Inhalt
- Historische Verwendungen von Zink
- Sphalerit: Das Urerz
- Raffiniertes Zinkmetall
- Verwendung von Zink heute
- Woher kommt Zink?
- Sedimentäre exhalative Ablagerungen
- Einlagen vom Typ Mississippi Valley
- Vulkanogene Massivsulfidablagerungen
- Weltweites Angebot und Nachfrage nach Zink
- Angemessene Versorgung mit Zink für die Zukunft sicherstellen
- Die Red Dog Blei-Zink-Lagerstätte
Zink: Raffiniertes Zinkmetall ist im frisch gegossenen Zustand bläulichweiß; es ist bei den meisten Temperaturen hart und spröde und hat relativ niedrige Schmelz- und Siedepunkte. Bildcopyright iStockphoto / Svengine.
Historische Verwendungen von Zink
Jahrhunderte bevor es als Element identifiziert wurde, wurde Zink zur Herstellung von Messing (einer Legierung aus Zink und Kupfer) und für medizinische Zwecke verwendet. Metallisches Zink und Zinkoxid wurden zwischen dem 11. und 14. Jahrhundert in Indien und im 17. Jahrhundert in China hergestellt, obwohl die Entdeckung von reinem metallischem Zink dem deutschen Chemiker Andreas Marggraf zugeschrieben wird, der das Element 1746 isolierte.
Sphalerit: Das Urerz
Sphalerit (Zinksulfid) ist das Haupterzmineral, aus dem der größte Teil des Weltenzinks hergestellt wird, aber eine Reihe anderer Mineralien, die kein Sulfid enthalten, enthalten Zink als Hauptbestandteil. Ein Großteil der frühen Zinkproduktion stammte aus Nicht-Sulfid-Lagerstätten. Da diese Ressourcen jedoch erschöpft waren, verlagerte sich die Produktion auf Sulfidvorkommen.In den letzten 30 Jahren haben Fortschritte in der mineralgewinnenden Metallurgie zu einem erneuten Interesse an Nicht-Sulfid-Zink-Lagerstätten geführt.
Zinkverzinkung: Etwa die Hälfte des produzierten Zinks wird für die Zinkverzinkung verwendet. Dabei werden Eisen oder Stahl dünne Zinkschichten hinzugefügt, um Rost zu vermeiden. Dieses Foto zeigt die Oberfläche eines verzinkten Metallblechs. Die unterschiedlichen Farbdomänen auf der Folie werden durch Zinkkristalle in unterschiedlichen kristallografischen Orientierungen verursacht, die unterschiedliche Lichtmengen reflektieren. Bildcopyright iStockphoto / Stephen Sweet.
Raffiniertes Zinkmetall
Raffiniertes Zinkmetall ist im frisch gegossenen Zustand bläulichweiß; es ist bei den meisten Temperaturen hart und spröde und hat relativ niedrige Schmelz- und Siedepunkte. Zink verbindet sich leicht mit anderen Metallen und ist chemisch aktiv. An der Luft bildet sich ein dünner grauer Oxidfilm (Patina), der eine tiefere Oxidation (Korrosion) des Metalls verhindert. Die Korrosionsbeständigkeit der Metalle ist ein wichtiges Merkmal bei ihrer Verwendung.
Zinklegierungen: Die zweithäufigste Verwendung von Zink ist als Legierung; Das Zink wird mit Kupfer (um Messing zu bilden) und mit anderen Metallen kombiniert, um Materialien zu bilden, die in Kraftfahrzeugen, elektrischen Bauteilen und Haushaltsgeräten verwendet werden. Bild aus Messing copyright iStockphoto / Vova Kalina.
Verwendung von Zink heute
Zink ist derzeit nach Eisen, Aluminium und Kupfer das am vierthäufigsten konsumierte Metall der Welt. Es hat starke Korrosionsschutzeigenschaften und verbindet sich gut mit anderen Metallen. Infolgedessen wird etwa die Hälfte des hergestellten Zinks für die Zinkverzinkung verwendet. Dabei werden Eisen oder Stahl dünne Zinkschichten zugesetzt, um Rost zu vermeiden.
Die nächste führende Verwendung von Zink ist als Legierung; Das Zink wird mit Kupfer (um Messing zu bilden) und mit anderen Metallen kombiniert, um Materialien zu bilden, die in Kraftfahrzeugen, elektrischen Bauteilen und Haushaltsgeräten verwendet werden. Ein dritter bedeutender Verwendungszweck von Zink ist die Herstellung von Zinkoxid (die nach Produktionsvolumen wichtigste Zinkchemikalie), das bei der Gummiherstellung und als Hautschutzsalbe verwendet wird.
Zink ist auch wichtig für die Gesundheit. Es ist ein notwendiges Element für das richtige Wachstum und die Entwicklung von Menschen, Tieren und Pflanzen. Der erwachsene menschliche Körper enthält zwischen 2 und 3 Gramm Zink. Dies ist die Menge, die erforderlich ist, damit die körpereigenen Enzyme und das Immunsystem ordnungsgemäß funktionieren. Es ist auch wichtig für den Geschmack, den Geruch und die Wundheilung. Spuren von Zink kommen in vielen Lebensmitteln wie Austern, Rindfleisch und Erdnüssen vor.
Zinkoxid: Der dritte bedeutende Verwendungszweck von Zink ist die Herstellung von Zinkoxid (der nach Produktionsvolumen wichtigsten Zinkchemikalie), das bei der Gummiherstellung und als Hautschutzsalbe verwendet wird. Zinkoxid Bild Copyright iStockphoto / Demiren.
Woher kommt Zink?
Forschungen zum besseren Verständnis der geologischen Prozesse, die Mineralvorkommen bilden, einschließlich derjenigen von Zink, sind ein wichtiger Bestandteil des USGS Mineral Resources Program. Zink kommt häufig in Mineralvorkommen zusammen mit anderen unedlen Metallen wie Kupfer und Blei vor. Zinklagerstätten werden grob nach ihrer Entstehung klassifiziert. Zink wird hauptsächlich aus drei Arten von Ablagerungen hergestellt: Sedimentat (Sedex), Mississippi Valley (MVT) und vulkanogenes Massivsulfid (VMS).
Zinkproduktionskarte: Weltbeste Zinkproduzenten in Prozent des weltweiten Angebots, das im Jahr 2010 produziert wurde. Bild basiert auf Daten der Mineral Commodity Summary des United States Geological Survey, Januar 2011.
Sedimentäre exhalative Ablagerungen
Sedexablagerungen machen mehr als 50 Prozent der Zinkvorkommen der Welt aus und entstehen, wenn metallreiche hydrothermale Flüssigkeiten in ein wassergefülltes Becken (normalerweise ein Ozean) gelangen und dort in Bodensedimenten erzhaltiges Material ausfällt . Die weltweit größte Zinkmine, die Red Dog Mine in Alaska, wird in einer Sedex-Lagerstätte erschlossen.
Einlagen vom Typ Mississippi Valley
MVT-Lagerstätten sind auf der ganzen Welt verbreitet und haben ihren Namen von Lagerstätten, die in der Region Mississippi Valley in den USA vorkommen. Die Lagerstätten sind durch einen Erzersatz des Carbonat-Wirtsgesteins gekennzeichnet. Sie sind oft auf eine einzelne Schicht beschränkt und erstrecken sich über Hunderte von Quadratkilometern. MVT-Lagerstätten waren vom 19. bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts eine wichtige Zinkquelle in den Vereinigten Staaten.
Vulkanogene Massivsulfidablagerungen
Im Gegensatz zu Sedex- und MVT-Lagerstätten weisen VMS-Lagerstätten eine eindeutige Assoziation mit vulkanischen Prozessen unter Wasser auf. Sie können neben Zink und Blei auch erhebliche Mengen an Kupfer, Gold und Silber enthalten. Die bei Tiefseeexpeditionen entdeckten "Black Smoker" -Meerlöcher sind Beispiele für VMS-Ablagerungen, die sich heute auf dem Meeresboden bilden.
Weltweites Angebot und Nachfrage nach Zink
Im Jahr 2009 wurde Zink in sechs verschiedenen Staaten abgebaut; Die Vereinigten Staaten importierten jedoch 76 Prozent des im Inland verwendeten raffinierten Zinks, hauptsächlich aus Kanada, Mexiko, Kasachstan und der Republik Korea, in absteigender Reihenfolge. Der weltweite Zinkverbrauch blieb 2008 stabil, da der gestiegene Verbrauch in Ländern mit aufstrebenden Märkten (wie China, Brasilien und Indien) den Rückgang in Europa und den USA gemäß den Statistiken der International Lead and Zinc Study Group ausgleichen konnte.
Obwohl viele Elemente als Ersatz für Zink in chemischen, elektronischen und Pigmentanwendungen verwendet werden können, bleibt die Nachfrage nach verzinkten Produkten hoch, insbesondere in Regionen, in denen bedeutende Infrastrukturprojekte entwickelt werden. Der dramatische Anstieg der Produktion (Angebot) und des Verbrauchs (Nachfrage) von Zink in der Welt in den letzten 35 Jahren spiegelt die Nachfrage im Transport- und Kommunikationssektor nach Automobilkarosserien, Straßensperren und verzinkten Eisenkonstruktionen wider.
Angemessene Versorgung mit Zink für die Zukunft sicherstellen
Um vorhersagen zu können, wo sich zukünftige Zinkvorräte befinden könnten, untersuchen USGS-Wissenschaftler, wie und wo identifizierte Zinkressourcen in der Erdkruste konzentriert sind, und verwenden dieses Wissen, um die Wahrscheinlichkeit zu bestimmen, dass unentdeckte Zinkressourcen vorhanden sind. Techniken zur Bewertung des Potenzials an Bodenschätzen wurden von der USGS entwickelt und verfeinert, um die Verwaltung von Bundesländern zu unterstützen und die Verfügbarkeit von Bodenschätzen im globalen Kontext besser zu bewerten.
In den 90er Jahren führte die USGS eine Bewertung der Zinkvorkommen in den USA durch und kam zu dem Schluss, dass noch doppelt so viel Zink vorhanden ist, wie bereits entdeckt wurde. Insbesondere stellte das USGS fest, dass in den Vereinigten Staaten weniger als 100 Millionen Tonnen Zink entdeckt worden waren, und schätzte, dass etwa 210 Millionen Tonnen Zink unentdeckt blieben.
Mineralressourcenbewertungen sind dynamisch. Da sie zu einem bestimmten Zeitpunkt und auf einem bestimmten Wissensstand eine Momentaufnahme liefern, müssen die Bewertungen aktualisiert werden, sobald bessere Daten verfügbar sind und neue Konzepte entwickelt werden. Beispielsweise stellten USGS-Geologen bei geologischen Aufklärungsuntersuchungen in den späten 1960er-Jahren fest, dass in den Abflüssen des westlichen Brooks Range, Alaska, weit verbreitete Eisenoxidflecken vorhanden waren.
Die Red Dog Blei-Zink-Lagerstätte
Folgestudien führten zur Entdeckung der Bleizinklagerstätte Red Dog. Ende 1990, nach 10 Jahren Explorations- und Entwicklungsarbeit, wurde die Red Dog-Mine in Alaska in Betrieb genommen und hat seitdem einen großen Beitrag zur weltweiten Zinkversorgung geleistet. Nachfolgende Untersuchungen des Gebiets haben zu einem besseren Verständnis der komplexen Faktoren geführt, die die Bildung von Red Dog und anderen Lagerstätten kontrollierten, und liefern die Grundlage für die Bewertung ähnlicher Lagerstätten in ähnlichen geologischen Umgebungen an anderer Stelle. Weitere aktuelle Untersuchungen der USGS umfassen die Aktualisierung von Mineralvorkommen- und Mineralumweltmodellen für Zink und andere wichtige Nichtbrennstoffgüter sowie die Verbesserung der Techniken zur Bewertung des verborgenen Mineralressourcenpotenzials. Die Ergebnisse dieser Forschung werden neue Informationen liefern und die Unsicherheit bei zukünftigen Bewertungen von Bodenschätzen verringern.