Indhold
- Historiske anvendelser af zink
- Sphalerit: Den primære malm
- Raffineret zinkmetal
- Brug af zink i dag
- Hvor kommer zink fra?
- Sedimentære udåndingsindskud
- Mississippi Valley Type Indskud
- Vulkanogene massive sulfidaflejringer
- Verdensomspændende levering af og efterspørgsel efter zink
- Sikring af tilstrækkelig forsyning af zink til fremtiden
- Det røde hunde bly-zink depositum
Zink: Raffineret zinkmetal er blåhvidt, når det frisk støbes; det er hårdt og sprødt ved de fleste temperaturer og har relativt lave smelte- og kogepunkter. Billede copyright / Svengine.
Historiske anvendelser af zink
Århundreder før det blev identificeret som et element, blev zink brugt til at fremstille messing (en legering af zink og kobber) og til medicinske formål. Metallisk zink og zinkoxid blev produceret i Indien engang mellem det 11. og 14. århundrede og i Kina i det 17. århundrede, skønt opdagelsen af rent metallisk zink krediteres den tyske kemiker Andreas Marggraf, der isolerede elementet i 1746.
Sphalerit: Den primære malm
Sphalerit (zinksulfid) er det primære malmmineral, hvorfra de fleste af verdens zink produceres, men en række andre mineraler, der ikke indeholder sulfid, indeholder zink som en vigtig komponent. Meget af den tidlige zinkproduktion stammede fra nonsulfidaflejringer; Da disse ressourcer imidlertid var opbrugt, skiftede produktionen til sulfidaflejringer.I de sidste 30 år har fremskridt inden for ekstraherende metallurgi medført fornyet interesse for nonsulfidzinkaflejringer.
Zink galvanisering: Cirka halvdelen af det producerede zink bruges til zinkforzinkning, hvilket er processen med at tilføje tynde lag af zink til jern eller stål for at forhindre rust. Dette foto viser overfladen på et metalplade med en galvaniseret zinkbelægning. De forskellige farvedomæner på tværs af arket er forårsaget af zinkkrystaller i forskellige krystallografiske orienteringer, der reflekterer forskellige mængder lys. Billede copyright / Stephen Sweet.
Raffineret zinkmetal
Raffineret zinkmetal er blåhvidt, når det frisk støbes; det er hårdt og sprødt ved de fleste temperaturer og har relativt lave smelte- og kogepunkter. Zinklegeringer let med andre metaller og er kemisk aktiv. Ved udsættelse for luft udvikler den en tynd grå oxidfilm (patina), som hæmmer dybere oxidation (korrosion) af metallet. Metallens modstand mod korrosion er en vigtig egenskab ved dens anvendelse.
Zinklegeringer: Den næstledende anvendelse af zink er som en legering; zinken kombineres med kobber (til dannelse af messing) og med andre metaller til dannelse af materialer, der bruges i biler, elektriske komponenter og husholdningsarmaturer. Messingarmaturbillede copyright iStockphoto / Vova Kalina.
Brug af zink i dag
Zink er i øjeblikket det fjerde mest forbrugte metal i verden efter jern, aluminium og kobber. Det har stærke antikorrosive egenskaber og binder godt med andre metaller. Derfor bruges ca. halvdelen af den producerede zink til zinkforzinkning, hvilket er processen med at tilføje tynde lag af zink til jern eller stål for at forhindre rust.
Den næste førende anvendelse af zink er som en legering; zinken kombineres med kobber (til dannelse af messing) og med andre metaller til dannelse af materialer, der bruges i biler, elektriske komponenter og husholdningsarmaturer. En tredje markant anvendelse af zink er i produktionen af zinkoxid (det vigtigste zinkkemikalie efter produktionsvolumen), der bruges til gummiproduktion og som en beskyttende hudsalve.
Zink er også vigtigt for helbredet. Det er et nødvendigt element for korrekt vækst og udvikling af mennesker, dyr og planter. Den voksne menneskelige krop indeholder mellem 2 og 3 gram zink, hvilket er den mængde, der kræves for at kroppens enzymer og immunsystem fungerer korrekt. Det er også vigtigt for smag, lugt og helbredelse af sår. Spormængder zink forekommer i mange fødevarer, såsom østers, oksekød og jordnødder.
Zinkoxid: Den tredje markante anvendelse af zink er i produktionen af zinkoxid (det vigtigste zinkkemikalie efter produktionsvolumen), der bruges til gummiproduktion og som en beskyttende hudsalve. Zinkoxid copyright copyright / Demiren.
Hvor kommer zink fra?
Forskning for bedre at forstå de geologiske processer, der danner mineralaflejringer, inklusive zinkprocesser, er en vigtig komponent i USGS Mineral Resources Program. Zink findes ofte i mineralaflejringer sammen med andre basismetaller, såsom kobber og bly. Zinkaflejringer klassificeres stort set på baggrund af, hvordan de dannes. Zink produceres hovedsageligt fra tre typer aflejringer: sedimentær udåndingsmiddel (Sedex), Mississippi Valley type (MVT) og vulkanogent massivt sulfid (VMS).
Zinkproduktionskort: Verdensproducerende zinkproducenter i procent af den globale forsyning produceret i 2010. Billedet er baseret på data i De Forenede Staters Geological Survey Mineral Commodity Summary, januar 2011.
Sedimentære udåndingsindskud
Sedex-aflejringer tegner sig for mere end 50 procent af verdens zinkressourcer og dannes, når metalrige hydrotermiske væsker frigøres til et vandfyldt bassin (normalt et hav), hvilket resulterer i udfældning af malmbærende materiale inden i bassinbundbundbunden . Verdens største zinkmine, Red Dog-minen i Alaska, er udviklet i et Sedex-depositum.
Mississippi Valley Type Indskud
MVT-indskud findes over hele verden og får deres navn fra forekomster, der forekommer i Mississippi Valley-regionen i De Forenede Stater. Aflejringerne er kendetegnet ved malmerstatning af karbonatværtsgrunden; de er ofte begrænset til et enkelt stratigrafisk lag og strækker sig over hundreder af kvadratkilometer. MVT-aflejringer var en vigtig kilde til zink i USA fra det 19. århundrede til midten af det 20. århundrede.
Vulkanogene massive sulfidaflejringer
I modsætning til Sedex- og MVT-aflejringer har VMS-aflejringer en klar tilknytning til vulkaniske ubådsprocesser. De kan også indeholde betydelige mængder kobber, guld og sølv ud over zink og bly. De "sorte ryger" havåbninger, der blev opdaget under dybhavsekspeditioner, er eksempler på, at VMS-aflejringer dannes i havbunden i dag.
Verdensomspændende levering af og efterspørgsel efter zink
I 2009 blev zink udvindet i seks forskellige stater; USA importerede imidlertid 76 procent af det raffinerede zink, der blev brugt indenlandske, primært fra Canada, Mexico, Kazakhstan og Republikken Korea, i faldende rækkefølge. Det verdensomspændende zinkforbrug forblev stabilt i 2008, da øget forbrug i lande med nye markeder (som Kina, Brasilien og Indien) udlignede det faldende forbrug i Europa og De Forenede Stater, ifølge International Lead and Zinc Study Group-statistikker.
Selvom mange elementer kan bruges som erstatning for zink i kemiske, elektroniske og pigment applikationer, forbliver efterspørgslen efter zink galvaniserede produkter stærk, især i regioner, hvor der udvikles betydelige infrastrukturprojekter. Den dramatiske stigning i verdens produktion (forsyning) og forbrug (efterspørgsel) af zink i de sidste 35 år afspejler efterspørgslen i transport- og kommunikationssektorerne efter f.eks. Bilkropper, motorvejsbarrierer og galvaniserede jernkonstruktioner.
Sikring af tilstrækkelig forsyning af zink til fremtiden
For at hjælpe med at forudsige, hvor fremtidige zinkforsyninger kan være, studerer USGS-forskere, hvordan og hvor identificerede zinkressourcer er koncentreret i jordskorpen og bruger denne viden til at vurdere sandsynligheden for, at uopdagede zinkressourcer findes. Teknikker til vurdering af potentialet i mineralressourcer er blevet udviklet og forfinet af USGS til at støtte forvalterskabet af føderale lande og for bedre at evaluere mineralressourcetilgængeligheden i en global sammenhæng.
I 1990'erne foretog USGS en vurdering af de amerikanske zinkressourcer og konkluderede, at der endnu blev fundet dobbelt så meget zink, som allerede var blevet opdaget. Specifikt fandt USGS, at mindre end 100 millioner ton zink var blevet opdaget i De Forenede Stater og anslåede, at ca. 210 millioner ton zink forblev uopdaget.
Evalueringer af mineralressourcer er dynamiske. Da de giver et øjebliksbillede på et bestemt tidspunkt og et videnniveau, skal vurderingerne opdateres, når bedre data bliver tilgængelige og nye koncepter udvikles. For eksempel under geologiske undersøgelser i rekognosering i slutningen af 1960'erne bemærkede USGS-geologer tilstedeværelsen af udbredt jernoxidfarvning i dræning af det vestlige Brooks Range, Alaska.
Det røde hunde bly-zink depositum
Opfølgningsundersøgelser førte til opdagelsen af den røde hund bly-zinkaflejring. I slutningen af 1990, efter 10 års efterforsknings- og udviklingsarbejde, gik Red Dog-minen i Alaska i produktion og har siden bidraget meget til den globale zinkforsyning. Efterfølgende undersøgelser af området har resulteret i en bedre forståelse af de komplekse faktorer, der kontrollerede dannelsen af Rødhund og andre aflejringer og danner grundlag for vurdering af lignende aflejringer i lignende geologiske miljøer andetsteds. Anden aktuelle forskning fra USGS involverer opdatering af mineralaflejringsmodeller og mineralmiljømodeller for zink og andre vigtige ikke-brændstofstoffer og forbedring af de teknikker, der bruges til at vurdere for skjult mineralressourcepotentiale. Resultaterne af denne forskning vil give nye oplysninger og reducere mængden af usikkerhed i fremtidige mineralressourcevurderinger.