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Der so erreichte Vorteil sollte den global orientierten Transport der Erzeugnisse begünstigen. Bisher wurden die Erwartungen aber nicht erfüllt.

Seit der Mitte des Jahrhunderts und der einsetzenden Industrialisierung beginnt in Europa eine Art neuer Zeit für Kupfer und Kupferlegierungen: Nicht mehr die Bronzen stehen im Vordergrund.

Später und bis heute wird sie als Maschinenbronze oder Rotguss bezeichnet und besonders für Armaturen eingesetzt.

In gleicher Weise von Bedeutung für den Verbrauch von Kupfer ist die Wiederentdeckung des historischen Messings als besonders vielseitige Guss- wie Knetlegierung Patronenhülsen , Kartuschen, Bleche , Drähte und daraus hergestellte Drahtgeflechte.

Gleiches gilt für die Ankerwicklung , seit Werner von Siemens das dynamo-elektrische Prinzip entdeckt und durch die damit ermöglichte Anwendung des Elektromagneten gegen Ende des Jahrhunderts kleine, schnelllaufende Elektroantriebe Elektromotoren für Arbeitsmaschinen verfügbar sind und Dampfmaschine und Treibriemen allmählich ersetzen.

Es folgen die Generatoren zur Stromerzeugung in Kraftwerken und damit wieder ein Bedarf für die zur Übertragung der hochgespannten Ströme nötigen Freileitungen aus Kupfer. Für öffentliche und individuelle Heizungsanlagen und Wasserversorgung Armaturen entsteht Bedarf an Kupferrohren. Für wassergekühlte Verbrennungsmotoren in Automobilen wird ein Röhrenkühler aus Kupfer Kühler verwendet. Im Schiffbau findet das korrosionsfeste und Muschelbewuchs abwehrende Kupfer unterhalb der Wasserlinie Anwendung Fouling , oberhalb dominiert dagegen Messing bei Ausrüstungsgegenständen, Beschlägen und Instrumenten.

Die dabei bewiesene Resistenz gegen Witterungseinflüsse lässt zahlreiche Einsatzmöglichkeiten im Bauwesen wie im Verkehr entstehen. Die bakterizide Eigenschaft von Messingklinken und -griffen erweist sich bei öffentlichen Verkehrsmitteln als vorteilhaft.

Spodumen , ein Lithium-Aluminium-Silikat, erst mit der Entwicklung zum superleichten Metall ins Blickfeld gerückt, findet sich auch in Deutschland in ausgedehnten Lagerstätten, die ihrer eingehenden Aufsuchung entgegensehen.

Das periodische System kennt 14 Seltene Erdmetalle , als Lanthanoide bezeichnet. Hinzugenommen werden Scandium , Yttrium und Lanthan , sodass oft von 17 Elementen gesprochen wird. Eine Unterteilung nach Atommasse unterscheidet leichtere von schwereren Elementen, wobei die für eine neue Technologie und ihre nachgeordneten Anwendungstechniken besonders gesuchten schwereren hinsichtlich Vorkommen und Ergiebigkeit den leichteren nachstehen.

Ein Wirtschaftsbeitrag [18] titelt in diesem Zusammenhang: Enthalten sind die seltenen Erdmetalle in unterschiedlich häufig vorkommenden Mineralien mit vorwiegend oxidisch-silikatischem Charakter. Ein scandiumreiches Mineral ist der in Norwegen und auf Madagaskar zu findende Thortveitit.

Die meisten Vorkommen sind von Yttrium bekannt, da es in zahlreichen Mineralien begleitend enthalten ist, die wenigsten von Lutetium. Zur Darstellung der reinen Elemente werden die Mineralien meist nasschemisch bearbeitet und dabei zu Chloriden umgewandelt, die getrocknet und danach einer Schmelzflussanalyse unterzogen werden.

Cer, vielfältig eingesetztes Element dieser Gruppe, wurde bereits im Jahrhundert industriell genutzt, sowohl für die Glühstrümpfe der noch verbreiteten Gasbeleuchtung, als auch als Basis für die von Carl Auer von Welsbach entwickelte Legierung zur Herstellung von Zündsteinen, u. Im Bereich moderner Elektronik, für Flachbildschirme, Energiesparlampen, Akkus, Hybridmotoren und weitere neue Produkte sind die meisten Lanthanoide gesuchte Rohstoffe.

Unverändert wird über eine zu geringe Recyclingquote berichtet. Bescheiden war bei Aluminium der Anfang. Die Herstellung geschmolzener Kügelchen aus Aluminium gelang erst Bor ist ein weiteres Nichtmetall, das nur in Form oxidischer Verbindungen vorkommt. Als Erdmetalle lassen sich dem an erster Stelle stehenden Aluminium Elemente beiordnen, die zwar nicht in die gleiche Gruppe des periodischen Systems gehören, sich jedoch metallurgisch insofern vergleichbar darstellen, als sie in der freien Natur nie in Erzlagerstätten vorkommen, sondern nur als Mineralien, in Form chemischer Verbindungen, meist sind es Chloride , Silikate oder Carbonate.

Eine Ausnahmestellung nimmt Titan ein. Mehrheitlich wird es aus Ilmenit- und Rutilsanden gewonnen und lässt sich insoweit den Erdmetallen zur Seite stellen.

In einem überschaubaren Zeitraum werden die Leichtmetalle das Eisen nicht so verdrängen, wie dieses die Bronze verdrängte und diese zuvor das Kupfer und das wiederum das Steinbeil und den Faustkeil. Es wird das Metall im Erz gesucht. Die zu den Geowissenschaften gehörige Lagerstättenkunde behandelt die Entstehung der Vorkommen. Unterirdisch gelegen wird im Stollen abgebaut historische Beispiele: Weitere für Tagebau typische europäische Beispiele finden sich im schwedischen Falun Blei, Zink, Kupfer , im österreichischen Erzberg Eisen und davon nur unweit entfernt in Mittersill Wolfram.

Sie werden nach der Art ihrer Entstehung unterschieden. Metallurgisch am bedeutsamsten sind die residualen , nach Verwitterung von Umgebungsgestein übrig gebliebenen beispielsweise Magnetit oder Magneteisenerz und die alluvialen , von zu Tal gehendem Wasser angeschwemmten z.

Die als Coltan Columbit-Tantalit bekannten zentralafrikanischen Vorkommen tantal- und niobhaltiger Erze auch in Schwemmseifen zu finden werden besonders wegen der Korrosionsfestigkeit des gewonnenen Tantals für Instrumente und Apparaturen Schaltkreise ausgebeutet. Nachklassisch, da an erst in der Moderne entwickelte Verfahren gebunden, dieser Metallurgie noch zuzuordnen sind:.

Diese Einteilung besagt indessen noch nichts über die metallurgische Bedeutung. Aluminium ist ein Hauptmetall geworden, erst im Jahrhundert wurde es als solches erkannt, weil es gleich dem Silicium in der Natur nicht metallisch vorkommt. Jahrhunderts elektrolytisch Aluminium gewonnen. Zu den Hauptmetallen gehören auch die metallurgisch wie chemisch wichtigen Alkali - und Erdalkalimetalle Natrium , Kalium , Calcium und Magnesium. Die seltenen Erdmetalle verlangen einen besonderen Abschnitt siehe dort.

Wie Aluminium und Mangan wirkt Silicium desoxidierend sauerstoffentziehend. Eine zusätzliche Schmelzebehandlung Feinung bzw. Veredelung verhindert bei Letzteren die nachteilige primäre Grobausscheidung des Siliciums bei langsamer Erstarrung der Schmelzen, sei es im Sandguss , wie etwa bei Motorenteilen z.

Kurbelgehäuse , Zylinderköpfe , aber auch bei schwerem Kokillen guss. Bei sehr spezialisierten Kupferlegierungen Siliciumbronze ist es ein Legierungsbegleiter und in der Halbleitertechnik hat es eine eigene Position errungen. Der deutsche Anteil an der Weltproduktion ist beachtlich beispielsweise Chipfertigung in Dresden. Auch bei der Herstellung von Solarzellen wird Silicium als Halbleiter eingesetzt.

Eine weitere Möglichkeit der Einteilung trennt die Schwer - von den Leichtmetallen. Aluminium, Magnesium und Titan werden jedoch inzwischen, von der wirtschaftlichen und metallurgischen Bedeutung her, den historischen Basismetallen gleichgestellt. Erst mit Abstand folgen die Nichteisenmetalle. Der zu Reinkupfer führende Verfahrensgang ist mehrstufig. Dessen weitere Raffination erfolgt heute nur noch selten im Flammofen. Üblich ist vielmehr Schwarzkupferplatten elektrolytisch zu raffinieren.

Das dabei anfallende Reinkupfer ist ein wasserstoffhaltiges Kathodenkupfer, auch als Blistercopper blasiges Kupfer bezeichnet. Zu Blechen verwalzt, fällt Reinkupfer besonders im Bauwesen auf. Gegenüber Witterungseinfluss sehr stabil, werden zunehmend Kupferbleche für Dachbedeckung und Regenrinnen verwendet.

Die mit der Zeit entstehende Patina Grünfärbung wurde schon früher geschätzt. Fälschlich als giftiger Grünspan bezeichnet, besteht sie tatsächlich aus ungiftigem Kupfersulfat und - carbonat.

Bei Gusseisen ist Kupfer ein positive Eigenschaften bedingendes Legierungselement. Zinn ist seit der Bronzezeit wichtigstes Begleitmetall des Kupfers. Als Reinzinn wird es wenig verarbeitet, da zu weich.

Blei Bleisulfid fällt wegen der Häufigkeit seines Vorkommens und wegen des niedrigen Schmelzpunktes vielleicht noch vor Kupfer, ungefähr um v.

Jahrhundert, insofern spät, wird es wegen seiner Giftigkeit für trinkwasserführende Systeme Bleirohre nicht mehr verwendet. Blei wird aus dem gleichen Grund als eine der Ursachen für den Untergang des Römerreichs angesehen. Blei- Antimon -Legierungen als Schriftmetalle sind als Folge moderner Drucktechnik weitgehend bedeutungslos geworden. Unverzichtbar ist Blei vorläufig noch für Akkumulatoren und als Bestandteil bleihaltiger Lagermetalle.

Als wichtiger Begleiter findet sich Zink bei Kupferlegierungen siehe oben , besonders seit mehr als zwei Jahrtausenden bei Messing. Seine eigentliche Bedeutung als Knet- und Gusswerkstoff wird aber von zahlreichen legierungsbildenden Begleitelementen bestimmt, zu denen das Basismetall Kupfer gehört. Der Anteil dieser Begleitelemente beginnt bei Zehntelprozenten und weniger und geht bis zum zweistelligen Prozentbereich.

Die Werkstoffentwicklung kennt inzwischen nur noch wenige Elemente, beispielsweise radioaktive , die sich nicht dazu eignen, Eigenschaften neu entwickelter Legierungen potentiell zu verbessern.

Eine erste Scheidung oder Sichtung wird noch dem Bergbau bereich zugerechnet, der sowohl Stollenabbau, als auch ein Tagebau sein kann. Für die Trennung wird das Gestein durch Mahlen weiter zerkleinert, es folgen Sieben, Sichten und gegebenenfalls Magnetscheidung. Bei Gewinnung im Tagebau ist zumeist vorher Abraum unterschiedlicher Mächtigkeit zu entfernen.

Die weitere Verarbeitung der aufbereiteten Stoffe vollzieht sich mit den im Folgenden beschriebenen Grundtechniken. Pyrometallurgie ist die thermische Weiterbearbeitung von Erzen oder bereits gewonnenem Metall, sei es oxidierend, also unter Sauerstoffzufuhr erhitzt Abrösten , oder reduzierend in sauerstofffreier Ofenatmosphäre.

Zuzuordnen ist hier die Feuer raffination Oxidieren und Verschlacken unerwünschter Elemente , ferner die Seigerung , worunter die Entmischung einer Schmelze unter Ausnutzung von Dichteunterschieden im Schmelzgut zu verstehen ist Beispiel: Ähnlich verhält es sich bei der Destillation, die bei vorgegebener Temperatur unterschiedliche Dampfdrücke der Stoffe zur Trennung in Fraktionen nutzt Beispiel Zinkgewinnung aus abgeröstetem Zinkerz in Muffelöfen.

Die historische Flotation , weiterentwickelt zur Sink-Schwimmtrennung, ermöglicht es, im Abbau gewonnenes Erz weiter anzureichern. Gleichen Zwecken dient das Auslaugen und Auskochen. Durch chemische Fällungsverfahren oder mittels Elektrolyse werden ferner aus armen Erzen, die in geringerer als einprozentiger Konzentration enthaltenen Elemente gewonnen, beispielsweise Edelmetalle.

Die Elektrometallurgie umfasst elektrothermische und carbothermische siehe Siliciumherstellung sowie elektrolytische Verfahrenstechniken. Die moderne Stahlerzeugung, die den Hochofen durch den mit oxydreichem Schrott beschickten Induktionsofen ersetzt, kann ebenfalls als elektrometallurgisches Verfahren bezeichnet werden Elektrostahl. Zum Einsatz kommen dabei eine Kohlewanne für das Gemisch, die gleichzeitig als Kathode fungiert, und von oben zugeführte, stromführende Anoden.

Das heute allgemein angewandte Bayer-Verfahren gewinnt das Aluminium in einem kontinuierlichen Prozess der Metallentnahme und Gemischzuführung von Tonerde, wie der in besonderen Tonerdefabriken aufbereitete und getrocknete Bauxit genannt wird.

Die über einige Jahrzehnte den Standard bildende Söderberg-Anodentechnik wird durch das hinsichtlich Energieverbrauch, Anodenerhalt und Ausbeute deutlich verbesserte Pechiney-Verfahren zunehmend abgelöst; bestehende Altanlagen werden stillgelegt oder umgerüstet. Nach dem Prinzip der Schmelzflusselektrolyse eines Chlorid gemischs weil mit Gemischen stets die erforderliche Reaktionstemperatur erniedrigt wird können alle Alkalimetalle aus ihren Salzlösungen gewonnen werden.

Für das zunehmend Bedeutung gewinnende Erdalkalimetall Magnesium schlägt Bunsen bereits die Elektrolyse im Gemisch mit Flussspat vor. Eine nachfolgende Elektrolyse, die seit Bunsens Erkenntnissen praktisch dem Verfahren der Aluminiumgewinnung gleicht Pionier auf diesem Gebiet: Pistor , , führt zu reinem Magnesium. Elektrolytisch gewonnenes Magnesium wurde durch ständig hinzukommende Anwendungsbereiche zu einem in seiner industriellen Bedeutung dem Aluminium nicht nachstehenden Erzeugnis der Elektrometallurgie.

Man setzte es schon früh u. Der Zweite Weltkrieg bedeutete für Magnesium und seine Legierungen einen Entwicklungsschub, denn es war ein von Einfuhren unabhängiger Werkstoff. Jahrhundert kommt sein Einsatz der zunehmenden Tendenz zur Leichtbauweise entgegen, besonders bei Fahrzeugen, und es werden nicht nur die Verfahren seiner Gewinnung erweitert, sondern auch die der Verwendung.

Wegen der von allen Metallpulvern, mit unterschiedlichem Gefahrenpotential, ausgehenden Explosionsgefahr im Kontakt mit Luftsauerstoff wird eine Inertisierung oder Phlegmatisierung vorgenommen. Stabilisatoren, die von Wachs bis zu Phthalaten reichen, setzen die Explosionsempfindlichkeit herab. Magnesiumpulver ist wegen seines hoch pyrophoren Verhaltens ein Sonderfall. Diese an sich schon seit Jahren bekannte Technik ist inzwischen soweit fortgeschritten, dass auf 3D-Druckern metallische Serienteile für technisch anspruchsvollen Einsatz schichtweise, bis zur vom Rechner vorgegebenen Form, aufgebaut gespritzt werden.

Das Metallpulver wird dabei durch eine Flamme erweicht, oder auch durch Plasma Plasmaspritzen. Der Begriff Sekundärmetallurgie wurde ursprünglich nur im Stahlwerk gebraucht, wird aber auch für den Entschwefelungsprozess von Gusseisen angewendet.

Gebräuchlich ist die Zugabe von Aluminiumgranulat , Calciumsilicid und einer Reihe anderer, elektrometallurgisch gewonnener Produkte. Neben diesen auf chemischen Reaktionen beruhenden Techniken gibt es auch solche, die rein physikalisch oder physikalisch-chemisch wirken. Dazu gehört das Anlegen eines Vakuums an die Schmelze mit sich daraus ergebender Entgasungswirkung. Es sind insgesamt Sonderformen der Schmelzebehandlung , wie sie in vergleichbarer Weise bei anderen Metallen beispielsweise in der Primäraluminiumerzeugung üblich sind.

Hinzu kommt, dass der Begriff Sekundärmetallurgie zunehmend auch von NE-Metallhütten angewendet wird, die sich, nach Erschöpfung standortnaher Erzabbaugebiete, statt mit der Primärerzeugung von Metall, der Forderung zur Nachhaltigkeit des Umgangs mit Rohstoffen entsprechend, mit deren Wiedergewinnung aus Schrotten und Abfällen, wie Schlämmen und Stäuben befassen, also einen Sekundärkreislauf einrichten. Die Nuklearmetallurgie befasst sich mit den radioaktiven Elementen, deren bekanntestes heute Uran ist.

Es wird mittels hydrometallurgischer Verfahren aus dem uranhaltigen Mineral Pechblende gewonnen. Lange gegenüber dem Radium vernachlässigt, das schon im frühen Jahrhundert für medizinische Zwecke verwendet wurde Nuklearmedizin , erlangte es seine heutige Bedeutung erst im Laufe des Zweiten Weltkriegs. Wichtiges Nebengebiet der Nuklearmetallurgie sind die weltweit nur in wenigen Kernreaktoren hergestellten Radionuklide für medizinischer Zwecke, wie Technetium m und Iod z.

Eine durch die Fortschritte in Technik und Wissenschaft ermöglichte, anders ausgerichtete Gliederung sieht die Metallurgie als übergeordnete, als Hüttenkunde vermittelte Wissenschaft, die sich der Gewinnungs- und Aufbereitungstechnik und diese sich wiederum der Chemie bedient. Der Arbeitsablauf in einer auf Verarbeitung von Erzen ausgerichteten Hütte, gleich ob Eisen oder Nichteisenmetalle zu gewinnen sind, besteht gewöhnlich aus folgenden Schritten:.

Der Eisenerzverhüttung liegt das Eisen-Kohlenstoff-Diagramm zugrunde, auf dem die Eisentechnologie als Wissenschaft aufbaut und danach ihre Techniken entwickelt hat. Der Hochofen wird dazu mit einem Gattierung genannten Gemenge beschickt, dessen Erzanteil zuvor aufbereitet wurde. Ein Röstprozess oxidiert die Sulfide.

Für den Hochofengang werden die oxidischen, oxidhydratischen oder carbonatischen Erze Magnetit , Hämatit , Limonit Salzgitter , Siderit Österreich , ferner die Pyrit - Schwefelkies -Abbrände der Schwefelsäure herstellung dadurch vorbereitet, dass ihnen Zuschläge Möller von fluss- und schlackenbildendem Kalkstein Flussmittel und Koks beigegeben werden.

Bei historischen Hochöfen wurde anstelle von Koks noch im Umfeld erzeugte Holzkohle eingesetzt. Von diesen wird die Zuordnung zu einer bestimmten Roheisenqualität bestimmt. Bei langsamer Abkühlung Masselguss entsteht graues Gusseisen , unterschieden nach Art der Graphitausscheidung lamellar, vermikular, sphäroidal. Bei der Weiterverarbeitung, die in diesem Falle als diskontinuierlich bezeichnet wird, lassen sich jeder Charge sie kennzeichnende Chargeneigenschaften zuordnen.

Die Primärerzeugung im Hochofen hat ihre Alleinstellung bei der Eisengewinnung jedoch seit der Erfindung des Siemens-Martin-Ofens mit Regenerativfeuerung und erst recht seit der Einführung des Elektroofens verloren. Im Direktreduktionsverfahren kann aus pelletiertem Eisenerz in einem klassischen Schachtofen oder einem letzten Stand der Technik nutzenden Wirbelschichtreaktor ein kohlenstoffarmer Eisenschwamm erzeugt werden.

Dieser wird dann im Elektrolichtbogenofen erschmolzen. Das Verfahren führt zu verringerten Kohlendioxidemissionen. Gusseisenwerkstoffe werden aus kohlenstoffreicherem Roheisen gewonnen. Hohe Festigkeitswerte erbringt, nach E. Bain benannt, bainitisches Gusseisen mit Kugelgraphit. Ein neu entwickelter Gusseisenwerkstoff mit Aluminium als Legierungsbestandteil erlaubt sogar die Anwendung bei Automobilmotoren mit hohen Betriebstemperaturen, wie sie bei Turboaufladung vorkommen.

Seine im Vergleich zu Grauguss besseren mechanischen Eigenschaften erwirbt er durch Glühen der in Temperkohle eingepackten Gussteile in regulierbaren, gasbeheizten Temperöfen. Die Verweilzeit bei dort gegebenen, oxidierenden Bedingungen ist teileabhängig.

Beispiele für Temperguss sind Fittings , Schlüssel oder Zahnräder. Es gab mehrere Verfahren für das Frischen: Zu Beginn der Industrialisierung das Puddelverfahren , bei dem das plastische Roheisen mit Stangen manuell gewalkt wurde, später die Erzeugung im Tiegelofen. Jahrhunderts führen das Frischen in der Bessemerbirne sowie das Thomas-Verfahren — die Blasstahlverfahren im Konverter — zu einer extremen Produktivitätssteigerung. Jahrhunderts verbreitet sich das Siemens-Martin-Verfahren , Anfang des Üblich sind Aluminium oder Silicium , dieses als Ferrosilicium FeSi , das bei der carbothermischen Siliciumherstellung gewonnen wird siehe oben.

Siemens-VAI hat einen speziellen t-Lichtbogenofen zur schlackenfreien und energiesparenden Direktreduktion zur Betriebsreife gebracht. Sobald sich die behandelte Stahlschmelze beruhigt hat, lässt sie sich durch Zusatz von Legierungselementen auf die künftige Verwendung als Stahl einstellen. Die weitere Verarbeitung erfolgt entweder nach Vorwärmung warme Verarbeitung oder nach Abkühlung abschreckend, kalte Verarbeitung.

Weiterhin unterzieht man sie einer natürlichen oder künstlichen Alterung Umwandlung des Mischkristallgefüges. Stahlbleche, glatt oder profiliert Wellblech , sind ein vielseitig genutztes Walzprodukt. Zahlreich sind die Stähle mit besonderen Eigenschaften, unter anderem Edelstähle , nicht rostender Stahl , Hartstähle Panzerplatten für militärische und zivile Zwecke.

Friedrich Krupp erkannte bereits den Einfluss festigkeitssteigernder Zusätze Kruppstahl und führte auf dieser Grundlage die Gussstahlfertigung in Deutschland ein Geschützrohre sind daher seit aus Stahlguss. Metallurgisch gesehen unterscheidet sich die Weiterverarbeitungstechnik von Eisen und Aluminium nicht allzu sehr.

Die Nachfrage ist es, die dem einen oder anderen den Vorzug gibt. Ein Vorsprung für Aluminium ergibt sich aus der konsequent weiter betriebenen Entwicklung von Aluminiumschaum, auch in Sandwich-Technik verarbeitet — für Leichtbau und Wärmedämmung. Ein Teil der Erzeugung wird zu Rein- und Reinstaluminium raffiniert. Reines und hochreines Aluminium ist Ausgang der Folienerzeugung.

Mehrheitlich jedoch wird das aus der Elektrolyse kommende Metall in flüssigem Zustand einer Verwendung als Knetlegierung zugeführt. Die fertigen Knetlegierungen werden zu Walz- oder Rundbarren Bolzen vergossen. Walzbarren werden zumeist im diskontinuierlichen Vertikalstrangguss als Einzelstücke erzeugt. Alles metallurgisch zu Aluminium Gesagte kann auf das noch leichtere und deshalb sowohl für Luft- und Raumfahrt als auch generell im Leichtbau genutzte Magnesium übertragen werden. Das lange überwiegend aus der Schmelzflusselektrolyse von wasserfreiem Carnallit oder Magnesiumchlorid, heute überwiegend nach dem thermischen Pidgeon-Prozess [44] gewonnene Reinmagnesium lässt sich legieren und kann wie Aluminium als Guss- oder Knetwerkstoff weiterverarbeitet werden.

Als Legierungselement führt es zu selbst aushärtenden Aluminiumknetlegierungen siehe Duraluminium. Eigenschaftsbestimmend ist es seit dem Zweiten Weltkrieg als Bestandteil seewasserresistenter Aluminium-Magnesium-Legierungen, denen noch Titan zugegeben wird. Unverändert ist Magnesium in der zivilen wie militärischen Pyrotechnik wichtiger Bestandteil aller Erzeugnisse. Kupfer wird je nach zugrundeliegendem Erz pyro- oder hydrometallurgisch gewonnen.

Dabei setzen Kupfersulfid und Kupferoxid unter Abspaltung von Schwefeldioxid zu Kupfer um, Eisen als Hauptbegleitelement wird verschlackt. Dabei sind die Anodenplatten in einer schwefelsauren Kupfersulfidlösung im Wechsel mit Edelstahlblechen oder in älteren Elektrolysen Reinkupferblechen als Kathoden in Reihe geschaltet. Die Spannung wird so gewählt, dass Kupfer in Lösung geht und sich an den Kathoden wieder abscheidet, während unedlere Metalle in Lösung bleiben und Edelmetalle Silber, Gold, Platin, Palladium, Rhodium … sich als sogenannter Anodenschlamm am Grund der Elektrolysezelle absetzen.

Aus dem Anodenschlamm werden die genannten Edelmetalle gewonnen. In der Raffinationselektrolyse entsteht Elektrolytkupfer , das wegen seiner elektrischen Leitfähigkeit seit dem Jahrhundert für die Elektrotechnik unverzichtbar ist. Oxidische Erze und arme sulfidische Erze werden hingegen einer Gewinnungselektrolyse unterzogen. Dazu werden oxidische Erze mit Schwefelsäure gelaugt, für sulfidische Erze muss ein komplizierteres Drucklaugungsverfahren angewendet werden.

Die kupferhaltige Lösung wird vor der Elektrolyse noch mittels Solventextraktion angereichert. Wasserstoff und die Metalle schwimmen mit dem Strom. Wird zuvor legiert, dann um bestimmte Eigenschaften, vor allem der Knetlegierungen herbeizuführen.

Die Weiterverarbeitung des Raffinadekupfers passt sich gleich wie bei Eisen und Aluminium nach Qualität und Menge den Forderungen des Marktes an, für den Kupfer die Basis einer Vielzahl technisch wichtiger Legierungen ist. Einige sind schon seit der Antike bekannt s. Legiertes Kupfer ist nicht nur Ausgangsmaterial für horizontal oder vertikal verarbeiteten Formateguss. Seit dem Guss der ersten Kirchenglocken im 6. Jahrhundert wird sie, kaum verändert, in überlieferter Technik vergossen sehr wirklichkeitsnahe Beschreibung bei F.

Eine bei Kupfer, Messing und Aluminium schon seit dem Zu den im Jahrhundert wirtschaftlich bedeutend gewordenen Kupferlegierungen gehören neben Rotguss , einer Kupfer-Zinn-Zink-Blei-Legierung, die den Messingen bereits näher steht, als den Bronzen noch eine Reihe von Sonderbronzen, wie die Aluminiumbronze.

Metallurgisch ebenso bedeutsam wie die zahlreichen, zweckgerichteten Bronzelegierungen sind seit Beginn des Industriezeitalters die zusammenfassend als Messing bezeichneten Kupfer-Zink-Legierungen.

Wegen der für die meisten Legierungen des Kupfers mit Zink charakteristischen Gelbfärbung, werden viele Messinge oft nicht als solche wahrgenommen. Beispiel ist hier Rotguss , oder Rotmessing italienisch: Der Bedarf an Messing wird nur in besonderen Fällen mit Primärlegierungen siehe unter Recyclingmetallurgie befriedigt, mehrheitlich sind es in einer Messinghütte Messingwerk aufgearbeitete Messingsammelschrotte Altmetall , denen frische Fertigungsabfälle aus spanloser wie spanender Bearbeitung zugegeben werden.

Geschmolzen wird überwiegend im Rinneninduktionsofen. Verbreitet kennt man sie als Bestecklegierungen, unter anderem als Alpaka und Argentan siehe Packfong. Konstantan und Nickelin , eine Kupfer-Nickel-Legierung mit Manganzusatz, [40] sind als Heizleiterlegierungen korrosionsfestes Ausgangsmaterial für Heizwiderstände. Die Weltproduktion im Jahre betrug immerhin 13,5 Mio. Werden dem die mit 4 Mio. Zink wird bergmännisch als mit Blei vergesellschaftetes oxidisches Zinkspat , Galmei oder sulfidisches Erz Zinkblende abgebaut.

Der carbonatische Galmei wird gebrannt, der Schwefelanteil der Zinkblende abgeröstet und für die Produktion von Schwefelsäure genutzt. Zink wird auf vielen Gebieten eingesetzt. Es bestimmt den Legierungscharakter bei Messing, ist Legierungsbegleiter bei Rotguss und vielen Aluminium- und Magnesiumlegierungen.

Technisch sehr bedeutend ist die Verzinkung von Eisen- bzw. Bei Bändern zumeist im kontinuierlichen Verfahren nach Sendzimir. Die Verzinkung erfolgt durch Tauchen und Führung der zu verzinkenden Einzelteile — bei diesen mittels eines Gehänges — oder der Walzbänder durch ein wannenförmiges Zinkbad, wobei eine doppelte Schutzschicht ausgebildet wird. Auf eine primär entstehende Eisen-Zink-Verbindung legt sich ein Reinzinküberzug.

Beide zusammen gewähren, sofern der Überzug keine offenen Schnittstellen aufweist, einen anhaltenden Schutz gegen durch Luftfeuchtigkeit bedingte Korrosion, also ein Verrosten oder Durchrosten.

Es wird nicht nur traditionell für Pigmente und keramische Erzeugnisse, sondern auch bei Gummi, Glas, Pharmazeutik und Elektronik verwendet, sofern es nicht in den Kreislauf der Feinzinkherstellung zurückgeführt wird. Die Korrosionsbeständigkeit von Zinküberzügen auf Eisen und damit dessen Schutz vor Rost bedingt einen ständigen, hohen Bedarf der Verzinkereien.

Man unterscheidet elektrolytische Verzinkung mit geringerer Haltbarkeit von Feuerverzinkung , bei der die zu verzinkenden Teile durch ein Tauchbad aus geschmolzenem Feinzink geführt werden. Nickel hat eine eigene Industrie begründet beispielsweise das russische Unternehmen Norilsk Nikel.

Ungeachtet seiner historischen, für China schon vor der Zeitenwende nachgewiesenen Verwendung hat es erst im Jahrhundert wieder Bedeutung gewonnen. Verwendet wird Nickel für hochwertige Gusslegierungen auf Nickelbasis , überwiegend aber als eigenschaftsbestimmendes Legierungselement z. Nickel findet sich ferner in Messingen und hochfesten Aluminiumlegierungen.

Als Überzug von Gussteilen gewährleistet es Korrosionsschutz Vernickelung und nicht zuletzt bestimmt es mit ca. Nickel ist nicht giftig, aber seine Aerosole können gefährdend sein. Es wird als Reinblei vorwiegend in Form weichen, flexiblen, zu Blechen gewalzten Materials verarbeitet Bleiummantelung von Kabeln, Dachabdichtungen. Als Bleirohr ist es, mit einer Zulegierung von härtendem Antimon , nur für Abwasserleitungen erlaubt.

Viel verwendet wird es als Akkublei für Starterbatterien , als Schrotblei , als Bleidruckgusslegierung und für Bleibronzelager. Als Legierungsbegleiter in Kupferlegierungen ist Blei erwünscht, obwohl es wegen seiner Dichte zum Ausseigern neigt. Stelle der Häufigkeitsliste der Elemente. Spodumen wird besonders zur Herstellung von Lithiumcarbonat eingesetzt, weitere abbauwürdige Erze sind Petalit und Lepidolith.

Lithium wird auch durch Eindampfung hoch salzhaltigen Wassers gewonnen Totes Meer. Zu Beginn des Jahrhunderts ist noch nicht entschieden, ob metallisches Lithium nach seiner Darstellung mittels eines über Lithiumcarbonat führenden Verfahrensganges, vorzugsweise als Bestandteil für die Herstellung besonders leichter und korrosionsfester Legierungen auf Aluminium- oder Magnesiumbasis, oder einer Legierung beider genutzt wird, auch selbst zum Basismetall von Superleichtlegierungen wird, oder aber in Hochleistungsakkumulatoren Lithium-Ionen-Akkumulator verwendet wird.

Der damit stark steigende Bedarf kann nach dem, was über weltweit, auch in Europa Norische Alpen erschlossene und zu erschliessende Vorkommen bekannt ist, befriedigt werden. Ungünstiger ist dagegen, dass mit den Anstrengungen die Elektromobiliträt zu fördern, auch ein verstärkter Bedarf an Kobalt einhergeht, dessen regional begrenzte Gewinnung indessen für Versorgungsengpässe anfällig bleibt.

Im Hinblick auf die Verwendungsbreite von Lithium und seinen Verbindungen einerseits, seiner nicht unbegrenzten Verfügbarkeit andererseits, kommt dem Recycling, insbesondere aus Batterien und Akkus, wachsende Bedeutung zu. Gewonnen wird es hauptsächlich aus Beryll , einem Aluminium-Berylliumsilikat. Obwohl als toxisch eingestuft leberschädigend, Berylliose , wird es vielfältig verwendet.

Aus einer Kupfer-Beryllium-Gusslegierung mit max. Zu deren lange Zeit allgemein bekannten Anwendungsformen zählen Flaschenkapseln und das den Weihnachtsbaum schmückende Lametta.

Nach DIN sind es genormte Legierungen mit ca. Zinn ist namengebendes Legierungselement aller Zinnbronzen , ferner ein für die erforderlichen Legierungseigenschaften erforderlicher Bestandteil von Rotguss. Haupteinsatzgebiet sind Dosen für Dauerkonserven. Jahrhunderts besonders auf dem militärischen Sektor zunehmend verwendet: Im Feingussverfahren Wachsausschmelzverfahren werden aus Titanlegierungen nicht nur kleine bis kleinste Präzisionsteile hergestellt.

Modellherstellung mittels Rapid Prototyping in Laser-Sintertechnik erfolgt rasch und ermöglicht auch kurzfristige Abänderungen. Neue Titan-Vorkommen werden erschlossen, in Erwartung eines jährlich bis auf mehr als Die gezielte Förderung von Kobalterzen beginnt, als gegen Ende des Jahrhunderts durch Zufall wiederentdeckt wurde, was bereits den alten Ägyptern bekannt war: Für die Eisenindustrie ist Kobalt ein Zusatz zu hochwertigen Stählen.

Die Weltproduktion wird im Jahre auf Die Bezeichnung verdankt sich dem hohen Schmelzpunkt dieser Elemente, ein Grund weshalb sie erstmals um die Mitte des Jahrhunderts mittels moderner Schmelztechniken, wie dem Vakuum-Schmelzverfahren, in notwendiger Reinheit dargestellt werden konnten, einer Voraussetzung für die ihnen jenseits der Stahlveredelung zugedachten spezifischen Verwendungen. Die Elektroindustrie benötigt es für Katalysatoren, auch Pigmenthersteller nutzen es.

Gewonnen wird es weit verbreitet aus sulfidischem Molybdänglanz. Es ist Legierungselement für Werkzeugstähle, etwa für Spiralbohrer. Dadurch wurden klassische Glühbirnen relativ dauerhaft und in der Anschaffung billig. Erst Leuchtdioden kommen ohne aus. Die Verbindung Wolframcarbid , chemisch WC, gehört mit einer Mohs-Härte 9,5 zu den härtesten Stoffen und wird daher als Beschichtung von Schneidwerkzeugen oder direkt als Schneidstoff in Hartmetallen eingesetzt.

Unter spezieller Belastung in Kraftwerken wird Wolfram spröde. Versprechende Untersuchungen einer Verstärkung durch eingelagerte Wolframfasern sind im Gange.

Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente. Nach Entdeckung im Aus demselben Grund wird es für chirurgische Instrumente verwendet, ferner für Apparaturen der Nahrungsmittelindustrie. Silberverbraucher sind auch in der Elektronik und Elektrotechnik Silberdraht zu finden. Hochfeste Aluminiumlegierungen werden ebenfalls unter Silberzusatz hergestellt. Gegen Ende des Jahrhunderts von Martin Klaproth entdeckt und als Pechblende bezeichnet, wird es seitdem bergmännisch gewonnen.

Becquerel die Strahlung der Pechblende, allerdings ohne deren menschliches Gewebe schädigende Wirkung zu erkennen. Pierre und Marie Curie isolierten darauf die enthaltenen, stark strahlenden Elemente Polonium und Radium. Nicht die geringen Anteile dieser beiden Elemente im Uran machen es zum radioaktiven Alphastrahler , sondern der Gehalt an den Isotopen , und Alle radioaktiven Elemente, insbesondere die nach entdeckten Transurane, wie etwa Fermium, Berkelium, Einsteinium, mit Ordnungszahlen ab 93 sind mehr oder weniger instabil.

Endstufe dieses Zerfalls atomaren Zerfalls , der auch die Altersbestimmung von Elementen erlaubt, ist stets Blei. Die jährliche Uranproduktion weltweit wird für mit Die Lücke wird durch Auflösung aus militärischen Gründen gehorteter Bestände geschlossen. Die Weiterverarbeitung des geförderten Uranerzes orientiert sich an chemisch-metallurgischen Prinzipien der Laugung , Fällung und Filtration mit dem Zwischenprodukt Yellowcake.

Das gewonnene metallische Uran ist unverändert radioaktiv und ohne weitere Behandlung praktisch nur begrenzt nutzbar. Isoliertes Radium auch die Isotopen wurde früher in der Strahlenmedizin eingesetzt. Es findet sich ferner als Strahlenschutzmaterial, als Stahlzusatz und in der Luftfahrtindustrie. Damit wird es zum Ausgangsstoff der nuklearen Energiegewinnung im Kernkraftwerk. Plutonium entsteht dort als Beiprodukt, es kann erneut zu Brennelementen verarbeitet werden oder der Herstellung von nuklearen Sprengkörpern dienen.

Sie bestehen aus Verbindungen von Aluminium, Gallium und Indium 3. Hauptgruppe mit Stickstoff, Phosphor, Arsen und Antimon 5. Hauptgruppe des periodischen Systems. In Deutschland begann sie mit dem Fund von Flussgold Rheingold. Es wurde nach einem zeitgenössischen Bericht aus dem Jahrhundert mittels der heute noch geläufigen Goldwäsche -Technik aus dem Fluss gewaschen. Silber zählt wie Kupfer zu den ältesten von Menschen genutzten Metallen.

Ausgehend von ungeprägtem Silber kam es zur Monetarisierung , Silber wurde Zahlungsmittel. Wirtschaftlich bedeutend für Europa waren im Jahrhundert der Abbau und die Verhüttung von Silbererzen in den Muldenhütten im sächsischen Erzgebirge sowie der industriell betriebene Silberabbau im österreichischen Tirol mit Zentrum in Schwaz , wo man im Begünstigt wurden diese Standorte durch ein reichliches Holzangebot als Brennmaterial und Wasserkraft zum Betrieb der Blasebälge.

Die europäische Silbergewinnung verlor erst an Bedeutung, als im Jahrhundert nach Unterwerfung der mittelamerikanischen Kulturen zahllose Schiffsladungen Gold und Silber nach Europa gelangten.

Landesherrliche Münzstätten prägten Silbertaler u. Vor allem die Golddeckung einer Währung garantierte die besondere Solidität eines Staatswesens.

In dieser Zeit entstanden daher auch die nationalstaatlichen Münzen als industrielle Betriebe. Lediglich die USA verpflichteten sich nach dem Zweiten Weltkrieg nochmals, Papierdollar jederzeit in Gold zu tauschen, mussten diese Garantie aber wieder aufgeben.

In einigen Ländern unter anderem in der Schweiz waren noch Silbermünzen im Umlauf; diese wurden aber lange vor dem Ende des Nicht nur geblieben, sondern gestiegen ist dagegen das Hortungsbedürfnis der Staaten und der privaten Anleger.

Dazu kommt eine wachsende Nachfrage nach Edelmetallen für zum Teil ganz neue industrielle Produktionen. Für wird eine Weltgoldgewinnung von ca. Zwei Drittel davon werden zu Schmuck verarbeitet, der nach den Methoden klassischer Halbzeugfertigung Blockguss und Verwalzen hergestellt wird. Einige hundert Tonnen gehen in die Elektroindustrie, in die Glasbeschichtung und die Dentaltechnik. Vergleichend wird in Statistiken für eine Weltsilbergewinnung von Zunehmende Mengen verarbeitet die Elektronikindustrie.

Im Jahre sagen die gleichen Quellen dies erstmals auch der Nordpolarregion nach. Dem steht indessen seit ein Produktionsdefizit bei Platin gegenüber, das auf weiter ansteigenden Bedarf in den Verwendungsfeldern Schmuck und Katalysatoren zurückgeführt wird. Goldminen werden heute selbst bei Gehalten von nur wenigen Gramm Gold je Tonne abgebauten Materials als ausbeutungswürdig angesehen.

Ein übliches, umweltschädliches Aufbereitungsverfahren ist immer noch die Cyanidlaugung des goldhaltigen Erzes. Bei ärmeren Erzen, bei denen Silber oft ein Beiprodukt ist, wird mit den üblichen Methoden des Röstens , Laugens , Chlorierens und Abtrennens gearbeitet.

Bei einer Welterzeugung von weniger als Scheideanstalten sind vielseitig im Recycling von Edelmetallen. Den Marktbedürfnissen folgend, trennen sie edelmetallhaltige Stoffe, gleich ob fest oder flüssig, in ihre einzelnen Bestandteile. Galvanisch erzeugte Goldüberzüge aus Edelmetall, wie sie für die Aufwertung von dekorativen Gegenständen, aber weitaus häufiger für Kontakte elektronischer Geräte erforderlich sind, führen zu aufarbeitungswürdigen Edelmetallschlämmen.

Wirtschaftlich bedeutend ist die Rückgewinnung von Platin und die Trennung des Goldes von begleitendem Silber. Banken kaufen Feingoldbarren 24 Karat und bieten sie als Wertaufbewahrungsmittel an. Der durch Recycling erzielte Wert der verschiedenen Edelmetalle trägt in allen Fällen die Kosten der stofflichen Wiedergewinnung.