Metallurgie

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Metallurgie

Metallurgie (gleichbedeutend HĂŒttenwesen) bezeichnet die Gesamtheit der Verfahren zur Gewinnung und Nutzung von Metallen sowie metallurgisch wichtigen Halbmetallen und Nichtmetallen aus Erzen, Erden, Salzen und Altstoffen.[1] Das Wort „Metallurgie“ ist zusammengesetzt aus dem altgriechischen ÎŒÎ­Ï„Î±Î»Î»ÎżÎœ mĂ©tallon fĂŒr eine AbbaustĂ€tte und ourgos fĂŒr ‚den eine TĂ€tigkeit AusĂŒbenden‘.[2] DemgemĂ€ĂŸ arbeitet ein Metallurge in AbbaustĂ€tten und mit deren Inhalten. Das lateinische Wort metallum ist begrifflich enger, es bedeutet lediglich ‚Metall‘.[3]

Inhaltsverzeichnis

Geschichte

Erzvorkommen begrĂŒnden metallurgisches Werken

Kupfer-, Bronze- und Eisenwerkzeuge, nach denen Geschichtsepochen benannt wurden, verdanken sich Erkenntnissen, die man zufĂ€llig oder beabsichtigt, anfĂ€nglich sogar nur durch Ausbisse (frei zu Tage liegende Erzadern), gewann. Beispielgebend ist hier die Kupferzeit mit dem auffĂ€lligen Cuprit.[4] Aus der Kupferzeit entwickelte sich nach Entdeckung zinnhaltiger Erze (Cassiterit) die Bronzezeit, gefolgt von der Eisenzeit. Alle Epochen sind Zeugnisse zielgerichteten metallurgischen Werkens. Hiervon ausgehend ist es dennoch ein langer Weg, bis mit der Ingangsetzung des ersten Hochofens das „abgestochene“ Roheisen in Mengen fĂŒr Eisenguss und ab dem 18. Jahrhundert fĂŒr die Stahlerzeugung verfĂŒgbar wird. Die Stahlzeit und die im 20. Jahrhundert neben sie getretene Erdmetallzeit bestimmen heute viele LebensumstĂ€nde der Menschen.

Die traditionsreichen deutschen Vorkommen galten seit dem zu Ende gehenden 20. Jahrhundert unter dem Gesichtspunkt einer die Grenzkosten berĂŒcksichtigenden Kalkulation – also Selbstkosten, zu denen die Ausbeute gerade noch ohne Verlust marktfĂ€hig war â€“ als ausgebeutet. Die betrifft den an Zinkerz reichen Goslarer Rammelsberg, das hessisch-siegerlĂ€ndische Eisenerz und den Uranabbau im sĂ€chsischen Erzgebirge, in dem bis 1990 Uranerz in wenig umweltvertrĂ€glichem Umfang gefördert wurde. Als nicht mehr abbauwĂŒrdig galt bislang noch der jahrhundertelang betriebene Bergbau auf Silber im deutschen wie im slowakischen Erzgebirge. Gleiches gilt bisher noch fĂŒr andere europĂ€ische Erzvorkommen, von denen das „Tauerngold“ im österreichischen Rauriser Tal auch deshalb erwĂ€hnenswert ist, weil sein Abbau durch nachweisliche, lĂ€ngerfristige TemperaturĂ€nderungen einmal begĂŒnstigt und dann wieder behindert wurde. 2010 fĂŒhrte der stark angestiegene, börsennotierte Silberpreis zu Überlegungen, im Erzgebirge auf der Grundlage neuer Erkenntnisse zu AbbauwĂŒrdigkeit und Abbautechnik auf Silber zu prospektieren. Bergbauberechtigungen wurden nachgesucht. 2011 wird ihre Erteilung bekannt.

Die stetig wachsende Erdbevölkerung und Industrialisierung, besonders des asiatischen Raums, bedingt seit Beginn des 21. Jahrhunderts einen stark wachsenden Bedarf an Rohstoffen fĂŒr metallurgische Produkte, nicht zuletzt aufgrund neuer technischer Entwicklungen (Verkehrswesen, Kommunikationselektronik). Weltweit werden daher unter zunehmender chinesischer Beteiligung neue LagerstĂ€tten exploriert. Die von gestiegener Nachfrage getriebene Entwicklung der Rohstoffpreise fĂŒhrt dazu, dass einige der vorgenannten Abbaugebiete, soweit sie nicht völlig erschöpft sind bei anhaltender oder sogar zunehmender Nachfrage eine Verschiebung der Grenzkosten bewirken und dadurch reaktiviert werden können.[5] Sogar bisher unerkannte Vorkommen, etwa in der mitteldeutschen Lausitz, werden fĂŒr kĂŒnftige Ausbeutung in Betracht gezogen.[6] Insbesondere die Suche nach Vorkommen von seltenen Erdmetallen, die fĂŒr kĂŒnftige technische Entwicklungen ĂŒberaus wichtig sind wird lebhaft betrieben. Im Erzgebirge werden nicht nur neue Bergwerke fĂŒr Flussspat und Schwerspat geöffnet, es wird auch auf das Vorhandensein bisher noch nicht erschlossener polymetallischer LagerstĂ€tten fĂŒr Lithium, Germanium, Indium sowie Wolfram, MolybdĂ€n und Tantal verwiesen.[7]

Aus alten Erfahrungen und sich stetig erneuernden Erkenntnissen ist die Metallurgie zu einer Technologie gewachsen. Schon im 19. Jahrhundert wurde zwischen Eisenmetallurgie und Nichteisenmetallurgie unterschieden. Den Stand der Technik sichert diesen beiden Haupt- sowie den Nebendisziplinen nicht nur die eigene Forschung. UnterstĂŒtzung findet sie in anderen Disziplinen, die den Gesamtprozess vom Ausgangsstoff bis zu gebrauchsfertigen GĂŒtern begleiten, darunter die Metallkunde, eng verbunden mit der Materialkunde, die Chemie sowie der Ofen-, Maschinen- und Anlagenbau.

Eisenwerk (um 1875)
Hochofenabstich in einem Stahlwerk (21. Jahrhundert)

Zeittafel

Die folgende Zeittafel versucht die Entwicklung der Metallurgie vom Neolithikum bis zum Beginn der Moderne wiederzugeben. Die Zeitangaben fĂŒr KulturverĂ€nderungen sind fĂŒr Europa, Asien und Afrika nicht immer ĂŒbereinstimmend. Ausgehendes Mesolithikum (ca. 5500 v. Chr.) und beginnendes Neolithikum (ab 8000, nach anderen Angaben ab 5500 bis 2000 v. Chr.) werden sich ĂŒberschneidend angegeben. Die jĂŒngere Datierung reicht mit den bereits anzutreffenden Keramikkulturen (Schnur- und Bandkeramik, Glockenbecher als mit metallischem Schmuck gefĂŒllte Grabbeigaben) noch weit in den auf ca. 5000 v. Chr. datierten Beginn der auch als Kupferzeit und in der FrĂŒhphase als Kupfersteinzeit bezeichneten frĂŒhen Bronzezeit hinaus.

um 8000 v. Chr. langsamer Übergang ins Neolithikum sesshafte Besiedelung ab 7750 nachgewiesen, Landwirtschaft, Metallschmuck, erste Erkenntnisse in Metallgewinnung und Bearbeitung
um 4000 v. Chr. frĂŒhe Kupferzeit, auch Kupfersteinzeit Metallspiegel in Knossos, Beile aus Kupfer, Grabbeigaben in Form von Kupferdolchen und Goldschmuck, erste GegenstĂ€nde aus Eisen
ab 2500 v. Chr. FrĂŒhe Bronzezeit Vordringen der Bronze aus dem Kaukasus in den mittelmeerischen Raum und nach Ägypten
1700–800 v. Chr. Bronzezeit Bronzene Streitwagen und Waffen, Schwerter, Denkmale, Schmuck (Bronzefibeln), MĂŒnzen, Werkzeug (Äxte), Bauwesen (Klammern als Verbinder von Marmorteilen)
ab 1100 v. Chr. Einwanderung von Norden bringt – in Art und Zeitablauf nicht unumstritten â€“ technischen Fortschritt. Dorische Reiterkrieger, bereits mit Eisenwaffen (ab 1200 bereits bei den Hethitern), sollen sich gegen Bronzeschwerter und Streitwagen durchgesetzt haben.
ab 800 v. Chr. FrĂŒhe Eisenzeit Hallstattkultur, Verbreitung von EisengegenstĂ€nden im mitteleuropĂ€ischen Raum
ab 600 v. Chr. Beginn der Eisenzeit in China
um 500 v. Chr. HochblĂŒte hellenisch-römischer Antike
ab 450 v. Chr. JĂŒngere Eisenzeit, La-TĂšne-Kultur weiterentwickelte Eisenverwendung
Zeitenwende Römische VerhĂŒttungsanlagen entstehen in erznahen Gebieten, Siegerland
200 n. Chr. SpÀtantike Zeit Fabricae (Manufakturen) treten in der Metallverarbeitung neben das Handwerk
400–600/700 n. Chr. Zeit der germanischen Völkerwanderung, Ende der SpĂ€tantike Weiterentwicklung bei der Verwendung von Eisen unter den Merowingern und Wikingern (Waffen, technische GerĂ€tschaften). Bronze fĂŒr MĂŒnzen, Kleinbildnisse, Reliefs, Denkmale
um 1160 Beginn der Besiedelung des böhmisch-sĂ€chsischen Erzgebirges vorerst nur gezielter Abbau silberhaltiger Bleierze zur Silbergewinnung („Treibarbeit“)
nach 1300 1318 erste urkundliche ErwĂ€hnung von MuldenhĂŒtten bei Freiberg/Erzgebirge als „HĂŒttenstandort“ erste „Hochschachtöfen“ treten an die Stelle bisheriger „Niederschachtöfen“, siehe Hochofen
nach 1400 zunehmende frĂŒhindustrielle Eisengewinnung und -verarbeitung.
nach 1500 Beginn der in die heutige Zeit fĂŒhrenden Entwicklung. mit Georgius Agricola (XII Libri) treten technische Hilfsmittel zur Erzgewinnung und Verarbeitung an die Stelle bloßer Handarbeit;
aus böhmischem Silberabbau werden 1519 die ersten Joachimsthaler geprÀgt

Vom Kupferbeil bis zur Bronzezeit

Ungarisches Flachbeil aus Kupfer
(Ende der Jungsteinzeit)
Ungarische Schaftlochaxt aus Kupfer
(Kupfersteinzeit)
Kupferplatten aus dem Schiff von Uluburun (14. Jh. v. Chr.) in der fĂŒr den Transport gĂŒnstigen Ochsenhautform

Die Entwicklungsgeschichte der Metallurgie nimmt im RĂŒckblick ihren Anfang vor etwas mehr als 8000 Jahren, im zu Ende gehenden Mesolithikum und dem Übergang in die Jungsteinzeit (siehe dazu voranstehende Zeittafel). Neuere Forschungen in Kleinasien entdeckten sogar in frĂŒhen, ca. 12.000 Jahre alten Siedlungen erste metallurgische AnsĂ€tze. Sie bestĂ€tigen die Ansicht, wonach die frĂŒhe Metallurgie entscheidend von der Umstellung der nomadisierenden „JĂ€ger und Sammler“ zu Ackerbauern und Siedlern mit „festem Herd“, anstelle wechselnder, offener Feuerstellen, bestimmt wurde. Vielleicht steht am Anfang metallurgischer Erkenntnisse ein zufĂ€lliger Fund, sei es von gediegenem (reinem) Metall, wie das glĂ€nzende Flussgold aus GebirgswĂ€ssern, sei es ein metallreiches Erz (Rotkupfererz), das wegen seiner Farbe Interesse weckte. Es ist vorstellbar, dass ein aus Gestein errichteter fester Herd bei langsamer Verbrennung Holzkohle entstehen ließ, die aus 80 % Kohlenstoff besteht. Wird ein nach Verbrennung der flĂŒchtigen Bestandteile flammenlos, also anscheinend matt gewordenes Feuer durch Luftzufuhr (blasen) „aufgefrischt“, so werden beim Verbrennen der Holzkohle 1000 Â°C und mehr erreicht. Aus Rotkupfererz wird dann Kupfer, aus Zinnkies, einem Kupfer-Zinn-Eisen-Schwefel-Erz, sogar eine natĂŒrliche Legierung aus Kupfer und Zinn ausgeschwitzt. Das kann zu metallurgischen Überlegungen anregen. Bildliche Darstellungen zeigen den Einsatz von Blasrohren zu dieser erst viel spĂ€ter als „Herdfrischen“ bezeichneten Technik. Der zugefĂŒhrte Luftsauerstoff oxidiert Schwefelgehalte im Erz, ebenso den fĂŒr die schmiedende Bearbeitung von Eisen hinderlichen Kohlenstoff. Schwefel wird zu flĂŒchtigem, weil gasförmig anfallendem Schwefeldioxid (SO2), Kohlenstoff zu Kohlendioxid (CO2), wobei zusĂ€tzlich ReaktionswĂ€rme entsteht.

Erste zweckgerichtete Schmelzöfen werden bereits fĂŒr die frĂŒhe Kupfersteinzeit (4500–3500 v. Chr.) nachgewiesen, nach Forschungen des 21. Jahrhunderts vermutet man sie (Kupferbeile) sogar auf dem Gebiet des heutigen Serbien. [8] Leitfunde metallurgischen Wirkens sind ab 3000 v. Chr. die (keramischen) Glockenbecher als bei Bestattungen einheitliches Merkmal unterschiedlicher Kulturkreise (Glockenbecherkultur). Die GrĂ€ber enthalten außer den namengebenden Glockenbechern vielfĂ€ltige Grabbeigaben, darunter Schutzschilde und Dolche aus Kupfer, ferner Gold und Elfenbein. Auf die „frĂŒhe“ folgt eine „spĂ€te“ Kupferzeit, die jedoch ab 3000–2500 v. Chr. bereits in die „frĂŒhe Bronzezeit“ ĂŒbergeht. In sehr langen ZeitrĂ€umen und in sich teilweise ĂŒberschneidenden Kulturkreisen, aber in deutlicher Anlehnung an lokale und regionale Erzvorkommen (böhmisches Erzgebirge) entstehen mit der Zeit Zentren metallurgischer Weiterentwicklung, die sich durch Handelsstraßen und Schifffahrtswege miteinander verbinden. Dies geschieht in Mitteleuropa, in der ÄgĂ€is (Schiff von Uluburun), in SĂŒdspanien, in England, im Karpatenraum und dem Balkan. Diesem Kreis fließt um 3000 v. Chr., zu Beginn der frĂŒhen Bronzezeit, Wissen aus dem Kaukasus und aus Anatolien zu, das ebenso nach Mykene, Kreta und Ägypten gelangt und in den dort bereits ausgeprĂ€gten Hochkulturen fĂŒr Kunstwerke, wie in der Alltagswelt Eingang findet. FĂŒr den Mittelmeerraum gibt Kupfer, griechisch „chalkos“ (Chalkidike), bei den Römern „aes cyprium“ („Erz aus Zypern“) genannt, mit reichen Vorkommen die Grundlage fĂŒr eine nun umfassende metallurgische Weiterentwicklung, die nicht nur Kleinteile und Waffen zu Handelsartikeln der Phönizier macht, sondern auch Großbronzen hervorbringt. Der Koloss von Rhodos wurde schon damals zu den „Weltwundern“ gezĂ€hlt. Die Verarbeitung von Gold als Wertaufbewahrungsmittel erkennt bereits Pharao Menes aus der ersten Dynastie des „alten Reichs“, er lĂ€sst kleine Goldbarren mit einer Art „Garantiestempel“ versehen. Kenntnisse, Gold zu schmelzen und zu bearbeiten, lassen sich auf 3000 v. Chr. zurĂŒckfĂŒhren und liegen auch wegen der fast gleichen Schmelzpunkte von Gold (1063 Â°C) und Kupfer (1083 Â°C) nahe. Getriebene und gegossene GebrauchsgegenstĂ€nde und SchmuckstĂŒcke aus Gold und Silber (Schmelzpunkt 960,5 Â°C), ferner zahlreiche Teile aus reinem Kupfer wurden von Heinrich Schliemann 1873 bei seiner Suche nach dem homerischen Troja gefunden und im Irrtum als „Schatz des Priamos“ einer weit jĂŒngeren Kultur zugeordnet.

Die Skythen, ein Reitervolk ohne Schrift und MĂŒnzwesen, insofern noch keine Hochkultur, stellen bereits sehr kunstfertig Goldschmuck her, wie erschlossene FĂŒrstengrĂ€ber (Kurgane) zeigen. Auch die Kelten verwenden Gold fĂŒr SchmuckgegenstĂ€nde und Herrschaftsinsignien. Als Mittel zur kontrollierbaren Wertaufbewahrung fĂŒr die Untertanen wird Gold ungefĂ€hr 600 v. Chr. von König Krösus von Lydien zu MĂŒnzen geschlagen („Goldstater“). Damit wird es zugleich Zahlungsmittel. Die Ă€gyptischen PtolemĂ€er gewinnen in vorchristlicher Zeit Gold bergmĂ€nnisch in Golderz fĂŒhrenden Minen, die Römer beuten die spanischen Silbererzvorkommen aus, um MĂŒnzen, Statuen, GefĂ€ĂŸe und andere Beweise des Reichtums herzustellen.

Vorderer Orient, Indien, China, SĂŒdostasien, Japan

Im vorderen Orient finden sich Bronzen, beispielsweise die eines Königskopfes, aus der Zeit des akkadischen Reichs (Mesopotamien) um 2300 v. Chr. Obwohl die Kenntnisse vorhanden waren, bildeten die nachfolgenden Reiche ihre Herrscher bevorzugt wieder in Stein oder Alabaster ab. Im 2. und 3. Jahrtausend v. Chr. beschrĂ€nkten sich die herstellbaren Metalle auf Gold, Silber, Kupfer, Zinn und Blei, wobei in den gefundenen Artefakten noch weitere Metalle gefunden wurden, die sich beim VerhĂŒtten aus Erzen mit den Hauptmetallen legiert hatten. Bei den Bronzen wurden zwei Legierungen hergestellt und verarbeitet, die Arsenbronze und die Zinnbronze. Eisen fiel zunĂ€chst als Nebenprodukt bei der VerhĂŒttung von Kupfer an, wurde dann aber ab dem 1. Jahrtausend v. Chr. immer bedeutungsvoller.

In Teilen des indischen Subkontinents wird gegen Ende des 4. Jahrtausends v. Chr. der Gebrauch von Kupfer und Bronze nachweisbar, zeitgleich mit der Herausbildung „stĂ€dtischen Lebens“ (Indus-Kulturen). SĂŒdostasien kennt Kupfer und Bronze etwa seit 3000 v. Chr. Aus China wird dies erst um 1600 v. Chr. berichtet. Gut bearbeitbare Legierungen (mit erniedrigten Schmelzpunkten), wie goldfarbenes Messing, werden erfunden. Dokumentiert ist auf diesem Gebiet der Einfluss der von 1700 bis 1100 v. Chr. herrschenden Shang-Dynastie. Auf sie werden die bronzenen Trommeln (Dong-Son-Kultur) zurĂŒckgefĂŒhrt, die um 1000 v. Chr. zahlreich in den sĂŒdlichen Provinzen anzutreffen sind.

Japan steht kulturell zuerst unter dem Einfluss Chinas und des dort verbreiteten Shintoismus. Um 500 n. Chr. fasst der Buddhismus Fuß. Die Figur des Daibutsu von Nara, aus einer zinnarmen Bronze gegossen, soll 380 t schwer sein. Belege fĂŒr frĂŒheres metallurgisches Wirken sind Bronzespiegel aus der Periode zwischen 3000 und 710 v. Chr. Die Yayoi-Zeit ab 350 v. Chr. wird ebenfalls aus Spiegeln, Glocken und Waffen sichtbar.

In der Gesamtschau steht der asiatische Raum mit seinen metallurgischen Kenntnissen nicht hinter dem europĂ€ischen zurĂŒck, wenngleich erst seit 600 v. Chr. von einer beginnenden Eisenzeit gesprochen wird. Karawanenwege, wie die Seidenstraße, vielleicht mehr noch der Handel auf dem Seewege, begĂŒnstigen zunehmend den Austausch von Erkenntnissen und aus solchen entstandenen Produkten. Dazu gehört eine 200 v. Chr. in Europa noch unbekannte, weißglĂ€nzende Kupferlegierung, die in China „Packfong“ genannt wird.

Von der frĂŒhen Bronzezeit bis zum Beginn der frĂŒhen Eisenzeit

Wegen des nicht zwischen Kupfer und Bronze differenzierenden griechischen Wortes „chalkos“ (χαλÎșᜀς) wird die frĂŒhe Bronzezeit auch spĂ€te Kupferzeit genannt.[9] Die aus Erfahrung gewonnene Kenntnis einer gezielten Verbesserung der Eigenschaften von KupfergegenstĂ€nden durch Zulegieren von Zinn und Zink setzt sich nach heutigen MaßstĂ€ben relativ schnell durch. Messing als Kupfer-Zink-Legierung ist entweder chinesischer oder persisch-indischer Herkunft.

FigĂŒrliche Funde beweisen die fast gleichzeitige Entwicklung bei Blei. Der verbreitet vorkommende Bleiglanz wird zuerst nur als SilbertrĂ€ger gesucht, bei dessen Gewinnung anfallendes Blei gilt als „Abfall“. Sein niedriger Schmelzpunkt von nur 334 Â°C begĂŒnstigt, einmal erkannt, Überlegungen, die zu vielfĂ€ltiger Nutzung fĂŒhren. Man kennt sehr frĂŒhe figĂŒrliche GegenstĂ€nde (Hallstattfunde), gefolgt von GebrauchsgegenstĂ€nden – (römische Zeit mit GefĂ€ĂŸen, Röhren, Platten). Bleiguss erlangt noch eine spĂ€te BlĂŒte in DenkmĂ€lern der Barockzeit, wobei die Giftigkeit der beim Schmelzen auftretenden BleidĂ€mpfe sehr lange nicht beachtet wurde.

Ein weiteres „historisches“ Metall ist Nickel. Als Bestandteil von Kupfer-Zink-Legierungen (Messing) findet es sich erstmals um 200 v. Chr. in China. Bis heute ist das nickelhaltige Neusilber Basistyp fĂŒr Bestecklegierungen.

Biblische Überlieferungen

Sie sind zeitlich schwer einzuordnen, gehen aber auf sehr alte Schriften zurĂŒck.

Er wird sitzen und schmelzen und das Silber reinigen;
er wird die Kinder Levi reinigen und lÀutern wie Gold und Silber.

Maleachi 3, Vers 3 (Altes Testament)

Schmelzen, LĂ€uterung (Reinigen der Schmelze von Fremdstoffen) und Treibarbeit (zur Entbleiung) werden fachlich korrekt an verschiedenen Stellen der alttestamentlichen Bibel beschrieben. Mit Tubal-Kain (1. Buch Mose 4:22) und Maleachi werden frĂŒhe Metallurgen und ihre pyrometallurgischen Techniken beschrieben. Sie weichen von den heutigen in ihren Grundlagen nur wenig ab. Schmuck- und GebrauchsgegenstĂ€nde aus Gold, Silber und Bronze, werden verfertigt. Eisen ist nicht unbekannt, wird – nach den Funden zu schließen â€“ noch recht selten verwendet, so dass ihm sogar Schmuckeigenschaft zukommt.

In Jeremia 6, Vers 27–30, wird ein Metallurge zum Richter ĂŒber AbtrĂŒnnige, die er in einem Vergleich mit ungenĂŒgend getriebenem als „verworfenes Silber“ bezeichnet. Im 2. Buch Mose, 32:1–4, wird vom „Goldenen Kalb“ ĂŒberliefert, dass es aus eingeschmolzenem Schmuck der sich von Jahwe abwendenden Israeliten gegossen worden sein soll.

Der lange Weg in die Eisenzeit

Hallstattfunde

Bereits in der mittleren Bronzezeit ab 1200 v. Chr. beginnt die allmĂ€hliche VerdrĂ€ngung der Bronze durch Eisen, dessen Gewinnung möglich wurde – wenngleich nach heutigen MaßstĂ€ben auf noch recht einfache Weise â€“ nachdem man die erforderlichen Grundprinzipien erlernt hatte. Zur reduktiven Herstellung von Eisen aus Eisenerzen benötigte man nĂ€mlich deutlich höhere Temperaturen als fĂŒr die Gewinnung von Kupfer bzw. Bronze. Mit dem zur VerfĂŒgung stehenden Brennstoff und Reduktionsmittel Holzkohle erforderte das eine besondere Konstruktion der Schmelzöfen in Bezug auf die Luftzufuhr, um die notwendigen Temperaturen zu erreichen. So fiel das Eisen zunĂ€chst nicht in geschmolzener Form sondern als Luppen an, weil die Schmelztemperatur des Eisens von 1535 °C mit den zur VerfĂŒgung stehenden Öfen nicht erreicht werden konnte. Erst durch Techniken wie Aufkohlen, Tempern und Abschrecken war man in der Lage, Eisen-Kohlenstoff-Legierungen und damit Stahl zu erhalten, womit allmĂ€hlich das Kupfer bzw. die Bronze verdrĂ€ngt wurden. Sichtbar wurde dies in der um 700 v. Chr. voll ausgeprĂ€gten Hallstattkultur, die als „frĂŒhe Eisenzeit“ bezeichnet wird. Kelten, Slawen, Italiker und Illyrer hatten hieran gleichen Anteil. Etwa ab 450 v. Chr. folgt als zweite Stufe die La-TĂšne-Zeit, eine eisenzeitliche Epoche, die bis zur Zeitenwende und noch darĂŒber hinaus reicht. Waffen, Werkzeuge und GebrauchsgegenstĂ€nde werden erstmals aus Eisen gefertigt.

Der Übergang von der Bronze- zur Eisenzeit ist ein aus heutiger Sicht langsamer Fortschritt, denn abgesehen von in die Zeit um 5000 v. Chr. zurĂŒckdatierten Einzelfunden aus Ägypten tragen erst ab 1600 v. Chr. (Hyksos) sich wiederholende EinfĂ€lle von mit Eisenwaffen kĂ€mpfenden Reitervölkern zur Verbreitung des Eisens bei. Interessant ist in diesem Zusammenhang die Verwendung des aus dem Indogermanischen stammenden Wortes „ehern“, also „von großer Dauerhaftigkeit“ (vergleiche „Aera“). Nördlich der Alpen verstand man darunter „Eisernes“, fĂŒr Italiker und Iberer war es „Bronzenes“.

Eisen fĂŒr Waffen gelangt ab 660 v. Chr. auf Handelswegen aus Asien bis nach Nordafrika, findet sich jedoch, was erstaunlich ist, erst 700 Jahre spĂ€ter (100 n. Chr.) im SĂŒden Afrikas. Die mittelamerikanischen Hochkulturen geben Belege fĂŒr die Verwendung von Eisen erst fĂŒr die Zeit um 500 n. Chr.

Die Bedeutung von HerrschaftseinflĂŒssen fĂŒr die metallurgische Entwicklung

Die Darstellung metallurgischer Entwicklung im Zuge von Kulturepochen, die keineswegs abrupt sondern mit oft langen Übergangszeiten aufeinander folgen, wird von geschichtlichen Herrschaftsepochen ĂŒberlagert. Am nachhaltigsten hat sich die Antike eingeprĂ€gt. Ihr Beginn wird etwa um 2500 v. Chr. gesehen und mit der frĂŒhen Bronzezeit gleichgesetzt. Deutlicher wird der Einfluss mit dem Beginn der in Ursprung und Auswirkung umstrittenen „dorischen Wanderung“ um 1100 v. Chr. In deren Verlauf setzen sich von Norden kommende, berittene „Krieger mit Eisenwaffen“ gegen noch mit Bronzeschwertern und zweirĂ€drigen Streitwagen kĂ€mpfende Gegner durch. Sie bringen aber nicht nur auf diesem Gebiet Fortschritte (Balkan- oder „Karpatentechnik“). Der bis dahin vorherrschende kretisch-minoische Einfluss, PlĂ€tze wie Mykene und Tiryns einschließend, wird nach vielen lokalen und regionalen Kriegen schließlich von der sich ĂŒber weite Teile des Mittelmeerraumes ausdehnenden (Magna Graecia) hellenischen Antike abgelöst (Tempelbau mit Hilfe von Bronzeklammern und dorischen, ionischen und korinthischen Kapitellen).

Gold und Silber werden als gediegenes Metall gefunden, insbesondere leicht zugĂ€ngliches Flussgold, oder als silberhaltige Ablagerung (Goldseifen) sowie aus sichtbar silberreichen Erzadern. Als wertvolles Gut werden Gold und Silber nicht nur zum Handelsgegenstand, sondern zur Beute auf KriegszĂŒgen. Der so gewollte oder erzwungene regionale und ĂŒberregionale Austausch trĂ€gt zur Verfeinerung der aus Mykene und frĂŒhen Schichten Trojas ĂŒberlieferten Kunstfertigkeit bei der Herstellung von ornamentalem Schmuck und KultgegenstĂ€nden bei. Von großer Bedeutung sind ab 700 v. Chr. die ersten MĂŒnzprĂ€gungen aus Gold oder Silber. Sparta als Ausnahme fĂŒhrt um 660 v. Chr. Eisen in Barrenform als „InlandswĂ€hrung“ ein.

Die hellenisch bestimmte Antike erreicht einen Höhepunkt um 500 v. Chr., danach wird sie vom bereits um 1000 v. Chr. beginnenden Aufstieg der Etrusker und ab 700 v. Chr. von dem Roms bestimmt. Dabei bleibt es fĂŒr fast ein Jahrtausend, in dem es immerhin fĂŒr eine Oberschicht noch lange als vornehm gilt, sich „griechisch“ zu geben.

In der Römerzeit reicht die Bedeutung der Bronze nochmals ĂŒber figĂŒrliche Darstellungen (Standbilder) und KultgegenstĂ€nde hinaus. Sie bleibt im Bauwesen bei der Verbindung von Marmorteilen weiterhin unentbehrlich (gegossene oder geschmiedete Bronzeklammern), ferner bei Bedachungen und im Wagenbau. Eisen ist wegen seines im Vergleich zu Kupfer, aber auch Gold und Silber sehr hohen Schmelzpunktes von 1535 Â°C immer noch schwer herzustellen. Seine Verwendung beschrĂ€nkt sich bis in die Zeit der Merowinger auf Werkzeuge und vor allem Waffen. BerĂŒhmt wurde damals der Damaszenerstahl mit seinem lange geheim gehaltenen, besonderen HĂ€rtungsverfahren.

In die SpĂ€tantike fĂ€llt die Zeit der vorwiegend germanischen Völkerwanderung vom 4. bis 6. Jahrhundert n. Chr. Rom verwandelt sich ab der Zeit Kaiser Konstantins zu einem christlichen Reich. Noch nicht völlig von der Bronzekultur gelöst (Denkmale), geht das Weströmische Reich 476 unter, wĂ€hrend sich das Oströmische Reich behaupten kann.

Die Kenntnisse des Bronzegießens erhalten sich im religiösen Bereich, dort (Glockenguss seit 750, KirchentĂŒren aus Rotguss 1015 in Hildesheim) und als Herrschaftszeichen (Braunschweiger Löwe v. 1166). Die Erfindung des Schießpulvers bringt neue Aufgaben. „StĂŒckgießer“ sollen 1372 die ersten Kanonen aus Erz – also aus Bronze â€“ gegossen haben. GießhĂŒtten entstehen und wieder sind es die Kirche und die Herrscher, die GrabmĂ€ler und Denkmale in Auftrag geben. Neben die Bronze tritt hierfĂŒr Messing mit dem Sebaldusgrab in NĂŒrnberg (1519), dem Jan-Wellem-Denkmal in DĂŒsseldorf (1711). Ab 1800 wird Kunstguss aus Eisen „hoffĂ€hig“ (Grabplatten) und im 19. Jahrhundert entstehen wieder Herrscher und Staat bestĂ€tigende Großbronzen der Neuzeit (Bavaria in MĂŒnchen 1850).

Vom mittelalterlichen Hochofen zum Elektrostahlwerk

Europa liegt lange hinsichtlich der „industriell“ betriebenen Gewinnung und Verarbeitung von Metallen, nicht allein von Eisen, hinter China und Ägypten zurĂŒck. Die bei Ausgrabungen in Ägypten gefundenen, vermutlich 5000 Jahre alten, noch gut konservierten EisengegenstĂ€nde lassen keine sicheren SchlĂŒsse auf die damalige Art der Eisengewinnung zu. Immerhin ist alten wie neueren Nachschlagewerken (Meyer, Brockhaus) zu entnehmen, dass bereits um 1200 v. Chr. die Philister (Talbewohner im Unterschied zu den bergbewohnenden Israeliten) Kenntnisse in der Eisengewinnung besitzen. Bronze kann noch in einem aus Lehm gefertigten Niederschachtofen mit natĂŒrlichem Zug hergestellt werden, die Gewinnung und Verarbeitung von Eisen ist jedoch ohne Einsatz eines leistungsfĂ€higen Blasebalgs nicht denkbar. Nur durch die reichliche Zufuhr von Luftsauerstoff ist eine Temperatursteigerung von fĂŒr Bronzen ausreichenden 1100 Â°C auf die fĂŒr die Eisengewinnung nötigen mehr als 1600 Â°C möglich. In der Bronzezeit werden zwar schon in Rennöfen (Rennfeuer) aus einer Mischung von eisenreicheren Erzen – wie HĂ€matit/Roteisenerz und Holzkohle â€“ und der Luftzufuhr mittels noch sehr einfacher BlasebĂ€lge (Rennfrischen) sogenannte „Luppen“ – ungeformte Klumpen aus schmiedbarem (weil kohlenstoffarmem) Eisen â€“ gewonnen und fĂŒr Waffen, RĂŒstungen und Werkzeuge verwendet. Dieser erste Schritt in die Eisenzeit bringt aber noch keine wirklich nennenswerten Eisenmengen hervor. Eine Verbesserung fĂŒhrt zu den sogenannten Wolfs- oder auch StĂŒcköfen, VorlĂ€ufern des heutigen Hochofens. Sie liefern auf der Sohle (Boden des Ofens) flĂŒssiges Roheisen, der darĂŒber befindliche „Wolf“ gibt beim GlĂŒhen und Frischen Kohlenstoff ab und wird zu Stahl oder schmiedbarem Eisen.

Ofenplattenguss (um 1700)
GusseisenstĂŒtze des Daches eines Pavillons von um 1900, in Sand geformt und gegossen, schwarz lackiert

Obwohl in zeitgenössischen Aufzeichnungen von ersten Hochschachtöfen (Hochöfen im heutigen Sprachgebrauch) bereits im 14. Jahrhundert und von frĂŒhindustrieller Eisenerzeugung im 15. Jahrhundert berichtet wird, kann von einer im technischen Sinne zu Recht so genannten „Eisenzeit“ erst gesprochen werden, als es gegen Ende des 16. Jahrhunderts erstmals gelingt, mit durch Wasserkraft angetriebenen BlasebĂ€lgen dauerhaft Temperaturen von mehr als 1400 Â°C zu erreichen. Damit ließ sich der erste konzeptionell echte, aber noch auf Holzkohle aus in den noch dichten WĂ€ldern angelegten Kohlenmeilern angewiesene Hochofen in Gang setzen, der Roheisen in nennenswerten Mengen erzeugen konnte. Mittelalterliche BĂŒchsenmeister – anstelle der frĂŒheren „StĂŒckgießer“ â€“ verarbeiten es als „Formguss“ zu GeschĂŒtzen und Kanonenkugeln, spĂ€ter zu verschiedensten „Gusswaren“, wie den, eine ganze Industrie begrĂŒndenden, SiegerlĂ€nder Ofenplattenguss. Mit der Weiterentwicklung einfacher Schachtöfen zu kleinen Hochöfen, heute Kupolöfen genannt, konnten auch grĂ¶ĂŸere Mengen an Gusseisen erschmolzen werden. Damit wurde der Eisenbau möglich, der vom verzierten Gartenpavillon bis zu grĂ¶ĂŸeren Objekten (BrĂŒcke ĂŒber den Severn, Gießhalle der Sayner HĂŒtte) Gusssegmente lieferte, die dann zu Fertigbauten zusammengesetzt wurden. Die ZusammenfĂŒgung von gegossenen und gewalzten Teilen fĂŒhrte gegen Ende des 19. Jahrhunderts zu Großbauten (Frankfurter Bahnhofshalle), bis diese Technik vom reinen Stahlbau abgelöst wurde.

Parallel zu dieser Entwicklung vervollkommnete sich der Eisenguss seit dem ersten Drittel des 19. Jahrhunderts durch den Bedarf der Maschinenbauer und des Eisenbahnwesens an eisernen Gussteilen.

Georgius Agricola (1494–1555), Mineraloge, Geologe und Verfasser des fĂŒr Erzabbau und -verhĂŒttung grundlegenden Werks „De re metallica libri XII“ („zwölf BĂŒcher vom Berg- und HĂŒttenwesen“), gab mit genauen Beschreibungen und Stichen technischer Einrichtungen und Verfahren, wie beispielsweise „Fahrkunst“, „Wasserkunst“, Stollenbau, Schmelzofenbau, oder Röst- und Treibarbeit, nicht nur fĂŒr seine Zeit gĂŒltige Regeln fĂŒr eine „moderne“ Metallurgie. Die bis heute erhalten gebliebenen Anlagen der fĂŒr Bergbau und VerhĂŒttung unerlĂ€sslichen „Wasserkunst“ wurden im Jahr 2010 als Oberharzer Wasserregal zum Weltkulturerbe erklĂ€rt.

Ein nicht mehr mit Holzkohle, sondern mit Koks betriebener Hochofen geht 1781 in England in Betrieb, 1796 folgt das schlesische Gleiwitz. 1837 werden erstmals die heißen Gichtgase nutzbar gemacht (Faber-du-Faur-Verfahren). Da das frĂŒhe Roheisen mit bis zu 10 % Kohlenstoffgehalt weder schmiedbar noch schweißbar ist, werden verschiedene Methoden des „Frischens“, also des Kohlenstoffentzugs, entwickelt. Vom historischen Ansatz „Herdfrischen“ ausgehend, ĂŒber den arbeitsintensiven „Puddelofen“, findet sich eine Lösung in dem 1855 von Henry Bessemer erfundenen „Windfrischen“, bei dem Pressluft von unten durch ein mit saurer (silikatischer) Masse ausgekleidetes, großes birnenförmiges GefĂ€ĂŸ (Bessemerbirne) geblasen wird. Dabei wird Kohlenstoff – und mit ihm noch andere unerwĂŒnschte, oxidierbare Beimengungen des Roheisens, wie (das ProzesswĂ€rme liefernde) Silicium – so weit oxidiert, faktisch verbrannt, dass das derart behandelte Eisen nun schmiedbar wird. 1878 wird das Verfahren von Sidney Thomas und Percy Gilchrist durch eine basische Auskleidung der „Birne“ entscheidend verbessert, die auch den Phosphorgehalt reduziert. Mit diesem Verfahren werden die im Eisengehalt niedrigeren Brauneisenerze (30–55 % Fe), zu denen auch die sehr feinkörnig geförderte lothringische Minette gehört (nur 20–40 % Fe) und deutsches Raseneisenerz (Salzgitter) zu Guss- und Schmiedestahl verarbeitbar. Die im Hochofenprozess im VerhĂ€ltnis 2:1 ĂŒberwiegende Schlacke wird – gemahlen â€“ als nun phosphorhaltiges „Thomasmehl“ zum ersten „KunstdĂŒnger“ fĂŒr die Landwirtschaft, die damit aber von der EisenverhĂŒttung abhĂ€ngig bleibt, bis im 20. Jahrhundert die Ammoniaksynthese nach Haber-Bosch zur Alternative wird. Die genannten Blasstahlverfahren finden eine nochmalige Verbesserung mit dem LD-Verfahren, das bei der Stahlerzeugung zum Frischen reinen Sauerstoff einfĂŒhrt und nach gut vierhundert Jahren Geschichte des Hochofens, der indessen bei entsprechenden Bedingungen nach wie vor seine technische Berechtigung behĂ€lt, zum Stand der Technik wird.

Der klassische Hochofen verliert seine Alleinstellung als Roheisenlieferant fĂŒr die Stahlerzeugung bereits mit der EinfĂŒhrung des Siemens-Martin-Ofens mit der Martinschen Regenerativfeuerung. In ihm wird bei einer Temperatur von 1700 Â°C im „Herdfrischverfahren“ Roheisen zusammen mit oxidhaltigem Schrott zu kohlenstoffarmem Stahl (Schrottverwertung als erstes Recyclingverfahren). Das Elektrostahl-Verfahren geht noch einen Schritt ĂŒber das Siemens-Martin-Verfahren hinaus. Schrotte und durch Direktreduktion aus reichen Erzen erzeugter Eisenschwamm (Pellets) werden in einem Lichtbogenofen zu StĂ€hlen oder Gusseisensorten.

Ein auf maximalen Durchsatz ausgelegtes, herkömmliches Hochofenwerk ist wegen seines großen Bedarfs an Einsatzstoffen auf die Nutzung von Standortvorteilen angewiesen, um wirtschaftlich zu sein. FĂŒr den Hochofenbetrieb sind dies lokale und regionale Erz- oder Kohlevorkommen, ergĂ€nzt durch die Infrastruktur. Ein bedeutendes deutsches Werk in Duisburg, Europas grĂ¶ĂŸtem Binnenhafen, schĂ€tzt die Standortvorteile so hoch ein, dass nach Jahrzehnten 2008 ein neuer Hochofen im Betrieb geht. Ein österreichisches Werk wurde seinem Erzvorkommen nahe (steirischer Erzberg) am Großschifffahrtsweg Rhein-Main-Donau errichtet. Binnen- und SeehĂ€fen mit entsprechend ausgebauter KapazitĂ€t ermöglichen es heute die erforderlichen Einsatzstoffe kostengĂŒnstig per Schiff zuzufĂŒhren und damit selbst an erz- und kohlearmen Standorten ein Hochofenwerk zu betreiben. Das Elektrostahlwerk (Mini-Stahlwerk), dem eine bloße Verkehrsanbindung zu Land oder Wasser genĂŒgt, tritt dennoch zunehmend an dessen Stelle. Es kann sich elastisch an die jeweils verfĂŒgbaren Mengen seines Rohstoffs Schrott anpassen und anders als ein Hochofen diskontinuierlich und bei geringerer Umweltbelastung arbeiten. Eine Gegenbewegung zeigt die Abwanderung der klassischen Roheisenerzeugung im Hochofen samt dem angeschlossenen Stahlwerk zu den Basisrohstoffen, vornehmlich LagerstĂ€tten mit hochwertigem Eisenerz (Brasilien, Belo Horizonte). Der so erreichte Vorteil begĂŒnstigt den global orientierten Transport der Erzeugnisse.

Die Wiederkehr des Kupfers

Seit der Mitte des 19. Jahrhunderts und der einsetzenden Industrialisierung beginnt in Europa eine Art neuer Zeit fĂŒr Kupfer und Kupferlegierungen: Nicht mehr die Bronzen stehen im Vordergrund. Die Wiederkehr des Kupfers wird nachdrĂŒcklich von einer neuen Legierung auf Kupferbasis bestimmt, sie heißt „Gun Metal“ oder „Kanonenbronze“ und ist eine damaligen militĂ€rischen Anforderungen gerecht werdende Kupfer-Zinn-Zink-Blei-Legierung, hauptsĂ€chlich fĂŒr GeschĂŒtze. SpĂ€ter und bis heute wird sie als Maschinenbronze oder Rotguss bezeichnet und besonders fĂŒr Armaturen eingesetzt.

In gleicher Weise von Bedeutung fĂŒr den Verbrauch von Kupfer ist die Wiederentdeckung des historischen Messings als besonders vielseitige Guss- wie Knetlegierung (PatronenhĂŒlsen, Kartuschen, Bleche, DrĂ€hte und daraus hergestellte Drahtgeflechte). Aus feinen MessingdrĂ€hten gefertigte Siebe fĂŒr Haus und Gewerbe tragen die Bezeichnung Leonische Waren. Heute sind es die in hochspezialisierten Werken hergestellten „KabelbĂ€ume“, nach denen die moderne Elektronik nicht nur in Kraftfahrzeugen und Großflugzeugen verlangt.

Der zivile Bereich benötigt mit der EinfĂŒhrung der Telegrafie, spĂ€ter des Telefons, grĂ¶ĂŸere Entfernungen ĂŒberbrĂŒckende, hoch leitfĂ€hige KupferdrĂ€hte. Gleiches gilt fĂŒr die Ankerwicklung, seit Werner von Siemens 1866 das dynamo-elektrische Prinzip entdeckt und durch die damit ermöglichte Anwendung des Elektromagneten gegen Ende des 19. Jahrhunderts kleine, schnelllaufende Elektroantriebe (Elektromotoren) fĂŒr Arbeitsmaschinen verfĂŒgbar sind und Dampfmaschine und Treibriemen allmĂ€hlich ersetzen. Es folgen die Generatoren zur Stromerzeugung in Kraftwerken und damit wieder ein Bedarf fĂŒr die zur Übertragung der hochgespannten Ströme nötigen Freileitungen aus Kupfer.

FĂŒr öffentliche und individuelle Heizungsanlagen und Wasserversorgung (Armaturen) entsteht Bedarf an Kupferrohren. FĂŒr wassergekĂŒhlte Verbrennungsmotoren in Automobilen wird ein RöhrenkĂŒhler aus Kupfer (KĂŒhler) verwendet. Insgesamt sind gemĂ€ĂŸ Fachpresse im Jahr 2008 in einem Auto rund 25 kg Kupfer enthalten.[10] FĂŒr Elektroautomobile rechnen gleiche Quellen mit einem Mehrbedarf von 40 kg Kupfer je Fahrzeug.

Im Schiffbau findet das korrosionsfeste und Muschelbewuchs abwehrende Kupfer unterhalb der Wasserlinie Anwendung (Fouling), oberhalb dominiert dagegen Messing bei AusrĂŒstungsgegenstĂ€nden, BeschlĂ€gen und Instrumenten. Die dabei bewiesene Resistenz gegen WitterungseinflĂŒsse lĂ€sst zahlreiche Einsatzmöglichkeiten im Bauwesen wie im Verkehr entstehen. Die bakterizide Eigenschaft von Messingklinken und -griffen erweist sich bei öffentlichen Verkehrsmitteln als vorteilhaft.

Die „Erdmetalle“ kommen

Neben die sich den Erfordernissen der Moderne (Stahlkonstruktionen, Eiffelturm) anpassenden „Eisenzeit“ tritt seit dem Ende des 19. Jahrhunderts etwas metallurgisch völlig Neues, die „Erdmetallzeit“. Die Bezeichnung Erdmetalle tragen die sie bestimmenden Elemente deshalb, weil sie als metallfĂŒhrendes Erz nicht vorkommen, sondern nur in Verbindungen, die – chemisch vereinfachend â€“ als Erden bezeichnet werden. Meist ist dies die oxidische Form, bei Aluminium, dem bekanntesten aller Erdmetalle der Gruppe IIIa des periodischen Systems der Elemente, ist diese der Bauxit. Spodumen ein Lithium- Aluminiumsilikat, erst mit der Entwicklung zum superleichten Metall ins Blickfeld gerĂŒckt, findet sich auch in Deutschland in ausgedehnten LagerstĂ€tten, die ihrer eingehenden Aufsuchung entgegensehen.[11]

Seltene Erdmetalle

Die begrifflich und im Falle von Scandium, Yttrium und Lanthan auch chemisch dem Aluminium nahe stehenden insgesamt 14 Seltene Erdmetalle, auch als Lanthaniden bezeichnet, haben zugleich mit der Entwicklung moderner Elektrokommunikation in einem noch um die Mitte des 20. Jahrhunderts nicht zu erwartenden Ausmaß an industrieller Bedeutung gewonnen. Ein Wirtschaftbeitrag [12] titelt in diesem Zusammenhang: "Aus Salz wurde Gold".

Enthalten sind sie in unterschiedlich hĂ€ufig 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. Lanthan findet sich in Monazitsand (sekundĂ€re, angereicherte Ablagerungen von Cerphosphat) zusammen mit anderen „leichten“ [13] seltenen Erdmetallen als Begleiter. Man bezeichnet diese Vorkommen auch als Ceriterden, da sie lange ausschließlich der Gewinnung von Cer dienten.

Zur Darstellung der reinen Elemente werden die Mineralien meist naßchemisch bearbeitet und dabei zu Chloriden umgewandelt, die getrocknet und danach einer Schmelzflussanalyse unterzogen werden. [14]

Cer, vielfĂ€ltig eingesetztes Element dieser Gruppe, wurde bereits im 19. Jahrhundert industriell genutzt, sowohl fĂŒr die GlĂŒhstrĂŒmpfe der noch verbreiteten Gasbeleuchtung, als auch zur Basis fĂŒr die von Carl Auer von Welsbach entwickelte Legierung zur Herstellung von ZĂŒndsteinen, u.a. fĂŒr Taschenfeuerzeuge.

Ein Legierung aus 48–52 % Cer, dem man außer Lanthan noch weitere Lanthanide, sowie 0,5 % Eisen zusetzt, wird seit dem 20. Jahrhundert bei Gusseisen mit Kugelgraphit, und bei Legierungen vieler Nichteisenmetalle als „Cermischmetall“ zur kornfeinenden GefĂŒgebeeinflussung (s. Schmelzebehandlung) verwendet.

Im Bereich moderner Elektronik, sowie fĂŒr Energiesparlampen, Hybridmotoren und weitere neue Produkte sind die meisten Lanthanide inzwischen sehr gesuchte Rohstoffe. [15]

„Seltene Erdmetalle“ sind insoweit keineswegs im Wortsinne „selten“, aber bis vor kurzem galt, dass 38 % der zu Beginn des 21. Jahrhunderts auf 99 Millionen  t geschĂ€tzten Weltreserven aus erdgeschichtlichen GrĂŒnden (lithophile Anreicherungen)in China liegen, das 2010 mit 97 %, oder 135.000 t den Weltverbrauch bediente.[16] Neuere Berichte [17] relativieren diese Aussage indessen. UnverĂ€ndert wird ĂŒber eine zu geringe Recyclingquote berichtet. [18]

Nicht zu den Seltenerdmetallen gehörend, aber oft wegen ihres aus modernen Techniken resultierenden Anwendungsbereiches zusammen mit ihnen genannt, sind die unter anderen auch als „"Sondermetalle"“ gehandelten, niedrigschmelzenden Elemente Gallium, Indium (F 156,4) und Thallium (als Rattengift bekannt), die elektrolytisch aus ihren natĂŒrlichen Verbindungen gewonnen werden.

Aluminium

Bescheiden ist bei Aluminium der Anfang. Friedrich Wöhler reduziert es 1828 erstmals als ein graues Pulver, obschon Aluminium als Element schon 1825 von Hans Christian Ørsted entdeckt wird. Die Herstellung geschmolzener KĂŒgelchen aus Aluminium gelingt erst 1845. 1854 wird von Robert Wilhelm Bunsen zur Gewinnung nutzbarer Mengen die Schmelzflusselektrolyse vorgeschlagen. Henri Etienne Sainte-Claire Deville stellt es 1855 erstmals in einem Prozess dar und nennt es „Silber aus Lehm“, wegen der damaligen Kosten seiner Herstellung. 1886 wird das Verfahren von Charles Martin Hall und Paul HĂ©roult gleichzeitig zu einem Patent angemeldet, das bis heute Grundlage der Aluminiumerzeugung ist und ihm den Weg zu einem Gebrauchsmetall geöffnet hat. Es dauert nochmals zehn Jahre, bis mit Hilfe starker, die Wasserkraft des Rheinfalls nutzender Turbinen die erste AluminiumhĂŒtte der Welt im schweizerischen Neuhausen am Rheinfall den Betrieb aufnahm (errichtet von der Aluminium Industrie Aktiengesellschaft, kurz AIAG, der spĂ€teren Alusuisse). Weitere zehn Jahre spĂ€ter nahm ebenfalls die AIAG in Rheinfelden (Baden) am Hochrhein die erste deutsche AluminiumhĂŒtte (Aluminium Rheinfelden) in Betrieb, die ihre Energie vom kurz zuvor erbauten Wasserkraftwerk Rheinfelden bezog. Heute werden weltweit jĂ€hrlich mehr als 20 Mio. t Rohaluminium erzeugt (das energiereiche Russland strebt die MarktfĂŒhrerschaft an).[19]

Das chemisch Ă€hnliche Scandium mit der Dichte von 2,985 g·cm−3 ist ein Leichtmetall, das erst im Zeitalter der Raumfahrttechnik Interesse findet. Bor ist ein weiteres Nichtmetall, das nur in Form oxidischer Verbindungen vorkommt. In der Metallurgie findet es Verwendung bei der HĂ€rtung von StĂ€hlen, als Zusatz bei Aluminium-Legierungen und als Neutronenbremse in der Nukleartechnik.

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 ErzlagerstÀtten vorkommen, sondern nur als Mineralien, in Form chemischer Verbindungen, meist sind es Chloride, Silikate oder Carbonate.

Magnesium, Titan

Das wegen seines geringen Gewichts unverĂ€ndert an industrieller Bedeutung weiter zunehmende Magnesium wird sowohl aus Chlorid gewonnen (Israel, Totes Meer, Carnallit als Abraumsalz im Kalibergbau), weitaus grĂ¶ĂŸere Mengen aber weltweit aus der Reduktion vonMagnesit.[20]

Eine Ausnahmestellung nimmt Titan ein. Es kommt als Erz in Form von Rutil, Anatas, Brookit oder Ilmenit vor. Mehrheitlich wird es aus Ilmenit- und Rutilsanden gewonnen und lĂ€sst sich insoweit den Erdmetallen zur Seite stellen. Mit einer Dichte von nur 4,5 g·cm−3 zĂ€hlt es noch zu den Leichtmetallen.

Mit den Erdmetallen und ihnen erschließungstechnisch verwandten Elementen beginnt die „Leichtmetallzeit“. Als metallurgische Epoche muss sie in jedem Fall gesehen werden und tritt zunehmend neben die noch immer dominierende „Eisenzeit“. In einem ĂŒberschaubaren Zeitraum werden die Leichtmetalle das Eisen nicht so verdrĂ€ngen, wie dieses die Bronze verdrĂ€ngte und diese zuvor das Kupfer und das wiederum das Steinbeil und den Faustkeil.

Stand der Metallurgie zu Beginn des 21. Jahrhunderts

Gewinnung der Ausgangsstoffe

„Gediegenes“, also reines, Metall zu finden, stellte immer schon eine Ausnahme dar. Es wird das Metall im Erz gesucht. Die zu den Geowissenschaften gehörige LagerstĂ€ttenkunde behandelt die Entstehung der Vorkommen. Die angewandten Wissenschaften rund um den Bergbau (Prospektion und Exploration) beschĂ€ftigen sich mit der Aufsuchung, der Erkundung und dem Abbau möglichst „höffiger“ Vorkommen, das heißt solcher, die eine gute Erzausbeutung versprechen â€“ wobei die Technik und Weiterverarbeitung stark vom Metallgehalt der LagerstĂ€tte abhĂ€ngig ist.

Unterirdisch gelegen wird im Stollen abgebaut (historische Beispiele: Silberbergbau am Cerro Rico im bolivischen PotosĂ­ bis 1825, heute findet man dort nur noch Kupfer, Zinn und Blei). Bekannt ist auch der historische Goldabbau in Österreich („Rauriser Tauerngold“). Weitere fĂŒr Tagebau typische europĂ€ische Beispiele finden sich im schwedischen Falun (Blei, Zink, Kupfer), im österreichischen Erzberg (Eisen) und davon nur unweit entfernt in Mittersill (Wolfram). Zu den wichtigen LagerstĂ€tten gehören außer offenen Erzvorkommen („Ausbisse“ genannt), weltweit anzutreffende, nicht nur Erz, sondern „Gediegenes“ enthaltende, geologisch so bezeichnete „Sande“ und „Seifen“. Sie werden nach der Art ihrer Entstehung unterschieden. Metallurgisch am bedeutsamsten sind die residualen, nach Verwitterung von Umgebungsgestein ĂŒbrig gebliebenen (beispielsweise Magnetit oder Magneteisenerz) und die alluvialen, von zu Tal gehendem Wasser angeschwemmten (z. B. 1848 in Kalifornien sehr goldreich am American River entdeckt) sowie, geologisch vergleichbar, die zinnhaltigen, marinen, kĂŒstennahen Seifen Malaysias und Indonesiens mit einem Anteil von 30 % an der Weltproduktion, ebenso der Cer enthaltende Monazitsand Westaustraliens) sowie die titanhaltigen Ilmenitsande (black sands). Als „RĂŒckstandsgesteine“, den „Sanden“ nahe stehend, gelten die Nickel-Laterit-Erze, die sich geologisch bedingt nur in niederen, Ă€quatornahen Breiten finden. 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 fĂŒr Instrumente und Apparaturen (Schaltkreise) ausgebeutet. Hohe HĂ€rte lĂ€sst Tantal, Niob und das verwandte Vanadin (Vanadingruppe des periodischen Systems) zu gesuchten Begleitmetallen von EdelstĂ€hlen werden.

Nachklassisch, da an erst in der Moderne entwickelte Verfahren gebunden, dieser Metallurgie noch zuzuordnen sind:

  • die elektrolytische Gewinnung der Alkalimetalle aus dem bergwerksmĂ€ĂŸigen Abbau ihrer Chloride und der ebenso betriebene Abbau von Uranpecherz als uranhaltigem Mineral;
  • die Stand der Technik darstellende Gewinnung von Magnesium aus dem Abbau von Magnesit (Australien) ĂŒber die Zwischenstufe Magnesiumchlorid, das zum geringeren Teil weiterhin aus seinem Anteil am Meerwasser zu gewinnen ist;
  • der offene Abbau von Bauxit, einem rötlichen Sedimentgestein, das – zu reiner Tonerde umgewandelt â€“ Grundstoff der Aluminiumerzeugung ist;
  • als Zukunftsaufgabe mit großem metallurgischen Nutzen gilt der zwar schon seit Jahrzehnten prospektierte, technisch immer noch nicht befriedigend gelöste Tiefseebergbau von Manganknollen mit bis zu 27 % Mangan und weiteren Metallen, darunter bis zu 1 % Nickel. Mehr noch gilt dies fĂŒr die seit 2007 unter dem Nordpol in 4000 m Tiefe vermuteten LagerstĂ€tten von Mineralien, Erdöl und Erdgas.

Einteilung der Metalle nach metallurgischer Bedeutung

Eine gebrĂ€uchliche Einteilung geht vom prozentualen Anteil an den Elementen der Erdkruste aus, also ohne BerĂŒcksichtigung des Nickel-Eisen-Erdkerns. Diese Einteilung besagt indessen noch nichts ĂŒber die metallurgische Bedeutung. Beryllium hat einen Anteil von nur 0,006 % und doch kann ohne seinen Zusatz als Oxidationshemmer das mit 1,95 % reichlich vorhandene Magnesium nicht geschmolzen und vergossen werden.

Die Praxis hĂ€lt sich eher an die Unterscheidung zwischen Hauptmetallen – das heißt Metallen, die verbreitet die Basis von Legierungen sind â€“ und Nebenmetallen. Aluminium ist ein Hauptmetall geworden, erst im 20. Jahrhundert wurde es als solches erkannt, weil es gleich dem Silicium in der Natur nicht metallisch vorkommt. Das Tonmineral Bauxit (frĂŒher oft als „Aluminiumerz“ bezeichnet) wird zu Tonerde verarbeitet und aus dieser seit dem Ende des 19. Jahrhunderts elektrolytisch Aluminium gewonnen. Zu den Hauptmetallen gehören auch die metallurgisch wie chemisch wichtigen Alkali- und Erdalkalimetalle Natrium, Kalium, Calcium und Magnesium. Da sie niemals metallisch, sondern nur in Form nichtmetallischer Verbindungen, als Salze, Carbonate und Silikate vorkommen, wurden sie an frĂŒherer Stelle (Abschnitt Die „Erdmetalle“ kommen), auch wegen der annĂ€hernden Vergleichbarkeit des Gewinnungsprozesses, den Erdmetallen beigeordnet. Die seltenen Erdmetalle verlangen aktuell einen besonderen Abschnitt (siehe dort).

Zu den „Erdmetallen“ gehört auch Silicium, das mehrere Funktionen hat. PrimĂ€r ist es ein Halbmetall, das in der Natur nur als Quarzit oder Quarzsand (SiO2) vorkommt, aus dem es nur in einem elektrochemischen Reduktionsverfahren im Lichtbogenofen mit Kohleelektroden „carbothermisch“ gewonnen werden kann. Bei gleichzeitigem Zusatz von Eisenschrott entsteht „in situ“ (im Prozessablauf) das unter anderem fĂŒr die Stahlberuhigung nach dem Frischen verwendete Ferrosilicium (FeSi). Gleich wie Aluminium und Mangan wirkt Silizium desoxidierend (sauerstoffentziehend).

Bei Aluminium-Silicium-Legierungen bestimmt Silicium die Legierungseigenschaften von Knetlegierungen wie auch Gusslegierungen. Eine zusĂ€tzliche Schmelzebehandlung (Feinung/Veredelung) verhindert bei Letzteren die nachteilige primĂ€re Grobausscheidung des Siliciums bei langsamer Erstarrung der Schmelzen, sei es im Sandguss, wie etwa bei Motorenteilen (z. B. KurbelgehĂ€use, Zylinderköpfe), aber auch bei schwerem Kokillenguss.

Bei sehr spezialisierten Kupferlegierungen (Siliciumbronze) ist es ein Legierungsbegleiter und in der Halbleitertechnik hat es eine eigene Position errungen. In einem aufwĂ€ndigen Verfahren der „Reinstmetallurgie“ (das heißt erzielter Reinheitsgrad eines Metalls im Bereich 99,999 %, sogenanntes „FĂŒnfneunermetall“) hergestellt, ist es Grundlage fĂŒr Chips, die in der Computertechnik unverzichtbar sind. 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. Schwermetalle weisen eine Dichte grĂ¶ĂŸer 5 auf. Osmium mit der Dichte von 22,45 g·cm−3 steht hier an der Spitze, gefolgt vom weitaus bekannteren, da auch fĂŒr SchmuckstĂŒcke verwendeten Platin mit einer Dichte von 21,45 g·cm−3. Kupfer (8,93 g·cm−3), Eisen (7,86 g·cm−3) und Zink (7,14 g·cm−3) folgen mit Abstand. Bei den Leichtmetallen fĂŒhrt als leichtestes Lithium mit 0,54 g·cm−3 gefolgt von Magnesium mit 1,74 g·cm−3 und Aluminium mit 2,70 g·cm−3. Titan mit Dichte von 4,5 g·cm−3 wird noch den Leichtmetallen zugeordnet.

Verbreitet ist ferner eine Einteilung in „Basismetalle“ und „Legierungsbegleiter“, was zahlreiche Elemente einschließt, die oft nur in Spuren zugefĂŒgt werden und dennoch von Bedeutung sind. Kupfer, Eisen, Blei, Zinn, Zink, Nickel gelten – entwicklungsgeschichtlich bedingt â€“ als Basismetalle. Aluminium, Magnesium und Titan werden jedoch inzwischen, von der wirtschaftlichen und metallurgischen Bedeutung her, den historischen Basismetallen gleichgestellt.

Eine schon einleitend genannte Unterscheidung sieht an erster Stelle das mengenmĂ€ĂŸig bedeutendere Eisen und seine Metallurgie. Erst mit Abstand folgen die Nichteisenmetalle.

Hauptmetalle

Kupferstufe (Rotkupfererz)
Kassiterit (Zinnstein)
Bleierz

Kupfer wird als Hauptmetall entweder auf dem „trockenen Weg“ fĂŒr die reicheren Erze, oder dem „nassen Weg“ fĂŒr die Ă€rmeren Erze gewonnen. Der zu Reinkupfer fĂŒhrende Verfahrensgang ist mehrstufig. Er beginnt mit dem Rösten des Erzes, dem die Rohschmelze mit weiteren ArbeitsgĂ€ngen folgt, entweder im Schachtofen („deutscher Weg“), oder im Flammofen („englischer Weg“). Das Produkt ist nun Schwarzkupfer mit mehr als 85 % Kupfergehalt. 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. Hochrein und sauerstofffrei ist es „Leitkupfer“ (Reinkupfer mit definierter elektrischer LeitfĂ€higkeit) fĂŒr die Elektroindustrie.

Die Masse des verfĂŒgbaren Raffinadekupfers wird – zumeist legiert â€“ zu Knet- oder Gießmaterial. Zu Blechen verwalzt, fĂ€llt Reinkupfer besonders im Bauwesen auf. GegenĂŒber Witterungseinfluss sehr stabil, werden zunehmend Kupferbleche fĂŒr Dachbedeckung und Regenrinnen verwendet. Die mit der Zeit entstehende Patina (GrĂŒnfĂ€rbung) wurde schon frĂŒher geschĂ€tzt. FĂ€lschlich als giftiger GrĂŒnspan bezeichnet, besteht sie tatsĂ€chlich aus ungiftigem Kupfersulfat und -carbonat.

Zwar werden alle Legierungen mit dem Hauptbestandteil Kupfer als Kupferlegierungen bezeichnet, doch zwischen Bronzen und Sonderbronzen (vergleiche Berylliumbronze) sowie Messingen (Alpha- oder Beta-Messing mit 63–58 % Zink), gibt es deutliche Unterschiede im Aussehen und den mechanischen Eigenschaften. Ein Beispiel gibt das farblich völlig vom rötlichen Kupferton abweichende „Neusilber“, frĂŒher auch als Weißkupfer und noch in neuerer Zeit auch mit dem in seinem Ursprungsland China entstandenen Begriff „Packfong“ bezeichnet.

Reinkupfer ist TrĂ€ger zahlreicher als „Vorlegierung“ in nichteisenmetallurgischen Prozessen zugesetzter Elemente. 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. AusfĂŒhrlicheres siehe unter „Zinn.“

Blei (Bleisulfid) fĂ€llt wegen der HĂ€ufigkeit seines Vorkommens und wegen des niedrigen Schmelzpunktes vielleicht noch vor Kupfer, ungefĂ€hr um 6000 v. Chr., als metallurgisch nutzbar auf (s. auch unter Literatur: 5000 Jahre Gießen von Metallen) Geschichtlich tritt es zur (Römerzeit) als viel verwendetes, leicht zu bearbeitendes Hauptmetall in Erscheinung. Seit dem 20. Jahrhundert, insofern spĂ€t, wird es wegen seiner Giftigkeit fĂŒr trinkwasserfĂŒhrende Systeme (Bleirohre) nicht mehr verwendet. Blei wird aus dem gleichem Grund als eine der Ursachen fĂŒr den Untergang des Römerreichs angesehen.[21] Ebenfalls giftig sind auf der Grundlage von Bleioxid hergestellte Farben („Bleiweiß“, Bleimennige) und Kinderspielzeuge, an oder in denen dieses enthalten ist.

Blei-Antimon-Legierungen als Schriftmetalle sind als Folge moderner Drucktechnik weitgehend bedeutungslos geworden. Unverzichtbar ist Blei vorlĂ€ufig noch fĂŒr Akkumulatoren und als Bestandteil bleihaltiger Lagermetalle. Hier ist es besonders Bleibronze, eine Kupfer-Blei-Zinn-Legierung mit bis zu 26 % Bleianteil, die fĂŒr hoch beanspruchte Gleitlager in Automobilmotoren verwendet wird.

Bei Messing-Knetlegierungen ist Blei ein die Zerspanung begĂŒnstigender Zusatz (maximal 3 %). Mit bis zu 7 % ist es Legierungsbegleiter von Kupfer-Zinn-Zink-Gusslegierungen (Maschinenbronze).

Eisen wird zu Gusseisen oder Stahl allein durch seine Begleitelemente (Eisenbegleiter), die obschon bei der Stahlherstellung unverzichtbar, mengenmĂ€ĂŸig Nebenmetalle bleiben. FĂŒr Hartstahl wird Mangan zugesetzt, das im Spiegeleisen mit 50 % enthalten ist. Ferromangan ist ein MangantrĂ€ger mit 75–85 % Mangan. Zum Einsatz bei der Stahlerzeugung, wie bei Gusseisen gelangen ferner Chrom, Nickel, MolybdĂ€n, Vanadium, Cobalt (siehe auch unter industriell genutzte Metalle), Titan, das Halbmetall Silicium (als Ferrosilicium/FeSi zugesetzt) und die Nichtmetalle Kohlenstoff, Phosphor und Schwefel.

Zink wird als Reinzink mit 0,5 % Kupfer legiert beim Verzinken von Stahl als Korrosionsschutz in großen Mengen verbraucht. Zinkbleche und -bĂ€nder aus mit 0,1 % Kupfer oder Titan sehr „niedrig legiertem Rein- oder Titanzink“ werden im Bauwesen verwendet. Ferner ist Zink Basismetall fĂŒr Feinzink-Gusslegierungen mit Kupfer- und Aluminiumanteilen. Als wichtiger Begleiter findet sich Zink bei Kupferlegierungen (siehe oben), besonders seit mehr als zwei Jahrtausenden bei Messing.

Aluminium gibt es als genormtes HĂŒttenaluminium (Reinheit 99,5–99,9 %), als Reinaluminium mit einem Reinheitsgrad von 99,99 % („Vierneunermetall“) und sogar als Reinstmetall (> 99,9999 %). Seine eigentliche Bedeutung als Knet- und Gusswerkstoff wird aber von zahlreichen legierungsbildenden Begleitelementen bestimmt, zu denen das Basismetall Kupfer gehört. Alfred Wilm entwickelt 1909 das patentrechtlich geschĂŒtzte Duralumin (Markenname DURAL), die erste aushĂ€rtbare Legierung bestehend aus Aluminium, Kupfer und Magnesium (AlCu4Mg1) Diese Legierung wird vor allem im Flugzeugbau eingesetzt, zuerst bei Junkers/Dessau. AladĂĄr PĂĄcz gelingt 1920 die gefĂŒgebeeinflussende „Veredelung“ der eutektischen Aluminium-Silicium-Zweistofflegierung (rechtlich geschĂŒtzt als „ALPAX“ und als „SILUMIN“) mittels Zugabe von weniger als 150 ppm Natrium. Daraus wird im Bereich von 7–13 % Silicium-Anteil die heute als Formguss meistverarbeitete Legierungsgruppe. Wenig spĂ€ter folgen Aluminium-Magnesium-Legierungen (rechtlich geschĂŒtzt als seewasserfestes „HYDRONALIUM“ und in einer Variante mit Titanzusatz „besonders seewasserfest“. Vielseitig verwendbar als Walz- und Knetmaterial ist die Legierung AlMgSi mit je 0,5 % Silicium und Magnesium. Neben ihr gibt es Legierungen mit Kupfer, Titan, Zink, Mangan, Eisen, Nickel, Chrom und anderen Elementen, wobei die von den Legierungen verlangten, zunehmend stĂ€rker spezifizierten Eigenschaften die Begleitelemente nach Art und Menge bestimmen. Soweit nicht als Fertiglegierung vorliegend, können sie einer Basisschmelze aus Reinaluminium als „Legierungsmittel“ oder „Vorlegierung auf Aluminiumbasis“ zugefĂŒgt werden.

Begleitmetalle

Neben dem Begriff „Begleitmetalle“ (synonym: „Legierungsbegleiter“) gibt es den umfassenderen Begriff „Begleitelemente“. Diese werden regelmĂ€ĂŸig zur Herstellung von Legierungen verwendet. Der Anteil dieser Begleitelemente beginnt bei Zehntelprozenten und weniger und geht bis zum zweistelligen Prozentbereich. Beispiele: AlCuTi mit 0,15–0,30 % Titan; AlSi 12 mit 10,5–13,5 % Silicium. Die Werkstoffentwicklung kennt inzwischen nur noch wenige Elemente, beispielsweise radioaktive, die sich nicht dazu eignen, Eigenschaften neu entwickelter Legierungen potentiell zu verbessern. Besonders im Bereich der „Seltenen Erden“ werden außer dem schon lang bekannten Cer (siehe bei Cer-Mischmetall) und dem ihm zugehörigen Lanthan (griechisch: „das Verborgene“) weitere verwandte Elemente, wie Neodym (fĂŒr starke Dauermagnete) oder Praseodym (in seinen Verbindungen fĂŒr FarbglĂ€ser mit UV-Absorption) nutzbar.

Beispiele fĂŒr weitere wichtige Begleitelemente sind das Nichtmetall Phosphor in ĂŒbereutektischen AlSi-Kolbenlegierungen, oder Beryllium, ein Leichtmetall mit einer Dichte von 1,84 g·cm−3, das in Form seiner DĂ€mpfe indessen giftig ist. Beryllium wird fĂŒr aushĂ€rtbare Bronzen (Berylliumbronze), fĂŒr funkenfreie Werkzeuge im Bergbau, als Desoxidationszusatz fĂŒr Leitkupfer (hier ĂŒber eine 5-prozentige Vorlegierung) und im ppm-Bereich (ebenfalls ĂŒber Vorlegierung dosiert) bei Aluminiumlegierungen zur GĂŒteverbesserung sowie zur Verringerung der Oxidation der Schmelze zugesetzt, eine Maßnahme, die beim Schmelzen und Vergießen von Magnesiumlegierungen unabdingbar ist. Die Jahresweltproduktion von Beryllium –  von dessen seltener, durchsichtiger Kristallform Beryll ĂŒbrigens unser Wort Brille abgeleitet ist – wird mit 364 t angegeben.[22]

Metallurgische Grundprozesse

Die im Abschnitt „Gewinnung der Ausgangsstoffe“ hinsichtlich Vorkommen und Gewinnung beschriebenen Elemente durchlaufen nach dieser ersten Prozessstufe eine weitere, die der Aufbereitung, bevor sie durch VerhĂŒttung zu rein oder legiert nutzbaren Metallen und Halbmetallen werden.

Eine erste Scheidung oder Sichtung wird noch dem Bergbaubereich zugerechnet, der sowohl Stollenabbau, als auch ein Tagebau sein kann. Die darauf folgende Verarbeitungsstufe gilt bereits als „hĂŒttenmĂ€nnische“ Arbeit. Die erforderlichen Maßnahmen sind dabei so vielfĂ€ltig, wie die Ausgangsstoffe selbst. GrundsĂ€tzlich unterschieden wird in trockene und nasse Verfahren, jeweils mit dem Ziel einer „Anreicherung“. Im Stollenabbau gefördertes „Haufwerk“ bedarf der Trennung des werthaltigen, erzreichen, vom wertlosen, erzarmen, „tauben“ Material, das als „Gangart“ bezeichnet wird. FĂŒr 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 MĂ€chtigkeit zu entfernen.

Die weitere Verarbeitung der aufbereiteten Stoffe vollzieht sich mit den im Folgenden beschriebenen Grundtechniken.

Pyrometallurgie

Pyrometallurgie ist die thermische Weiterbearbeitung von Erzen oder bereits gewonnenem Metall, sei es oxidierend, also unter Sauerstoffzufuhr erhitzt (Abrösten), oder reduzierend in sauerstofffreier OfenatmosphĂ€re. Zuzuordnen ist hier die Feuerraffination (Oxidieren und Verschlacken unerwĂŒnschter Elemente), ferner die Seigerung, worunter die Entmischung einer Schmelze unter Ausnutzung von Dichteunterschieden im Schmelzgut zu verstehen ist (Beispiel: Oberhalb seiner Löslichkeitsgrenze in Kupfer seigert Blei aus einer Kupferlegierungsschmelze aus, sinkt auf den Boden des SchmelzgefĂ€ĂŸes). Ähnlich verhĂ€lt es sich bei der Destillation, die bei vorgegebener Temperatur unterschiedliche DampfdrĂŒcke der Stoffe zur Trennung in Fraktionen nutzt (Beispiel Zinkgewinnung aus abgeröstetem Zinkerz in Muffelöfen).

Hydrometallurgie

Hydrometallurgie bedeutet ursprĂŒnglich Vorbereitung von Erzen zur VerhĂŒttung durch kalte oder warme Trennverfahren (Kalt- oder Heißextraktion) mittels Wasser. Die historische Flotation, weiterentwickelt zur Sink-Schwimmtrennung, ermöglicht es, im Abbau gewonnenes Erz weiter anzureichern. Gleichen Zwecken dient das Auslaugen und Auskochen. Die Extraktion durch SĂ€uren, Laugen, organische Lösungen und Bakterien gehört ebenfalls zur Hydrometallurgie. Durch chemische FĂ€llungsverfahren oder mittels Elektrolyse werden ferner aus armen Erzen, die in geringerer als einprozentiger Konzentration enthaltenen Elemente gewonnen, beispielsweise Edelmetalle. In diesen FĂ€llen wird die Hydrometallurgie als „Elektrometallurgie auf nassem Wege“ bezeichnet.

Elektrometallurgie

Schema Schmelzflusselektrolyse zur Gewinnung von Aluminium

Die Elektrometallurgie umfasst elektrothermische und carbothermische (siehe Siliciumherstellung) sowie elektrolytische Verfahrenstechniken. Bei der bekanntesten Schmelzflusselektrolyse wird aus einem Tonerde-Kryolith-Gemisch Aluminium an der Kathode freigesetzt (Hall-HĂ©roult-Verfahren). Zum Einsatz kommen dabei eine Kohlewanne fĂŒr das Gemisch, die gleichzeitig als Kathode fungiert, und von oben zugefĂŒhrte, stromfĂŒhrende Anoden. Das heute allgemein angewandte Bayer-Verfahren gewinnt das Aluminium in einem kontinuierlichen Prozess der Metallentnahme und GemischzufĂŒhrung von Tonerde, wie der in besonderen Tonerdefabriken aufbereitete und getrocknete Bauxit genannt wird. Zur ProduktionskontinuitĂ€t gehört bei der Elektrolyse des Tonerde-Kryolith-Gemischs der fortlaufende Ersatz verbrauchter Anoden. Die ĂŒber 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 umgerĂŒstet.

Mittels Schmelzflusselektrolyse eines Chloridgemischs (weil mit Gemischen stets die erforderliche Reaktionstemperatur erniedrigt wird) können alle Alkalimetalle aus ihren Salzlösungen gewonnen werden. FĂŒr das zunehmend Bedeutung gewinnende Erdalkalimetall Magnesium schlĂ€gt Bunsen bereits 1852 die Elektrolyse im Gemisch mit Flussspat vor. Heute wird es im Prinzip noch auf die gleiche Weise dargestellt, sei es direkt aus natĂŒrlichem Magnesiumchlorid (Bischofit), oder nach Abtrennung aus magnesiumchloridhaltigen Mischsalzen (Carnallit), oder aus dem Magnesiumchlorid-Anteil (bis zu 0,4 %) des Meerwassers. Technisch bedeutender ist die bereits genannte Umwandlung von Magnesit MgCO3 oder Bitterspat (große Vorkommen unter anderem in Australien) in einem chemischen Prozess zuerst zu Magnesiumchlorid. Eine nachfolgende Elektrolyse, die seit Bunsens Erkenntnissen praktisch dem Verfahren der Aluminiumgewinnung gleicht (Pionier auf diesem Gebiet: G. Pistor, 1920), fĂŒhrt zu reinem Magnesium. Die erste Mengenerzeugung erfolgte im Werk Elektron-Griesheim der IG Farbenindustrie (geschĂŒtzte Marke „Elektronmetall“) und wurde zur GefĂŒgebeeinflussung von Gusseisen, zu Profilen fĂŒr Luftfahrzeug- bzw. Luftschiffbau, im Fahrzeugbau (Volkswagen), in der Fotografie (Magnesiumpulverblitzlicht) und in der zivilen wie militĂ€rischen Pyrotechnik (Raketen, Leuchtkugeln, Stabbrandbomben) verwendet. Im Zweiten Weltkrieg wurde Magnesium in Deutschland zu einem wichtigen, zudem von Einfuhren völlig unabhĂ€ngigem Werkstoff. Heute wird es zunehmend fĂŒr den Leichtbau bei Motoren und Aggregaten verwendet. Vorwiegend sind es im Druckgießverfahren hergestellte Teile, zum Teil ist es „Hybridguss“ (Aluminiumlegierung und Magnesiumlegierung werden in einem GussstĂŒck zonenweise eingesetzt, um Gewicht zu sparen. Eine Variante benutzt bei Motorenguss ein so genanntes „Insert“ (Einsatz) aus ĂŒbereutektischer Aluminium-Silizium-Legierung, das der thermischen Beanspruchung genĂŒgt, und fĂŒllt danach die ĂŒbrige Form gewichtssparend mit Magnesium.

Pulvermetallurgie

→ Hauptartikel: Pulvermetallurgie

Der Begriff Pulvermetallurgie wird zwar verbreitet in Fachliteratur und Praxis verwendet, es handelt sich dennoch um keine eigenstĂ€ndige Metallurgie, sondern eine – latent explosionsgefĂ€hrdete â€“ Technik, geschmolzene Metalle und Legierungen entweder im FlĂŒssigzustand zu Pulver zu verdĂŒsen oder sie aus dem Festzustand heraus in Feinstgranulat umzuwandeln. In PulvermĂŒhlen lĂ€sst sich die Mehrzahl der Nutzmetalle – von Aluminium bis Zink â€“ zu Pulvern mit KorngrĂ¶ĂŸen von 0,1 bis 500 Â”m zermahlen. 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 hochpyrophoren Verhaltens ein Sonderfall. Es kann nicht durch Mahlen, sondern nur durch „Abreiben“ vom Blockmetall gewonnen werden.

Bedeutend sind Metallpulver, in diesem Fall korrekt „anorganische Pigmente“ genannt, als Bestandteil von Metallic-Lacken bei Automobilen. Ein völlig anderes Einsatzgebiet ist das Verpressen in Stahlformen unter sehr hohem Druck (2000 bar und mehr). Aus so verpressten reinen Metallpulvern, hĂ€ufiger legierungsĂ€hnlichen Gemischen, können metallische Formteile hergestellt werden (MIM-Verfahren, SLM-Verfahren). Bei heißisostatischer Verpressung, der eine Erhitzung der Pulver bis zur Erweichungsgrenze vorangeht, werden die Eigenschaften gegossener Teile erreicht.

Im Formen- und Modellbau kommt Pulver-Flammspritzen zum Einsatz. Das Metallpulver wird dabei durch eine Flamme erweicht, oder auch durch Plasma (Plasmaspritzen). Der Vorteil liegt in der kurzfristig möglichen Herstellung von Werkzeugen â€“ Formen â€“ fĂŒr Pilotprojekte im Maschinen- und Werkzeugbau (Automobilindustrie).

SekundÀrmetallurgie

→ Hauptartikel: SekundĂ€rmetallurgie

Der Begriff SekundĂ€rmetallurgie wurde ursprĂŒnglich nur im Stahlwerk gebraucht, wird aber auch fĂŒr den Entschwefelungsprozess von Gusseisen angewendet. Er bezeichnet jedoch keine eigenstĂ€ndige Metallurgie, sondern verschiedene, alternativ oder in Abfolge anwendbare, die Stahlschmelzen entschwefelnde, desoxidierende oder „beruhigende“ Maßnahmen, die insgesamt als „Pfannenmetallurgie“ zur Steigerung der StahlqualitĂ€t dienen. GebrĂ€uchlich 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). Das CLU-Verfahren, allgemeiner als „Uddeholm-Verfahren“ bekannt, fĂŒhrt durch DĂŒsen am Boden einer Pfanne inerte oder reaktive Gase in die Stahlschmelze ein. Es sind insgesamt Sonderformen der Schmelzebehandlung, wie sie in vergleichbarer Weise bei anderen Metallen (beispielsweise in der PrimĂ€raluminiumerzeugung) ĂŒblich sind.

Hinzukommt, dass der Begriff SekundĂ€rmetallurgie zunehmend auch von NE-MetallhĂŒtten angewendet wird, die sich, nach Erschöpfung standortnaher Erzabbaugebiete, statt mit der PrimĂ€rerzeugung von Metall, der Forderung zur Nachhaltigkeit des Umgangs mit Rohstoffen entsprechend, mit deren Wiedergewinnung aus Schrotten und AbfĂ€llen, wie SchlĂ€mmen und StĂ€uben befassen, also einen SekundĂ€rkreislauf einrichten.[23]

Nuklearmetallurgie

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 gegenĂŒber dem Radium vernachlĂ€ssigt, das schon im frĂŒhen 20. Jahrhundert fĂŒr medizinische Zwecke verwendet wurde (Nuklearmedizin), erlangte es seine heutige Bedeutung erst im Laufe des Zweiten Weltkriegs. In den USA wurde in den allein fĂŒr diesen Zweck errichteten „Hanford-Werken“ in großem Maßstab Nuklearmetallurgie betrieben, um genĂŒgend Plutonium fĂŒr den Bau der Atombombe herzustellen. Heute ist die zivile Nuklearmetallurgie darauf ausgerichtet, nicht nur Brennelemente fĂŒr Kernkraftwerke (Atomkraftwerke) zu gewinnen, sondern sich auch mit der Aufbereitung der verbleibenden RĂŒckstĂ€nde und der sogenannten „sicheren Endlagerung“ zu befassen (siehe auch bei „Uran“). Wichtiges Nebengebiet der Nuklearmetallurgie sind die weltweit nur in wenigen Kernreaktoren hergestellten Radionuklide fĂŒr medizinischer Zwecke, wie Technetium-99m und Iod 131 (z. B. fĂŒr Szintigraphie).

VerhĂŒttungs- und Weiterverarbeitungstechnik

Metallurgie und HĂŒttenwesen gelten bis heute als synonyme Begriffe und die Gewinnung und Aufbereitung der Erze wird als ein der „VerhĂŒttung“ vorausgehender Prozess gesehen.

Eine durch die Fortschritte in Technik und Wissenschaft ermöglichte, anders ausgerichtete Gliederung sieht die Metallurgie als ĂŒbergeordnete, als HĂŒttenkunde vermittelte Wissenschaft, die sich der Gewinnungs- und Aufbereitungstechnik und diese sich wiederum der Chemie bedient. Vom somit enger verstandenen HĂŒttenwesen – einem Begriff, der an erster Stelle auf thermischen Verfahren begrĂŒndet ist – fĂŒhrt die Entwicklung in bereits geschilderter Abfolge von den vorbehandelten Einsatzstoffen zu nutzbaren Metallen und Legierungen, Halb- und Fertigprodukten. Der Arbeitsablauf in einer auf Verarbeitung von Erzen ausgerichteten HĂŒtte, gleich ob Eisen oder Nichteisenmetalle zu gewinnen sind, besteht gewöhnlich aus folgenden Schritten:

  1. Gattieren (Zusammenstellung des Schmelzmaterials) des Einsatzes, auch unter dem Gesichtspunkt der gewĂŒnschten Eigenschaften der Ausbringung
  2. Einmaliges (diskontinuierliches, an die Ofenfassung gebundenes) oder fortlaufendes (kontinuierliches) Chargieren, also Beschicken eines Ofens, mit ebenso kontinuierlicher Metallentnahme (Beispiele: Hochofen mit bis zu 5000 t Roheisen Tagesausstoß oder die kontinuierlich Rohaluminium liefernde Schmelzflusselektrolyse)
  3. Erschmelzen des Einsatzes, wiederum entweder chargenweise und mit Chargeneigenschaften (siehe unten) oder mittels kontinuierlichem Nachchargieren und Sammeln des erschmolzenen Metalls in einem nur den Chargen-, nicht den Partiecharakter (siehe ebenda) ausgleichenden Mischer.
  4. Schmelzebehandlung durch eine oxidierend oder reduzierend vorgenommene Raffination (siehe SekundĂ€rmetallurgie), einschließlich Legieren oder Legierungskorrekturen
  5. Vergießen: Einfacher Masselguss oder Weiterverarbeitung (Beispiel: Stahlwerk, das Roheisen entweder zu einfachem Gussstahl oder stranggegossenen Formaten fĂŒr ein nachgeschaltetes Walz-, Zieh- und Presswerk verarbeitet).

„Industriemetalle“

Von „Industriemetallen“ wird gesprochen, wenn ein Metall wegen seiner Bedeutung eine eigene Industrie begrĂŒndet hat. Dies ist zumindest bei Eisen, Kupfer, Nickel, Blei, Zink und Aluminium gegeben. Weiter gefasst ist der Begriff „industriell genutzte Metalle“, der alle metallurgisch genutzten Elemente einschließt, gleich ob sie eigenstĂ€ndig, also unlegiert, oder als Legierungsbegleiter auftreten.

Eisen

Am Beispiel Eisen ist die Spannweite der „VerhĂŒttung“ besonders sichtbar. Der EisenverhĂŒttung liegt das Eisen-Kohlenstoff-Diagramm zugrunde, auf dem die Eisentechnologie als Wissenschaft aufbaut und danach ihre Techniken entwickelt hat.

Die klassische EisenhĂŒtte erzeugt im Hochofen ausschließlich Roheisen. Der Hochofen wird dazu mit einem Gattierung genannten Gemenge beschickt, dessen Erzanteil zuvor aufbereitet wurde. Ein Röstprozess oxidiert die Sulfide. Die damit einhergehende Erhitzung entfernt weitere flĂŒchtige Bestandteile, etwa einen zu hohen Wassergehalt, wie bei der lothringischen Minette (Minette bedeutet „kleines Erz“, weil der Gehalt an Eisen verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig gering ist, etwa 20–40 %). FĂŒr den Hochofengang werden die oxidischen, oxidhydratischen oder carbonatischen Erze (Magnetit, HĂ€matit, Limonit (Salzgitter), Siderit (Österreich), ferner die Pyrit-(Schwefelkies)-AbbrĂ€nde der SchwefelsĂ€ureherstellung) dadurch vorbereitet, dass ihnen ZuschlĂ€ge (Möller) von fluss- und schlackenbildendem Kalkstein (Flussmittel) und Koks beigegeben werden. Bei historischen Hochöfen wurde anstelle von Koks noch im Umfeld erzeugte Holzkohle eingesetzt.

Torpedowagen zum FlĂŒssigmetalltransport der HenrichshĂŒtte

Der Abstich (Ausbringung des erschmolzenen Roheisens) erfolgt im kontinuierlichen Betrieb, das heißt der Ofen erkaltet nie; solange es seine Auskleidung zulĂ€sst, wird stĂ€ndig ĂŒber die „Gicht“, das obere Ende des Ofens, beschickt und unten an der Sohle abgestochen. Der Abstich weist sogenannte Partieeigenschaften auf, wobei unter Partie beispielsweise eine Schiffsladung brasilianischen Eisenerzes mit vom Gewinnungsort bestimmten Eigenschaften verstanden wird. Von diesen wird die Zuordnung zu einer bestimmten RoheisenqualitĂ€t bestimmt. Es könnte sowohl ein HĂ€matitroheisen mit mehr als 0,1 % Phosphor oder ein Gießereiroheisen mit bis zu 0,9 % Phosphor abgestochen werden. Außer von der Partiezugehörigkeit werden die Eigenschaften des Abstichs von der Erstarrungsart bestimmt. Bei langsamer AbkĂŒhlung (Masselguss) entsteht graues Gusseisen, unterschieden nach Art der Graphitausscheidung (lamellar, vermikular, sphĂ€roidal). Bei rascher Erstarrung entsteht manganhaltiges, weißes Gusseisen; eine Übergangsform ist meliertes Gusseisen. Nicht zur Verwendung als Gusseisen bestimmtes Roheisen wird vom Hochofen in einen der VergleichmĂ€ĂŸigung dienenden Mischer entlassen und von dort an das Stahlwerk weitergeleitet. Erstmals erfolgte ein FlĂŒssigmetalltransport ĂŒber grĂ¶ĂŸere Entfernung gegen die Mitte des 20. Jahrhunderts in der normalspurigen 200 t und mehr fassenden und zugleich als Mischer fungierenden „Torpedopfanne“. Hier kann ebenfalls von Charge (englisch „batch“) gesprochen werden, nĂ€mlich der Beschickung eines GefĂ€ĂŸes, einer Pfanne oder eines Ofens mit einer durch das jeweilige Fassungsvermögen bestimmten Menge. Bei der Weiterverarbeitung, die in diesem Falle als diskontinuierlich bezeichnet wird, lassen sich jeder Charge sie kennzeichnende Chargeneigenschaften zuordnen. Die „Chargenarbeit“ hat besondere Bedeutung fĂŒr das Recycling von zumeist sehr gemischten Schrotten.

BefĂŒllen einer Torpedopfanne mit flĂŒssigem Roheisen

Auch im 21. Jahrhundert ist die Erzeugung von Roheisen immer noch Betriebszweck eines „EisenhĂŒttenwerks“. Die PrimĂ€rerzeugung im Hochofen hat ihre Alleinstellung bei der Eisengewinnung jedoch seit der Erfindung des Siemens-Martin-Ofens mit Regenerativfeuerung und erst recht seit der EinfĂŒhrung des Elektroofens verloren. Dennoch bleibt die „verbundene EisenhĂŒtte – auch als „EisenhĂŒttenwerk“, in Osteuropa (1936 Magnitogorsk) als „Kombinat“ bezeichnet – ein metallurgischer Betrieb zur Erzeugung von Roheisen, Gusseisensorten und StĂ€hlen.

Gusseisenwerkstoffe werden aus kohlenstoffreicherem Roheisen gewonnen. Es wird aus dem Hochofen in ein „Masselbett“ geleitet und die erkalteten und transportfĂ€higen Masseln werden im Kupolofen einer Eisengießerei oder auch in einem Elektroofen wieder eingeschmolzen und zu Gussteilen verarbeitet. Als Regel werden dort noch definierter Schrott, eigener GießereirĂŒcklauf und LegierungszusĂ€tze beigegeben, um Gusseisensorten mit definierten Eigenschaften zu erhalten (siehe auch oben). Hohe Festigkeitswerte erbringt, nach E. Bain benannt, bainitisches Gusseisen mit Kugelgraphit. Es ermöglicht als Austempered Ductile Iron, kurz ADI, den „Leichtbau aus Eisen“. Seit Anfang des Jahrhunderts eine Antwort auf die starke Zunahme von Aluminiumguss bei Automobilmotoren. Ein neu entwickelter Gusseisenwerkstoff mit Aluminium als Legierungsbestandteil erlaubt sogar die Anwendung bei Automobilmotoren mit hohen Betriebstemperaturen, wie sie bei Turboaufladung vorkommen.

Weißer Temperguss (VergrĂ¶ĂŸerung)

Temperguss ist eine Sonderform des Eisengusses, die als „weißer“ kohlenstoffarmer oder schwarzer kohlenstoffreicherer Temperguss vorkommt. Seine im Vergleich zu Grauguss besseren mechanischen Eigenschaften erwirbt er durch GlĂŒhen der in Temperkohle eingepackten Gussteile in regulierbaren, gasbeheizten Temperöfen. Die Verweilzeit bei dort gegebenen, oxidierenden Bedingungen ist teileabhĂ€ngig. Sie beginnt kontrolliert bei 900 Â°C und wird bis zum Temperzeitende auf 750 Â°C abgesenkt. Beispiele fĂŒr Temperguss sind Fittings, SchlĂŒssel oder ZahnrĂ€der.

Eine dem Temperguss verwandte Sonderform ist der Hartguss (weißes Gusseisen, niedrig graphitiert), der als Walzenguss (unter anderem fĂŒr Kalt- und Warmwalzwerke) wirtschaftlich bedeutend ist.

FĂŒr die Stahlerzeugung ist „ersterschmolzenes“ Roheisen noch nicht nutzbar. Stahl muss schweiß- oder schmiedbar und daher kohlenstoffĂ€rmer sein. Er wird deshalb „gefrischt“, das heißt mittels Pressluft- oder Sauerstoffzufuhr so lange oxidierend behandelt, bis der unerwĂŒnschte Kohlenstoff verbrannt wird und sein Anteil kleiner als 2 % ist. Es gibt mehrere Verfahren fĂŒr das Frischen: Zu Beginn der Industrialisierung das Puddelverfahren, bei dem das plastische Roheisen mit Stangen manuell gewalkt wird, spĂ€ter die Erzeugung im Tiegelofen. Mitte des 19. Jahrhunderts fĂŒhren das Frischen in der Bessemerbirne sowie das Thomas-Verfahren - die Blasstahlverfahren im Konverter - zu einer extremen ProduktivitĂ€tssteigerung. Ende des 19. Jahrhunderts verbreitet sich das Siemens-Martin-Verfahren, Anfang des 20 Jahrhunderts schließlich wird das Elektroverfahren (Lichtbogen- oder Induktionsofen) industrialsisiert, bevor sich Mitte des Jahrhunderts das LD-Verfahren (Sauerstofffrischen) verbreitet. An das den Kohlenstoff oxidierende (verbrennende) Frischen schließt sich die Entfernung ĂŒberschĂŒssigen, bereits an Eisen gebundenen Sauerstoffs (Desoxidation, „Beruhigung“) durch Zusatz leicht oxidierbarer Elemente an. Üblich sind Aluminium oder Silicium, dieses als Ferrosilicium (FeSi), das bei der carbothermischen Siliciumherstellung gewonnen wird (siehe oben). Oxidation und Desoxidation sind von Thermodynamik und Reaktionskinetik bestimmte Maßnahmen, bei denen Chemie und Metallurgie – nicht nur die des Eisens â€“ zusammenwirken.

Sobald sich die behandelte Stahlschmelze beruhigt hat, lĂ€sst sie sich durch Zusatz von Legierungselementen auf die kĂŒnftige Verwendung als Stahl einstellen. Die Sortenvielfalt ist betrĂ€chtlich, weil nach Herkunft (Thomasstahl, Siemens-Martin-Stahl, Elektrostahl) sowie Verwendung und Eigenschaften unterschieden wird, beispielsweise hoch und niedrig legierter Stahl, legierter Kalt- oder Warmarbeitstahl, nichtrostender Stahl (NIROSTA mit mehr als 12 % Chrom), magnetischer, weichmagnetischer und „nichtmagnetischer“ Stahl und andere (vollstĂ€ndige Auflistung beispielsweise unter „Stahl“ in „Gießereilexikon“[24]).

Die Masse der StĂ€hle, daher auch „Massenstahl“, wird dem Walzwerk zugefĂŒhrt. FrĂŒheres Ausgangsmaterial des Verwalzens waren in Großkokillen hergestellte Walzbrammen, wobei Lunkerfreiheit (durch Erstarrungsschrumpfung bedingte HohlrĂ€ume) mittels einer exothermen (wĂ€rmeabgebenden) Auskleidung der Kokillen eine gerichtete und verlangsamte Erstarrung möglich machte. Heute hat das Stranggießverfahren diese Technik weitgehend ersetzt.

Die Stranggießerei ist eine dem Stahlwerk angegliederte Weiterverarbeitungseinheit, in der die Umwandlung von flĂŒssigem zu festem Stahl erfolgt. Dabei kann zwischen mehreren Arten der Umwandlung unterschieden werden, zwischen „kontinuierlich“ (Strangtrennung mit „fliegender SĂ€ge“) oder diskontinuierlich (durch die der Anlage vorgegebene maximale StranglĂ€nge), weiterhin zwischen vertikalem, horizontalem oder Bogenstrangguss und schließlich zwischen „einstrĂ€ngigen“ oder „mehrstrĂ€ngigen“ Anlagen. Die verschiedenen Produkte werden als Vollguss – auch profiliert â€“ oder als Hohlguss (Röhren) hergestellt. Die weitere Verarbeitung erfolgt entweder nach VorwĂ€rmung (warme Verarbeitung) oder nach AbkĂŒhlung (abschreckend, kalte Verarbeitung). Weiterhin unterzieht man sie einer natĂŒrlichen oder kĂŒnstlichen Alterung (Umwandlung des MischkristallgefĂŒges). Besonders hochwertige Walzprodukte erzielt man mit einer ErwĂ€rmung, gefolgt von abschreckender HĂ€rtung und nachfolgendem „Anlassen“, das heißt WiedererwĂ€rmen fĂŒr den Walzprozess.[25]

Zu den wirtschaftlich bedeutenden Stahlerzeugnissen gehören BaustĂ€hle (T-, Doppel-T, auch I-TrĂ€ger, Bewehrungsstahl), ferner Schienen, DrĂ€hte, die im Walzprozess oder bei kleinen Durchmessern in der Drahtzieherei hergestellt werden. Stahlbleche, glatt oder profiliert (Wellblech), sind ein vielseitig genutztes Walzprodukt. Einseitig verzinnt wird heruntergewalztes Warmband als Weißblech bezeichnet. 2007 gingen hiervon 1,5 Mio. t in die Dosenfertigung ein. Zahlreich sind die StĂ€hle mit besonderen Eigenschaften, unter anderem EdelstĂ€hle, nichtrostender Stahl, HartstĂ€hle (Panzerplatten) fĂŒr militĂ€rische und zivile Zwecke.

SpezialstĂ€hle (unter anderem Ventilstahl, Formstahl) die – von Stranggussmasseln ausgehend â€“ in einer Stahlgießerei zu Gussteilen werden, behandelt man nach deren Erstarrung – hierin gleich anderem Formguss â€“ mittels WĂ€rmezufuhr, um die Teile hierdurch zu entspannen und das GefĂŒge zu verbessern (EntspannungsglĂŒhen, LösungsglĂŒhen). ZusĂ€tzliche Legierungselemente (Chrom, Nickel, MolybdĂ€n, Cobalt) können solchen Stahlschmelzen vor dem Vergießen als Vorlegierungen beigegeben werden. Friedrich Krupp erkannte bereits 1811 den Einfluss festigkeitssteigernder ZusĂ€tze (Kruppstahl) und fĂŒhrte auf dieser Grundlage die Gussstahlfertigung in Deutschland ein (GeschĂŒtzrohre sind daher seit 1859 aus Stahlguss).

Aluminium, Magnesium

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. Oft wird sie nur davon bestimmt, inwieweit es möglich ist, „schweres“ Eisen durch „leichtere“ Werkstoffe wie Aluminium, Magnesium oder Lithium zu ersetzen. (siehe auch Eisen). Ein Vorsprung fĂŒr Aluminium ergibt sich aus der konsequent weiterbetriebenen Entwicklung von Aluminiumschaum, auch in Sandwich-Technik verarbeitet – fĂŒr Leichtbau und Isolierung.

Im Unterschied zu einer verbundenen EisenhĂŒtte bezieht eine AluminiumhĂŒtte ihren Rohstoff Tonerde aus einer auf die Umarbeitung von Bauxit zu calcinierter Tonerde spezialisierten, rĂ€umlich und wirtschaftlich getrennten Vorfertigung, einer „Tonerdefabrik“. Die von dort bezogene Tonerde wird im Gemisch mit Kryolith in hunderten von Zellen einer Schmelzflusselektrolyse eingesetzt und jede Zelle liefert kontinuierlich schmelzflĂŒssiges Rohaluminium, das regelmĂ€ĂŸig entnommen wird. Ein Teil der Erzeugung wird zu Rein- und Reinstaluminium raffiniert. Reines und hochreines Aluminium ist Ausgang der Folienerzeugung. Ein weiterer Anteil wird zu Gusslegierungen mit ZusĂ€tzen von Magnesium, Silicium, Kupfer und anderen Elementen. Mehrheitlich jedoch wird das aus der Elektrolyse kommende Metall in flĂŒssigem Zustand, in eine der PrimĂ€rhĂŒtte angeschlossene HĂŒttengießerei (engl. casthouse) verbracht. Dort wird das FlĂŒssigaluminium in die Schmelzöfen chargiert und per Zugabe von Vorlegierungen oder Schrotten die zu vergießende Legierungszusammensetzung eingestellt sowie unerwĂŒnschte Verunreinigungen durch Zugabe von Salzen und SpĂŒlen mit Chlor entfernt. Aus den Schmelzöfen wird die Schmelze in die sogenannten Halteöfen ĂŒberfĂŒhrt, wo letzte Feineinstellungen der Zusammensetzung vorgenommen werden. Anschließend startet der Gießprozess. Meist ist noch eine SNIF-Box zur AusspĂŒlung letzter, meist oxidischer Verunreinigungen, zwischengeschaltet; außerdem wird in der zu den Stranggusskokillen fĂŒhrenden Gießrinne und dem Verteilersystem noch digital gesteuert Kornfeinungsdraht aus einer Aluminium-Titan- oder einer Aluminium-Titan-Bor-Legierung zugefĂŒhrt. Die so bezeichneten Knetlegierungen werden zu Walzbarren oder Rundbarren|Bolzen vergossen. Der Barrenguss erfolgt entweder im kontinuierlichen Vertikal-Stranggießverfahren, wobei der aus der Kokille austretende und mit Wasser abgekĂŒhlte Strang von einer fliegenden SĂ€ge nach Maßvorgabe getrennt wird. Walzbarren werden im diskontinuierlichen Vertikalstrangguss erzeugt. Sie erreichen Gewichte bis 40 t. Bei vorgegebenen Maßen des Gießtischs und der in ihm eingebetteten Kragenkokillen nimmt die StĂŒckzahl der gleichzeitig gegossenen Rundbarren mit deren abnehmendem Durchmesser zu (bis zu 16 und mehr StrĂ€nge, dann schon „WĂ€schepfĂ€hle“ genannt, sind möglich). Stranggussformate sind primĂ€r „Halbzeug“, nach Walzen, Strang- und Rohrpressen, Schmieden und Ziehen sowie anschließender WĂ€rmebehandlung in entsprechenden Spezialöfen (dazu mehr im Abschnitt Ofentechnik) werden daraus Produkte wie Bleche, Folien, Profile und DrĂ€hte, fĂŒr die sich ein stark wachsender Bedarf ergibt, weil einerseits die "Energiewende" nach Erweiterung der Übertragungsnetze verlangt und andererseits Aluminiumdraht gegenĂŒber Kupfer die doppelte Strommenge transportieren kann [26]

Eine fĂŒr Bleche und Folien entwickelte, die Zahl der WalzdurchlĂ€ufe (Stiche) verringernde Gießtechnik ist das Bandgießen, bei der das flĂŒssige Metall in einen regulierbaren Spalt zwischen zwei gegenlĂ€ufig rotierende, gekĂŒhlte Walzen gegossen wird. Dem Bandgießen technisch verwandt sind die modernen Verfahren der Drahtherstellung.

Alles metallurgisch zu Aluminium Gesagte kann auf das noch leichtere und deshalb sowohl fĂŒr Luft- und Raumfahrt als auch generell im Leichtbau genutzte Magnesium ĂŒbertragen werden. Das lange ĂŒberwiegend aus der Schmelzflusselektrolyse von wasserfreiem Carnallit oder Magnesiumchlorid, heute ĂŒberwiegend nach dem thermischen Pidgeon-Prozess [27] gewonnene Reinmagnesium lĂ€sst sich legieren und kann wie Aluminium als Guss- oder Knetwerkstoff weiterverarbeitet werden. Da schmelzflĂŒssiges Magnesium an Luft sehr schnell oxidiert (Magnesiumbrand), wird es unter einem inerten Schutzgas und mit einem Berylliumzusatz von mehr als 10 ppm geschmolzen. Neben den schon genannten Anwendungsgebieten findet sich Magnesium in der Eisengießerei als Entschwefelungsmittel bei der Herstellung von Gusseisen mit Kugelgraphit. Als Legierungselement fĂŒhrt es zu selbstaushĂ€rtenden Aluminiumknetlegierungen (siehe Duraluminium. Eigenschaftsbestimmend ist es seit dem Zweiten Weltkrieg als Bestandteil seewasserresistenter Aluminium-Magnesium-Legierungen, denen noch Titan zugegeben wird. (Hydronalium, Typ SS-Sonderseewasser).

Nach 1950 werden solche Legierungen zunehmend fĂŒr eloxierbaren Gebrauchsguss verwendet (Maschinen fĂŒr die Lebensmittelindustrie, Beschlagteile) und das sowohl im Sand- wie im Kokillengießverfahren. In der weitgehend automatisierten Druckgießtechnik werden sowohl Aluminium-Magnesium-Legierungen verarbeitet als auch Magnesiumlegierungen mit Aluminium und Zink als Begleitelementen (der berĂŒhmte VW KĂ€fer enthielt in seiner ersten Konzeption Magnesiumgussteile im Gewicht von mehr als 20 kg, u. a. fĂŒr das GetriebegehĂ€use). Die aus GrĂŒnden der Gewichtseinsparung wieder verstĂ€rkte Verwendung von Magnesium wurde bereits erwĂ€hnt, nochmals ist auf das Hybridverfahren zur „geschichteten FormfĂŒllung“ aus magnesiumfreien wie magnesiumreicheren Legierungen hinzuweisen, das sich an thermischer und mechanischer Beanspruchung bestimmter Zonen des Automobilmotors orientiert.

FĂŒr die Leichtbautechnik werden besonders im Automobilbau zunehmend nicht nur flĂ€chige Teile (Motorhauben, Kofferraumdeckel), sondern auch gießtechnisch anspruchsvollere Teile (AutomobiltĂŒren, Fensterrahmen) im Druckgießverfahren gefertigt. Es sind WandstĂ€rken von 4 mm bis herab zu sehr dĂŒnnen 1,8 mm herstellbar.[28]

Auch Verbindungen von Stahlblechen mit Aluminium und/oder Magnesium sind mittels Druckgusstechnik problemlos möglich.

UnverÀndert ist Magnesium in der zivilen wie militÀrischen Pyrotechnik wichtiger Bestandteil aller Erzeugnisse.

Kupfer

Die metallurgische Geschichte der Kupfergewinnung (siehe ergĂ€nzend „Die Wiederkehr des Kupfers“ sowie Kupfer bei Hauptmetalle).

Kupfer wird je nach zugrundeliegendem Erz pyro- oder hydrometallurgisch gewonnen. Aus sulfidischen Erzen wird in einem Schachtofenprozess der sogenannte Kupferstein[29] gewonnen und anschließend in einem sogenannten Pierce-Smith-Konverter zu Schwarz- oder Blisterkupfer mit 80–96 % Kupfergehalt verblasen. Dabei setzen Kupfersulfid und Kupferoxid unter Abspaltung von Schwefeldioxid zu Kupfer um, Eisen als Hauptbegleitelement wird verschlackt. Die Schachtofentechnik bezeichnete man fachsprachlich lange als „deutschen Weg“. Der „englische Weg“ ist Ă€hnlich, erfolgt aber im Flammofen. Im weiteren Prozessverlauf erfolgt das „Dichtpolen“; frĂŒher wurde dazu die Schmelze mit BaumstĂ€mmen umgerĂŒhrt, heute wird Erdgas in die Schmelze eingeblasen. Hierbei entsteht sogenanntes „Anodenkupfer“, das zu Anodenplatten vergossen wird, die einer Raffinationselektrolyse unterzogen werden. Dabei sind die Anodenplatten in einer schwefelsauren Kupfersulfidlösung im Wechsel mit Edelstahlblechen (oder in Ă€lteren Elektrolysen Reinkupferblechen) als Kathoden in Reihe geschaltet. Die Spannung wird so gewĂ€hlt, dass Kupfer in Lösung geht und sich an den Kathoden wieder abscheidet, wĂ€hrend 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 LeitfĂ€higkeit seit dem 19. Jahrhundert fĂŒr die Elektrotechnik unverzichtbar ist.

Oxidische Erze und arme sulfidische Erze werden hingegen einer Gewinnungselektrolyse unterzogen. Dazu werden oxidische Erze mit SchwefelsĂ€ure gelaugt, fĂŒr sulfidische Erze muss ein komplizierteres Drucklaugungsverfahren angewendet werden. Die kupferhaltige Lösung wird vor der Elektrolyse noch mittels Solventextraktion angereichert. Produkt ist ein mit 99,90 % Kupfergehalt sehr reines, aber wasserstoffhaltiges Kathodenkupfer (Elektrolyseprinzip: Wasserstoff und die Metalle schwimmen mit dem Strom).

Die im Flammofen oder elektrolytisch feinraffinierten Kupferschmelzen werden zu Blöcken (Masseln) aus reinem Kupfer oder zu Formaten (Stranggießen) vergossen. Wird zuvor legiert, dann um bestimmte Eigenschaften, vor allem der Knetlegierungen herbeizufĂŒhren.

Die Weiterverarbeitung des Raffinadekupfers passt sich gleich wie bei Eisen und Aluminium nach QualitĂ€t und Menge den Forderungen des Marktes an, fĂŒr den Kupfer die Basis einer Vielzahl technisch wichtiger Legierungen ist. Einige sind schon seit der Antike bekannt (s. Abschnitt 1). Legiertes Kupfer ist nicht nur Ausgangsmaterial fĂŒr horizontal oder vertikal verarbeiteten Formateguss. Sowohl niedrig legiert,[30] wie Chromkupfer mit 0,4–1,2 % Chrom wird es ebenso zu technisch wichtigem Formguss (Chromkupfer fĂŒr Stranggusskokillen und andere thermisch stark beanspruchte Gussteile), wie die nach DIN EN 1982 genormten Bronzen mit 12 % Zinn.

Die Glockenbronze in der Zusammensetzung 80 % Kupfer, 20 % Zinn zĂ€hlt zu den bekanntesten Kupferlegierungen. Seit dem Guss der ersten Kirchenglocken im 6. bis 8. Jahrhundert wird sie, kaum verĂ€ndert, in ĂŒberlieferter Technik vergossen (sehr wirklichkeitsnahe Beschreibung bei F. v. Schiller „Das Lied von der Glocke“). Die Zusammensetzung dieser Bronze- damals empirisch gefunden -liegt nahe dem Optimum der Zerreißfestigkeit bei einem Zinnanteil von 18 %.

Eine bei Kupfer, Messing und Aluminium schon seit dem 20. Jahrhundert, inzwischen auch bei Stahl angewendete Technik der Halbzeugverarbeitung ist die Herstellung von DrĂ€hten mittels des Properziverfahrens und des davon abgeleiteten Gießradverfahrens.

Zu den im 19. Jahrhundert wirtschaftlich bedeutend gewordenen Kupferlegierungen gehören neben Rotguss, einer Kupfer-Zinn-Zink-Blei-Legierung, (die den Messingen bereits nĂ€her steht, als den Bronzen) noch eine Reihe von Sonderbronzen, wie die Aluminiumbronze. Mit 10 % Aluminium ist sie ein wertvolles, weil kavitationsbestĂ€ndiges, wegen der Oxidationsneigung des Aluminiumanteils jedoch schwierig zu erschmelzendes und zu vergießendes Material fĂŒr den Guss von großen Schiffspropellern (StĂŒckgewicht 30 t und mehr).

Metallurgisch ebenso bedeutsam wie die zahlreichen, zweckgerichteten Bronzelegierungen sind seit Beginn des Industriezeitalters die zusammenfassend als Messing bezeichneten Kupfer-Zink-Legierungen. Wegen der fĂŒr die meisten Legierungen des Kupfers mit Zink charakteristischen GelbfĂ€rbung, werden viele Messinge oft nicht als solche wahrgenommen. Beispiel ist hier Rotguss, oder Rotmessing (italienisch: „ottone rosso“).

Mit seinem unter 1000 Â°C liegenden Schmelzpunkt ist Messing vielfĂ€ltig einsetzbar. Mit 63 % Kupfer, Rest Zink, wird es besonders fĂŒr Formguss (Armaturen, Beschlagteile) verwendet. Mit 58 % Kupfer, max. 3 % Blei, Rest Zink, wird es zu Halbzeug (Bleche, Profile). Eine Erniedrigung des Zinkanteils auf 36 bis 28 % begĂŒnstigt die ziehende Verarbeitung zu Patronen- oder GeschosshĂŒlsen aller Kaliber, weshalb diese Legierungen als Patronen- oder Kartuschenmessing bezeichnet werden. [31]

Der Bedarf an Messing wird nur in besonderen FĂ€llen mit PrimĂ€rlegierungen (siehe unter Recyclingmetallurgie) befriedigt, mehrheitlich sind es in einer MessinghĂŒtte (Messingwerk) aufgearbeitete Messingsammelschrotte (Altmetall), denen frische FertigungsabfĂ€lle aus spanloser wie spanender Bearbeitung zugegeben werden. Geschmolzen wird ĂŒberwiegend im Rinneninduktionsofen.

Kupfer-Nickel-Gusslegierungen mit bis zu 30 % Nickel sind sehr seewasserbestĂ€ndig (Schiffbau). Mit einem Zinkzusatz bis 25 % in Kupfer-Mehrstofflegierungen mit Nickel, Blei und Zinn werden Messinge zu Weißkupfer oder Neusilber (CuNiZn). Verbreitet kennt man sie als Bestecklegierungen, unter anderem als Alpaka und Argentan (siehe Packfong). Konstantan und Nickelin, eine Kupfer-Nickel-Legierung mit Manganzusatz[24], sind als Heizleiterlegierungein korrosionsfestes Ausgangsmaterial fĂŒr HeizwiderstĂ€nde).

Zink

Zink wird bergmĂ€nnisch als mit Blei vergesellschaftetes oxidisches (Zinkspat|Galmei) oder sulfidisches Erz (Zinkblende) abgebaut. Der carbonatische Galmei wird gebrannt, der Schwefelanteil der Zinkblende abgeröstet und fĂŒr die Produktion von SchwefelsĂ€ure genutzt. Das auf beiden Wegen erhaltene Zinkoxid wird entweder auf trockenem Wege zusammen mit Kohle in feuerfesten Retorten (auch Muffeln genannt) reduziert und bei 1100–1300 Â°C im Destillationsverfahren Rohzink gewonnen. Bei Anwendung des nassen Verfahrens wird in einer ersten Stufe Zinkoxid unter Zusatz von SchwefelsĂ€ure zu Zinksulfat. Im folgenden Elektrolyseverfahren schlĂ€gt sich auf den Kathoden Elektrolytzink bereits als 99,99 % reines Feinzink nieder. QualitĂ€tsmĂ€ĂŸig wird demnach zwischen Rohzink, genormtem HĂŒttenzink und genormtem Feinzink unterschieden.[32]

Zink wird auf vielen Gebieten eingesetzt. Es bestimmt den Legierungscharakter bei Messing, ist Legierungsbegleiter bei Rotguss und vielen Aluminium- und Magnesiumlegierungen. Feinzinklegierungen mit einem Aluminiumanteil werden im Druckguss verarbeitet. Auch zu Halbzeug wird Feinzink verarbeitet.

Zinkweiss, ursprĂŒnglich bei Herstellung und Verarbeitung von Messinglegierungen ein unerwĂŒnschtes Beiprodukt, wird heute nach verschiedenen Verfahren aus Rohzink, oder zu mehr als 70 % des auf > 250.000 t/a geschĂ€tzten Verbrauchs beim Recycling von zinkhaltigen Erzeugnissen gewonnen. Es wird nicht nur traditionell fĂŒr Pigmente und keramische Erzeugnisse, sondern auch bei Gummi, Glas, Pharmazeutik und Elektronik verwendet, sofern es nicht in den Kreislauf der Feinzinkherstellung zurĂŒckgefĂŒhrt wird.[33]

Die KorrosionsbestĂ€ndigkeit von ZinkĂŒberzĂŒgen auf Eisen und damit dessen Schutz vor Rost bedingt einen stĂ€ndigen, 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 gefĂŒhrt werden.

Nickel

Nickel hat eine eigene Industrie begrĂŒndet (beispielsweise das russische Unternehmen Norilsk Nikel). Ungeachtet seiner historischen, fĂŒr China schon vor der Zeitenwende nachgewiesenen Verwendung hat es erst im 19. Jahrhundert wieder Bedeutung gewonnen.

Zur Nickelgewinnung dienen ĂŒberwiegend Kiese, also sulfidische Erze, die in einer ersten Stufe abgeröstet und im Flammofen geschmolzen werden („Rohstein“). Von Kupfer und Eisen befreit wird es zum „Feinstein“ und dieser wird entweder elektrolytisch raffiniert (Reinnickel) oder nach dem Mond-Verfahren (Carbonylnickel) zu Reinstnickel.

Verwendet wird Nickel fĂŒr hochwertige Gusslegierungen auf Nickelbasis, ĂŒberwiegend aber als eigenschaftsbestimmendes Legierungselement (z. B. fĂŒr Chrom-Nickel-StĂ€hle) und als Bestandteil von Bronzen (seine Stellung als Legierungsbegleiter teilt es sich hier mit Zinn).

Nickel findet sich ferner in Messingen und hochfesten Aluminiumlegierungen. Als Überzug von Gussteilen gewĂ€hrleistet es Korrosionsschutz (Vernickelung) und nicht zuletzt bestimmt es mit ca. 25 % Anteil die „Silberfarbe“ von MĂŒnzen, Besteck und HaushaltsgerĂ€ten. Nickel ist nicht giftig, aber seine Aerosole können gefĂ€hrdend sein. Dauernder Hautkontakt, etwa bei Brillengestellen, oder Schmuck (beides im Druckgießverfahren gefertigt), kann zu einem Nickelekzem (NickelkrĂ€tze) fĂŒhren.

Blei

Blei ist mit einem Schmelzpunkt von nur 327 Â°C verarbeitungsgĂŒnstig und mittels Oxidation und folgender Reduktion metallisch aus Bleiglanz (PbS) leicht darstellbar. 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 hĂ€rtendem Antimon, nur fĂŒr Abwasserleitungen erlaubt. Viel verwendet wird es als Akkublei fĂŒr Starterbatterien, als Schrotblei, als Bleidruckgusslegierung und fĂŒr Bleibronzelager. Außerordentliche Bedeutung hat Blei seit Jahrzehnten als Schutz gegen Gammastrahlung. Im Umgang mit radioaktivem Material ist eine Bleiabdeckung (BleischĂŒrze des Radiologen) unverzichtbar.

In Messing-Knetlegierungen gewĂ€hrt Blei (bis zu 3 %) gute Zerspanungseigenschaften. Als Legierungsbegleiter in Kupferlegierungen ist Blei erwĂŒnscht, obwohl es wegen seiner Dichte zum Ausseigern neigt. Die Verarbeitung von Altblei (Akkumulatoren) wird in spezialisierten HĂŒtten vorgenommen, unter anderem weil außer problematischen schwefelsauren RĂŒckstĂ€nden in den Batterien die oberhalb des Schmelzpunkts (Dampfdruck) einsetzenden BleidĂ€mpfe sehr giftig sind (siehe Recyclingmetallurgie).

Industriell genutzte Metalle

Lithium

Das Leichtmetall Lithium weist eine Dichte von nur 0,534 g·cm−3 auf. [34] Es liegt an 27. Stelle der HĂ€ufigkeitsliste der Elemente. Der geschĂ€tzte Weltvorrat betrĂ€gt 2,2 Millionen t.[35] Lithium kann mittels Schmelzflusselektrolyse aus Lithiumerzen gewonnen werden (u. a. aus Amblygonit mit einem Lithiumoxidgehalt bis zu 9 %, das als Erzkonzentrat verarbeitet wird). Spodumen wird besonders zur Herstellung von Lithiumcarbonat eingesetzt, weitere abbauwĂŒrdige Erze sind Petalit und Lepidolith. Lithium wird auch durch Eindampfung hoch salzhaltigen Wassers gewonnen (Totes Meer). Die Extraktion aus Meerwasser (Gehalt 0,17 ppm Li) gilt bisher als nicht wirtschaftlich.[36]

Zu Beginn des 21. Jahrhunderts ist noch nicht entschieden, ob metallisches Lithium nach seiner Darstellung mittels eines ĂŒber Lithiumcarbonat fĂŒhrenden Verfahrensganges, vorzugsweise als Bestandteil fĂŒr 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. GemĂ€ĂŸ den Erfahrungen als Akku fĂŒr die Mobiltelefonie wird in ihnen die nĂ€chstmögliche Lösung fĂŒr elektrisch angetriebene Straßenfahrzeuge gesehen. UngĂŒnstig ist hierbei, dass derzeit noch fĂŒr VersorgungsengpĂ€sse anfĂ€lliges Kobalt[37] als Anodenmaterial benötigt wird. In der Nukleartechnik gilt der Einsatz von Lithium seit seinem Beitrag zur Entwicklung der „Wasserstoffbombe“ als unverzichtbar fĂŒr die Entwicklung eines Fusionsreaktors.

Zu den zahlreichen weiteren Verwendungen von Lithium oder seinen Verbindungen zĂ€hlt der Zusatz von bis zu 5 % Lithiumfluorid bei der Schmelzflusselektrolyse von Aluminium, der Einsatz von Lithiumkupfer als Desoxidationsmittel fĂŒr Schwermetalle (Schmelzebehandlung), der Zusatz von Lithiumchlorid und Lithiumfluorid zu Hilfsmitteln beim Schweißen und Löten von Leichtmetallen, ferner in Form seiner Stearate bei Schmiermitteln und als Citrate, Karbonate und Sulfate in der Pharmakologie.

Im Hinblick auf die Verwendungsbreite von Lithium und seinen Verbindungen einerseits, seiner nicht unbegrenzten VerfĂŒgbarkeit andererseits, kommt dem Recycling, insbesondere aus Batterien und Akkus, wachsende Bedeutung zu.

Beryllium

Beryllium (Dichte 1,85 g·cm−3), zĂ€hlt zu den Leichtmetallen. Gewonnen wird es hauptsĂ€chlich aus Beryll, einem Aluminium-Berylliumsilikat. Obwohl als toxisch eingestuft (leberschĂ€digend, Berylliose), wird es vielfĂ€ltig verwendet.[38] Bei Magnesiumguss verringert bereits ein Zusatz von 0,001 % zur Legierung oder zum Formsand die Oxidationsgefahr, als Berylliumkupfer mit 5 % Berylliumanteil wird es zur Desoxidation von hochleitfĂ€higem Kupfer verwendet. Aus einer Kupfer-Beryllium-Gusslegierung mit max. 3 % Beryllium und 0,5 % Cobalt lassen sich funkenfreie Werkzeuge herstellen, eine im Kohlebergbau wichtige Eigenschaft.

Großes Potenzial wird Beryllium nach aktuellen Forschungen bei der angestrebten Kernfusion in Fusionsreaktoren eingerĂ€umt, da es sowohl den Brennstoff Tritium erzeugen kann als auch sich fĂŒr die einer Temperatur von 100 Millionen Grad ausgesetzte Verkleidung des PlasmagefĂ€ĂŸes eignet.[39]

Zinn

Zinn (Dichte 7,29 g·cm−3), lateinisch „Stannum“, wird aus reduzierend verhĂŒtteten, oxidischen Erzen gewonnen (Zinnstein, Kassiterit). Auf Zinnbasis fertigte man bis zur Erfindung des Porzellans Ess- und TrinkgefĂ€ĂŸe („Geschirrzinn“). Eine neuzeitliche Entwicklung ist „Britanniametall“, eine Sn90Sb8Cu-Legierung, die zu DekorationsgegenstĂ€nden verarbeitet wird (Teller, Pokale). Ein besonderes Gebiet sind Zinnfiguren aus einer eutektisch erstarrenden Legierung Sn63Pb37, deren Herstellung ĂŒber Jahrhunderte tradiert ist (Zinngießerei). Die Bezeichnung Stanniol fĂŒr dĂŒnn ausgewalzte Zinnfolien geht unmittelbar auf das lateinische „stannum“ fĂŒr Zinn zurĂŒck und wird umgangssprachlich auf Metallfolien schlechthin angewendet. Zu deren lange Zeit allgemein bekannten Anwendungsformen zĂ€hlen Flaschenkapseln und das den Weihnachtsbaum schmĂŒckende Lametta.[40]

Zinn wird heute vornehmlich im Druckgießverfahren verarbeitet, die dafĂŒr verwendeten Legierungen sind Ă€hnlich denen fĂŒr Lagermetalle auf Zinnbasis. Nach DIN 1703 sind es genormte Legierungen mit ca. 80 % Zinn und ZusĂ€tzen von Antimon, Kupfer und Blei; eine veraltete Bezeichnung ist „Weißmetall“, heute sind „Zinnlagermetalle“ an ihre Stelle getreten. Zinn ist namengebendes Legierungselement aller Zinnbronzen, ferner ein fĂŒr die erforderlichen Legierungseigenschaften erforderlicher Bestandteil von Rotguss. Legiert mit Blei und hĂ€rtendem Antimon fand es sich als „Bleisatz“ in den inzwischen historisch gewordenen Schriftmetallen.

Eisenblech, auf Millimeterbruchteile ausgewalzt und einseitig verzinnt, wird als Weißblech bezeichnet. Haupteinsatzgebiet sind Dosen fĂŒr Dauerkonserven. Ein in der Weltspitze agierender deutscher Erzeuger gibt fĂŒr 2007/2008 eine Jahresproduktion von 1,5 Millionen t an.[41]

Zinn ist auch Hauptbestandteil aller Weichlote mit einem Schmelzpunkt < 450 Â°C.

Titan

Titan wird wegen seiner relativ niedrigen Dichte von 4,5 g·cm−3 und damit nur halb so schwer wie Stahl, aber gleich guten Festigkeitswerten, zudem unmagnetisch, seewasserfest und korrosionsbestĂ€ndig, schon in der ersten HĂ€lfte des 20. Jahrhunderts besonders auf dem militĂ€rischen Sektor zunehmend verwendet: als Legierungsbegleiter bei SpezialstĂ€hlen, als gefĂŒgestabilisierender Zusatz bei Gusseisensorten, als wichtiger Zusatz zu hochfesten, seewasserbestĂ€ndigen Aluminiumlegierungen im Schiffbau.

Um 1940 beginnt die Entwicklung von Titanlegierungen, eine Voraussetzung zum Bau von DĂŒsentriebwerken fĂŒr Luft- und Raumfahrt. Insbesondere Titanaluminid-Werkstoffe mit ZusĂ€tzen von Niob, Bor und MolybdĂ€n sind gemĂ€ĂŸ Fachpresse fĂŒr Betriebstemperaturen von Flugzeugturbinen geeignet.[42]

In der Medizintechnik wird Titan fĂŒr kĂŒnstliche Gelenke (Endoprothesen, Implantate) verwendet.

Im Feingussverfahren (Wachsausschmelzverfahren) werden aus Titanlegierungen nicht nur kleine bis kleinste PrĂ€zisionsteile hergestellt. Ein patentiertes[43] Verfahren erlaubt auch die Herstellung grĂ¶ĂŸerer Teile, wie sie der Motorsport verlangt. Modellherstellung mittels Rapid Prototyping in Laser-Sintertechnik erfolgt rasch und ermöglicht auch kurzfristige AbĂ€nderungen.[44]

AlTi-, AlTiC- und AlTiB-Vorlegierungen dienen bei Aluminiumknet- sowie Gusslegierungen zur GefĂŒgebeeinflussung (Kornfeinung).

Neue Titan-Vorkommen werden erschlossen, in Erwartung eines jĂ€hrlich bis auf mehr als 100.000 t ansteigenden Bedarfs, wobei Titan mit Cobalt und Nickel vergesellschaftet anfĂ€llt.[45]

Kobalt

Kobalt, ein silbriges Metall (Dichte 8,9 g·cm−3) ist seit dem 15. Jahrhundert bekannt. Die gezielte Förderung von Kobalterzen beginnt, als gegen Ende des 16. Jahrhunderts durch Zufall wieder entdeckt wurde, was bereits den alten Ägyptern bekannt war: dass Kobalt GlasflĂŒsse blau fĂ€rbt. FĂŒr die Eisenindustrie ist Kobalt ein Zusatz zu hochwertigen StĂ€hlen. Neue Bedeutung erfĂ€hrt Kobalt durch seine Eignung als Anodenmaterial bei der Herstellung von Lithiumionenakkus (Akkus). Die Weltproduktion wird im Jahre 2007 auf 60.000 t geschĂ€tzt, wovon zwei Drittel aus Zaire (Katanga) und Sambia kommen. Eine sehr große Reserve bieten die Manganknollen der Tiefsee mit einem Gehalt von ca. 1 % Kobalt.

RefraktÀrmetalle

MolybdÀn

Dieses Element steht hinsichtlich des Mengenverbrauchs an der Spitze der sogenannten RefraktĂ€rmetalle. Zu dieser Gruppe gehören auch Wolfram, Vanadin, Niob und Tantal. Die Bezeichnung verdankt sich dem hohen Schmelzpunkt dieser Elemente, ein Grund weshalb sie erstmals um die Mitte des vorigen Jahrhunderts mittels moderner Schmelztechniken, wie dem Vacuum-Schmelzverfahrer, in notwendiger Reinheit dargestellt werden konnten, einer Voraussetzung fĂŒr die ihnen jemseits der Stahlveredelung zugedachten spezifischen Verwendungen. Mehr als 50 % der Weltproduktion von nahezu 200.000 t p. a. (2008) an MolybdĂ€n (Dichte 10,2 g·cm−3) werden mit zunehmender Verbrauchsraten als Stahlveredler und fĂŒr Gusseisen eingesetzt. Die Elektroindustrie benötigt es fĂŒr Katalysatoren, auch Pigmenthersteller nutzen es. Gewonnen wird es weit verbreitet aus sulfidischem MolybdĂ€nglanz. [46]

Vanadin, Wolfram, Tantal, Niob werden aus aus oxidischen Erzen wie Vanadinit,Wolframit, Tantalit, Niobit (auch als Mischerz mit Tantalit nach den Hauptfundorten als Columbit bezeichnet) fĂŒr einen stetig zunehmenden Bedarf in der Mikroelektronik gewonnen. Der Weltbedarf an Niob[47] kommt zu 90 % aus Brasilien.[48]

Ein Beiprodukt der MolybdĂ€ngewinnung ist das seltene Edelmetall Rhenium (Dichte 21,04 g·cm−3).[49]

Wolfram

Das RefraktĂ€rmetall Wolfram (Dichte 19,3 g·cm−3) wird aus dem Abbau von Scheelit- und Wolframiterzen gewonnen, ist als Begleitelement von StĂ€hlen bekannt. Weniger bekannt ist, dass es zur Entwicklung dauerhafter und kostengĂŒnstiger GlĂŒhlampen des klassischen Typs beitrĂ€gt. Aufgrund des sehr hohen Schmelzpunktes von 3387 Â°C ersetzen aus Wolfram hergestellte GlĂŒhfĂ€den solche aus Osmium oder Tantal.[50] Die Verbindung Wolframcarbid, chemisch WC, gehört mit einer Mohs-HĂ€rte 9,5 zu den hĂ€rtesten Stoffen und wird daher als Beschichtung von Schneidwerkzeugen oder direkt als Schneidstoff in Hartmetallen eingesetzt.

Selen

Selen nach dem griechischen Wort „Selene“ fĂŒr den Mond benannt, dem Tellur („Erde“) nahe verwandt, gehört mit den Metallen MolybdĂ€n und Wolfram in die VI. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente. Die Weltgewinnung von 2000 t im Jahr 2007 – vorwiegend aus dem Anodenschlamm der Kupferelektrolyse â€“ findet Verwendung unter anderem fĂŒr die Herstellung farbiger GlĂ€ser, als Halbleiter in der Xerographie, als Bestandteil von Schmierstoffen und Pharmazeutika.

Silber

Silber wurde 2007 zu 30 % in Silberminen gewonnen, ein Drittel des Bedarfs fĂ€llt als Nebenprodukt bei der Blei- und Zinkgewinnung an, 27 % bei der Kupferraffination und weitere 10 % bei der Goldgewinnung. Nach der nahezu vollstĂ€ndigen Demonetisierung ĂŒberwiegt seine industrielle Nutzung, die auf der alle anderen Metalle ĂŒbertreffenden thermischen und elektrischen LeitfĂ€higkeit beruht und fĂŒr 2007 mit 55 % des Gesamtbedarfs angegeben wird. Mit einer Dichte von 10,5 g·cm−3 und einem Schmelzpunkt von 960 Â°C ist Silber vielseitig verwendbar. Nach Entdeckung im 19. Jahrhundert seiner gleich Messing „bakteriziden“ Wirkung wird Silber nicht nur zu GebrauchsgegenstĂ€nden verarbeitet, die Silberbeschichtung von Griffen, Klinken und anderen vielfach berĂŒhrten Metallteilen im öffentlichen Raum wird zum Silberverbraucher. Aus demselben Grund wird es fĂŒr chirurgische Instrumente verwendet, ferner fĂŒr Apparaturen der Nahrungsmittelindustrie. Silberverbraucher sind auch in der Elektronik und Elektrotechnik (Silberdraht) zu finden. Silber-Zink-Akkus sind in der Entwicklung, die Energiedichte soll 40 % ĂŒber der von Lithium-Ionen-Akkus liegen (siehe dazu auch unter „Recycling“).

Schmuck und Bestecke beanspruchen nach Meldungen in Wirtschafts- und Fachpresse noch 25 % des Silberverbrauchs. Schmuck und Silbergeschirr werden traditionell teils handwerklich (Silberschmied), teils industriell (auf Silber spezialisierte Gießereien) hergestellt. Die Verwendung in der Fototechnik ist auf 15 % zurĂŒckgegangen. 5 % des Silberangebotes werden zu GedenkmĂŒnzen und Medaillen geprĂ€gt.[51]

Silber ist mit bis zu 0,25 % ein Legierungsbestandteil als „Silberbronze“ bezeichneter Kupferknetlegierungen. Silberhartlote auf Kupfer- oder Manganbasis können bis zu 87 % Silber enthalten. Hochfeste Aluminiumlegierungen werden ebenfalls unter Silberzusatz hergestellt.

In der Geschichte des MĂŒnzwesens hatte Silber lange eine bedeutende Rolle (siehe SilberwĂ€hrung). Die Inhaber des MĂŒnzregals, heute ausschließlich die Staaten und ihre Nationalbanken, prĂ€gen SilbermĂŒnzen nur noch zu besonderen AnlĂ€ssen und nehmen steigende Silberpreise gerne zum Anlass den Silbergehalt der MĂŒnzen zu verringern.

Uran

Pechblende (auch Uranpecherz oder Uraninit)

Uran ist ein giftiges, radioaktives (strahlendes) Schwermetall mit der sehr hohen Dichte von 19,1 g·cm−3, das zur Gruppe der Actinoide gehört. Gegen Ende des 18. Jahrhunderts von Martin Klaproth entdeckt und als Pechblende bezeichnet, wird es seitdem bergmĂ€nnisch gewonnen. Deutsche Vorkommen an Uranerz wurden bis 1990 in erheblichem Umfang ausgebeutet (Schlema-Alberoda).

1898 beobachtete A. H. Becquerel die Strahlung der Pechblende, allerdings ohne deren menschliches Gewebe schÀdigende 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 234, 235 und 238.

Alle radioaktiven Elemente sind mehr oder weniger instabil. Einige zerfallen bereits nach Sekunden, andere erst nach Millionen von Jahren, der Maßstab ist die sogenannte Halbwertszeit. FĂŒr Uran 238 werden 4,5 Milliarden Jahre angegeben, fĂŒr das Isotop 235 sind es 704 Millionen Jahre und fĂŒr waffenfĂ€higes Plutonium „nur“ 88 Jahre. Endstufe dieses atomaren Zerfalls, der auch die Altersbestimmung von Elementen erlaubt, ist stets Blei.

Die jĂ€hrliche Uranproduktion weltweit wird fĂŒr 2007 mit 40.000 t angegeben, der Verbrauch mit 60.000 t. Die LĂŒcke wird durch Auflösung aus militĂ€rischen GrĂŒnden gehorteter BestĂ€nde geschlossen.[52] Die Ansichten ĂŒber den globalen Vorrat an Uranerz sind strittig, 10 % der VorrĂ€te sollen sich in Westaustralien befinden, mĂŒssen aber noch erschlossen werden.[53]. Durch die Technik des "schnellen BrĂŒters" könnten die WeltvorrĂ€te nachhaltigerer Nutzung zugefĂŒhrt werden.

Die Weiterverarbeitung des geförderten Uranerzes orientiert sich an chemisch-metallurgischen Prinzipien der Laugung, FĂ€llung und Filtration mit dem Zwischenprodukt Yellowcake. Das gewonnene metallische Uran ist unverĂ€ndert radioaktiv und ohne weitere Behandlung praktisch nur begrenzt nutzbar. Isoliertes Radium (auch die Isotopen) wurde frĂŒher in der Strahlenmedizin eingesetzt.

„Abgereichert“ (das heißt in seiner nicht spaltbaren Form, wird Uran sehr unterschiedlich verwendet. In der RĂŒstungsindustrie dient es wegen seiner HĂ€rte gleichermaßen fĂŒr Panzerplatten, wie fĂŒr panzerbrechende Munition. Es findet sich ferner als Strahlenschutzmaterial, als Stahlzusatz und in der Luftfahrtindustrie.

„Angereichert“ wird Uran dagegen genannt, wenn in einem aufwĂ€ndigen Prozess (Zentrifugentechnik) der Anteil des Isotops 235 von natĂŒrlichen 0.711 % auf wenigstens 3,5 % gesteigert worden ist. Damit wird es zum Ausgangsstoff der nuklearen, CO2-freien Energiegewinnung im Kernkraftwerk. Plutonium entsteht dort als Beiprodukt, es kann im „nuklearen Kreislauf“ erneut zu Brennelementen verarbeitet werden oder der Herstellung von nuklearen Sprengkörpern dienen.

Reinstmetalle

Eine Reihe von Metallen, die in höchster Reinheit von > 99,9999 % und in extrem dĂŒnnen Schichten als Verbindungshalbleiter in der Elektronik und Energieerzeugung (u. a. fĂŒr Solarzellen) eingesetzt werden. Sie bestehen aus Verbindungen von Aluminium, Gallium und Indium (3. Hauptgruppe) mit Stickstoff, Phosphor, Arsen und Antimon (5. Hauptgruppe des periodischen Systems).[54]. Germanium, bei dem China 75 % des Bedarfs deckt, ist fĂŒr Fiberglaskabel nötig.[55]

Edelmetalle

Treibarbeit zur Silbergewinnung (16. Jahrhundert)

Die Gewinnung von Gold, seit dem Jahr 600 v. Chr. erstmals als geprĂ€gtes Zahlungsmittel (Goldstater) verwendet, wird in der Geschichtsschreibung erstmals fĂŒr die ertragreichen Minen der mythischen Königin von Saba erwĂ€hnt. In Deutschland begann sie mit dem Fund von Flussgold (Rheingold). Es wurde nach einem zeitgenössischen Bericht aus dem 12. Jahrhundert mittels der heute noch gelĂ€ufigen GoldwĂ€sche-Technik aus dem Fluss gewaschen.

Silber zĂ€hlt wie Kupfer zu den Ă€ltesten von Menschen genutzten Metallen. Ausgehend von ungeprĂ€gtem Silber kam es zur Monetarisierung, Silber wurde Zahlungsmittel. Silberstatere sind seit 600 v. Chr. aus Makedonien bekannt, China erhob den gegossenen Silbertael zum Maßstab.

Wirtschaftlich bedeutend fĂŒr Europa waren im 14. Jahrhundert der Abbau und die VerhĂŒttung von Silbererzen in den MuldenhĂŒtten im sĂ€chsischen Erzgebirge sowie der industriell betriebene Silberabbau im österreichischen Tirol mit Zentrum in Schwaz, wo man im 15. und 16. Jahrhundert jĂ€hrlich 30 t Silber gewann. BegĂŒnstigt wurden diese Standorte durch ein reichliches Holzangebot als Brennmaterial und Wasserkraft zum Betrieb der BlasebĂ€lge. Die europĂ€ische Silbergewinnung verlor erst an Bedeutung, als im 16. Jahrhundert nach Unterwerfung der mittelamerikanischen Kulturen zahllose Schiffsladungen Gold und Silber nach Europa gelangten. Von 1494 bis 1850 sollen allein an die 4700 t Gold aus den spanischen Besitzungen gekommen sein. Die eingefĂŒhrten Silbermengen waren so groß, dass sie eine Monetarisierung erlaubten. Landesherrliche MĂŒnzstĂ€tten prĂ€gten Silbertaler (u. a. den Maria-Theresien-Taler) als SilberwĂ€hrung) Die Ausgabe von Papiergeld zur Erleichterung des Umgangs mit grĂ¶ĂŸeren Geldmengen war nur deshalb möglich, weil jederzeit der Umtausch gegen Gold (GoldwĂ€hrung) oder Silber möglich war. Vor allem die Golddeckung einer WĂ€hrung garantierte die besondere SoliditĂ€t eines Staatswesens. In dieser Zeit entstanden daher auch die nationalstaatlichen MĂŒnzen als industrielle Betriebe.

Noch wĂ€hrend des Ersten Weltkriegs und in den darauf folgenden Jahren mussten die großen, auf Grund der KriegsfĂŒhrung ĂŒberschuldeten Wirtschaftsnationen, eine nach der anderen, den Goldstandard ihrer WĂ€hrung – also die Garantie, Papiergeld jederzeit in Gold umzutauschen â€“ aufgeben. Lediglich die USA verpflichteten sich nach dem Zweiten Weltkrieg nochmals, Papierdollar jederzeit in Gold zu tauschen, mussten diese Garantie aber 1971 wieder aufgeben. Es kursierten – von SonderprĂ€gungen wie dem KrĂŒgerrand abgesehen â€“ keine GoldmĂŒnzen mehr. In einigen LĂ€ndern (unter anderem in der Schweiz) waren noch SilbermĂŒnzen im Umlauf; diese wurden aber lange vor dem Ende des 20. Jahrhunderts eingezogen. Papiergeld und MĂŒnzen aus Nickel oder Kupfer traten an die Stelle von Gold und Silber, gemĂ€ĂŸ dem volkswirtschaftlichen Axiom (Greshamsches Gesetz): „Schlechtes Geld verdrĂ€ngt das gute Geld.“

Nicht nur geblieben, sondern gestiegen ist dagegen das HortungsbedĂŒrfnis der Staaten und der privaten Anleger. Dazu kommt eine wachsende Nachfrage nach Edelmetallen fĂŒr zum Teil ganz neue industrielle Produktionen. Beides sichert den Betrieb der Goldbergwerke und die hĂŒttenmĂ€ĂŸige Weiterverarbeitung. FĂŒr 2007 wird eine Weltgoldgewinnung von ca. 2500 t angenommen. Zwei Drittel davon werden zu Schmuck verarbeitet, der nach den Methoden klassischer Halbzeugfertigung (Blockguss und Verwalzen) hergestellt wird. Lediglich 10 % gehen in SonderprĂ€gungen von MĂŒnzmetallen ein, wozu die Rohlinge aus den auf entsprechende StĂ€rke gewalzten Goldblechen erst ausgestanzt und anschließend mit Stempeln und Matrizen unter hohem Druck geprĂ€gt werden. Einige hundert Tonnen gehen in die Elektroindustrie, in die Glasbeschichtung und die Dentaltechnik.

Vergleichend wird in Statistiken fĂŒr 1999 eine Weltsilbergewinnung von 17.300 t genannt. Zunehmende Mengen verarbeitet die Elektronikindustrie.[56]

Zu den im 21. Jahrhundert in der elektronischen Kommunikation („Handy“, PC) metallurgisch zunehmend genutzten Edelmetallen[57] gehören nicht nur die seit dem 19. Jahrhundert bekannten Elemente Platin und Palladium, sondern die gesamte Gruppe der Platinmetalle, einschließlich des in der FrĂŒhzeit der GlĂŒhbirne fĂŒr GlĂŒhfĂ€den bedeutenden Osmiums, auch des Iridiums. Neueren Meldungen der Wirtschaftspresse zufolge (unter anderem Frankfurter Allgemeine Zeitung), gibt es fĂŒr alle Platinmetalle ergiebige Vorkommen im sibirischen Jenissei-Gebiet, in dem aus tektonischen GrĂŒnden – so die Meldungen â€“ fast alle zukunftstrĂ€chtigen Rohstoffe (zudem Erdgas und Erdöl) sozusagen „gebĂŒndelt“ zu finden sind. Im Jahre 2007 sagen die gleichen Quellen dies erstmals auch der Nordpolarregion nach. Bei 4000 m Meerestiefe ist die Problematik der Ausbeutung nicht geringer als die der lĂ€ngst bekannten unterseeischen Manganknollen. DemgegenĂŒber steht 2007 ein Produktionsdefizit bei Platin, das auf den Bedarf fĂŒr Automobilkatalysatoren, aber auch fĂŒr Schmuck zurĂŒckgefĂŒhrt wird.[58] Das ebenfalls fĂŒr Katalysatoren genutzte, zur Gruppe der Platinmetalle gehörende Rhodium wird daher zunehmend nachgefragt.[59]

Goldminen werden heute selbst bei Gehalten von nur wenigen Gramm Gold je Tonne abgebauten Materials als ausbeutungswĂŒrdig angesehen. SĂŒdafrika erzielt im Grubenabbau (Sohlentiefe 900 bis 4000 m) fallweise bis zu 20 g Gold/Tonne. Ein ĂŒbliches, umweltschĂ€dliches Aufbereitungsverfahren ist immer noch die Cyanidlaugung des goldhaltigen Erzes. Im Jahr 2007 wird sie ungeachtet der davon ausgehenden UmweltgefĂ€hrdung noch im Distrikt „Roter Berg“ (Roșia Montană) betrieben, der nördlich der rumĂ€nisch/siebenbĂŒrgischen Stadt Alba Iulia gelegenen ist und bereits von den Römern genutzt wurde. FĂŒr die nĂ€chsten 20 Jahre sollen jĂ€hrlich immerhin eine Million Unzen gewonnen werden (Stand 2007).[60]

Neu erschlossen werden soll ein ca. 550 t enthaltendes Vorkommen in den chilenischen Anden (Pascua Lama).[61]

Silbererze, sofern mit Silbergehalten von mehr als 50 %, werden nach Aufbereitung einem nasstechnischen, amalgamierenden Verfahren unterzogen, aber auch elektrolytisch behandelt â€“ insofern dem in vieler Hinsicht verwandtem Kupfer vergleichbar. Bei Ă€rmeren Erzen, bei denen Silber oft ein Beiprodukt ist, wird mit den ĂŒblichen Methoden des Röstens, Laugens, Chlorierens und Abtrennens gearbeitet. Klassische Prozesse der Trennung des Silbers von seinem Begleiter Blei sind „Parkesieren“ und „Pattinsonieren“, dem dabei gewonnenen „Reichschaum“ folgt die Treibarbeit. Bei einer Welterzeugung von weniger als 20.000 t pro Jahr fallen Silber und Gold mit prozentual bedeutendem Anteil zudem bei der Raffination von Kupfer (siehe dort) an.

Scheideanstalten sind vielseitig im Recycling von Edelmetallen. Den MarktbedĂŒrfnissen folgend, trennen sie edelmetallhaltige Stoffe, gleich ob fest oder flĂŒssig, in ihre einzelnen Bestandteile. Galvanisch erzeugte GoldĂŒberzĂŒge aus Edelmetall, wie sie fĂŒr die Aufwertung von dekorativen GegenstĂ€nden, aber weitaus hĂ€ufiger fĂŒr Kontakte elektronischer GerĂ€te erforderlich sind, fĂŒhren zu aufarbeitungswĂŒrdigen EdelmetallschlĂ€mmen. Wirtschaftlich bedeutend ist die RĂŒckgewinnung von Platin und die Trennung des Goldes von begleitendem Silber. Die im Scheideprozess anfallenden reinen Metalle verarbeiten die Betriebe entweder selbst zu Zwischen- und Endprodukten, von Schmuckketten bis zu Goldloten, oder verĂ€ußern sie an spezielle Verbraucher. Banken kaufen Feingoldbarren (24 Karat) und bieten sie als Wertaufbewahrungsmittel an. Legierte Barren und Halbzeuge (Ketten, DrĂ€hte, BĂ€nder, Bleche) werden von der Schmuckindustrie verlangt, verbreitet als 14-karĂ€tiges Gold mit 585 â€° Goldgehalt.

Ein auf dem Sektor Edelmetalle bekanntes deutsches Unternehmen nennt fĂŒr 2010 einen stark gestiegenen „Produktumsatz“ von 4,1 Milliarden € und einen gesondert ermittelten Edelmetallumsatz von 9,3 Milliarden €.[62]

Der durch Recycling erzielte Wert der verschiedenen Edelmetalle trÀgt in allen FÀllen die Kosten der stofflichen Wiedergewinnung.

Alchemie, ein Exkurs

Alchemie, auch Alchimie, oder (da aus dem Arabischen kommend) Alchymie, begann um 200 n. Chr. im griechischsprachigen Raum zum Beginn einer ernsthaften BeschĂ€ftigung mit der Natur chemischer Stoffe zu werden. Da wichtige metallurgische Techniken zu dieser Zeit bereits gut entwickelt waren, ist die Alchemie als ein Ableger, nicht als BegrĂŒnder, der Metallurgie anzusehen. Die Vier-Elemente-Lehre des Empedokles (Feuer, Wasser, Erde, Luft), ebenso die aristotelische Theorie des Hylemorphismus, der möglichen Stoffumwandlung durch Entzug unedler Eigenschaften, mĂŒndeten in die Suche nach dem „Stein der Weisen“, dessen Besitz die Umwandlung unedler Metalle in Gold gewĂ€hrleisten sollte. Gold war den Landesherren des ausgehenden Mittelalters und zu Beginn der neuen Zeit wichtig, denn es konnte Kriegskassen fĂŒllen, die der Machterweiterung dienten. Das historisch bekannteste Nebenprodukt alchemistischer BemĂŒhungen war kein neues Metall, sondern 1708 die Wiedererfindung des, den Chinesen bereits seit 700 n. Chr. bekannten, weißen Hartporzellans durch J. F. Böttger, dem ursprĂŒnglich als Goldmacher verpflichteten Gehilfen des E. W. von Tschiernhaus. Bereits im 16. Jahrhundert leitete Paracelsus (1493–1541), im 17. Jahrhundert R. Boyle (1627–1692) und im 18. Jahrhundert A. L. de Lavoisier (1743–1794) die Alchemie in die wissenschaftliche Chemie ĂŒber, die von da an in der Entwicklungsgeschichte der Metallurgie Bedeutung gewinnt.

Recyclingmetallurgie

Schrott (im Bild noch unsortierter Sammelschrott) wird in den metallurgischen Kreislauf rĂŒckgefĂŒhrt

Eine „MetallhĂŒtte“ und ein „(Um-)schmelzwerk“ unterschieden sich ursprĂŒnglich sehr klar von einander, heute verwischt dies der Sprachgebrauch hĂ€ufig und wird dabei durch die technische Entwicklung unterstĂŒtzt.

BegriffsklÀrung

In einer MetallhĂŒtte wird Eisen, Kupfer, Zink oder ein anderes Industriemetall erstmalig dargestellt, im Umschmelzwerk (UmschmelzhĂŒtte) wird aus bisheriger Nutzung entlassenes Metall auf- oder umgearbeitet. Aus diesem Unterschied wird – in terminologischer Anlehnung an Beispiele aus anderen Bereichen â€“ einerseits aus der MetallhĂŒtte die „PrimĂ€rhĂŒtte“, die eine „PrimĂ€rerzeugung“ betreibt. Ihr Produkt sind „PrimĂ€rmetall“ und entsprechend auch „PrimĂ€rlegierungen“.

Die UmschmelzhĂŒtte dagegen wird zur „SekundĂ€rhĂŒtte“, die mittels Einsatz von Altmetallen und Schrotten eine „SekundĂ€rerzeugung“ betreibt. Sie stellt „SekundĂ€rmetall“ her und daraus auch „SekundĂ€rlegierungen“. Damit wird von ihr der Anspruch an Ressourcenschonung erfĂŒllt. Dies ist keine erst neuerdings entdeckte Verfahrensweise, denn Schrott wurde schon immer umgeschmolzen. Die RĂŒckfĂŒhrung in den metallurgischen Kreislauf wird heute verbreitet als Recycling bezeichnet. Hat das recycelte Metall bessere Eigenschaften als die die zu bearbeitenden Altstoffe, wird auch der Ausdruck „upcycling“ gebraucht, das Gegenteil davon wĂ€re „downcyling“, also eine Minderung, wie sie beim Recyceln von Kunststoffen nicht auszuschließen ist.

Aufgabenstellung und ihre wirtschaftlichen und technischen Grenzen

„Nachhaltigkeit“ und „verlĂ€ngerter Lebenszyklus“ sind andere zeitbedingte AusdrĂŒcke fĂŒr sparsamen Umgang mit wertvollen Rohstoffen. HierfĂŒr ist ein optimiertes Produkt-Design, das Materialverbrauch und Lebenszyklus einbezieht, mit der stofflichen Wiedergewinnung gleichrangig.[63]

Am Beginn wirtschaftlicher Recyclingmetallurgie steht seit einem Jahrhundert das Sortieren so genannter Sammelschrotte, also metallurgisch gesehen nicht sortenreiner Materialien. Was mit angeeigneter Kenntnis beim Sortieren der Schrotte begonnen hat, wird heute durch die „sensorgestĂŒtzte Sortierung“ perfektioniert.[64] Nicht ĂŒbersehen werden darf allerdings, dass alle metallischen Rohstoffe, die in Endprodukte eingehen, erst nach Ablauf von deren Lebensdauer, die sich zudem im Gefolge moderner Techniken zunehmend verlĂ€ngert, wieder fĂŒr ein Recycling frei werden. Nur am Beispiel Aluminium aufgezeigt, heißt dies, dass derzeit lediglich knapp ein Viertel des Bedarfs ĂŒber Recycling abgedeckt werden kann und diese Relation sich in naher Zukunft verschlechtern wird.[65]

Kupfer

Zwei Kriege und steigender technischer Fortschritt, dazu Bevölkerungswachstum in vielen LĂ€ndern und in deren Folge Knappheit an primĂ€rem Metall haben die sekundĂ€re Erzeugung nicht nur mengenmĂ€ĂŸig vorangetrieben, sie vielmehr der PrimĂ€ren qualitativ gleichwertig werden lassen. Besonders deutlich nicht nur bei Aluminium sondern auch bei Kupfer, das unbegrenzt recycelbar ist, gleich welcher Art die Altstoffe sind und welchen Kupferanteil sie aufweisen.

Aus einer „norddeutschen KupferhĂŒtte“ ist eine beide Sparten betreibende Werksgruppe entstanden, deren Aufgabenbereiche verzahnt sind. Wo eine sortenreine Trennung der Kupferschrotte fehlt und sich ein einfaches Umschmelzen, also direktes Recycling verbietet, fĂŒr das in 2011 nach Erweiterungen eine JahreskapazitĂ€t von 350.000 t genannt wird [66] , greift die Raffinerie mit ihren an der Erzverarbeitung orientierten Möglichkeiten ein. Es ist dann auch normal, dass man zur Wiedergewinnung von Reinkupfer die Begleitelemente der Schrotte mittels Sauerstoffzufuhr „verblĂ€st“, sie also oxidiert.[67] Die entstandenen Oxide können, sofern wertvoll genug, ihrerseits durch Reduktion wieder zu reinen Metallen werden und in den metallurgischen Kreislauf zurĂŒckkehren.

Bei der elektrolytischen Kupferraffination fallen zusĂ€tzlich AnodenschlĂ€mme an, die noch Kupfer, Silber und Gold, auch Selen und Tellur enthalten, was mit „EdelmetallrĂŒckgewinnung“ bezeichnet wird.[68] Da diese SchlĂ€mme ein Kuppelprodukt darstellen, kann man ihre Aufarbeitung entweder dem primĂ€ren Prozess, oder aber dem Recycling zuordnen.

[69]

Aluminium

Die Bedeutung gezielter Forschung nach Optimierung des Recyclings bei Aluminium ergibt sich allein schon daraus, dass im Jahr 2008 laut Angaben des Gesamtverbandes der deutschen Aluminiumindustrie (GDA) von insgesamt in Deutschland hergestellten 1,3 Millionen t Aluminium nur noch 43 % auf PrimĂ€raluminium entfielen und 750.900 t auf Recyclingaluminium, wobei beide Zahlen keineswegs die Inlandsproduktion widerspiegeln, sondern von erheblichen Einfuhren gestĂŒtzt werden.[70] Andere Aluminiumerzeuger, insbesondere internationale, in der PrimĂ€rerzeugung tĂ€tige Konzerne, betreiben seit Jahren die PrimĂ€r- und SekundĂ€rerzeugung parallel. Das heißt, sie gewinnen nicht nur Rohaluminium aus der Elektrolyse, sondern stellen auch „SekundĂ€rlegierungen“ aus RĂŒcklaufmaterial und sortierten AbfĂ€llen und Schrotten her und bauen dazu schrittweise ein eigenes Netz von Recycling-HĂŒtten auf. Eine SchlĂŒsselfunktion beim Recycling von Aluminium nehmen weltweit die GetrĂ€nkedosen ein. In den USA kamen im Jahr 2009 deutlich mehr als die HĂ€lfte der ausgegebenen Dosen zurĂŒck, angegeben werden 57,4 % oder annĂ€hernd 750.000 t Aluminium. Jedes weitere zurĂŒckgefĂŒhrte Prozent entspricht ca. 15.000 t zusĂ€tzlichen Umschmelzaluminiums zu nur 5 % des fĂŒr Neumetall erforderlichen Energieverbrauchs. (Die EU meldet fĂŒr 2008 sogar einen auf 63 % gestiegenen DosenrĂŒcklauf).

Eine die Verarbeitung von Dosenschrotten einschließende Aufgabe stellt sich unter dem Thema der Verarbeitung von Verbund- und organisch kontaminierten Schrotten. Die Entwicklung hin zu exothermen, WĂ€rme erzeugenden Prozessen anstelle endothermer, WĂ€rme verbrauchender wĂŒrde die Energiebilanz erheblich verbessern.[71]

Die SekundÀrlegierungen sind heute qualitativ in ihrer Mehrheit mit den primÀren vergleichbar, der auf ein Zwanzigstel verringerte Bedarf an Gewinnungsenergie ist ein Faktor, der unter dem Gesichtspunkt eines dem Klima dienlichen, reduzierten Energieverbrauchs weltweit Beachtung findet.[72].

Das VerhĂ€ltnis der Verwendung von PrimĂ€rmetall und recyceltem Metall wird sich vorerst noch weiter verschieben, da selbst mittelgroße Aluminiumgießereien ihren Produktionsabfall (vorwiegend BearbeitungsspĂ€ne) nicht mehr in den Markt geben, sondern selbst umschmelzen.[73] SpĂ€neschmelzöfen mit innovativem RĂŒhrwerk und Seitenkanalpumpe ermöglichen auch in dieser GrĂ¶ĂŸenordnung wirtschaftliches Recyceln im eigenen Haus.[74] Dies gilt fĂŒr die Verwertung prozessbedingt anfallenden RĂŒcklaufmaterials, aber ebenso lassen sich Sammelschrotte, AbfĂ€lle und metallhaltige KrĂ€tzen im Drehtrommelofen eingeschmolzen, mit einem Zusatz von 50 % eines Salzgemischs aus Alkalichloriden und Flussspat, das als Flussmittel dient, wieder zu SekundĂ€rmetall regenerieren. Hinsichtlich der anfallenden metallarmen, oxidhaltigen Salzschlacken war deren Deponierung ökologisch umstritten und auch wirtschaftlich unbefriedigend. Stand der Technik ist inzwischen ein nach Pressemitteilungen des MarktfĂŒhrers (ALSA) fast rĂŒckstandsfreies Vollrecyclingverfahren, dessen Bedeutung sich daraus ergibt, dass jede Tonne SekundĂ€raluminium zugleich den Anfall von 500 kg Salzschlacke bedingt. Der mit 450.000 Jahrestonnen weltgrĂ¶ĂŸte Salzschlackeaufbereiter AGOR AG gibt den weltweiten, jĂ€hrlichen Anfall an Salzschlacken mit 4,5 Millionen t an.[75]

In Umkehrung ursprĂŒnglich gegebener VerhĂ€ltnisse können die zu „Recyclern“ gewordenen einstigen UmschmelzhĂŒtten heute nicht nur SekundĂ€rlegierungen in den Markt bringen, sondern auch aus sortenreinen KnetlegierungsabfĂ€llen Walzbarren in einer der primĂ€ren Erzeugung gleichen QualitĂ€t gießen. Mit zugekauftem, primĂ€rem Reinaluminium stellen sie sogar Legierungen her, die als „PrimĂ€rlegierungen“ bezeichnet werden dĂŒrfen.

Stahl

In der Stahlerzeugung findet das Recycling von Schrotten heute ĂŒberwiegend im Elektrolichtbogenofen statt, der seine Effizienz aus dem frischenden, also Sauerstoff abgebenden „Eisenoxidgehalt“ der Schrotte bezieht. Hier gilt die Aussage: „Je rostiger, desto besser!“ Der Anteil von Recyclingstahl an der Gesamtrohstahlerzeugung wird mit bereits 45 % angegeben. Ein Siemens-Verfahren verspricht Senkung des Stromverbrauchs und Verringerung des Kohlendioxidausstoßes durch Bildung und Nutzung einer automatisch gesteuerten Schaumschlackenbildung.[76] Die bei der Stahlerzeugung anfallenden Schlacken unterliegen allein schon wegen des Mengenanfalls von jeher wirtschaftlicher Betrachtung, wobei zwischen der Verwertung der entmetallisierten Schlacke und den Methoden der Entmetallisierung zu unterscheiden ist. Der trockenen Aufbereitung metallhaltiger Schlacken wird der Vorzug gegeben. Die nach Abtrennung aller metallischen Anteile verbleibenden Fraktionen finden verbreitet in der Baustoffindustrie Verwendung.[77]

Zink, Blei und weitere recycelbare Metalle

Rohzink wird sowohl aus oxidischen LichtbogenofenstĂ€uben, EndschlĂ€mmen aus hydrometallurgischer Verarbeitung, als auch jeder Art zinkhaltiger SekundĂ€rmaterialien, wie verzinktem Schrott, zurĂŒckgewonnen. [78] Zinkschrotte mit dem Hauptbestandteil Zink können wieder zu einer Zinklegierung aufgearbeitet werden. FĂ€llt verzinkter Eisenschrott an, wird dessen ZinkĂŒberzug durch Erhitzen bis jenseits der Verdampfungstemperatur des Zinks (907 Â°C) freigesetzt. Das verdampfte Zink wird wie beim trockenen Weg der Zinkgewinnung durch AbkĂŒhlung als Rohzink niedergeschlagen. Der Zinkdampf kann aber auch durch Einblasen von Sauerstoff zu Zinkoxid werden und dieses als „Zinkgrau“ und „Zinkweiß“ entweder zur Grundlage von Anstrichen (Malerfarben) dienen, oder im nassen Weg zu Zinksulfat gewandelt in die Elektrolyse gehen und diese als Feinzink verlassen.

Ein stetig wachsender Industriezweig ist die Wiederaufarbeitung von Bleiakkus, die in Automobilen als Starterbatterien Energielieferer und -speicher zugleich sind. „Altakkus“ fallen daher in großen Mengen an und mĂŒssen auf Grund internationaler Gesetzgebung im Lande und unter Beachtung zahlreicher Mensch und Umwelt schĂŒtzender Auflagen dem Recyclingprozess unterzogen werden. Die anfallenden Mengen, die an Bedeutung bereits die PrimĂ€rerzeugung ĂŒbertreffen, [79] verlangen eine Vorbehandlung, die sie auflagenkonform von SĂ€ureresten und Ablagerungen befreit.[80] Qualitativ wird es dann zu Werkblei, kann aber durch Seigerungstechnik oder Elektrolyse weiter raffiniert und neu legiert werden. Über BleiglĂ€tte (PbO) gelangt man zu den (giftigen) Farben basisches Bleicarbonat und Bleitetraoxid. Wichtig ist, dass der Stand der Technik die hundertprozentige Recyclierbarkeit aller Teile und Inhalte solcher Batterien sichert.[81]

Blei sowie Zink finden sich auch als Oxide in den die FlugstÀube aufnehmenden Walzschlacken von Stahlwerken. Die Möglichkeit einer chlorierenden Entfernung des Bleianteils aus den Oxiden wird untersucht [82]

Komplexer als die Aufarbeitung von Kfz-Batterien und Gegenstand intensiver Forschung ist die Aufarbeitung von Computern jeder GrĂ¶ĂŸe, eingeschlossen die tragbaren Telefone sowie von GerĂ€tebatterien mit Gehalten von Lithium, Nickel, Cadmium, Edelmetallen[83] und seltenen Erdmetallen. Je nach System haben Batterien einen Inhalt an Wertmetallen von 35–85 %.[84] Einer in der Fach- wie Wirtschaftspresse veröffentlichten Information zufolge wird die Entwicklung von Silber-Zink-Akkus vorangetrieben, da sie im Gegensatz zu Lithium-Ionen Batterien vollstĂ€ndig und zudem relativ leicht recycelbar seien.[85]

Gegenstand aktueller Forschung ist das bisher nur mit Einzelbezug erschlossene Gebiet der Aufarbeitung wertvoller Schrotte aus RefraktĂ€rmetallen mittels oxidierender Salzschmelzen, besonders von Wolfram aus dem RĂŒcklauf von Wolframcarbid.[86]. Die progrediente Entwicklung bei Flachbildschirmen initiiert die Forschung bei der RĂŒckgewinnung von Indium in Form eines Indiumzinnoxids [87]

Dies gilt auch fĂŒr seit 1990 laufende, stĂ€ndig verfeinerte, praxisnahe Untersuchungen zum "NE-Metallpotenzial in Rostaschen von MĂŒllverbrennungsanlagen", es wird fĂŒr 2009 auf wenigstens 85.000 Jato geschĂ€tzt.[88]

Ofentechnik

Die Ofentechnik[89] dient zunĂ€chst der ErfĂŒllung aller metallurgischen Aufgaben, die sich im Zuge der VerhĂŒttung metallischer Ausgangsstoffe im Rahmen thermischer Prozesse ergeben. Es beginnt mit der Metallgewinnung aus Erzen. Sulfidische Erze, wie Pyrit (Schwefelkies) werden oxidierend behandelt (Röstarbeit). Oxidische Erze wie HĂ€matit werden durch Reduzieren und Desoxidieren erschmolzen. Dies geschieht durch entsprechende ZuschlĂ€ge sowie reduzierende (luftunterschĂŒssige) Flammen- oder OfenfĂŒhrung. Dem folgt die Weiterverarbeitung der gewonnenen Metalle. Sie beginnt mit der Vereinheitlichung diskontinuierlich erbrachter Chargen im Mischer. Es schließen sich das Raffinieren und Legieren, das Vergießen (Warmhalte- oder Gießofen) und die WĂ€rmebehandlung an, die je nach Legierung und Gießart vorzunehmende Nachbehandlung des Gusses. Letztere erfolgt mit Hilfe von StoĂŸĂ¶fen, Anlassöfen (BlockvorwĂ€rmung), GlĂŒhöfen (EntspannungsglĂŒhen, Warmauslagerung, Austenitisierung von Stahlguss) und Temperöfen (entkohlende GussteilhĂ€rtung in GlĂŒhkohle).

Geschichtlich steht am Anfang dieser Entwicklung allein der offene Herd, der aus einem Gemenge von Erz und Brennstoff flĂŒssiges Metall austreten lĂ€sst. Es folgt der geschlossene Herd mit natĂŒrlichem Zug oder mit höhere Temperaturen bringender Luftzufuhr mittels Blasebalg oder Blasrohr (dazu bildliche Darstellungen aus altĂ€gyptischer Zeit). Schon um 1500 v. Chr. wird aus dem Ă€gyptischen Theben ĂŒber große mit menschlicher Kraft bediente zweitaktige (Blasen – Saugen), lederne BlasebĂ€lge als Hilfe beim Schmelzen von Metall berichtet.

Es geht weiter mit dem frĂŒhgeschichtlichen Niederschachtofen, der sich mit immer besserer GeblĂ€sewindzufĂŒhrung zum Hochschachtofen (Hochofen) mit immer grĂ¶ĂŸer werdendem Gestelldurchmesser (11 m misst er beim 60 m hohen Ofen B der Salzgitter Flachstahl GmbH) und sich daraus ergebenden Beschickungsmengen von bis zu zehntausend Tonnen weiterentwickelt. Die Grenze der Wirtschaftlichkeit gilt damit indessen als erreicht und die Technik wendet sich wieder verstĂ€rkt dem Siemens-Martin-Ofen und den Elektroöfen zu, zumal sie die Möglichkeit bieten, Stahl nicht nur aus Roheisen, sondern auch aus Schrotten zu erzeugen. Sie regenerieren diese damit zugleich (siehe auch Recyclingmetallurgie) und benutzen zum „Frischen“, also der Verbrennung des Kohlenstoffs, den Sauerstoff aus den Rostanteilen des Schrotts (Rost als Fe2O3 enthĂ€lt Sauerstoff und ersetzt insofern die GeblĂ€seluft). Der Elektro-Niederschachtofen, als Lichtbogenofen ausgelegt, liefert aus Erz-Pellets und Kohlenstoff als reduzierender Zugabe Elektro-Roheisen im Direktreduktionsverfahren. Auch beim Recycling von Stahlschrott zu Rohstahl unter einer Schaumschlacke bewĂ€hrt sich der Lichtbogenofen.[90]

Vom Hochschachtofen abgeleitet ist der Kupolofen (abgeleitet von lateinisch cupola, Kuppel) als Gießereischachtofen fĂŒr die Herstellung von Eisenguss (Grauguss). Eine Seitenlinie stellt der brennstoffbeheizte Heißwind-Kupolofen dar, weil er als „kleiner Hochschachtofen“ die BedĂŒrfnisse der Eisengießereien nach schnellem Wechsel unter den gerade zu verarbeitenden Gusseisensorten befriedigen kann. Mittels angegliederter ORC-Anlage (Organic Rankine Cycle) können die energiereichen Abgase des Ofens, u.a. zur Erzeugung von Strom, genutzt werden.[91]

Allen genannten Systemen – ob Herd, Nieder- oder Hochschachtofen â€“ ist gemeinsam, dass Schmelzgut, Schlackenbildner (Kalkstein) und Brennstoff in direktem Kontakt stehen. Eine Weiterentwicklung fĂŒhrt zu Öfen, bei denen eine heiße Flamme, die oxidierend oder reduzierend eingestellt werden kann (Flammofen), ĂŒber das brennstofffreie Schmelzgut streicht oder ĂŒberhaupt keine Flamme mehr, sondern nur noch heiße Verbrennungsgase auf dieses einwirken. Andere Systeme nutzen von der Ofendecke abgestrahlte WĂ€rme (auch durch in dieser eingelassene HeizwiderstĂ€nde)[92] zum Erhitzen des Schmelzgutes („Deckenstrahlheizung“). Der Ofenraum ist in diesem Fall eine geschlossene, feststehende Wanne (Wannenofen) oder ein drehbarer Zylinder, der wegen seiner Form auch als Trommelofen bezeichnet wird, mit stirnseitiger Beschickungs- und Entnahmeöffnung. In einer verkĂŒrzten Form auch als Kurztrommelofen im Einsatz. Ein schon recht frĂŒh vollzogener Entwicklungsschritt war es, die heißen Verbrennungsgase, statt ins Freie, durch einen Rekuperator (WĂ€rmeĂŒbertrager) zu leiten, der die GeblĂ€seluft vorwĂ€rmt; beispielgebend sind die Cowper genannten Winderhitzer bei Hochöfen und der Siemens-Martin-Ofen mit Regenerativfeuerung System Martin. Die dort erstmals in technischem Maßstab eingefĂŒhrte VorwĂ€rmung der Verbrennungsluft durch die AbwĂ€rme gilt lĂ€ngst als Stand der Technik. Die Abgasverbrennung als zusĂ€tzliche WĂ€rmequelle sowie die optimierte, wĂ€rmeerhaltende Isolierung der Schmelzwanne sind weitere Schritte zu verbesserter Effizienz der Öfen. Ein Ofenhersteller gibt bei gleichgebliebenem Energieeinsatz ein erzielbares Leistungsmehr von 20–30 % an.[93]

Die Darstellung der „Ofentechnik“ unterscheidet zwischen brennstoffbeheizten Öfen (Holz, Kohle/Koks, Öl, Gas) und elektrisch beheizten Öfen, wie den Widerstandsöfen mit Heizleiterelementen ausgerĂŒstet, Induktionsöfen mit und ohne Rinne, mit Netz- (NF) oder Mittelfrequenz (MF) betrieben, oder Lichtbogenöfen (direkt oder indirekt erhitzend) mit Graphitelektrode. Das Fassungsvermögen der unterschiedlichen Systeme ist der Fertigungsaufgabe angepasst.

Induktionsofen in einer Gießerei

Vorgaben des Umweltschutzes begĂŒnstigen die elektrisch beheizten Öfen.[94] In modernen Elektroöfen wird die Schmelze entweder nur in einem bestimmten Ofenbereich – der „Rinne“ â€“ induktiv erhitzt oder die Schmelze selbst wird zur SekundĂ€rspule, die ebenfalls induktiv von einem außen liegenden, verbreitet niederfrequenten (NF) PrimĂ€rstromkreis erhitzt wird. Induktionsöfen dieser Art sind als Schmelz-, Speicher- oder Warmhalteöfen einsetzbar. Bei der Stahlerzeugung gilt der mit Gleichstrom arbeitende Ofen inzwischen als letzter Stand der Technik. Die Entwicklung von Heizleiterlegierungen und Heizleitern aus Siliciumcarbid, auch MolybdĂ€ndisulfid hat als dritte Variante elektrischer Beheizung die Entwicklung von den kleinen bis mittleren widerstandsbeheizten Tiegelöfen hin zu den Großraumöfen fĂŒr Schmelzen und Warmhalten von Aluminium begĂŒnstigt, besonders auch beim Recycling einheitlichen und „sauberen“ Einsatzgutes.

Bei den brennstoffbeheizten Öfen wurde aus gleichen GrĂŒnden, nĂ€mlich bessere Brennstoffausnutzung und Verringerung der Abgasmengen, die Brennertechnik weiterentwickelt. Statt der zu drei Vierteln aus im Prozess nutzlosem Stickstoff bestehenden Luft wird dem Brenner entweder ausschließlich Sauerstoff zugefĂŒhrt oder dieser zur Verbesserung der Ofenleistung zusĂ€tzlich in den Brenner eingespeist.

FĂŒr geringere Metallmengen (bis 750 kg) sind brennstoff- oder widerstandsbeheizte Tiegelöfen mit Deckel bei Herstellung von Formguss immer noch verbreitet im Einsatz. Heizelemente im Ofeninneren, durch keramische UmhĂŒllung geschĂŒtzte (Heiz-)Wendel, die in die Ofenwandungen eingesetzt den Schmelztiegel umgeben, liefern die zum Schmelzen und Warmhalten erforderliche WĂ€rme.

In solchen Tiegelöfen sind ĂŒber sehr lange Zeit als SchmelzgefĂ€ĂŸ ausschließlich handgefertigte, „hessische“ Tiegel eingesetzt worden, die ursprĂŒnglich sogar als dreiseitiges Prisma mit drei AusgieĂŸĂ¶ffnungen geformt waren, bis sie von solchen in Form eines Kegelstumpfes abgelöst wurden. Das Tiegelmaterial bestand aus Großalmeroder Ton im Gemenge mit Quarzsand. Damit war Feuerfestigkeit gewĂ€hrleistet, doch war das sehr raue Innere der Tiegel wegen der dadurch bedingten Metallanhaftungen nachteilig. Mit einem Zusatz aus hochwertigem Hauzenberger Graphit wurde die Feuerfestigkeit nochmals verbessert, das Tiegelinnere geglĂ€ttet und die immer graphithaltigen, historischen „Passauer Tiegel“ dadurch abgelöst, dass nun nur noch Großalmeroder Ton im Gemisch mit Graphit verwendet wurde. Um die Mitte des 20. Jahrhunderts erwiesen sich isostatisch gepresste Siliciumcarbidmassen als noch haltbarer und ersparten zudem die bisherige, „PlĂ€tschen“ genannte Handarbeit auf dem Drehteller.

Bei Magnesiumschmelzen gibt es eine Besonderheit: Wegen der oxidativen Reaktion mit Eisen sind nur geschlichtete, das heißt mit einem silikatischen Innenanstrich versehene Eisentiegel zugelassen.

Eine Besonderheit sind die aus Tonmasse hergestellten Retorten, in denen Zink gewonnen wird.

Den heutigen Stand der Technik geben die grĂ¶ĂŸeren Nichteisen-Metallgießereien vor. Die von ihnen benötigten Metallmengen in tĂ€glich zwei- bis dreistelliger Tonnenzahl werden von einer den Gieß- oder Schöpföfen vorgelagerten, eigenbetrieblichen Schmelz- oder Umschmelzeinheit als FlĂŒssigmetall bereitgehalten und auf Abruf mittels Transportpfanne bei den von Hand oder automatisch bedienten Schöpf- und Warmhalteöfen angeliefert. So beschickt, mĂŒssen es nicht immer Tiegelöfen sein, auch tiegellose Systeme werden eingesetzt. Entscheidet sich ein Unternehmen im Hinblick auf anfallende Mengen fĂŒr eine zentrale Schmelzanlage, kann es einen (Dreh-)Trommelofen wĂ€hlen, einen Niederschachtofen mit AbschmelzbrĂŒcke und ausreichend großer Wanne oder einen Induktionsofen, der ĂŒber eine bedarfsgerechte StundenkapazitĂ€t von FlĂŒssigmetall verfĂŒgt (3 t sind beispielsweise fĂŒr Aluminiumgießereien eine gĂ€ngige GrĂ¶ĂŸe).

Bei den Herstellern von Legierungen wird, was die Öfen betrifft, zwischen den PrimĂ€rerzeugern als solchen, die selbst Rohaluminium elektrolytisch gewinnen, und den SekundĂ€rerzeugern, die UmschmelzhĂŒtten oder -werke genannt werden, kaum unterschieden (siehe dazu auch oben). Beide setzen Chargenunterschiede ausgleichende Mischer ein (mit bis zu 30 t Fassung), die notwendiges Raffinieren und Legieren zulassen. Anschließend wird das FlĂŒssigmetall entweder an eine angeschlossene GießhĂŒtte (cast-house) weitergegeben oder in schmelzflĂŒssigem Zustand und somit energiesparend und damit eine unnötige Emission an Luftschadstoffen vermeidend mit Spezialfahrzeugen an Formgießereien geliefert. Eine zusĂ€tzliche Vereinfachung ergibt sich daraus, die Transportpfanne in der belieferten Gießerei unmittelbar als Gieß- oder Schöpfofen einzusetzen und sie nach ihrer Leerung gegen eine volle Pfanne zu tauschen. Eine eigene Schmelzanlage, die stets Umweltschutzvorgaben beachten muss, entfĂ€llt fĂŒr den Betrieb damit weitgehend, die Energieersparnis ist im Umweltsinne recht betrĂ€chtlich, da das nach einer Zwischenerstarrung nötige Wiederaufschmelzen entfĂ€llt. Weitere Kostenersparnisse ergeben sich daraus, dass ein ausschließlich FlĂŒssigmetall verarbeitender Betrieb auch nicht mehr die fĂŒr Schmelzbetriebe geltenden Auflagen beachten muss.

Eine Besonderheit kennzeichnet die fĂŒr das Recycling bestimmten Schmelzanlagen: Nach Sortierung und Aufbereitung, etwa durch Magnetscheider gilt es, den aus unterschiedlichen Quellen stammenden, entweder blanken, aber oft ölig verunreinigten, oder lackierten Schrott werterhaltend einzuschmelzen. Nach bisherigem Stand der Technik leitet man das Schmelzgut ĂŒber eine dem Schmelzofen vorgeschaltete AbschmelzbrĂŒcke, auf der alles höher schmelzende, vornehmlich Eisenteile, liegen bleibt und vor einer Kontaminierung der Schmelze, etwa durch einen ĂŒberhöhten Eisengehalt, entfernt werden kann. Neueste Verfahren sehen Mehrkammeröfen vor, die in einer Abschwelkammer alle organisch basierten, energiehaltigen Anhaftungen des Schrotts zu Schwelgasen werden lassen, deren Verbrennung zu der fĂŒr das Einschmelzen nötigen ProzesswĂ€rme beitrĂ€gt.[95]

Die Schmelzen, auch solche aus Recycling-Material, unterliegen, die jeweils vorhandene Ofentechnik berĂŒcksichtigend, beim Umschmelzen einer Behandlung, vergleichbar der bei PrimĂ€rerzeugung, wobei sich lediglich das Legieren in Anbetracht der bereits vorhandenen, erhaltungswĂŒrdigen Legierungselemente oft auf bloße Korrekturen beschrĂ€nken kann (siehe auch „Recyclingmetallurgie“).

Bedeutung der Metallurgie als Wirtschaftszweig[96]

Da Metalle stets zum Zweck der Weiterverarbeitung gewonnen werden, auch wenn sie zeitweilig als Wertaufbewahrungsmittel galten und noch gelten (vor allem Gold), wĂ€chst die wirtschaftliche Bedeutung der Metallurgie mit zunehmender Entfernung von Ort und Art der Grundstoffe. Dies gilt sowohl hinsichtlich der BeschĂ€ftigtenzahlen in einem umfassend „Metallindustrie“ genannten Bereich, als auch fĂŒr die Wertschöpfung, den sogenannten Veredelungseffekt.

Eine Gesamtdarstellung der ZusammenhĂ€nge ĂŒbersteigt den hier gesetzten Rahmen, einige ausgesuchte Zahlen lassen es jedoch zu, die Metallurgie als ĂŒberaus bedeutenden und keineswegs statisch verharrenden, sondern sich bedĂŒrfnisabhĂ€ngig wandelnden Wirtschaftsfaktor zu erkennen.

Zu einer umfangreichen Datensammlung Stahl siehe Stahl/Tabellen und Grafiken. FĂŒr andere Metalle beachte man auch die bei Bedarf aktualisierten Fußnoten.

Wirtschaftliche Bedeutung der Metallurgie in ausgewÀhlten Daten anhand der produzierten Mengen[97][98][99]
Metall Weltjahresproduktion 2006
(in Mio. t)
Bemerkungen DIW-Prognose 2015
(in Mio. t)
Stahl 1242 EuropĂ€ische Stahlproduktion 2007 ca. 210 Mio. t. 1366 t.
Kupfer 15 Verbrauch BRD 1,7 Mio. t > 22
Zink 7 Verbrauch BRD 2000 724.000 t, bei 367.000 t Eigenerzeugung
Blei 6–7 BRD 2000 395.000 t, davon 100.000 t aus Batterierecycling
Zinn 0,25
Nickel 1,3 nach SUCDEN (UK)
Uran 0,03
Platin 6,35 Mio. Unzen[100]
Aluminium >20 41 Mio. t (evtl. HĂŒttenaluminium + Recycling) laut [101] 33
Magnesium 0,7

Unverkennbar ist, dass sich viele metallerzeugende und metallverarbeitende Prozesse zunehmend zur Automatisierung und zum Einsatz von Robotern anbieten. Das bedeutet, dass die GesamtbeschĂ€ftigtenzahl nicht zugleich mit dem Wachstum der Produktion zunimmt, vielmehr stagnieren, tendenziell leicht zurĂŒckgehen kann. Die ArbeitsproduktivitĂ€t hingegen steigt.

Die Rohstahlerzeugung der damals 25 EU-Staaten wird fĂŒr 2006 mit 198 Mio. t angegeben, das sind 15,9 % der Weltproduktion von 1242 Mio. t. Der deutsche Anteil innerhalb der EU 25 betrĂ€gt 23,6 %, damit wird unter den stahlerzeugenden LĂ€ndern der Welt mit 46,7 Mio. t der 6. Rang erreicht. GrĂ¶ĂŸter deutscher Erzeuger ist Thyssen-Krupp mit 17 Mio. t und starken Interessen in Brasilien, wo Ende 2010 ein zweiter Hochofen fĂŒr Rohstahlbrammen in Betrieb ging, die nach eigenen Werken in Alabama (USA) und Duisburg exportiert werden. Das europĂ€ische Wachstum auf lĂ€ngere Sicht wird bei nur 1 % p. a gesehen. Im Vergleich beziffert China die Stahlerzeugung fĂŒr 2006 mit 410 Mio. t, ca. 40 % der Weltproduktion. Als Wachstumsrate wird 8 % genannt.[102]

Zur Stahlerzeugung und -verwendung in der BRD geben Zahlen aus 2007 Auskunft. Es wurden: 31,07 Mio. t Roheisen produziert, unter Hinzunahme des Schrotteinsatzes 48,55 Mio. t Rohstahl. Davon wurden 45,5 Mio. t zu Strangguss fĂŒr die Warmverwalzung zu Flach- und LangstĂ€hlen, darin eingeschlossen 14,6 Mio. t Edelstahl. Die Wirtschaftskrise 2008/2009 bringt einen deutlichen RĂŒckgang,[103] FĂŒr 2010 erwartet die deutsche Stahlindustrie einen Wiederanstieg der Rohstahlerzeugung auf 45 Mio. t (Wirtschaftnotiz in FAZ Nr. 198 vom 27. August 2010, S.13).

Weiterhin verfĂŒgbar sind Zahlen zur Weltgussproduktion (nur Formguss), die fĂŒr 2009 in allen ihren Sparten mit 80,3 Mio. t angegeben wird. Die deutschen Eisen-, Stahl- und Tempergießereien meldeten fĂŒr das Gesamtjahr 2006, dass in 265 Betrieben mit 44.000 BeschĂ€ftigten 4,5 Mio. t Guss mit einem Produktionswert von 7,2 Milliarden â‚Ź erzeugt wurden. Die Zahlen fĂŒr 2009 [104] nennen fĂŒr Deutschland eine Verringerung auf 3.18 Mio. t an Grau-,SphĂ€ro- und Stahlguss sowie 690.000 t NE-Metallguss (zum Vergleich: FĂŒr China wird eine Steigerung auf 30,5 Mio. t und 4,2 Mio. t angegeben). Bei Aluminium ist Deutschland als PrimĂ€rerzeuger von im Jahr 2008 noch 330.000 t p. a. aufgrund der hohen Energiekosten weiter zurĂŒckgefallen. Die grĂ¶ĂŸte deutsche PrimĂ€rhĂŒtte mit einer KapazitĂ€t von 230.000 jato wurde wegen zu hoher Energiekosten auf 50.000 zurĂŒckgefahren und ist von völliger Schließung bedroht.[105] FĂŒr 2005 wurden noch je 700.000 t als HĂŒttenmetall und eine ziemlich gleiche Menge aus Recycling gemeldet. Als Verbrauch 2006 werden ungefĂ€hr 2,8 Mio. t genannt. Mehr als 2 Mio. t werden zu Halbzeug. FĂŒr Formguss aus Aluminium nannte der GDM e. V., DĂŒsseldorf/Gesamtverband deutscher Metallgießereien e. V. als vorlĂ€ufige Zahl fĂŒr das Jahr 2007 828.000 t.[106]. Laut „44th census of world casting production“ ist Deutschland vom 5. auf den 6. Platz der Weltrangliste zurĂŒckgefallen, sehr deutlich bei Aluminium auf nur noch 540.444  t. Der die Eigenerzeugung weit ĂŒberschreitende Bedarf wird durch Import und eine weiterhin hohe Recyclingquote gedeckt.[107]

Besonders bei den Nichteisen-Metallen wird von den zustĂ€ndigen VerbĂ€nden vor „den ökonomischen Folgen forcierter Klimapolitik und einem Bruch der Wertschöpfungskette der Metallindustrie aus Mangel an primĂ€ren und sekundĂ€ren Vorstoffen“ gewarnt. Einige Zahlen zum Vergleich: Die USA erzeugten 2005 2,5 Mio. t HĂŒttenaluminium, Russland 3,65 Mio. t, China 7,2 Mio. t (2006 bereits 7,8 Mio. t). Alle anderen ErzeugerlĂ€nder (Deutschland eingeschlossen) brachten es auf 8,3 Mio. t. Der bedeutende Aluminiumerzeuger Norsk Hydro sieht fĂŒr Europa immerhin einen jĂ€hrlichen Produktionszuwachs von 2 % voraus.[108] Die Weltproduktion zeigt weiter steigende Tendenz. London Metal Exchange (LME) erklĂ€rt dazu, dass die BauxitvorrĂ€te der Welt bis weit in das 21. Jahrhundert reichen. Ein Report ĂŒber die globalen KapazitĂ€ten zur Herstellung von Tonerde, was nicht gleich der tatsĂ€chlichen Erzeugung ist, kommt fĂŒr das Jahr 2007/2008 zu einem Total von 95 Mio. t.[109]

Der progressiv zunehmende Bedarf an „seltenen Erden“, die korrekter als „seltene Erdmetalle“ bezeichnet werden, hat diese seit 2007 zu einem Wirtschaftsfaktor in SchlĂŒsselposition werden lassen. Im periodischen System bilden sie die lange wenig beachtete Gruppe der Lanthaniden (Lanthan). Seit 2000 sind sie zunehmend fĂŒr moderne Kommunikationstechniken, Beleuchtung und ElektromobilitĂ€t unverzichtbar.[110] Bei einigen Elementen, hervorzuheben sind hier Lanthan und Europium, hat die starke Nachfrage bereits zur Vervielfachung der Marktpreise gefĂŒhrt[111]. Die Besorgnis der verbrauchenden Industrien gilt besonders der weiterhin als monopolartig eingeschĂ€tzten Stellung Chinas und einiger anderer LĂ€nder als Lieferer. Etwas entspannt wird die Lage durch Aussagen australischer Stellen, die auf große Vorkommen des Kontinents verweisen und zumindest Japan die Lieferung seines Bedarfs zusagen. Der Weltbedarf im Jahr 2014 wird von Australien auf 190.000 t geschĂ€tzt und mit 20.000 t unterdeckt sein, obwohl China 114.000 t und Australien nur mit der Erschließung der Mount-Weld-Mine 22.000 t in den Markt bringen werden. Auch Kanada will bis zu 5000 t jĂ€hrlich gewinnen.[112]

Im Bereich Kupfer erzeugte Deutschlands grĂ¶ĂŸte KupferhĂŒtte 2005/2006 mit 3200 BeschĂ€ftigten 551.000 t Kathodenkupfer, 423.000 t Kupferdraht, 450.000 t Halbzeug und weitere 67.000 t bei verbundenen Betrieben. Als Nebenprodukte der auf gesicherte Energiezufuhr (Raffination) angewiesenen HĂŒtte wurden im Berichtsjahr noch 985 t Silber und 35 t Gold gewonnen.

Dem ist gegenĂŒberstellen, dass in der Mongolei, mit 2,5 Millionen Einwohnern auf der vierfachen FlĂ€che Deutschlands, eine einzige Mine unweit von Ulan Bator eine JahreskapazitĂ€t von 440.000 t Kupfer und 320.000 Unzen Gold haben könnte.[113]

Ende 2006 meldet die deutsche Nicht-Eisen-Metallindustrie ĂŒber 110.000 BeschĂ€ftigte in 632 Verbandsunternehmen, die einen Gesamtumsatz von 44 Milliarden â‚Ź erzielten. Bei einem deutschen Bruttoinlandsprodukt von mehr als 2 Billionen € sind die genannten Zahlen ansehnlich, dennoch könnten sie zu einer Unterbewertung der ökonomischen Bedeutung der Metallurgie (Metallindustrie) fĂŒhren. Einige Zahlen aus Österreich scheinen wirklichkeitsnahe: Bei Zusammenfassung der Produktionswerte von Metallgewinnung und -erzeugung, von Maschinenbau, Kraftfahrzeugbau und Fertigung von Metallerzeugnissen erreichte die österreichische Metallindustrie 2006 einen Anteil von 42 % an der SachgĂŒtererzeugung des Landes. Ein Ă€hnlicher Wert kann fĂŒr Deutschland zutreffen.

UnterstĂŒtzende Wissenschaften und Techniken

Die neuzeitliche Metallurgie wĂ€re ohne Chemie nicht denkbar, im Gegensatz zu den historischen AnfĂ€ngen, bei denen oft nach der Methode „Versuch und Irrtum“ vorgegangen wurde. Nicht nur dem Einsatz von Chemikern wie de Lavoisier, Wöhler oder Berzelius ist es zu verdanken, dass sich die Metallurgie zur Wissenschaft entwickeln konnte. Zu Hilfe kam ihnen die analytische Chemie mit ihren seit Beginn des 19. Jahrhunderts immer prĂ€ziseren Methoden. Lange noch arbeiteten die Laboratorien mit den Methoden der arbeitsintensiven und zeitraubenden Nassanalyse (lösen, elektrolysieren oder ausfĂ€llen, filtrieren, trocknen, wiegen), bis diese um die Mitte des 20. Jahrhunderts durch Spektrometrie, Flammenphotometrie und Prozess- Gaschromatographie abgelöst wurde, moderne analytische Verfahren die der praktizierten Metallurgie eine schnelle Bewertung des Einsatzgutes wie auch der Ausbringung ermöglichen. Die Ergebnisse der Analytik zusammen mit durch die Metallkunde physikalisch determinierten Eigenschaften der Metalle und ihrer Legierungen als Knet- und Gusswerkstoffe werden zum Ausgangspunkt weiterer Hilfswissenschaften, unter denen Materialkunde und LagerstĂ€ttenkunde hervorzuheben sind.

Die Spektrometrie stĂŒtzt besonders die SekundĂ€rmetallurgie. Binnen weniger Sekunden wird die Zusammensetzung einer FlĂŒssigmetallprobe angezeigt und dies fĂŒr bis zu 25 Elemente. Damit werden sogenannte Störelemente, wie etwa Wismut in Messing, Phosphor in Eisen oder Antimon in Aluminium nachgewiesen, selbst im niederen ppm-Bereich. Nichteisen-Metallschrott kann mit handgefĂŒhrten GerĂ€ten (Funkenemissionsspektrometer) abgetastet und vorsortiert werden.

Was die Wichtigkeit metallurgischer Forschung betrifft, besonders die Umsetzung von Ergebnissen in die Praxis, ist die Eisenmetallurgie in vielem federfĂŒhrend, sowohl fĂŒr die PrimĂ€rerzeugung und das Recycling, als auch fĂŒr das sehr innovationsfreudige Gießereiwesen. Die Gießereiforschung als eigenstĂ€ndige, wissenschaftliche BetĂ€tigung nĂŒtzt allen Gießereien.

Die Bereitstellung von Schmelze „just in time“ und damit verbunden die Automatisierung von Schmelzprozessen, die „Roboterisierung“ von GießvorgĂ€ngen, sind sĂ€mtlich ohne steuernde Elektronik nicht denkbar, weshalb ihr der Rang einer Hilfswissenschaft der Metallurgie zukommt.

Mit speziellem Bezug auf das Gießereiwesen verdienen Formherstellung, Schmelzebehandlung durch Wegnahme unerwĂŒnschter und HinzufĂŒgung erwĂŒnschter Eigenschaften sowie die Beeinflussung der Erstarrung der Schmelzen in der Gießform, die Bezeichnung Hilfswissenschaft.[114] Weiteres Beispiel die Modellbautechnik mittels erodierender, frĂ€sender sowie als CNC-Technik bezeichneter Verfahren, die es möglich machen, von der Zeichnung direkt zu ausgefrĂ€sten oder schichtenweise pulvermetallurgisch aufgespritzten Modellen oder bereits abgießbaren Formen fĂŒr Prototypen zu gelangen, die dann besonders fĂŒr Kleinserien vorteilhaft sind. Die auf diese Weise mit geringem Zeitaufwand zu gewinnenden Erkenntnisse verkĂŒrzen die Spanne von der Zeichnung bis zur Herstellung der endgĂŒltigen Dauerform und dem Anlaufen der Großserie.

FĂŒr im Druckgießverfahren in Dauerformen hergestellte Teile aus Nicht-Eisen-Legierungen hat sich eine weitere Hilfsindustrie entwickelt: Man benötigt in ihren Festigkeitseigenschaften optimierte WerkzeugstĂ€hle, die eine im fĂŒnfstelligen Bereich liegende Zahl von AbgĂŒssen ermöglichen. Die Formen sind im Prozessablauf nicht nur dem unmittelbaren Angriff des zugefĂŒhrten flĂŒssigen Metalls ausgesetzt, sondern erfahren ĂŒber die Erstarrungsphase hinweg bis zur Entnahme des Teils einen taktbestimmtem Temperaturwechsel von bis zu 500 Â°C. Speziell entwickelte „Dauerformschlichten“ sind Erzeugnisse, die mit moderner, automatisierter SprĂŒhtechnik als feiner Überzug aufgetragen werden und die Formen schĂŒtzen. Je nach Zusammensetzung beeinflussen sie auch den Verlauf der Erstarrung. Grundprinzip jeder Dauerformschlichtung ist es, dass schwarze Schlichten WĂ€rme abfĂŒhren, damit eine schnelle Erstarrung und feinkristallines GefĂŒge bewirken. Eine weiße Schlichtung wirkt isolierend, verzögert die Erstarrung, begĂŒnstigt die Nachspeisung, fĂŒhrt zu höherer Dichtigkeit, aber auch gröberer Kristallisation.

Eine besondere Technik verlangt die Formherstellung fĂŒr Feinguss. Die Gussmodelle werden hierzu aus Wachs oder Kunststoff hergestellt, mit einer keramischen Schale ummantelt. Das Modell wird in einem zweiten Schritt ausgeschmolzen oder ausgebrannt und danach der verbliebene, modellgetreue Hohlraum abgegossen. FĂŒr Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt (Zinn) werden Dauerformen mit temperaturresistentem und formgebend aufgetragenem Chlorkautschuk hergestellt, eine Methode, mit der feinste Details der Vorlage wiedergegeben werden können.

Sehr große Fortschritte gibt es bei der Herstellung von Formen fĂŒr Sandguss, die heute fĂŒr Serienfertigung, speziell im Motorenbau, nur noch in vollautomatisch arbeitenden Anlagen erfolgt. Bei den hier benötigten Formstoffbindemitteln war das Kunstharz verwendende Croning-Verfahren vor 50 Jahren ein Schrittmacher, heute setzen die Gießereien als Bindemittel fĂŒr Formen und Kerne zwar immer noch spezielle Kunstharze ein, geben aber zunehmend umweltfreundlicheren Bindersystemen den Vorzug, beispielsweise solchen auf Wasserglasbasis. Auch dies ist dem gießereitechnischen Sektor der Metallurgie zuzuordnen.

Zu den meistgenutzten Helfern auf dem breit gefĂ€cherten Feld der Metallurgie zĂ€hlen noch – in ErgĂ€nzung der Analytik â€“ die verschiedenen PrĂŒfverfahren. UrsprĂŒnglich waren diese rein mechanischer Art. Eines der Ă€ltesten Verfahren ist die hierbei die DehnungsprĂŒfung an genormten ProbestĂ€ben, so genannten ZerreißstĂ€ben. Daneben wurden Kerbschlagwiderstand und BrinallhĂ€rte geprĂŒft.

Die thermische Analyse (TA) zeigt GefĂŒgezustand und die Auswirkung gefĂŒgebeeinflussender Elemente. Bei Aluminium-Silicium-Legierungen sind dies Natrium, Strontium, Phosphor, Antimon.

Hoch beanspruchte Gussteile werden heute zunehmend zerstörungsfrei mit Hilfe elektronischer Methoden – medizinische Techniken ĂŒbernehmend â€“ vor der Auslieferung an die Abnehmer mittels Röntgen oder in dessen Erweiterung mittels Computertomographie (CT) zwei- wie auch dreidimensional ĂŒberprĂŒft.[115]. Hierunter fĂ€llt auch InlineCT (Scannen) [116] Auch mittels Sonographie und MRT (Magnetresonanz) werden Gussteile kontrolliert. Lineare Ultraschall-FehlerprĂŒfgerĂ€te mit „Phased-Array-Technik,“ stationĂ€r oder tragbar, können beispielsweise jĂ€hrlich 100.000 t Rundbarren aus Aluminium mit Durchmessern von 130 mm bis 310 mm auf HomogenitĂ€t prĂŒfen, aber auch GussstĂŒcke auf Fehler, wie EinschlĂŒsse, Poren, Lunker, sogar nicht exakte SchweißnĂ€hte.[117]. WerkstoffprĂŒfung und das Spezialgebiet der "Schadensanalyse an metallischen Bauteilen"[118] greifen hier ineinander.

Alle genannten Gebiete umschließt die TĂ€tigkeit der Deutschen Gesellschaft fĂŒr Materialkunde e. V. (DGM), die mit universitĂ€ren Fachbereichen – wie der fĂŒr weiterfĂŒhrende Erkenntnisse unverzichtbaren Metallkunde â€“ und FachverbĂ€nden (Verband der EisenhĂŒttenleute, Verband der Gießereifachleute (VDG), Gesellschaft der EisenhĂŒtten- und Bergleute (GDMB) sowie dem Deutschen Kupfer-Institut (DKI) Forschung, Fortbildung und Praxis zusammenfĂŒhrt.

Metallurgie und Umweltschutz

Obwohl ohne die moderne Analytik nicht denkbar, muss der Umweltschutz mit seinen Forderungen besonders hervorgehoben werden, denn im umweltbewussten 21. Jahrhundert sind beide die Stellung und Lösung des Problems zugleich. Lange fanden sich die Betriebe damit ab, dass metallurgische TĂ€tigkeit in einem gewissen Ausmaß umweltbelastend sein kann und im wörtlichen wie ĂŒbertragenen Sinne von der Mehrheit als „heiß und schmutzig“ angesehen wird.

Die Analytik hat daher ĂŒber das hinaus, was metallurgisch von ihr verlangt wird, wichtige zusĂ€tzliche Aufgaben zu erfĂŒllen, denn nur sie erlaubt die qualitative und quantitative Bestimmung der an faktisch alle metallurgischen Prozesse gebundenen Emissionen bis in den Nano- und Pico-Bereich. Damit bietet sie die Möglichkeit, sei es primĂ€r durch verfahrenstechnische Verbesserungen oder diesen nachgeschaltet, mit Hilfe eines sich nur der Emissionsbegrenzung widmenden neuen Industriezweiges Lufttechnik den Forderungen nach Abgasverringerung und Luftreinhaltung zu entsprechen.

Nicht nur die Luft, auch das Abwasser metallurgischer Anlagen muß sich einer Behandlung unterziehen, die alle schĂ€dlichen Stoffe eliminiert. PrimĂ€rbleihĂŒtten mĂŒssen dies wegen der Schadstoffe Blei und prozeßbedingter Sulfate besonders beachten. [119]

Solange keine der ökonomischen Bedeutung der Metallurgie – als wichtige, mitbestimmende Grundlage unserer LebensumstĂ€nde â€“ angemessene, sichere Energieversorgung zur VerfĂŒgung steht, das Angebot an Energie sich entgegen dem Bedarf verringert und verteuert und die vielfĂ€ltige metallurgische Leistung bei der Erstellung eines Kernkraftwerks (Atomkraftwerks) nicht mehr anerkannt wird, bleibt lediglich die Steigerung der Effizienz bei den herkömmlichen thermischen Energien als Zwischenlösung. Dies erfolgt im Zuge fortwĂ€hrender Entwicklung durch Erhöhung des Nutzungsgrades der eingesetzten Brennstoffe, gleich ob in großen Heizkraftwerken, oder individuell betriebenen Anlagen und fallweise sogar unter Nutzung bei chemischen Reaktionen anfallender ProzesswĂ€rme (exothermer Prozessablauf). FĂŒr die Industrie bedeutet das eine prozessgerecht automatisierte Steuerung der Brenner, die maximale Nutzung zugefĂŒhrter Heizenergie (Regenerativfeuerung) und nicht zuletzt die Reduzierung von WĂ€rmeverlusten durch verbesserte Isolation, ferner die Nutzung der AbwĂ€rme von Großanlagen (Fernheizung). Vieles ist bereits verwirklicht oder geht der Verwirklichung entgegen. Rostrote Kaminabgase (NOX-Verbindungen), wie sie bei chemischen Prozessen entstehen können, sind Vergangenheit.

Beim Recycling von Kunststoffen („Plastik“) oder kunststoffbeschichtetem Metall (Aluminiumdosen) können alle organischen Anteile in einem pyrolytischen Verfahren erfasst werden. In ihrer Gasphase dienen sie entweder als direkt zufĂŒhrbarer EnergietrĂ€ger (Brennstoff) oder sie werden mittels fraktionierter Destillation zur Wiederverwendung getrennt und je nach Beschaffenheit als wertvolle Rohstoffe in ProduktionskreislĂ€ufe zurĂŒckgefĂŒhrt

Soweit solche Verfahren aus betrieblich (noch) gegebenen UmstĂ€nden nicht in Frage kommen, werden jedenfalls zwei Bereiche heute durchgehend erfasst: Gasförmige und staubförmige Emissionen. Gasförmige durchlaufen zumindest eine abbindende, neutralisierende, zumeist alkalisierende NasswĂ€sche (VenturiwĂ€scher, oder ein ihm verwandtes System, beispielsweise die „Ringspaltwaschanlage“ bei Chloride und Phosphide enthaltenden Abgasen in Aluminiumgießereien), die nicht durch bloße AbkĂŒhlung niedergeschlagen werden können (siehe HĂŒttenrauch). Die ausgefĂ€llten oder ausgefilterten RĂŒckstĂ€nde werden verwertet oder geordnet entsorgt.

Metallurgische StĂ€ube können in Gewebefiltern nur kalt gesammelt werden, was in der Praxis die Vorschaltung eines KĂŒhlers bedingt. Heiße StĂ€ube (Kupolofenentstaubung, Lichtbogenentstaubung) werden trocken durch Elektrofilter erfasst oder mittels vorgeschalteter Nassabscheidung in Abluftreinigungsanlagen behandelt, die mit Durchsatzmengen von 100.000 mÂł pro Stunde heute keine EinzelfĂ€lle mehr sind. Das getrocknete Filtrat unterliegt einer gesetzlich bestimmten Verwertungspflicht, die aber hĂ€ufig, die Vorkosten verringernd, an der Anfallstelle erfolgen kann. Ein Beispiel sind aus den Abgasen von Kupolöfen herausgefilterte metallische StĂ€ube, die durch Injektion in die Schmelzen zurĂŒckgefĂŒhrt werden können.

Nicht weniger wichtig ist die Verwertung entsprechend aufbereiteter, durch besondere Behandlung weitgehend entmetallisierter, metallurgischer KrĂ€tzen. Es ist nicht zutreffend, sie als Abfallprodukte bei der Produktion von Metallschmelzen zu werten, ebenso wie Schlacken. Alle unterliegen der REACH-Verordnung. Je nach Zusammensetzung können sie indessen zu erneutem Einsatz als Oxidationsschutz (Abdeckung) in Schmelzöfen oder auch als „FĂŒller“, sogar als Belag („Pflaster“) im Straßenbau geeignet sein. PrĂ€zise Analytik ist auch hier die Voraussetzung, solche „AbfĂ€lle“ richtig einzuordnen und ĂŒber ihre Verwertbarkeit zu entscheiden.

Noch auf einem weiteren Gebiet treffen sich Metallurgie und Umweltschutz. Bekannt ist die Sanierung der in der DDR durch den Uranabbau fĂŒr die Sowjetunion entstandenen UmweltschĂ€den (Halden, Schlammteiche). Unter Tage mĂŒssen die aufgelassenen Stollen gesichert werden, sei es durch VerfĂŒllen oder Vermauern. Wenn es keine Umweltgefahren mit sich bringt, können Abraum- und Schlackenhalden auch begrĂŒnt werden und landschaftsgestaltend wirken. Im Braunkohletagebau ist Rekultivierung nach Auskohlung verbreiteter Standard, in Ostdeutschland wird es seit 1990 nachgeholt. Die Rekultivierung – und damit gleichzeitig ein Schutz vor Auslaugung mit der Folge einer KaliĂŒberfrachtung von GewĂ€ssern â€“ wird auch bei den in Hessen und ThĂŒringen besonders auffallenden Halden aus dem Abbau von kali- und magnesiumhaltigen Salzen mit erheblichem Aufwand versucht. An anderen Stellen ist die Natur in der Lage, selbst die „Wunden zu heilen“. Im Eisenerzabbau wurde bis ins 20. Jahrhundert manche ausgebeutete Grube sich selbst ĂŒberlassen und nur die das inzwischen lĂ€ngst wieder bewaldete GelĂ€nde hĂŒgelig verformenden Pingen (GrubeneinbrĂŒche) bezeugen die ehemalige Erzgewinnung.

Namhafte Metallurgen

Georgius Agricola: „de re metallica libri XII“
Georgius Agricola

Nach nur wenigen historischen VorlÀufern wurde die Metallurgie vor allem in den letzten 200 Jahren von mehreren namhaften Wissenschaftlern entscheidend weitergebracht. Dazu gehören vor allem:

Historisch

Eisenbezogen

Nichteisenmetalle

Lehrer und Forscher

Herangezogene Literatur

Lexika

  • Meyers Konversations-Lexikon. 5. Auflage. Bibliographisches Institut, Leipzig und Wien 1897.
  • Josef Bersch (Hrsg.): Lexikon der Metalltechnik. A. Hartlebens Verlag, Wien 1899. (Handbuch fĂŒr alle Gewerbetreibende und KĂŒnstler auf metallurgischem Gebiete)
  • Wissenschaftlicher Rat der Dudenredaktion (Herausgeber), GĂŒnther Drosdowski und andere (Bearb.): Der Große Duden in 10 BĂ€nden; Bd. 7: Duden Etymologie. Herkunftswörterbuch der deutschen Sprache. Nachdruck der Ausg. von 1963, bearb. von: Paul Grebe, Bibliographisches Institut/Dudenredaktion, Mannheim 1974, ISBN 3-411-00907-1. (In FortfĂŒhrung der „Etymologie der neuhochdeutschen Sprache“ von Konrad Duden)
  • Der neue Brockhaus: Lexikon und Wörterbuch in 5 Bd. und einem Atlas. 5., völlig neubearb. Auflage. Brockhaus Verlag, Wiesbaden 1975, ISBN 3-7653-0025-X.
  • Johannes Klein (Bearb.): Herder-Lexikon: Geologie und Mineralogie. 5. Auflage. Herder Verlag, Freiburg im Breisgau 1980, ISBN 3-451-16452-3. (mehrteiliges Werk)
  • JĂŒrgen Falbe, Manfred Regitz (Hrsg.): Römpp-Chemie-Lexikon. 9., erw. und neubearb. Auflage. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1995–1995, ISBN 3-13-102759-2. (mehrteiliges Werk, insgesamt 6 Bd.)
  • Ernst Brunhuber, Stephan Hasse: Gießerei-Lexikon. 17., vollst. neu bearb. Auflage. Schiele & Schön Verlag, Berlin 1997, ISBN 3-7949-0606-3.
  • Hermann Kinder, Werner Hilgemann: dtv-Atlas zur Weltgeschichte. Von den AnfĂ€ngen bis zur Gegenwart. Orig.-Ausg., dtv, MĂŒnchen 2000, ISBN 3-423-03000-3. (Sonderausgabe des im dtv in zwei BĂ€nden 1964 und 1966 erstmals erschienenen dtv-Atlas Weltgeschichte)
  • Ekkehard Aner: Großer Atlas zur Weltgeschichte. 2. Auflage. Erw. Ausg. des Standardwerks von 1956, Westermann Verlag, Braunschweig 2001, ISBN 3-07-509520-6.
  • Microsoft Encarta EnzyklopĂ€die Professional 2003 auf DVD..(Elektronische, multimediale EnzyklopĂ€die; siehe auch: Microsoft Encarta)

Fachliteratur

  • Hermann Ost: Lehrbuch der chemischen Technologie. 21., von B. Rassow bearbeitete Auflage, JĂ€necke Verlag, Leipzig 1939. (Kapitel „Metallurgie“)
  • Alfred von Zeerleder: Über Technologie der Leichtmetalle. 2. Auflage. Verlag des Akademischen Maschinen-Ingenieur-Vereins an der E. T. H. ZĂŒrich 1951.
  • Hans Schmidt: Das Gießereiwesen in gemeinfasslicher Darstellung. 3., umgearb. u. erw. Aufl. Gießerei-Verlag, DĂŒsseldorf 1953.
  • Hans Riedelbauch: Partie- und Chargenfertigung in betriebswirtschaftlicher Sicht. In: ZfhF – Zeitschrift fĂŒr handelswissenschaftliche Forschung. Westdeutscher Verlag, Köln u. a., Heft 9, 1959, S. 532–553.
  • Ernst Brunhuber: Schmelz- und Legierungstechnik von Kupferwerkstoffen. 2., neubearb. Aufl. Schiele & Schön Verlag, Berlin 1968.
  • Guss aus Kupfer und Kupferlegierungen, Technische Richtlinien. Herausgeber u. a. Deutsches Kupfer-Institut, DĂŒsseldorf/Berlin 1982, keine ISDN.
  • Mervin T. Rowley (Hrsg.): Guss aus Kupferlegierungen. Schiele & Schön Verlag, Berlin 1986, ISBN 3-7949-0444-3. (dt. Übersetzung; engl. Originaltitel: Casting copper base alloys)
  • DKI-Workshop. Deutsches Kupfer-Institut, Berlin. (Schriftenreihe; TagungsbĂ€nde – unter anderem 1993, 1995)
  • Arnold Frederik Holleman, Egon Wiberg: Lehrbuch der anorganischen Chemie/Holleman-Wiberg. 102., verb. und stark erw. Auflage. Verlag Walter de Gruyter & Co., Berlin u. a. 2007, ISBN 3-11-017770-6.

Sonstige Quellen

  • Verein Deutscher Gießereifachleute (Herausgeber). Gießerei-Kalender. Gießerei-Verlag, DĂŒsseldorf 1971 u. Folgejahre, ISSN 0340-8175. (erscheint jĂ€hrlich; ab 1999 unter dem Titel Giesserei-Jahrbuch)
  • FachzeitschriftenjahrgĂ€nge: Aluminium, Gießerei, Erzmetall/World of Metallurgy, Giesserei-Rundschau
  • Sol & Luna. Degussa-Eigenverlag, 1973.
  • G. Ludwig, G. Wermusch: Silber: aus der Geschichte eines Edelmetalls. Verlag die Wirtschaft, Berlin 1988, ISBN 3-349-00387-7.
  • Auf den Spuren der Antike. H. Schliemanns Berichte, Verlag der Nation, Berlin 1974.
  • Stahl-Informationszentrum, DĂŒsseldorf (Hrsg.): Faszination Stahl. Heft 13, 2007.
  • Google Web-Alerts fĂŒr: „Weltproduktion an Metallen“. (unregelmĂ€ĂŸig erscheinende Berichte)
  • Hans-Gert Bachmann: FrĂŒhe Metallurgie im Nahen und Mittleren Osten, Chemie in unserer Zeit, 17. Jahrg. 1983, Nr. 4, S. 120-128, ISSN 0009-2851

WeiterfĂŒhrende Literatur

  • F. Oeters: Metallurgie der Stahlherstellung. Berlin 1989.
  • Arnold Fr. Holleman, Nils Wiberg, Egon Wiberg: Lehrbuch der anorganischen Chemie. Walter de Gruyter & Co, Berlin u. a. 2007, ISBN 3-11-017770-6.
  • Eugen Piwowarsky: Hochwertiges Gusseisen. Berlin 1951/1961.
  • Endbericht Nachhaltige Metallwirtschaft NMW. (Erörterungen, Zahlen, Tabellen am Beispiel Hamburg)
  • V. Tafel: Lehrbuch der MetallhĂŒttenkunde. BĂ€nde I – III, S. Hirzel, Leipzig.
  • Heinz WĂŒbbenhorst: 5000 Jahre Gießen von Metallen. Gießerei-Verlag, DĂŒsseldorf 1984, ISBN 3-87260-060-5.
  • Silber, aus der Geschichte eines Edelmetalls, siehe Abschnitt „Sonstige Quellen“
  • Stahl – vom Eisenerz zum Hightech-Produkt. DVD ĂŒber www.stahl-info.de
  • NE-Metall-Recycling-Grundlagen und Aktuelle Entwicklungen. Schriftenreihe der GDMB, Heft 115, ISBN 978-3-940276-11-7.
  • Stefan Luidold, Helmut Antrekowitsch: Lithium - Rohstoffgewinnung, Anwendung und Recycling. In: Erzmetall. 63 Nr. 2, 2010, S. 68 (Abdruck eines Vortrags, gehalten anlĂ€sslich des 44. Metallurgischen Seminars des Fachausschusses fĂŒr metallurgische Aus- und Weiterbildung der GDMB.
  • "Recycling von Kupferwerkstoffen".BroschĂŒre des DKI, www.kupferinstitut.de (kostenlos).

Einzelnachweise

  1. ↑ Die Bereitstellung der metallurgisch wertvollen Stoffe ist dabei Aufgabe des Bergbaus, oder angemessener anderer Techniken (Tagebau
  2. ↑ Vergleiche hierzu auch „Chirurg“, einer der etwas mit seinen HĂ€nden vollbringt
  3. ↑ WeiterfĂŒhrendes: Zedlersches Lexikon. Bd. 20, 1739/1740, Spalte 1255. Artikel Metallurgie. Ferner zum Bedeutungswandel von mĂ©tallon: in Liddell/Scotts Wörterbuch sowie unter mĂ©tallurgie in Dictionnaire de l'AcadĂ©mie française.
  4. ↑ Es gibt auch den selten gebrauchten, gleichbedeutend zu verstehenden Begriff Kupfersteinzeit fĂŒr die frĂŒheste Phase der Kupferzeit.
  5. ↑ u. A. Wirtschaftsnachricht in FAZ Nr. 174, 2008
  6. ↑ Wirtschaftsnachricht in FAZ Nr. 214, 2008
  7. ↑ Zitierung des PrĂ€sidenten des Oberbergamtes Freiberg im Rahmen eines Beitrags (gez. PS. Dresden) „Rampenschlag“ fĂŒr ein neues Bergwerk im Erzgebirge, FAZ Nr. 260 vom 8. November 2010, S. 16.
  8. ↑ "„Rot wie Blut, GrĂŒn wie Kupfer“ (Ulf von Rauchhaupt) und „Wie wir ungleich geworden sind.“ (Tilman Spreckelsen), zwei gut beblderte BeitrĂ€ge mit einer Karte zur Ausbreitung der Metallurgie in Europa, siehe NĂ€heres in FAS Nr. 7 vom 20. Februar 2011, S. 58/59 und im FAZ-Archiv.
  9. ↑ Zwar wird „Chalkos“ synonym fĂŒr Bronze und Kupfer benutzt, Funde haben aber gezeigt, dass zumindest regional fĂŒr GegenstĂ€nde, die zuerst aus reinem Kupfer gefertigt wurden (Leitfund: Kupferbeile), relativ bald wegen der grĂ¶ĂŸeren HĂ€rte etwa ab 2500 v. Chr. Bronze als nĂŒtzlicher erkannt wurde. Vermutlich sind die ersten Bronzen eine Zufallsentdeckung gewesen, indem Zinnerz und Kupfererz zusammen erhitzt wurden.
  10. ↑ Erzmetall. 61, Nr. 3, 2008.
  11. ↑ „Solar World erhĂ€lt Aufsuchungsrechte fĂŒr Lithium “. in Economics, Technology and Science,ERZMETALL 64/2011, No3., S. 181
  12. ↑ FAZ Nummer 234 vom 8. Oktober 2011
  13. ↑ Elemente der Nummern 57-64 des periodischen Systems
  14. ↑ eingehender bei Holleman-Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, Verlag de Gruyter Berlin, Kapitel „Die Gruppe der seltenen Erdmetalle“
  15. ↑ „Verborgene Hausse bei Seltenen (sic!) Erden“, bes.London in FAZ Nr. 305/2010, S, 21
  16. ↑ „Chinas Politik macht seltene Erden teuer“, Bericht der F.A.Z. in Nr. 144 vom 24. Juni 2011, S.27
  17. ↑ F.A.Z. vom 3. Juli 2011,Nr. 153, S. 22 „Bedeutender Fund von seltenen Erden auf dem Meeresboden“ (nahe Hawai); ferner F.A.Z. vom 20. Juli 2011, Nr.166, S. N2: Uta Bilow "Begehrte Metalle im Tiefseeschlamm
  18. ↑ s. "Vergeudete SchĂ€tze" von Judith Lembke in FAZ Nr. 203 vom 1. September 2011, S.11
  19. ↑ FĂŒr eine Tonne Rohaluminium werden 4 t Bauxit, 0,5 t Kohle, aber 15.000 kWh elektrische Energie benötigt.
  20. ↑ Einen sehr informativen Vergleich der Herstellungsverfahren fĂŒr PrimĂ€rmagnesium gibt Michael Stelter et al. in „ERZMETALL/World of Metallurgie“, Jahrgang 64/2011, No.3,S. 151
  21. ↑ Damals (ein periodicum) 9/97, S. 33, Prof. Josef Eisinger (Physiologie, Biophysik): Im antiken Rom wurde dem Wein Blei zugesetzt und rief typische Krankheiten hervor. Das wirkte sich umso mehr aus, als ab der Kaiserzeit das Trinken von Wein in allen Schichten ĂŒblich war.
  22. ↑ Google alerts-  Wirtschaftsdatendienst
  23. ↑ Berichte zum „Goslarer Tag der Metallurgie“, u. a.:
    K. Hanusch: Metallurgie im Wandel- von der Vergangenheit in die Zukunft. 61, Nr. 2, 2008, ISSN 1613-2394, S. 69 (Beispiele BleihĂŒtte Oker, ZinkhĂŒtte Harlingerode).
  24. ↑ a b Stephan Hasse: Gießerei Lexikon. 17. Auflage. Schiele & Schoen, Berlin 2000, ISBN 3-7949-0606-3.
  25. ↑ Dazu ausfĂŒhrlicher in: Gemeinfassliche Darstellung des EisenhĂŒttenwesens. Verband deutscher EisenhĂŒttenleute, DĂŒsseldorf.
  26. ↑ Die Trimet AG in Essen, 2010 Erzeuger von 500.000  t Alumium, als PrimĂ€rerzeuger und bedeutender Recycler, sieht hier laut einem Bericht der FAZ vom 17. September 2011, Nr. 217, S. 117, "TRIMET hofft auf eine höhere Nachfrage nach Aluminium", bis 2020 einen Bedarf von einer Million  t.
  27. ↑ siehe dazu unter Fußnote 17
  28. ↑ http://www.georgfischer.com
  29. ↑ dieser aus der chemischen Metallurgie kommende Begriff sollte nicht mit dem historiegeprĂ€gten der Kupfersteinzeit verwechselt werden
  30. ↑ Siehe Niedriglegierte Kupferwerkstoffe, Informationsdruck i8 des DKI
  31. ↑ Kartusch- oder Kartuschenmessing wird fĂŒr GeschoßhĂŒlsen jeder Art und GrĂ¶ĂŸe, die außer dem Geschoß selbst auch die Treibladung enthalten verwendet.
  32. ↑ Zinkgewinnung. In: Arnold Fr. Holleman, Nils Wiberg, Egon Wiberg: Lehrbuch der anorganischen Chemie. Walter de Gruyter & Co, Berlin u. a. 2007, ISBN 3-11-017770-6, S.432.
  33. ↑ K. Weigel, R. Dreyer: Zinkoxid-Produktion, Markt und Anwendungsgebiete. In: Erzmetall. 61, Nr. 5, 2008.
  34. ↑ lt. Römpp Chemie-Lexikon. 9. Auflage. Thieme-Verlag, 1995.
  35. ↑ Die Angaben zu den weltweit vorhandenen Lithium-Vorkommen und der möglichen Jahresproduktion schwanken jedoch quellenabhĂ€ngig betrĂ€chtlich. Über große Vorkommen soll Bolivien verfĂŒgen.
  36. ↑ siehe, auch zur Vertiefung Stefan Luidold, Helmut Antrekowitsch: Lithium - Rohstoffquellen, Anwendung und Recycling. In: Erzmetall. 63, Nr. 2, 2010, S. 68.
  37. ↑ Kobalt aus Afrika fĂŒr deutsche Elektromobile. Wirtschaftsbeitrag in FAZ vom 8. MĂ€rz 2010. Nr. 56, S. 19.
  38. ↑ Römpp Chemie-Lexikon nennt u. a. sogar Verwendung als Moderator in der Reaktortechnik
  39. ↑ lt. Presseinformation des KTI (Karlsruher Institut fĂŒr Technologie) vom 13. November 2009, wiedergegeben in Erzmetall. 63, Nr. 1, 2010, S. 45.
  40. ↑ Zitat Loriot, alias Vicco von BĂŒlow: „frĂŒher war mehr Lametta“
  41. ↑ Rhein-Zeitung vom 22. August 2008.
  42. ↑ Erzmetall. 61, Nr. 4, 2008.
  43. ↑ HERO Premium-Feingussverfahren, TITAL Bestwig.
  44. ↑ aus Technology. In: Erzmetall. 63, Nr. 4, 2010, S. 220.
  45. ↑ WINDOWS Life. In: Focus Afrika. Nr. 1, 2008.
  46. ↑ Bis 1918 wurde in Deutschlands höchstgelegenem Bergwerk unter der Zugspitze molybdĂ€nhaltiges und daher kriegswichtiges Wulfenit oder Gelbleierz bis zur Erschöpfung des Vorkommens abgebaut.Zitiert aus GDMB News in ERZMETALL 2/2011, S.XVI
  47. ↑ "Welt" ist nicht explizit in der Quelle erwĂ€hnt aber schließbar."FAZ 2010-11-20"
  48. ↑ RefraktĂ€rmetalle – SchlĂŒsselwerkstoffe fĂŒr die High Tech Industry. In: Erzmetall. 61, Nr. 2, 2008., ferner zum Thema Gerhard Gille, Andreas Meier, in ERZMETALL 3/2011,S. 123, "Refractory Metals - Materials for Key Technologies and high Tech Applications
  49. ↑ Erzmetall. 61, Nr. 4, 2008. Kommentar: Rio Tinto erwartet ab 2010 aus einer neuen Anlage zur MolybdĂ€ngewinnung eine Jahresproduktion von 4500 kg Rhenium.
  50. ↑ Die Markenbezeichnung OSRAM ist ein Kunstwort aus der ersten Silbe von Osmium und der letzten von Wolfram.
  51. ↑ lt. FAZ Wirtschaftsmitteilungen. Nr. 207, 2008.
  52. ↑ lt. FAZ Wirtschaftsmitteilungen. Nr. 193, 2008.
  53. ↑ lt. FAZ Wirtschaftsmitteilungen. Nr. 220, 2008.
  54. ↑ Metalle – Motor der Kommunikations- und Energietechnik. In: Erzmetall. 61, 2008.
  55. ↑ Hendrik Kafsack: EU wegen knapper Rohstoffe in großer Sorge. In: FAZ vom 20. November 2010, Nr. 271, S. 13. Online-Volltext.
  56. ↑ damit wird die allgemein vertretene Ansicht begrĂŒndet, Silber sei heute weniger den Edelmetallen als den industriell genutzten Metallen zuzuordnen. FAZ Nr. 8, 2008.
  57. ↑ ein „Handy“ enthĂ€lt zwar nur 24 mg Gold und 9 mg Palladium, aber 2006 wurden davon ĂŒber 1 Milliarde verkauft, weiteren Zahlenangaben in Ulrich Grillo: NE-Metallindustrie – ökonomisch und ökologisch wertvoll. In: Erzmetall. 61, Nr. 3, 2008, S. 162 (PDF).
  58. ↑ FAZ v. 18. Juli 2008 meldet das Defizit fĂŒr 2007 mit 480.000 Unzen bei weiter steigendem Bedarf und verringertem Angebot
  59. ↑ laut Börsennotiz stieg im Jahresverlauf 2008 der Preis fĂŒr die Unze (31,1 g) auf > 9500 USD
    Erzmetall. Nr. 4, 2008.
  60. ↑ laut einer auf mining-technology 4/2010 bezugnehmenden Notiz in Erzmetall 63, Nr. 2, 2010, S. 97 untersagt Ungarn auf seinem Staatsgebiet die Cyanidlaugung und will dies im Zuge seiner EU-RatsprĂ€sidentschaft auch europaweit durchsetzen.
  61. ↑ FAZ Nr. 8, 2008.
  62. ↑ FAZ Wirtschaftsmeldung vom 10. Mai 2010 ·Nr. 108· S.15
  63. ↑ GĂŒnther Fleischer: Nachhaltiges Produkt-Design zur Förderung der Verwendung von NE-Metallen. In: Erzmetall. 60, Nr. 6, 2007, ISSN 1613-2394, S. 332 f.
  64. ↑ Die RWTH Aachen unterhĂ€lt ein damit befasstes „Institut fĂŒr Aufbereitung“
  65. ↑ Prof. Dr.-Ing. Georg Rombusch in "Editorial", ERZMETALL 63/2010
  66. ↑ "Aurubis nimmt Anlagen von KSR Plus in LĂŒnen offiziell in Betrieb"(nach Presseinformation vom 7. Juli 2011),ERZMETALL 64/2011, No.4, S.233
  67. ↑ "A new prozess of copper smelting with oxgen enriched bottom blowing technology", Zhisiang Cui, Dianbang Shen , Zhi Wang, Erzmetall 84/2011, No. 5, S. 254
  68. ↑ James E. Hoffmann: The worlds most complex metallurgy revisited. In: Erzmetall. 61, Nr. 1, 2008, S. 6 f.
  69. ↑ eine ausfĂŒhrliche Darstellung zum „Recycling von Kupferwerkstoffen“ gibt eine vom Deutsches Kupferinstitut herausgegebene BroschĂŒre
  70. ↑ Ein global tĂ€tiger Erzeuger von PrimĂ€raluminium nennt fĂŒr 2009 eine Steigerung des von ihm allein in Deutschland durch Recycling wiedergewonnenem Metalls um 40 % auf 280.000 t und sagt fĂŒr 2010 sogar eine Million t voraus. Quelle: Presseinterview in FAZ Nr. 214 vom 15. September 2010, S. 14.
  71. ↑ Hierzu Beitrag von Michael Schwalbe, "Grundlagen und Möglichkeiten der Verarbeitung von höher kontaminierten Aluminiumschrotten",Vortrag vor dem Leichtmetallfachausschuß der GDMB am 20. September 2010,abgedruckt in ERZMETALL (ISSN 1613) 64/2011 No 3 May/June, S.157
  72. ↑ lt. FAZ vom 15. Januar 2010, S. 12, meldet eine Wirtschaftsnotiz „Aluminiumschrott wird knapp“. Man bezieht sich auf Angaben des VAR (Verband der Aluminiumrecycler), wonach China seine Schrotteinfuhren aus Europa im Jahr 2009 auf 550.000 t verdoppelt hat.
  73. ↑ Eine auf AutomobilrĂ€der spezialisierte Gießerei hat einen tĂ€glichen SpĂ€neanfall von 30 t. Diese werden mit drei speziellen SpĂ€neschmelzöfen und einer gemeinsamen Stundenleistung von 1500 kg FlĂŒssigmetall wieder in die Fertigung zurĂŒckgefĂŒhrt und machen 30 % des Gesamtbedarfs an FlĂŒssigmetall aus. Presseinformation vom 8. MĂ€rz 2010 aus Erzmetall 63, Nr. 3, 2010, S. 161 „Technology“.
  74. ↑ Erzmetall. 61, Nr. 1, 2008, S. 46.
  75. ↑ Erzmetall. 61, Nr. 4, 2008 (Presse-Information vom 24. Juni 2008).
  76. ↑ siehe auch unter Ofentechnik mit dortiger Fußnote zum SIMELT FSM Schaumschlackenmanager
  77. ↑ Andreas Jungmann, Andreas Schiffers: Dry processing and High Quality Apllications for Steel slag. In: Erzmetall - World of Metallurgy. 63, Nr. 1, 2010, S. 13f.
  78. ↑ Andrzej Chmielarz, "Zinc Smelting in Poland - Review of Industrial Operations",Vortrag vom September 2009, in ERZMETALL 63/2010, No.3, S. 142
  79. ↑ "Lead A Bright Future for the Grey Metal", David N. Wilson, ERZMETALL 64/2011, No, 4, S 196
  80. ↑ Massimo Mascagni: New Developments in Pb Batteries Recyling: How to Minimize Environmental Impact Reducing Production Costs. Erzmetall. 63, Nr. 5, 2010, S. 252.
  81. ↑ Presseinformation BERZELIUS vom 16. November 2009, wiedergegeben in Erzmetall, 63, Nr. 1, 2010, S. 40, „die Bleibatterie hat Zukunft“.
  82. ↑ "Fundamentals of Chlorination of Lead Oxide using Magnesium Chloride", Christane Scherf, AndrĂ© Ditze, ERZMETALL 64/2011, No.4, S.205
  83. ↑ dazu auch Abschnitt 3.3 „Edelmetalle“, .
  84. ↑ E. Rombach et al.: Altbatterien als sekundĂ€re Rohstoffressourcen fĂŒr die Metallgewinnung. In: Erzmetall.
  85. ↑ Erzmetall. 61, Nr. 5, 2008, S. 335.
  86. ↑ "Technologien zum Recycling von Hartmetallschrotten" (Teil 1,2), Th. Angerer, St. Luidold. H. Antrekowitsch, in ERZMETALl(s.a.a.O) Heft 1/2011,S.6 f. ibidem Heft 2 S.62
  87. ↑ „Thermisch mechanische Anreicherung von Indiumzinnoxid aus Displayeinheiten gebrauchter Flachbildschirme“. Anika Bihlmayer, Martin Völker in „Erzmetall, World of Metallurgy“, 64/2011, No. 2, S. 79
  88. ↑ R.Gillner et al. in Erzmetall 64/2011, No.5, S.260
  89. ↑ siehe auch bei Zeerleder, DĂŒsseldorf 1953
  90. ↑ Recycling von Stahl wird umweltfreundlicher. In: Erzmetall - World of metallurgy. 61, Nr. 1, 2010, S. 102.
  91. ↑ ERZMETALL 4/2011, No.4, S.239, Franken Guss-Kitzingen BMU-Förderung eines Pilotprojektes.. (Wiedergabe einer Presseinformation vom 30. Mai 2011)
  92. ↑ siehe Heizleiterlegierungen
  93. ↑ Erzmetall. 61, Nr. 5, 2008, S. 333.
  94. ↑ fĂŒr eine eingehende Darstellung siehe die Fachliteratur, unter anderem: Industrieofenbau. Vulkanverlag, Essen.
  95. ↑ Rudolf P. Pawlek: Fortschritte beim Umschmelzen und Gießen von Aluminium. In: Erzmetall. 61, Nr. 2, 2008.
  96. ↑ Die Angaben in diesem Abschnitt werden soweit neuere Zahlen vorliegen, diesen angepasst.
  97. ↑ Berichte der Wirtschaftsvereinigung Metalle, Berichte des DIW Berlin, GeschĂ€ftsberichte, Mitteilungen in Fachpresse und Frankfurter Allgemeine Zeitung.
  98. ↑ Rudolf Pawlek. Editorial Erzmetall 5/2010 „Aluminium im Jahre 2010“ (mit zeitbezogenen Zahlen zu PrimĂ€rerzeugung und Recycling).
  99. ↑ Zahlenangaben fĂŒr 2000, 2005 und 2006 kommen aus verschiedenen, nicht immer ĂŒbereinstimmenden Quellen, sind durch die expansive Entwicklung in einigen Regionen der Welt (beispielsweise China), aber auch die Krise von 2008/2009 zum Teil obsolet geworden, geben aber wenigstens einigen Anhalt ĂŒber weltweit erzeugte Mengen wichtiger Metalle sowie Erzeugung und Verbrauch in der BRD.
  100. ↑ FAZ fĂŒr 2007
  101. ↑ Frankfurter Allgemeine Zeitung, 1. Oktober 2007.
  102. ↑ Zahlenquellen: IISI, Stahl-Zentrum, Unternehmen, Pressemeldungen
  103. ↑ FAZ meldet am 9. Januar 2009 im Wirtschaftsteil auf S. 11 unter „Das Ende der Stahlstatistik“ fĂŒr Dezember 2009 eine leicht erholte Rohstahlproduktion von 3,03 Millionen t. Gleichzeitig wird mitgeteilt, dass die gesetzliche Verpflichtung zur Angabe von Produktionsziffern fĂŒr die gesamte Stahlbranche mit Jahresende 2009 ausgelaufen ist.
  104. ↑ Quelle: 44th census of world casting production,Modern Casting Staff report 12/2010 S. 23 f.
  105. ↑ Presse-Info vom 14. September 2010 zitiert in Erzmetall. 63, Nr. 6, 2010,S. 331.
  106. ↑ und als vorlĂ€ufigen Gesamtausstoß bei NE-Metallen und -Legierungen 1024.370 t. Neben Aluminiumguss wurden hier noch gezĂ€hlt 30.700 t fĂŒr Magnesiumguss, 93.350 t fĂŒr Guss aus Kupfer und seinen Legierungen sowie 70.200 t fĂŒr Zinkguss und 1892 t fĂŒr „sonstige“.
  107. ↑ Erzmetall. Nr. 6, 2007: Rheinische AluminiumhĂŒtte erhöht mit neuem Recyclingofen den Gesamtausstoß fĂŒr die Walzbarrenfertigung um 50.000 auf 400.000 t/a.
  108. ↑ FAZ Nr. 71, 2008.
  109. ↑ Bauxit and Alumina Activities in 2007 to 2008, Report by R. Pawlek. In: Erzmetall. 61, Nr. 5, 2008.
  110. ↑ FAZ vom 20. November 2010, Hendrik Kafsack: EU wegen knapper Rohstoffe in großer Sorge. s. auch in FAZ vom 20. November 2010, Nr. 271, S. 13. Online-Volltext.
  111. ↑ RĂŒdiger Köhn, "Auf dem falschen Fuß", in FAZ Nr.207 vom 6. September 2011, S.22
  112. ↑ Christoph Hein: Australien sichert Japan Seltene Erden zu. In: FAZ vom 25. November 2010, Nr. 275, S. 12. Online-Volltext.
  113. ↑ lt. FAZ Wirtschaftsmitteilungen. Nr. 155, 5. Juli 2008.
  114. ↑ Ein einschlĂ€giger Zulieferer teilt in der Presse („Borkener Zeitung“) mit, dass 2007 ein Umsatz von 225 Mio. â‚Ź erzielt wurde.
  115. ↑ „Neue Wege in der Computertomographie und der BauteilprĂŒfung “,berichtet von j. Rosc, Th. Pabel, G.F. Geier, D. Habe, O. Brunke in „Giesserei Rundschau“ Jhg. 58, Heft 5/6 - 2011, S.98
  116. ↑ I.Stuke, O. Brunke, „InlineCT - Schnelle Computertomographie in der Massenfertigung“ ,ibidem S. 102
  117. ↑ lt. Erzmetall. 61, No. 4 und 5, 2008.
  118. ↑ dazu auch Praktika der RUB (Ruhr-UniversitĂ€t Bochum), Institut fĂŒr Werkstoffe - Lehrgebiet WerkstoffprĂŒfung
  119. ↑ "Entwicklung einer online-Sulfidanalytik in der Abwasserbehandlungsanlage einer PrimĂ€rbleihĂŒtte", Anja Steckenborn,Urban Meurer, Erzmetall 5/2011, Nr.4 S.282

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