Innehåll
- Historiska användningar av zink
- Sphalerite: The Primary Ore
- Raffinerad zinkmetall
- Användningar av zink idag
- Var kommer zink ifrån?
- Sedimentära utandningsavsättningar
- Mississippi Valley Type Insättningar
- Volcanogenic Massive Sulfide Deposits
- Utbud av och efterfrågan på zink över hela världen
- Säkerställa tillräckliga tillförsel av zink för framtiden
- Den röda hunden bly-zink insättning
Zink: Raffinerad zinkmetall är blåvit när den är nygjuten; det är hårt och sprött vid de flesta temperaturer och har relativt låga smält- och kokpunkter. Bild copyright / Svengine.
Historiska användningar av zink
Århundraden innan det identifierades som ett element, användes zink för att göra mässing (en legering av zink och koppar) och för medicinska ändamål. Metalliskt zink och zinkoxid producerades i Indien någon gång mellan 11- och 1300-talet och i Kina på 1600-talet, även om upptäckten av ren metallisk zink krediteras den tyska kemisten Andreas Marggraf, som isolerade elementet 1746.
Sphalerite: The Primary Ore
Sphalerit (zinksulfid) är det primära malmmineralet från vilket de flesta av världens zink produceras, men ett antal andra mineraler som inte innehåller sulfid innehåller zink som en viktig komponent. Mycket av den tidiga zinkproduktionen kom från nonsulfidavlagringar; emellertid, när dessa resurser var uttömda, skiftade produktionen till sulfidavlagringar.Under de senaste 30 åren har framstegen inom utvinningsmetallurgi resulterat i förnyat intresse för nonsulfidzinkavlagringar.
Zinkförzinkning: Ungefär hälften av den zink som produceras används för zinkförzinkning, vilket är processen att tillsätta tunna lager av zink till järn eller stål för att förhindra rost. Detta foto visar ytan på ett plåt med en galvaniserad zinkbeläggning. De olika färgdomänerna över arket orsakas av zinkkristaller i olika kristallografiska orienteringar som reflekterar olika ljusmängder. Bild copyright / Stephen Sweet.
Raffinerad zinkmetall
Raffinerad zinkmetall är blåvit när den är nygjuten; det är hårt och sprött vid de flesta temperaturer och har relativt låga smält- och kokpunkter. Zinklegeringar lätt med andra metaller och är kemiskt aktiva. Vid exponering för luft utvecklar den en tunn grå oxidfilm (patina), som hämmar djupare oxidation (korrosion) av metallen. Metallens motståndskraft mot korrosion är en viktig egenskap i dess användning.
Zinklegeringar: Den näst ledande användningen av zink är som en legering; zinken kombineras med koppar (för att bilda mässing) och med andra metaller för att bilda material som används i bilar, elektriska komponenter och hushållsarmaturer. Mässingsarmatur bild copyright / Vova Kalina.
Användningar av zink idag
Zink är för närvarande den fjärde mest konsumerade metallen i världen efter järn, aluminium och koppar. Det har starka korrosionsskyddande egenskaper och binds väl med andra metaller. Följaktligen används ungefär hälften av zink som produceras i zinkförzinkning, vilket är processen att tillsätta tunna lager av zink till järn eller stål för att förhindra rost.
Nästa ledande användning av zink är som en legering; zinken kombineras med koppar (för att bilda mässing) och med andra metaller för att bilda material som används i bilar, elektriska komponenter och hushållsarmaturer. En tredje betydande användning av zink är produktionen av zinkoxid (den viktigaste zinkkemikalien efter produktionsvolym), som används vid tillverkning av gummi och som en skyddande hudsalva.
Zink är också viktigt för hälsan. Det är ett nödvändigt element för rätt tillväxt och utveckling av människor, djur och växter. Den vuxna människokroppen innehåller mellan 2 och 3 gram zink, vilket är den mängd som krävs för att kroppens enzymer och immunsystemet ska fungera korrekt. Det är också viktigt för smak, lukt och för att läka sår. Spårmängder zink förekommer i många livsmedel, såsom ostron, nötkött och jordnötter.
Zinkoxid: Den tredje betydande användningen av zink är vid produktion av zinkoxid (den viktigaste zinkkemikalien efter produktionsvolym), som används vid tillverkning av gummi och som en skyddande hudsalva. Zinkoxid bild copyright / Demiren.
Var kommer zink ifrån?
Forskning för att bättre förstå de geologiska processerna som bildar mineralavlagringar, inklusive zink, är en viktig komponent i USGS Mineral Resources Program. Zink finns ofta i mineralavlagringar tillsammans med andra basmetaller, såsom koppar och bly. Zinkavlagringar klassificeras i stort sett utifrån hur de bildas. Zink produceras främst från tre typer av avlagringar: sedimentärt utandningsmedel (Sedex), Mississippi Valley-typ (MVT) och vulkanogen massiv sulfid (VMS).
Zinkproduktionskarta: Världs toppzinkproducenter i procent av det globala utbudet producerades 2010. Bild baserat på data i USA: s geologiska undersökning Mineral Commodity Summary, januari 2011.
Sedimentära utandningsavsättningar
Sedexavlagringar står för mer än 50 procent av världens zinkresurser och bildas när metallrika hydrotermiska vätskor släpps ut i ett vattenfylld bassäng (vanligtvis ett hav), vilket resulterar i utfällning av malmbärande material i sedimentbottenbotten . Världens största zinkgruva, Red Dog-gruvan i Alaska, utvecklas i en Sedex-insättning.
Mississippi Valley Type Insättningar
MVT-insättningar finns över hela världen och får sitt namn från insättningar som förekommer i Mississippi Valley-regionen i USA. Avlagringarna kännetecknas av malmmineralersättning av karbonatvärdsten; de är ofta begränsade till ett enda stratigrafiskt lager och sträcker sig över hundratals kvadratkilometer. MVT-avlagringar var en viktig källa till zink i USA från 1800-talet till mitten av 1900-talet.
Volcanogenic Massive Sulfide Deposits
Till skillnad från Sedex- och MVT-insättningar har VMS-avlagringar en tydlig koppling till vulkaniska processer i ubåtar. De kan också innehålla betydande mängder koppar, guld och silver utöver zink och bly. De "svarta rökare" havsöppningar som upptäcktes under djuphavsekspeditioner är exempel på att VMS-avlagringar bildas på havsbotten idag.
Utbud av och efterfrågan på zink över hela världen
2009 bryts zink i sex olika stater; emellertid importerade Förenta staterna 76 procent av den raffinerade zink som användes inhemskt, främst från Kanada, Mexiko, Kazakstan och Korea, i fallande ordning. Den globala zinkförbrukningen förblev jämn under 2008, eftersom ökad konsumtion i länder med tillväxtmarknader (som Kina, Brasilien och Indien) kompenserade den minskande konsumtionen i Europa och USA, enligt statistik från International Lead and Zinc Study Group.
Även om många element kan användas som en ersättning för zink i kemiska, elektroniska och pigmentapplikationer, förblir efterfrågan på zinkförzinkade produkter starkt, särskilt i regioner där viktiga infrastrukturprojekt utvecklas. Den dramatiska ökningen i världens produktion (utbud) och konsumtion (efterfrågan) av zink under de senaste 35 åren återspeglar efterfrågan inom transport- och kommunikationssektorn för bland annat bilkroppar, motorvägsbarriärer och galvaniserade järnkonstruktioner.
Säkerställa tillräckliga tillförsel av zink för framtiden
För att förutsäga var framtida zinkförsörjning kan finnas, studerar USGS-forskare hur och var identifierade zinkresurser är koncentrerade i jordskorpan och använder den kunskapen för att bedöma sannolikheten för att oupptäckta zinkresurser finns. Tekniker för att bedöma mineralresurspotentialen har utvecklats och förfinats av USGS för att stödja förvaltningen av federala länder och för att bättre utvärdera mineralresurstillgängligheten i ett globalt sammanhang.
Under 1990-talet gjorde USGS en bedömning av amerikanska zinkresurser och drog slutsatsen att dubbelt så mycket zink återstod att hitta som redan hade upptäckts. Specifikt fann USGS att mindre än 100 miljoner ton zink hade upptäckts i USA och uppskattade att cirka 210 miljoner ton zink förblev oupptäckta.
Mineralresursbedömningar är dynamiska. Eftersom de ger en ögonblicksbild vid en viss tid och kunskapsnivå måste bedömningarna uppdateras när bättre data blir tillgängliga och nya koncept utvecklas. Till exempel, under geologiska undersökningar i ånyo i slutet av 1960-talet, noterade USGS-geologer förekomsten av utbredd järnoxidfärgning i dräneringarna i västra Brooks Range, Alaska.
Den röda hunden bly-zink insättning
Uppföljningsstudier ledde till upptäckten av röda hundens bly-zinkavlagring. I slutet av 1990, efter tio års undersöknings- och utvecklingsarbete, gick Red Dog-gruvan i Alaska i produktion och har sedan dess bidragit mycket till den globala zinkförsörjningen. Efterföljande undersökningar av området har resulterat i en bättre förståelse av de komplexa faktorerna som kontrollerade bildandet av Red Dog och andra avlagringar och utgör grunden för bedömning av liknande avlagringar i liknande geologiska miljöer på andra håll. Annan aktuell forskning av USGS involverar uppdatering av mineralavlagringsmodeller och mineralmiljönsmodeller för zink och andra viktiga icke-bränslevaror och förbättring av tekniker som används för att bedöma för dold mineralresurspotential. Resultaten av denna forskning kommer att ge ny information och minska osäkerheten i framtida utvärderingar av mineralresurser.