13. Bijlage: beschrijving kritieke materialen
Arseen: valt, net als kwik, cadmium, tin en lood, onder de ‘zware metalen’. Toepassingen: o.a. medische toepassingen, elektrowinning van zink en het maken van glas.
Bariet: mineraal, met hoge weerstand tegen andere chemicaliën. Een groot deel wordt als fijngemalen bariet (bariet meel) gebruikt door de aardolie-industrie voor boorvloeistof. Een andere belangrijke toepassing is als vulmiddel bij de productie van rubber en plastic producten.
Bauxiet: mineraal dat een belangrijk erts van aluminium vormt. Bauxiet wordt verwerkt tot aluminium door het eerst om te zetten in aluminium-oxide en daaruit door elektrolyse het metaal te maken (energie-intensief proces). Heel veel producten, waaronder de meeste vliegtuigen, zijn gemaakt van aluminium. Ook belangrijk in de bouw, auto-industrie, verpakking en de machine-industrie.
Beryllium: donkergrijs aardalkalimetaal. Een goed materiaal om o.a. röntgenvensters van te maken. Het wordt ook gebruikt voor het maken van industriële componenten en in de ruimtevaart en defensie.
Bismut: roodwit hoofdgroepmetaal. Bismut wordt veel toegepast bij de productie van cosmetica, geneesmiddelen of andere chemische producten. Verder ook voor sterke magneten, brandmelders of solderen.
Boraat (boor): een metalloïde en een halfgeleider; in kristallijne vorm is het een bijzonder hard zwart materiaal. Het element is bijzonder licht en sterk en vezels van boor worden in speciale samengestelde materialen toegepast in de ruimtevaart. Boor wordt ook ingezet bij het maken van glas, keramiek of kunstmest.
Cokeskolen: cokes is steenkool die met een speciale warmtebehandeling van verontreinigingen is ontdaan om er een zuiverdere brandstof van te maken. Cokes ontstaat door de thermolyse van vermalen steenkool. Cokes wordt gebruikt als reductiemiddel bij de productie van ruw ijzer. Daarnaast dient cokes ook als dragermateriaal in een hoogoven voor de pellets en sinter. De derde functie van cokes in een hoogoven is het doorlaatbaar houden van de lading zodat de hete wind door de hoogoven kan stromen zonder groot drukverschil.
Fosfor (fosfaat): een niet-metaal dat in meerdere kleuren kan voorkomen waarvan rode fosfor en witte fosfor het bekendst zijn. Fosfor kan worden gebruikt als grondstof voor kunstmest: ruim 80 procent van de gewonnen fosfor gaat naar kunstmestproductie. Fosfor kan ook in de industriële sector worden gebruikt. Bijvoorbeeld in brandvertragers, diervoeder en in de voedselproductie.
Fosforiet (fosfaaterts, fosfaatgesteente): een sedimentair gesteente dat voor minstens 20 procent uit fosfaten bestaat. Fosforiet is een van de belangrijkste meststoffen bij het kweken van planten.
Gallium: een zilverwit hoofdgroepmetaal. De meest voorkomende toepassingen van gallium liggen in de analoge geïntegreerde schakelingen en opto-elektrische apparaten, zoals laserdiodes en LEDs, zeer zuivere spiegels, speciale thermometers en zonnecellen.
Germanium: een vrij hard grijswit metalloïde, dat behoort tot de koolstofgroep. Zuiver germanium is een breed toegepaste halfgeleider.
Grafiet (hier natuurlijk grafiet): een van de zachtste vaste elementaire materialen voor o.a. vuurvaste laboratoriumvaten en grafiet piepschuim voor de isolatie van gebouwen. De kathode van de beste huidige aluminium-ion-batterijen is gemaakt van grafiet (gewone koolstof). De nieuwste batterij laadt tot zeventig keer sneller op en gaat drie keer langer mee dan een lithium-ion-accu.
Hafnium: een glanzend en buigzaam metaal met uitstekende corrosiebestendigheid en een superlegering. In nucleaire installaties zoals kernonderzeeërs wordt hafnium gebruikt als neutronenvanger.
Helium: een kleurloos edelgas. Helium wordt gewonnen uit aardgas, dat vaak bij de winning een gasmengsel met ongeveer 1 volumeprocent helium is. Helium is veel lichter dan lucht. Het wordt daarom vaak gebruikt als vulmiddel voor ballonnen en luchtschepen.
Kobalt: een zilverkleurig overgangsmetaal voor o.a. elektroden in batterijen, momenteel een van de belangrijkste toepassingen van kobalt wereldwijd. De reden ligt bij de thermische stabiliteit (leidend tot veilige batterijen) en de hoge energiedichtheid (leidend tot efficiënte batterijen).
Koper: een rood/geel overgangsmetaal. Omdat koper buigzaam is, eenvoudig te vervormen is en een zeer groot geleidingsvermogen heeft voor elektriciteit en warmte, wordt het op grote schaal in de industrie gebruikt. Ook legeringen met koper, zoals messing en brons, worden veelvuldig gebruikt. Verder ook koperdraad, muntgeld, instrumenten, waterleidingen en magnetrons.
Lithium: een zilverwit alkalimetaal. Wereldwijd wordt lithium het meest gebruikt voor batterijen gevolgd door keramiek- en glasindustrie met een veel bescheidener aandeel. De vraag neemt snel toe vooral door de introductie van elektrische auto’s die voorzien zijn van herlaadbare accu’s met lithium.
Magnesium: een zilverwit aardalkalimetaal. Omdat het met een fel wit licht brandt, wordt magnesium dikwijls in vuurwerk gebruikt als reductor en werd het in het verleden veel in flitslichten voor de fotografie toegepast. Het metaal is nog een derde lichter dan aluminium en het is onontbeerlijk voor lichtgewicht legeringen met dit metaal.
Mangaan: een grijskleurig overgangsmetaal, voornamelijk gebruikt als legeringselement in de staalproductie. Mangaanoxide wordt gebruikt in batterijen.
Nikkel: een zilverwit/grijs overgangsmetaal. Het grootste deel, circa 70 procent, van het wereldwijd geproduceerde nikkel wordt gebruikt bij de productie van roestvast staal, verder ook voor oplaadbare batterijen.
Niobium: een glanzend wit overgangsmetaal. De belangrijkste toepassing van niobium is bij de productie van sommige roestvaststaalsoorten. De blauwachtige kleur maakt het een gewild metaal voor sieraden zoals armbanden.
Platinagroep metalen (PGM): een groep van min of meer edele metalen (platina het meest), ze worden vaak samen gevonden en hebben belangrijke katalytische eigenschappen. Een edelmetaal is een metaal dat bestand is tegen corrosie en oxidatie. Platina vindt veel toepassing in juwelen en apparatuur die hoge temperaturen en corrosieve omstandigheden moet kunnen doorstaan. In auto's worden palladium en platina gebruikt als katalysator om de CO- en NOx-uitstoot te verminderen. PGM betreft: iridium, palladium, platina, rhodium en ruthenium.
Silicium metaal: een donkergrijs metalloïde. Silicium wordt in veel takken van industrie gebruikt. Siliciumdioxide wordt in de vorm van zand of klei gebruikt voor de productie van veel bouwmaterialen. De componenten van een microchip worden gefabriceerd op een wafer, een dunne plak monokristallijn silicium.
Scandium: een zilverwit overgangsmetaal dat vrij lastig is om te isoleren maar het is essentieel bij de productie van TV’s en telefoons. Omdat scandium een veel hoger smeltpunt heeft dan aluminium wordt gekeken voor toepassing in de ruimtevaart.
Strontium: een zilverwit aardalkalimetaal. Strontiumverbindingen werden voornamelijk gebruikt in het glas van kleurentelevisies om de vrijgekomen röntgenstraling te absorberen. In de optica wordt strontiumtitanaat gebruikt omdat het een zeer hoge lichtbrekingsindex en een optische dispersie heeft die groter is dan die van diamant.
Tantaal: een grijsblauw overgangsmetaal. In poedervorm wordt tantaal veelvuldig gebruikt bij de productie van elektronische componenten, vooral solid-state condensatoren. Als grondstof bij de productie van hoogwaardige gereedschappen, vliegtuigmotoren, kernreactoren en raketonderdelen.
Titanium: een grijs metallisch overgangsmetaal. Omdat het metaal sterk, licht en erg corrosiebestendig is, en bovendien bestand tegen extreme temperatuurschommelingen, worden titaniumlegeringen veel toegepast bij de constructie van vliegtuigen en raketten. Ook is titanium belangrijk in de farmacie.
Vanadium: een zilvergrijs overgangsmetaal. Veruit het grootste deel van het hedendaags gebruikte vanadium wordt verwerkt in staal, en in combinatie met aluminium en titanium in straalmotoren.
Veldspaat: een groep van gesteentevormende mineralen die naar schatting 60 procent van de aardkorst vormen. Veldspaten zijn aluminosilicaten. Dankzij hun smeltbaarheid en zuiverheid zijn ze een bruikbare grondstof voor vele industriële toepassingen. De belangrijkste toepassingen zijn keramiek en glas.
Vloeispaat (fluoriet): een mineraal dat als vloeimiddel (flux) wordt gebruikt in de productie van staal, in het maken van opalescerend glas en email voor keukengerei.
Wolfraam: een grijswit overgangsmetaal. De bekendste industriële toepassing van wolfraam is het gloeidraadje in gloeilampen. Het extreem hoge smeltpunt (hoogste van alle elementen na koolstof, namelijk 3422 °C) maakt het hiervoor zeer geschikt. In staallegeringen wordt wolfraam gebruikt om het materiaal harder en hittebestendiger te maken. Legeringen van wolfraam met zirkonium, niobium, tantaal of hafnium zijn zeer hittebestendig en worden daarom gebruikt in uitlaatpijpen van raketten en straalmotoren. Wolfraam wordt ook toegepast bij het maken van diverse gereedschappen, om te malen, te snijden, te mijnen of te bouwen.
Zeldzame aardmetalen (licht en zwaar): zeventien scheikundige elementen die van nature in het heelal voorkomen. Hoewel geen van de zeldzame aardmetalen echt zeldzaam is, zijn ze, doordat ze meestal moeilijk te isoleren zijn, moeilijker te winnen (en relatief duurder) dan transitiemetalen. Dit komt doordat de zeldzame aardmetalen zeer vergelijkbare chemische eigenschappen hebben. In elektronica zoals mobiele telefoons wordt veel gebruikgemaakt van zeldzame aardmetalen. De verregaande miniaturisatie van deze apparatuur is voornamelijk te danken aan het gebruik van zeldzame-aardemagneten. Voor zeer sterke permanente magneten in bijvoorbeeld windturbines kan neodymium gebruikt worden. Andere toepassingen zijn bijvoorbeeld computers, TV’s, straaljagers, kernonderzeeërs of röntgenapparaten. Zware aardmetalen zijn: dysprosium, erbium, europium, gadolinium, holmium, lutetium, terbium, thulium, ytterbium, yttrium. Lichte aardmetalen zijn: cerium, lanthanium, neodymium, praseodymium en samarium.