Nemetalne mineralne sirovine

Nemetalne mineralne sirovine prilikom topljenja ne daju novu sirovinu, a obično su vezane uz sedimentne stijene. U svjetskoj potrošnji nemetala, mineralne sirovine sudjeluju sa sljedećim udjelima: -sve vrste kamena 49% -pijesak i pjeskoviti materijal 43% -glina, sol, fosfati i gips 7% -druge vrste nemetala 1% što predstavlja 70% ukupne svjetske proizvodnje svih mineralnih sirovina.^[1]

Od nemetalnih mineralnih sirovina treba izdvojiti: kvarcne sirovine, gline, gips, sol, dolomit, fosforit, grafit, boksit i cementne sirovine, premda ima i mnogo drugih.

Kvarc(SiO₂) je mineral koji spada u grupu silikata. Kvarc, koji sam čini 12 % Zemljine kore, drugi je po učestalosti mineral koji se pojavljuje u prirodi. Sastavni je dio kiselih magmatski, sedimentnih i metamorfnih stijena. Na Mohsovoj ljestvici nalazi se pod brojem 7. Kvarc kristalizira u heksagonskom sustavu, a ubraja se u tektosilikate, jer se kristalna struktura sastoji od (SiO₄)-tetraedara koji svojim povezivanjem preko kiskovih atoma stvaraju prostornu strukturu. Staklastog je sjaja, ima nepravilan lom te je piezoelektričan.

Pijesci su sedimenti sastavljeni od zrna veličine od 0,063 do 2 mm. Kvarcni pijesak je rastresita nevezana stijena koja se u osnovi sastoji od kvarcnih zrna.^[2] Nastaje mehaničkim raspadanjem i kemijskom razgradnjom stijena koje sadrže kvarc – granita, pješčenjaka, kvarcita i dr.^[2] Kvarcni pijesak nalazimo u proizvodima koje svakodnevno koristimo, od limenki za pića do izolacije. Vrlo je važna mineralna sirovina u staklarskoj industriji, građevinskoj industriji, proizvodnji umjetnih gnojiva, filtera za pročišćavanje pitke i otpadne vode, kemijskoj industriji itd.

Rezerve kvarcnih sirovina u Hrvatskoj su velike, a nalazišta i pojave su zabilježeni u Slavoniji, Hrvatskom zagorju, Istri, Dalmaciji, Lici, Kordunu, Banovini, Podravini i Posavini. Premda su ležišta zabilježena diljem Hrvatske, najznačajnija su ona u slavonskim planinama i Moslavačkoj gori.^[2]

U sitnozrnate klastične sedimente ubrajaju se stijene koje se pretežno sastoje od čestica dimenzija praha i gline, dakle, manje od 0,063 mm. Pelitni sedimenti koji sadrže više od 2/3 glinovite komponente, s obzirom na stupanj litifikacije, poznati su pod imenom glina, kao nevezana, i glinjak kao vezana stijena.^[3] glina je sediment nastao raspadanjem različitih magmatskih, i silikatnih stijena pod djelovanjem atmosferalija i drugih utjecaja (mehaničko, kemijsko i organsko raspadanje). Sastoji se od čestica minerala glina (kaolinit, ilit, montmorilonit, haloazit, nontronit, itd.) i drugih primjesa: kvarca, hidroksida željeza, karbonata, glinenaca (ortoklasa), organskih ostataka.^[4]

Bentonit je termin koji označava plastičnu glinu koja se dominantno sastoji od smektitnih minerala, naročito montmorilonita.^[5] Montmorilonit je mineral koji nastaje trošenjem vulkanskog pepela u alkalnim vodama, a odlikuje se malom tvrdoćom (1 do 2 po Mohsovoj skali) i izrazitim bubrenjem kada se navlaži.^[6] Bentonit je materijal kojim se planira brtviti i zapunjavati podzemna odlagališta nuklearnog otpada u dubokim magmatskim strukturama. U Hrvatskoj postoji više lokacija ležišta ili pojava bentonita. Neka od njih su eksploatirana u prošlosti, dok su druga manje ili više istraživana. Najveća ležišta nalaze se u područjima Poljanske luke, Gornje Jelenske i Bednje.^[7]

Kaolin je vrsta gline bogata mineralom kaolinitom, a poznata je i pod nazivom bijela glina. U prirodi se kaolin javlja kao bijeli, mekani prah. Osim kaolinita, kaolin obično sadrži i minerale: muskovit, kvarc i feldspat. Kada je kaolin pomiješan s vodom (20 do 35 %) postaje plastičan, tj. nakon prestanka djelovanja naprezanja, ne vraća se u prvobitan oblik. Količina vode koja je potrebna da bi kaolin postao plastičan ovisi o količini i dimenzijama zrna kaolinita. Približno 40 % kaolina koristi se u industriji papira kao punilo i sredstvo kojim se premazuje papir. Kaolin se koristi i u keramičkoj industriji, a njegova otpornost na visoku temperaturu posebno dolazi do izražaja u proizvodnji porculana i vatrostalnih materijala.^[8] Osim bentonitne gline i kaolina, u Hrvatskoj postoje ležišta vatrostalnih i keramičkih glina.

Gips je mineral koji spada u skupinu sulfata, tj. soli sumporne kiseline koje su u velikoj količini zastupljene u Zemljinoj kori. Kemijska formula gipsa glasi (CaSO₄ x 2H₂O), a kemijski naziv je kalcij-sulfat dihidrat. Odlikuje se malom tvrdoćom i čvrstoćom. Gustoća mu je 2,4 ^g/_cm3. Primjena gipsa je raznolika, najčešće se koristi kalcinirani gips, koji je svoju uporabu našao u građevinarstvu, jer pomiješan s vodom služi kao vezivo, za proizvodnju gipsnih ploča i elemenata, za izradu klupa itd. Mljeveni gips se korsti u industriji papira, tekstila, gume, boja, zatim u poljoprivredi i zaštiti okoliša za tretiranje tla.^[9] Budući da nastaju u sličnim uvjetima, ležišta gipsa i anhidrita se redovito pojavljuju zajedno. Prema postanku razlikuju se tri tipa ležišta, najčešća su sedimentna i inflitracijska ležišta, dok su metasomatska ležišta rijetka.^[9] Uz prirodni gips, danas se proizvodi i sintetički gips, koji se pojavljuje kao nusprodukt nekih tehnoloških procesa. Najveće količine sintetičkog gipsa dobivaju se procesom odsumporavanja dimnih plinova iz termoelektrana koje koriste ugljen.^[9]

Sol se u prirodi javlja u formi minerala halita. U lagunama, zaljevima i jezerima u područjima sa suhom i toplom klimom isparavanje (evaporacija) vode može biti brža od dotoka svježe vode. Time se koncentracija otopljenih soli stalno povećava, pa se kod određenih prezasićenja i temperature počinju izlučivati minerali određenim redoslijedom, među kojima je i halit (NaCl). Halit se taloži iz morske vode pri temperaturi od 30 °C i povećanju saliniteta vode 10 puta, u odnosu na prosječan salinitet.^[10] U Republici Hrvatskoj nema fosilnih ležišta soli i zbog toga se potreba za njom, kroz povijest, na području teritorija današnje države, podmirivala proizvodnjom iz morske vode i uvozom. U prošlosti se sol proizvodila u mnogim većim ili manjim solanama. Potrebna koncenetracija za obaranje soli, u velikim bazenima, postizala se isparavanjem zbog djelovanja Sunca i vjetra. Proces se sastojao od sljedećeg: prvo su se izdvajala teže topive soli, potom kuhinjska sol i na kraju lako topiva sol (gorki i higroskopni magnezijev klorid).^[11] Naše najpoznatije solane nalaze se na Pagu, Ninu i Stonu.

Premda je mineral dolomit CaMg(CO₃)₂ stabilan u morskoj vodi, a naročito u toplim i plitkim morima, on se vrlo teško ili se uopće ne izlužuje izravno iz morske vode kao primarni mineral, već uglavnom nastaje potiskivanjem aragonita, Mg-kalcita i kalcita. Do takva potiskivanja može doći neposredno nakon izlučivanja i taloženja tih minerala pa su to tada ranodijagenetski dolomiti ili sinsedimentacijski dolomiti, odnosno primarni dolomiti. Ako se potiskivanje zbiva u već očvrsnutim stijenama – vapnencima, onda su to kasnodijagenetski dolomiti, odnosno postsedimentacijski dolomiti ili sekundarni dolomiti.^[3] Dolomit je u prvome redu poznat kao kvalitetan tehnički građevni kamen i kao takav se eksploatira u mnogima kamenolomima u sjevernoj Hrvatskoj, Dalmaciji i Lici. No, manje je poznato da su kod nas dolomiti istraživani i kao mineralna sirovina za druge potrebe. Utvrđena je visoka kvaliteta dolomita u zagorskim planinama.^[11]

Fosforit je sedimentna stijena koja sadrži veliki udio fosfatnih minerala. Fosforit sadrži najmanje 15˗20 % fosfata, dok druge sedimentne stijene obično sadrže manje od 0,2 % fosfata. Fosfati se javljaju u obliku fluorapatita Ca₅(PO₄)₃F (CFA) i hidroksiapatita Ca₅(PO₄)₃OH ili Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂.^[12] Fosfati se talože u vrlo plitkom moru, u blizini obale te u područjima s malom energijom okoliša. U takva područja spadaju supratajdalni i intertajdalni pojasevi te ušća.^[13] Fosforiti se mogu javljati u obliku nodula. Zrna fosforita su obično dimenzija pijeska, no česta su i zrna dimenzija većih od 2 mm. Takva, veća sferična zrna nazivaju se nodule a mogu biti centimetarskih dimenzija. Uz nodularne fosforite, fosforiti nastaju taloženjem slojeva bogatih fosfatima koji sadrže skelete fosila, npr. brahiopoda, koji dodatno obogaćuju slojeva sa P₂O₅.^[13] Naslage koje sadrže dovoljnu koncentraciju fosfata za ekonomično rudarenje nisu česte. Dva glavna izvora fosfata su guano i stijene koje sadrže mineral apatit. Približno 90 % fosfata koristi se za dobivanje gnojiva i kao suplementi za stočnu hranu te u kemijskoj industriji. Fosfor iz fosforita također se koristi kao anti-korozivno sredstvo te u metalurgiji, industriji keramike, proizvodnji fungicida i kozmetici. Ležišta fosforita u Hrvatskoj su pronađena na više mjesta u istarskom i dalmatinskom kršu, a sva je uporabiva ruda davno povađena.^[11]

Grafit je, kao i dijamant, alotropska modifikacija ugljika. Dok je dijamant najtvrđa poznata tvar, grafit je mekan zbog vrlo slabih van der Waalsovih privlačnih sila između slojeva ugljika. U grafitu, svaki atom ugljika vezan je s tri susjedna atoma ugljika čvrstim kovalentnim σ i π vezama. Zbog slabih van der Waalsovih sila između slojeva, lako dolazi do klizanja slojeva, tj. postoji savršena kalavost paralelno slojevima, a grafit u cjelini ima malu tvrdoću.^[10] Grafit dolazi u metamorfnim i magmatskim stijenama te u meteoritima. Minerali koji se javljaju uz grafit su kvarc, tinjci, turmalin i kalcit, a u meteoritima dolazi uz troilit i silikatne minerale.^[14] Prirodni grafit svoju ulogu pronalazi u proizvodnji vatrostalnih materijala, baterija, proizvodnji čelika, kočionih obloga, maziva i dr. (U.S. Geological Survey). Najpoznatija nalazišta grafita i grafitičnih škriljavaca pronađena su u slavonskim planinama Psunju i Papuku.^[11]

Boksit je prirodni agregat sastavljen uglavnom od jednog, dvaju ili triju aluminijeva hidroksida, a to su: gibbsite, bemit, dijaspor. Sporedni minerali su kaolinitski minerali, ilitični material, hematit, getit, kvarc i polimorfne modifikacije TiO₂, rutil i anatas. Ako ne sadrži okside i hidrokside željeza ili fino raspršeni pirit, boksit je bijele ili prljavobijele boje. Getit mu daje žutu boju, hematit crvenu, a pirit sivu.^[10] Boksit je glavna ruda aluminija. S obzirom na ishodišne stijene, način postanka i okoliš u kojem nastaju, boksiti mogu biti lateralni i krški. U Hrvatskoj se nalaze ležišta krških boksita.^[10] U dolini rijeke Mirne otkopavan je tzv. piritni boksit koji je služio za proizvodnju sumporne kiseline.^[15]

Sve do posljednjih dva desetljeća, cement se proizvodio od lapora zvanog tupina s oko 76% CaCO₃, koji je idealna smjesa za proizvodnju cementa. Smanjenjem količina ove sirovine, cement se nastavio proizvoditi miješanjem ostalih članova fliške serije: vapnenaca, lapora, gline, lesa, pješčenjaka i dr. Pri analizi prirodnih materijala utvrđuje se najčešće sadržaj CaCO₃, te je stoga od izuzetne važnosti poznavanje korelacijske veze oksida u mineralnoj sirovini^[16]