilen oldukça yumuşak ve dövülgen bir metaldir. Ağırlık yüzdesi 0.022 olan bu metal yerkabuğunda çok miktarda bulunur. Zirkonyumun 5 doğal, 15 yapay izotopu bilinmektedir.
Bulunuşu ve çıkarılması

Zirkonyum yerkabuğunda pek çok yerde bulunmasına karşın, yoğunluğu fazla değildir. Bu metalin en önemli filizi, alüvyonlu ve alüvyon -altın karışımı birikintilerle kumsallarda bulunan zirkondur (zirkonyum silikat: $\displaystyle ZrSi{{O}_{4}}$ ). Zirkon, kazma ve tarama makineleri aracılığıyla bu birikintilerden ayrılır. Yataklar aynı zamanda deniz tabanlarında ve ABD’nin doğu kıyılarının, Hindistan ve Sri Lanka’nın güney kıyılarının ve Avustralya’nın doğu ve batı kıyılarının açığında bulunur. Sözü geçen ülkeler aynı zamanda en önemli zirkonyum üreticileridir. Kıyı açıklarında bulunan yataklar, en büyük zirkonyum rezervlerini oluşturur.

Kullanımı

Zirkonyum en fazla nükleer reaktörlerdeki tüp ve borularla, parçalanabilir maddeler için koruyucu yapımında kullanılır. Zirkonyum bileşiklerinden seramik endüstrisinde de yararlanılmaktadır. Zirkonun bazı türleri ikinci derecede değerli taş olarak kabul edilmektedir. Önümüzdeki yıllarda zirkonyumun gereksinmeleri karşılamakta yetersiz kalacağı kuşkusuzdur.

Tungsten

Tungsten (W), donuk gri renkli, oldukça dövülgen bir metaldir. Tüm metaller arasında genleşme katsayısı en düşük, erime noktası en yüksek olan metal tungstendir.
Bulunuşu ve çıkarılması

Tungsten oldukça ender bulunan bir metaldir. Bu metal yerkabuğunun yaklaşık % 0.00012’sini oluşturur. En önemli tungsten filizi, kara filiz olarak da bilinen volframittir (genellikle kalayoksitle karışmış olarak bulunan bir demir ve manganez tungstat). Tungsten çoğunlukla bakır, kalay, bizmut, antimon ve molibden gibi metallerle birlikte bulunur. Bu metal, başta granit olmak üzere pek çok volkanik kayada ve bunlardan oluşan tortularda (alüvyon-altın karışımı birikintiler) bulunur. Filizin büyük bir bölümü yeraltı maden ocaklarında, bir bölümü de açık ocaklarda ve alüvyon-altın karışımı birikintilerin kazılmasıyla çıkarılır. En büyük tungsten üreticilerinin başında Çin ve Rusya gelir.

Kullanımı

Tungstenin dört ana kullanım alam vardır: 1- Bu metal, karbon (C) ve demir (Fe) ile yaptığı bileşiklerde aşınmaya dayanıklı, çok sert bir madde (tungsten-demir karbür: $\displaystyle F{{e}_{4}}{{W}_{2}}C$ ) oluşturur. Toplam tungsten kullanımının % 65’ini oluşturan bu maddeden, petrol ve gaz endüstrisinde matkap ve hava basınçlı çekiç uçlarının, takım tezgâhı sürtünme kılavuzlarının ve benzeri araçların yapımında yararlanılır; 2- Tungsten çelikle yaptığı alaşımları yüksek sıcaklıklarda bile aşınmaya dayanıklı sert maddeler durumuna getirir. Toplam tungsten kullanımının % 15’ini oluşturan bu alaşımlar, çeşitli makine parçalarının yapımında kullanılır; 3- Arı tungsten elektrik ve elektronik endüstrilerinde, elektrik ampullerinin tellerinde ve uzay yolculukları için gerekli araçların yapımında kullanılır (% 15); 4- Tungsten, kimya endüstrisinde boya vb. ametalik kimyasal bileşiklerde kullanılır (% 5). Tungsten rezervleri kısa dönemdeki gereksinimleri karşılayacak düzeydedir.

Ender toprak elementleri

Ender toprak elementleri, birbiriyle büyük yakınlığı bulunan 14 elementin oluşturduğu bir gruptur. Skandiyum ve itriyum da benzer özellikleri nedeniyle bu gruba girer. Bu elementlerin periyodik sınıflandırmaya göre diziliş sıraları: Skandiyum (Sc), itriyum (Y), lantan (La), seryum (Ce), praseodim (Pr), neodim (Nd), prometeyum (Pm), samaryum (Sm), evropiyum (Eu), gadolinyum (Gd), terbiyum (Tb), disprosyum (Dy), holmiyum (Ho), erbiyum (Er), tulyum (Tm), iterbiyum (Yb) ve lütesyum (Lu).

Bulunuşu ve çıkarılması

Ender toprak elementleri (prometeyum dışında) dünyanın pek çok yerinde bulunmakla birlikte, yoğunlukları yetersiz olduğundan çıkarılmalarında ekonomik yönden yarar görülmemektedir. Bu elementler yüzden çok madende bulunmakla birlikte, bunlardan yalnız monazit ve bastrasit filiz olarak kabul edilir. İtriyum fosfat ve zenotim en önemli itriyum kaynağını oluşturur. Öksenit ve loparit ise daha az önem taşıyan ender toprak metalleri arasında sayılabilir. Bu gruptan metallerin bulunduğu kayalar arasında, tabakalar arasına girmiş volkanik kayalarla, başkalaşım kayaları bulunur. Bu iki kaya türünden oluşan tortularda (alüvyon-altın karışımı birikintiler ve kıyılardaki kumlar) da ender toprak elementlerine rastlanır. Ender toprak elementlerinin çoğu öteki madenlerle ilgili araştırmalar sırasında ortaya çıkarılmıştır. Bu madenlerin başında radyoaktif uranyum gelmektedir. Bunun nedeni ender toprak elementlerinin çoğunun doğal radyoaktivitelerinin olması ya da öteki radyoaktif madenlerle aralarında büyük bir yakınlığın bulunmasıdır. En büyük rezervler (birimler oksit ağırlıklarına göre belirlenmiştir) ABD’de ve Hindistandadır. Ender toprak elementlerinin çıkarılmasında, alüvyon-altın karışımı birikintilerin taranması (Hindistan), açık ocaklarda çalışılması (Kaliforniya) ya da yeraltı madenciliği (Burundi ve New Mexico) gibi çok çeşitli madencilik teknikleri kullanılmaktadır. En önde gelen ender toprak elementleri üreticileri ABD ve Avustralyadır.

Kullanımı

Ender toprak elementlerinin, çeşitli özelliklerine bağlı olarak çok değişik kullanım alanları vardır. Bu kullanım alanları önem sırasına göre şunlardır: 1-Metalurji endüstrisinde çelik alaşımlarının sertliğini artırmak amacıyla; 2- Seramik endüstrisinde parlatıcı madde olarak ve merceklerin yapımında; 3- Lazer ışınlarında, cıva buharlı lambalarda ve renkli televizyonlarda; 4- Elektronik endüstrisinde, kondansatör ve yarı ileticiler vb. için; 5- Nükleer enerji alanında enerji kayağı olarak; 6- Kimya endüstrisinde katalizör ve pek çok daha az önemli alanlarda çeşitli amaçlarla. Bu elementlerin rezervleri gelecek yüzyıllardaki gereksinimleri karşılayacak düzeydedir.