Bereits im Altertum war Nickel verbreitet, allerdings nicht bewusst. Syrische Bronze von 3300 v. Chr. enthielt Nickelanteile von zwei Prozent, die wohl aus dem Kupfer- oder Zinnerz stammten. In chinesischen Schriften wird zwischen 1700 und 1400 v. Chr. „weißes Kupfer“ (Neusilber) erwähnt.

Nickel wurde erstmals 1751 von Axel Frederic Cronstedt rein dargestellt und nach dem Mineral Kupfernickel (schwedisch kopparnickel, heute Nickelin) benannt, in dem er das bis dahin unbekannte Metall fand. Die Bezeichnung Kupfernickel verdankte der Rohstoff mittelalterlichen Bergleuten aus dem Erzgebirge, die ihren Fund für Kupfererz hielten. Weil sich daraus aber kein Kupfer gewinnen ließ, glaubten sie, dass es von Berggeistern („Nickeln“) verflucht war. Eine ähnliche Etymologie findet sich bei Cobalt („Kobold“), das oft mit Nickel vergesellschaftet sein kann.

Ab Mitte des 19. Jahrhunderts wurde Nickel in der Münzprägung verwendet. Die erste Münze aus reinem Nickel wurde 1881 geprägt.

1889 entwickelte James Riley nickelhaltige Stähle.

Etwa zwei Drittel des produzierten Nickels gehen in die Stahlindustrie. Nickel erhöht die Korrosionsbeständigkeit, Zähigkeit und Hitzebeständigkeit von Stahl.

Die steigende Nickelnachfrage ist jedoch auf die Batterieindustrie zurückzuführen. Nickel ist ein wichtiger Bestandteil in den Kathoden von Lithium-Ionen-Akkus für elektrisch betriebene Autos. Prognosen gehen davon aus, dass bis 2030 über 30 Prozent der Nickelnachfrage aus der Batterieindustrie kommen wird.

Weitere Anwendungen für Nickel sind Superlegierungen für die Flug- und Raumfahrtindustrie sowie normale Legierungen für Anlagen in der chemischen Industrie.

Nickel kann aus sulfidischen oder lateritischen Erzen wirtschaftlich abgebaut werden, wobei über drei Viertel aus lateritischen Erzen gewonnen werden, die vor allem in tropischen und subtropischen Gebieten anzutreffen sind. Sulfiderze haben zwar einen bessern Nickelgehalt, Lateriterze lassen sich jedoch günstiger abbauen. Allerdings werden größere Flächen beansprucht und der Abbau in tropischen Gebieten stellt Risiken für die Biodiversität dar.

Zu den wichtigsten lateritischen Erzen gehören Garnierit und Limonit.
Pentlandit ist die Hauptquelle sulfidischer Nickellagerstätten.

Nickelvorkommen sind oft mit Cobalt vergesellschaftet.

Das mit Abstand führende Abbauland ist Indonesien, wo Lateriterze abgebaut werden. Die indonesische Nickelindustrie ist eng verwoben mit chinesischen Unternehmen, die vor Ort zahlreiche Nickelhütten und -raffinerien betreiben (Indonesia Morowali Industrial Park, Indonesia Weda Bay Industrial Park). Indonesien verfügt über die größten Nickelreserven auf der Welt.

Die Philippinen sind der zweitgrößte Nickelförderer. Auch hier werden Lateriterze abgebaut.

Die Weda Bay-Mine auf der indonesischen Insel Halmahera ist die größte Mine der Welt. Sie gehört einem Joint-Venture zwischen Tsingshan, Eramet und dem indonesischem Staatsunternehmen PT Antam Tbk.

Der Stahlriese Tsingshan Holding Group aus China ist der weltgrößte Nickelproduzent. Norilsk Nickel in Russland ist der größte Hersteller von hochreinem Nickel. An dritter Stelle steht der brasilianischen Bergbauriese Vale.

Die globale Jahresproduktion von Nickel beträgt ungefähr 3,5 Millionen Tonnen. Tendenz steigend wegen der Nachfrage aus der Batterieindustrie.

Nickelarme, Duplex- oder ultrahochchromhaltige Edelstähle werden im Bauwesen durch austenitische Stähle (Stahl mit über 8 Prozent Nickelanteil) ersetzt.
In der Energieerzeugungs- und Petrochemieindustrie werden manchmal nickelfreie Spezialstähle anstelle von Edelstahl eingesetzt.
Titanlegierungen können in korrosiven chemischen Umgebungen Nickelmetall oder Nickelbasislegierungen ersetzen.

Blei ist seit prähistorischen Zeiten bekannt, da es leicht aus Erzen gewonnen werden kann. Die frühesten Funde stammen aus der heutigen Türkei, wo Blei für Schmuck und Gewichte verwendet wurde.

Die Römer waren die ersten, die Blei im großen Stil einsetzten. Sie bauten mit dem Metall Wasserrohre und verwendeten es in Geschirr und Schmuck. Zum Süßen von Wein gaben sie Bleizucker (Blei(II)-acetat) bei. Durch den weit verbreiteten Einsatz kam es vermutlich zu weit verbreiteten gesundheitlichen Schäden in der Bevölkerung.

Im Mittelalter spielte Blei in der Alchemie eine wichtige Rolle. Alchemisten versuchten, Blei in Gold zu verwandeln.

Mit der Industrialisierung begann der massenhafte Einsatz von Blei. Der Rohstoff wurde in der Druckerei, Munition, der Glasindustrie, in Batterien und als Farbe (Bleiweiß) eingesetzt.

Im 20. Jahrhundert war Blei als Kraftstoffzusatz in Benzin verbreitet. Tetraethylblei wirkte als Antiklopfmittel und verhinderte das sogenannte Benzin-oder Motorklopfen, das eine unkontrollierte Verbrennung des Kraftstoffs in Ottomotoren bezeichnet. Das Phänomen beschädigt Motorteile und erhöhte den Benzinverbrauch. Die Toxizität war schon bei der Entdeckung der Antiklopfwirkung von verbleitem Benzin bekannt. Dennoch dauerte es bis zum Ende der 1970er Jahre bis erste Länder Verbote für verbleites Benzin erließen.

Untersuchungen an Eisbohrkernen aus der Arktis zeigen, dass die Bleibelastung in den frühen 1970er-Jahren ihren historischen Höchststand erreichte. Sie lag 40-mal höher als zur Zeit des Römischen Reichs – und ist hauptsächlich auf die Verbreitung von verbleitem Benzin für den Autoverkehr zurückzuführen. Studien weisen darauf hin, dass Bleibelastung die Intelligenz mindert.

80 Prozent der Bleiproduktion geht in die Herstellung von Blei-Säure-Batterien für Fahrzeuge.

Wegen seiner hohen dichte, eignet sich Blei gut zur Abschirmung etwa gegen Röntgen- und Gammastrahlen.

In der chemischen Industrie werden Bleibleche für korrosionsbeständige Behälter genutzt.

Blei-Zinn-Legierungen werden in der Elektronik als Lötmetall verwendet. Bleimunition wird zunehmend durch andere, ungiftige Alternativen ersetzt.

Spezielle Anwendungen hat Blei etwa in Bleikristallglas, um die optische Qualität zu erhöhen, sowie in Ausgleichsgewichten in Autofelgen.

Der Löwenanteil der primären Bleiproduktion stammt aus Galeniterzen, die einen Bleigehalt von bis zu 85 Prozent haben. Häufige Begleitelemente in Galeniterzen sind Zink und Silber. Das Edelmetall Silber erhöht dabei die Wirtschaftlichkeit des Abbaus.

Galenit wird in der Regel durch Flotation angereichert und dann geröstet, um Bleioxid (PbO) zu gewinnen.

Fast die Hälfte der globalen Bleimenge wird in China abgebaut. Weitere wichtige Abbauländer sind Australien, die USA und Peru.

Die größte Bleimine der Welt ist die Cannington-Mine in Australien. Sie gehört dem Bergbaukonzern South32 und ist seit 1997 in Betrieb.

Der größte Bleihersteller der Welt ist das chinesische Unternehmen China Minmetals Corporation (auch bekannt als Minmetals), das über Tochterfirmen wie MMG Limited große Bleiproduktionskapazitäten kontrolliert.

Glencore betreibt neben großen Bleiminen in Australien auch die größte Bleiraffinerie der Welt in Port Pirie, ebenfalls in Australien.

Die globale Jahresproduktion von Blei beträgt etwa 13 Millionen Tonnen.

Der Ersatz durch Kunststoffe hat den Einsatz von Blei in Kabelummantelungen und Dosen reduziert.
Zinn hat Blei in Loten für Trinkwassersysteme ersetzt.
Die Elektronikindustrie setzt zunehmend auf bleifreie Lote und Flachbildschirme, die keine Bleiabschirmung benötigen.
Stahl und Zink sind gängige Ersatzstoffe für Blei in Radgewichten.

Seit mehr als zehntausend Jahren ist Kupfer in Gebrauch und hat die gesellschaftliche und technische Entwicklung maßgeblich geprägt.

In der Prähistorie haben Menschen Kupfer in Reinform in der Natur entdeckt und daraus Werkzeuge geschlagen. Erste Metallverarbeitung fand 5500 bis 2200 v. Chr. im heutigen Irak, Iran und der Türkei statt. Ötzi, die in den österreichischen Alpen gefundene Mumie, war auch schon mit einem Kupferbeil ausgerüstet. Ab ca. 3000 v. Chr. beginnt die Bronzezeit. Durch Zugabe von Zinn wurde Kupfer härter, was die Waffenkunst revolutioniert. In Ägypten, Mesopotamien und China wurde Bronze außerdem für Werkzeuge, Schmuck und Münzen verwendet.

Der lateinische Name für Kupfer „cuprum“ leitet sich von Zypern ab, das eine wichtige Handelsdrehscheibe für das Metall war.

Mit der industriellen Revolution ab dem 18. Jahrhundert wurde Kupfer für Dampfmaschinen, Telegrafen, Generatoren und Motoren verwendet. Die Europäer beuteten dafür in ihren Kolonien Kupferminen aus.

Bis heute ist Kupfer ein allgegenwärtiger Rohstoff der in Münzen, Elektro- und Stromkabeln bis in hochtechnologischen Anwendungen zu finden ist.

Das wichtigste Einsatzgebiet von Kupfer ist in elektrischen Anwendungen, wohin fast 70 Prozent des Kupfers fließen. Es ist der bevorzugte Werkstoff in Übertragungskabeln und -leitungen der Stromindustrie. In der Elektronik ist Kupfer in Form von Kabeln, Steckern, Leiterplatten etc. allgegenwärtig.

In der Bauindustrie spielt Kupfer in Rohren, Elektroinstallationen und Dachverkleidungen eine Rolle.

Die Kupfernachfrage wird wegen der zunehmenden Elektrifizierung deutlich steigen. Wichtige Treiber sind die E-Mobilität — E-Autos enthalten etwa dreimal mehr Kupfer als Verbrenner — sowie Erneuerbare-Energien-Technololgien.

Neben traditionellen Sektoren wie der Münzprägung spielt Kupfer auch in der Hochtechnologie eine wichtige Rolle. In Chips und Leiterplatten wird Kupfer für Transistoren verwendet. In Hochgeschwindigkeitsnetzwerke von Datenzentren sind Kupferkabel nicht wegzudenken und in Windkraft- und Photovoltaikanlagen ist Kupfer für Verkabelung, Generatoren und Transformatoren nötig.

In Lithium-Ionen-Akkus werden zudem Kupferfolien verwendet.

Kupfermineralien lassen sich in sulfidische und oxidische Erze unterteilen, wobei Kupfer zu über 80 Prozent aus sulfidischen Erzen gewonnen wird. Chalkopyrit, ein Sulfidmineral, ist das am häufigsten vorkommende Kupfermineral, das etwa 34 Gewichtsprozent Kupfer enthält. Es ist die wichtigste Quelle der Kupferproduktion weltweit. Weitere wichtige Kupfermineralien sind Bornit, Chalkosin (Kupferglanz) und Malachit.

Der Gewinnungsprozess hängt von der Erzart ab. Kupfer aus Sulfiden wird über Flotation, Schmelzen und Raffination gewonnen. Bei Oxiden ist nur Laugung und Elektrolyse nötig, was eine einfachere und energieeffizientere Verarbeitung erlaubt.

Oft sind Kupferlagerstätten mit Gold und Silber vergesellschaftet.

Ein Viertel der Weltproduktion kommt aus Chile, wo auch die größte Kupfermine der Welt liegt: Die Escondida-Mine in der Atacamawüste wird von den zwei größten Bergbaukonzernen BHP und Rio Tinto sowie der japanischen JECO betrieben. Eine große Herausforderung ist der hohe Wasserbedarf in einem der trockensten Gebiete der Welt. Dieser wird mitunter über Meerwasserentsalzungsanlagen gedeckt.

Peru und die Demokratische Republik Kongo sind weitere wichtige Abbauländer. Die Minen sind meist im Besitz ausländischer Unternehmen.

Ein wichtiger Player ist China. Jiangxi Copper ist der größte Kupferraffinierer der Welt. Chinesische Firmen kontrollieren zudem zahlreiche Abbaugebiete in Afrika und Südamerika.

Größter Einzelproduzent ist die chilenische Codelco, allerdings kämpft das Staatsunternehmen mit sinkenden Erzgehalten. Freeport-McMoRan aus den USA betreibt in Indonesien gemeinsam mit der indonesischen Regierung den Kupfer-Gold-Tagebau Grasberg. BHP und Glencore sind weitere große Kupferproduzenten.

Die globale Jahresproduktion von Kupfer beträgt etwa 27 Millionen Tonnen.

Kupfer ist sehr gut wiederverwertbar und hat eine der höchsten Recyclingraten. Ungefähr ein Drittel des Kupferbedarfs wird mit Recycling abgedeckt. Ein der wichtigsten Kupferrecycler ist das deutsche Unternehmen Aurubis.

Aluminium ersetzt Kupfer in Autokühlern, Kühl- und Gefrierrohren, elektrischen Geräten und Stromkabeln.
Glasfasern ersetzen Kupfer in Telekommunikationsanwendungen.
Kunststoffe substituieren Kupfer in Abflussrohren, Sanitärarmaturen und Wasserleitungen.
Titan und Stahl werden in Wärmetauschern statt Kupfer verwendet.

Alaun (Aluminiumsalz) war bereits im Altertum bekannt. In der Antike wurde es in Ägypten und Rom in der Medizin und zum Färben eingesetzt.
1754 entdeckt der deutsche Chemiker Andreas Sigismund Marggraf Tonerde (Al₂O₃) als eigenständige Substanz. Der französische Chemiker Antoine Laurent de Lavoisier vermutete als erster, dass es sich bei der von Marggraf aus einer Alaunlösung gewonnenen Alaunerde um das Oxid eines bislang unbekannten Elements handle.

Der Brite Sir Humphry Davy versucht 1808 erstmals, Aluminium elektrolytisch herzustellen – erfolglos. Er führte jedenfalls die Namensvarianten alumium, aluminum und aluminium ein, von welchen die letzten beiden im Englischen nebeneinander fortbestehen.

Die Darstellung von Aluminium glückte schließlich 1825 dem Dänen Hans Christian Ørsted. Mehrere Chemiker optimierten daraufhin den Herstellungsprozess, unter anderem Friedrich Wöhler, dem es 1845 endlich gelang, einige winzige Aluminiumkügelchen herzustellen. Damit konnte er dann auch die Dichte des Metalls bestimmen.

1846 setzte Henri Étienne Sainte-Claire Deville die Versuche, die Aluminiumgewinnung zu verbessern und vor allem günstiger zu machen, fort. Er überzeugte Kaiser Napoleon III. Die Entwicklung der industriellen Herstellung von Aluminium finanziell zu unterstützen. Nach erfolgreichen Versuchen begann Deville in der Chemischen Fabrik der Brüder Rousseau mit der industriellen Herstellung von Aluminium. Er entwickelte das Wöhlerverfahren weiter indem er statt des teuren Kaliums das billigere Natrium als Reduktionsmittel benutzte. Dies senkte die Kosten für die Aluminiumgewinnung deutlich. Der Aluminiumspreis, der zuvor höher als Gold war, sank empfindlich. 1854 kostete 1 Kilo Aluminium noch 3000 Francs, 1860 sank der Kilopreis auf 130 Francs.

1886 entwickelten Charles Martin Hall und Paul Héroult unabhängig voneinander das heute nach ihnen benannte Elektrolyseverfahren zur Herstellung von Aluminium: der Hall-Héroult-Prozess.

1889 erfand Carl Josef Bayer das nach ihm benannte Bayer-Verfahren zur Isolierung von reinem Aluminiumoxid aus Bauxiten. Aluminium wird noch heute nach diesem Prinzip großtechnisch hergestellt.

Ende des 19. Jahrhunderts setzte die Verwendung in industriellem Maßstab ein, nachdem Aluminiumhütten neben Wasserkraftwerken (USA: Niagarafälle, Schweiz: Hochrhein), die günstig Strom produzierten, errichtet wurden. Aluminium konnte so billig hergestellt werden, dass es für allgemeine Gebrauchsartikel erschwinglich wurde. Die ersten Verwendungen für das leichte Metall fanden sich beim Militär, das an Gewichtsreduzierungen für die Ausrüstung der Soldaten interessiert war: Es wurden Feldflaschen, Kochgeschirre und Zeltstangen produziert.

Wegen seines geringen Gewichts war Aluminium geradezu prädestiniert für die Luftfahrt. Die Karriere des Leichtmetalls in dieser Branche begann mit dem Zeppelin, das 1900 erstmals in die Lüfte abhob und auch unversehrt wieder landete.

Der bedeutendste Aluminiumverbraucher ist die Bauindustrie, deren Bedarf zwischen einem Viertel und einem Drittel der Gesamtproduktion ausmacht.

Die Verpackungsindustrie, Autobranche sowie die Luft- und Raumfahrt verbrauchen jeweils ein Fünftel der globalen Produktionsmenge.

Weitere Anwendungen für Aluminium sind Elektrotechnik und Maschinenbau. In E-Autos besteht ein um rund 30 Prozent erhöhter Aluminiumbedarf im Vergleich zu Verbrennern.

Der größte Aluverbraucher ist China aufgrund staatlicher Infrastrukturprojekte im In- und Ausland.

Bauxit ist das wichtigste Mineral für die Aluminiumproduktion. Es beinhaltet 50 bis 60 Prozent Aluminiumoxid und 30 Prozent Eisenoxid.

Die Herstellung von Aluminiummetall aus Bauxit erfolgt in zwei Stufen: im Bayer-Verfahren wird zunächst Aluminiumoxid (Alumina) gewonnen. Im zweiten Schritt wird durch den Hall-Héroult-Prozess Alumina zu Aluminium reduziert. Als Rückstand bleibt eisenhaltiger Rotschlamm zurück.

Guinea ist das größte Förderland für Bauxit und verfügt auch über die größten Bauxit-Reserven. Australien ist das zweitwichtigste Abbauland, hat jedoch auch die weltweit zweitgrößte Aluminaproduktion. An dritter Stelle rangiert beim Bauxitabbau China.

Die zur Rio-Tinto-Gruppe gehörende Weipa-Mine in Australien ist die größte Bauxitabbaustätte der Welt. Rio Tinto ist globaler Marktführer bei der Bauxitförderung gefolgt von Winning International Group und der guineischen Regierung.

Bei der energieintensiven Aluminiumherstellung ist China mit einem Marktanteil von fast 60 Prozent global führend. Russland, Kanada und die Vereinigten Arabischen Emirate sind weitere wichtige Aluminiumhersteller.

Die globale Jahresproduktion von Bauxit beläuft sich auf über 400 Millionen Tonnen.
Daraus werden weltweit jährlich um die 140.000 Tonnen Primäraluminium gewonnen.

Aufgrund des niedrigeren Energiebedarfs spielt das Recycling von Aluminium eine große Rolle. Aluminium gehört zu den am meisten wiederverwerteten Metallen. Nordamerika hat mit fast 60 Prozent die höchsten Alu-Recyclingraten der Welt.

Verbundwerkstoffe können Aluminium in Flugzeugrümpfen und Tragflächen ersetzen.
Glas, Papier, Kunststoffe und Stahl können Aluminium in Verpackungen ersetzen. Verbundwerkstoffe, Magnesium, Stahl und Titan können Aluminium in Bodentransportmitteln ersetzen.
Verbundwerkstoffe, Stahl, Vinyl und Holz können Aluminium im Bauwesen ersetzen.
Kupfer kann Aluminium in Elektro- und Wärmeaustauschanwendungen ersetzen.