Содержание
- Историческое использование цинка
- Сфалерит: первичная руда
- Очищенный металлический цинк
- Использование цинка сегодня
- Откуда берется цинк?
- Осадочные отложения
- Депозиты Типа Долины Миссисипи
- Вулканогенные массивные сульфидные отложения
- Мировые поставки и спрос на цинк
- Обеспечение адекватных поставок цинка на будущее
- Red Dog свинцово-цинковый депозит
Цинк: Рафинированный металлический цинк голубовато-белый при свежем отливке; он твердый и хрупкий при большинстве температур и имеет относительно низкие температуры плавления и кипения. Авторские права на изображения iStockphoto / Svengine.
Историческое использование цинка
За несколько столетий до того, как он был определен как элемент, цинк использовался для изготовления латуни (сплав цинка и меди) и в медицинских целях. Металлический цинк и оксид цинка были произведены в Индии где-то между 11 и 14 веками и в Китае в 17 веке, хотя открытие чистого металлического цинка приписывают немецкому химику Андреасу Маргграфу, который выделил элемент в 1746 году.
Сфалерит: первичная руда
Сфалерит (сульфид цинка) является основным рудным минералом, из которого производится большинство цинка в мире, но ряд других минералов, не содержащих сульфид, содержат цинк в качестве основного компонента. Большая часть раннего производства цинка была из несульфидных месторождений; однако, поскольку эти ресурсы были исчерпаны, добыча перешла на сульфидные месторождения.За последние 30 лет успехи в добывающей металлургии привели к возобновлению интереса к несульфидным месторождениям цинка.
Цинковое цинкование: Около половины производимого цинка используется для цинкования цинка, то есть процесса добавления тонких слоев цинка к железу или стали для предотвращения ржавления. На этой фотографии показана поверхность листа металла с оцинкованным цинковым покрытием. Различные цветовые домены на листе вызваны кристаллами цинка в разных кристаллографических ориентациях, отражающих различное количество света. Copyright © iStockphoto / Stephen Sweet.
Очищенный металлический цинк
Рафинированный металлический цинк голубовато-белый при свежем отливке; он твердый и хрупкий при большинстве температур и имеет относительно низкие температуры плавления и кипения. Цинк легко сплавится с другими металлами и является химически активным. При контакте с воздухом образуется тонкая серая оксидная пленка (патина), которая препятствует более глубокому окислению (коррозии) металла. Устойчивость металлов к коррозии является важной характеристикой при его использовании.
Цинковые сплавы: Вторым по значимости использованием цинка является сплав; цинк объединяется с медью (для образования латуни) и с другими металлами, образуя материалы, которые используются в автомобилях, электрических компонентах и бытовых приборах. Латунный светильник image авторское право iStockphoto / Вова Калина.
Использование цинка сегодня
В настоящее время цинк является четвертым наиболее широко потребляемым металлом в мире после железа, алюминия и меди. Обладает сильными антикоррозионными свойствами и хорошо связывается с другими металлами. Следовательно, около половины получаемого цинка используется для цинкования цинка, то есть процесса добавления тонких слоев цинка к железу или стали для предотвращения коррозии.
Следующее ведущее использование цинка в качестве сплава; цинк объединяется с медью (для образования латуни) и с другими металлами, образуя материалы, которые используются в автомобилях, электрических компонентах и бытовых приборах. Третье значительное применение цинка - производство оксида цинка (наиболее важного химического вещества цинка по объему производства), который используется в производстве резины и в качестве защитной мази для кожи.
Цинк также важен для здоровья. Это необходимый элемент для правильного роста и развития людей, животных и растений. Организм взрослого человека содержит от 2 до 3 граммов цинка, который необходим для нормального функционирования ферментов организма и иммунной системы. Это также важно для вкуса, запаха и заживления ран. Следовые количества цинка встречаются во многих продуктах, таких как устрицы, говядина и арахис.
Оксид цинка: Третье значительное применение цинка - производство оксида цинка (наиболее важного химического вещества цинка по объему производства), который используется в производстве резины и в качестве защитной мази для кожи. Окись цинка изображение авторское право iStockphoto / Demiren.
Откуда берется цинк?
Исследования, чтобы лучше понять геологические процессы, которые формируют месторождения полезных ископаемых, включая месторождения цинка, являются важным компонентом Программы минеральных ресурсов USGS. Цинк обычно содержится в залежах полезных ископаемых наряду с другими основными металлами, такими как медь и свинец. Залежи цинка широко классифицируются на основе того, как они сформированы. Цинк добывается в основном из трех типов отложений: осадочного выдоха (Sedex), типа долины Миссисипи (MVT) и вулканического массивного сульфида (VMS).
Карта производства цинка: Крупнейшие мировые производители цинка в процентах от мирового производства, произведенного в 2010 году. Изображение основано на данных, полученных в Геологической службе США. Обзор минеральных сырьевых товаров, январь 2011 года.
Осадочные отложения
Месторождения Sedex составляют более 50 процентов мировых запасов цинка и образуются, когда богатые металлом гидротермальные жидкости попадают в заполненный водой бассейн (обычно океан), что приводит к осаждению рудоносного материала в донных отложениях бассейна , Крупнейший в мире цинковый рудник, Red Dog на Аляске, разрабатывается на месторождении Sedex.
Депозиты Типа Долины Миссисипи
Месторождения MVT обнаружены во всем мире и получили свое название от месторождений, которые происходят в регионе долины Миссисипи в Соединенных Штатах. Месторождения характеризуются минерально-минеральным замещением карбонатной вмещающей породы; они часто ограничены одним стратиграфическим слоем и простираются на сотни квадратных километров. Месторождения MVT были основным источником цинка в Соединенных Штатах с 19 века до середины 20 века.
Вулканогенные массивные сульфидные отложения
В отличие от месторождений Sedex и MVT, месторождения VMS имеют четкую связь с подводными вулканическими процессами. Они также могут содержать значительные количества меди, золота и серебра в дополнение к цинку и свинцу. Морские жерла «черного курильщика», обнаруженные во время глубоких океанских экспедиций, являются примерами отложений ЗИС, формируемых сегодня на морском дне.
Мировые поставки и спрос на цинк
В 2009 году цинк добывался в шести разных штатах; однако Соединенные Штаты импортировали 76 процентов рафинированного цинка, используемого внутри страны, в основном из Канады, Мексики, Казахстана и Республики Корея в порядке убывания. Мировое потребление цинка оставалось стабильным в 2008 году, поскольку рост потребления в странах с развивающимися рынками (такими как Китай, Бразилия и Индия) компенсировал снижение потребления в Европе и Соединенных Штатах, согласно статистическим данным Международной исследовательской группы по свинцу и цинку.
Хотя многие элементы могут использоваться в качестве заменителя цинка в химической, электронной и пигментной областях, спрос на оцинкованные изделия остается высоким, особенно в регионах, где разрабатываются значительные инфраструктурные проекты. Резкое увеличение мирового производства (предложения) и потребления (спроса) цинка за последние 35 лет отражает спрос в секторах транспорта и связи на такие вещи, как кузова автомобилей, дорожные ограждения и конструкции из оцинкованного железа.
Обеспечение адекватных поставок цинка на будущее
Чтобы помочь предсказать, где могут быть расположены будущие запасы цинка, ученые USGS изучают, как и где выявленные ресурсы цинка сосредоточены в земной коре, и используют эти знания для оценки вероятности существования необнаруженных ресурсов цинка. Геологическая служба США разработала и усовершенствовала методы оценки минерально-сырьевого потенциала для поддержки управления федеральными землями и для лучшей оценки доступности минеральных ресурсов в глобальном контексте.
В 1990-х годах USGS провела оценку ресурсов цинка в США и пришла к выводу, что в два раза больше цинка осталось, чем было обнаружено. В частности, USGS обнаружил, что в Соединенных Штатах было обнаружено менее 100 миллионов метрических тонн цинка, и, по оценкам, около 210 миллионов метрических тонн цинка остались нераскрытыми.
Оценка минеральных ресурсов является динамичной. Поскольку они предоставляют моментальный снимок в определенное время и на определенном уровне знаний, оценки должны обновляться по мере поступления более качественных данных и разработки новых концепций. Например, во время разведывательных геологических исследований в конце 1960-х годов геологи USGS отметили наличие широко распространенного окрашивания оксида железа в дренажах западного хребта Брукс на Аляске.
Red Dog свинцово-цинковый депозит
Последующие исследования привели к открытию свинцово-цинкового месторождения Red Dog. В конце 1990 года, после 10 лет исследований и разработок, рудник Red Dog на Аляске был запущен в производство и с тех пор внес большой вклад в мировые поставки цинка. Последующие исследования области привели к лучшему пониманию сложных факторов, которые контролировали образование Red Dog и других месторождений и послужили основой для оценки аналогичных месторождений в аналогичных геологических условиях в других местах. Другие текущие исследования, проводимые USGS, включают обновление моделей месторождений полезных ископаемых и моделей минеральной среды для цинка и других важных видов топлива, а также совершенствование методов, используемых для оценки скрытого потенциала полезных ископаемых. Результаты этого исследования предоставят новую информацию и уменьшат степень неопределенности в будущих оценках минеральных ресурсов.