Sisältö
- Sinkin historialliset käyttötavat
- Sphaleriitti: Ensisijainen malmi
- Puhdistettu sinkkimetalli
- Sinkin käyttö tänään
- Mistä sinkki tulee?
- Sedimentaariset paisuvia talletuksia
- Mississippi Valley -tyyppiset talletukset
- Tulivuoren aiheuttavat massiiviset sulfid talletukset
- Sinkin maailmanlaajuinen tarjonta ja kysyntä
- Riittävien sinkitarvikkeiden varmistaminen tulevaisuudelle
- Punaisen koiran lyijysinkkitalletus
Sinkki: Puhdistettu sinkkimetalli on sinertävänvalkoinen vastavaluna; se on kova ja hauras useimmissa lämpötiloissa ja sillä on suhteellisen alhaiset sulamis- ja kiehumispisteet. Kuvan tekijänoikeus iStockphoto / Svengine.
Sinkin historialliset käyttötavat
Sinkkiä käytettiin vuosisatoja ennen sen tunnistamista alkuaineeksi messingin (sinkin ja kuparin seos) valmistukseen ja lääketieteellisiin tarkoituksiin. Metallisinkkiä ja sinkkioksidia valmistettiin Intiassa joskus välillä 1200–1400 ja Kiinassa 1700-luvulla, vaikka puhtaan metallisen sinkin löytö annetaan saksalaiselle kemistille Andreas Marggrafille, joka eristi elementin vuonna 1746.
Sphaleriitti: Ensisijainen malmi
Sphaleriitti (sinkkisulfidi) on primaarimalmin mineraali, josta suurin osa sinkkimaailmasta tuotetaan, mutta joukko muita mineraaleja, jotka eivät sisällä sulfidia, sisältävät sinkkiä pääkomponenttina. Suuri osa varhaisesta sinkintuotannosta tapahtui ei-sulfidisaostumista; Koska nämä resurssit loppuivat, tuotanto siirtyi kuitenkin sulfidi-talletuksiin.Viimeisen 30 vuoden aikana kaivannaisteollisuuden edistysaskeleet ovat johtaneet uusiin kiinnostuksiin ei-sulfidisinkkiesiintymistä.
Sinkitty sinkitys: Noin puolet tuotetusta sinkistä käytetään sinkin galvanointiin, mikä on prosessi, jossa ohut sinkkikerros lisätään rautaan tai teräkseen ruostumisen estämiseksi. Tämä kuva osoittaa galvanoidun sinkkipäällysteisen metallilevyn pinnan. Arkin eri väridomeenit johtuvat sinkkiteistä erilaisissa kristallografisissa orientaatioissa, jotka heijastavat erilaisia valomääriä. Kuvan tekijänoikeus iStockphoto / Stephen Sweet.
Puhdistettu sinkkimetalli
Puhdistettu sinkkimetalli on sinertävänvalkoinen vastavaluna; se on kova ja hauras useimmissa lämpötiloissa ja sillä on suhteellisen alhaiset sulamis- ja kiehumispisteet. Sinkkiseokset helposti muiden metallien kanssa ja on kemiallisesti aktiivinen. Ilmaan joutuessaan se kehittää ohuen harmaan oksidikalvon (patina), joka estää metallin syvempää hapettumista (korroosiota). Metallien korroosionkestävyys on tärkeä ominaisuus sen käytössä.
Sinkkiseokset: Toiseksi johtava sinkin käyttö on seos; sinkki yhdistetään kuparin kanssa (messingin muodostamiseksi) ja muiden metallien kanssa, jolloin muodostuu materiaaleja, joita käytetään autoissa, sähkökomponenteissa ja kotitalouslaitteissa. Messinkivalaisimen kuva tekijänoikeus iStockphoto / Vova Kalina.
Sinkin käyttö tänään
Sinkki on tällä hetkellä neljänneksi eniten käytetty metalli maailmassa raudan, alumiinin ja kuparin jälkeen. Sillä on vahvat ruosteenesto-ominaisuudet ja se sitoutuu hyvin muihin metalleihin. Näin ollen noin puolet tuotetusta sinkistä käytetään sinkin galvanointiin, mikä on prosessi, jossa ohut sinkkikerros lisätään rautaan tai teräkseen ruostumisen estämiseksi.
Seuraava johtava sinkin käyttö on seos; sinkki yhdistetään kuparin kanssa (messingin muodostamiseksi) ja muiden metallien kanssa, jolloin muodostuu materiaaleja, joita käytetään autoissa, sähkökomponenteissa ja kotitalouslaitteissa. Kolmas merkittävä sinkin käyttö on sinkkioksidin (tuotantomäärän perusteella tärkein sinkkikemikaali) tuotannossa, jota käytetään kuminvalmistuksessa ja suojaavana ihovoiteena.
Sinkki on myös tärkeä terveydelle. Se on välttämätön elementti ihmisten, eläinten ja kasvien oikealle kasvulle ja kehitykselle. Aikuisen ihmisen kehossa on 2–3 grammaa sinkkiä, mikä on määrä, joka tarvitaan bodys-entsyymeihin ja immuunijärjestelmään toimimaan kunnolla. Se on myös tärkeää maun, hajun ja haavojen parantamiseksi. Pientä määrää sinkkiä esiintyy monissa elintarvikkeissa, kuten osterissa, lihassa ja maapähkinöissä.
Sinkkioksidi: Kolmas merkittävä sinkin käyttö on sinkkioksidin (tuotantomäärän perusteella tärkein sinkkikemikaali) tuotannossa, jota käytetään kuminvalmistuksessa ja suojaavana ihovoiteena. Sinkkioksidikuvan tekijänoikeus iStockphoto / Demiren.
Mistä sinkki tulee?
Tutkimus mineraaliesiintymien, myös sinkin muodostavien geologisten prosessien ymmärtämiseksi paremmin, on tärkeä osa USGS: n mineraalivarojen ohjelmaa. Sinkkiä esiintyy yleisesti mineraaliesiintymissä yhdessä muiden perusmetallien, kuten kuparin ja lyijyn kanssa. Sinkkiesiintymät luokitellaan laajasti sen muodon perusteella. Sinkkiä tuotetaan pääasiassa kolmen tyyppisissä saostumissa: sedimentaalinen uloshengitys (Sedex), Mississippi-laakson tyyppi (MVT) ja tulivuoren aiheuttava massiivinen sulfidi (VMS).
Sinkin tuotantokartta: Maailman sinkintuottajien prosentuaalinen osuus maailman kokonaistuotannosta vuonna 2010. Kuva perustuu Yhdysvaltain geologisen tutkimuksen mineraalituotteiden yhteenvedon tammikuun 2011 tietoihin.
Sedimentaariset paisuvia talletuksia
Sedex-saostumien osuus on yli 50 prosenttia maailman sinkkivarannoista, ja ne muodostuvat, kun metallirikkaita hydrotermisiä nesteitä vapautetaan vesitäytteiseen altaaseen (yleensä valtamereen), mikä johtaa malmia sisältävän materiaalin saostumiseen altaan ja lattian sedimentteihin . Maailman suurin sinkikaivos, Red Dogin kaivos Alaskassa, on kehitetty Sedex-talletuksessa.
Mississippi Valley -tyyppiset talletukset
MVT-talletuksia on kaikkialla maailmassa, ja ne saavat nimensä talletuksista, joita esiintyy Yhdysvaltojen Mississippi-laakson alueella. Saostumille on ominaista karbonaattisen isäntäkiven malmin mineraalikorvaus; ne rajoittuvat usein yhteen stratigrafiseen kerrokseen ja ulottuvat satojen neliökilometrien päähän. MVT-talletukset olivat tärkeä sinkin lähde Yhdysvalloissa 1800-luvulta 1900-luvun puoliväliin saakka.
Tulivuoren aiheuttavat massiiviset sulfid talletukset
Toisin kuin Sedex- ja MVT-talletukset, VMS-talletuksilla on selkeä yhteys vedenalaisiin tulivuoren prosesseihin. Ne voivat sisältää sinkin ja lyijyn lisäksi myös huomattavia määriä kuparia, kultaa ja hopeaa. Syvän valtameren tutkimusmatkojen aikana löydetyt "mustan tupakoitsijan" meriaukot ovat esimerkkejä VMS-esiintymien muodostumisesta merenpohjaan.
Sinkin maailmanlaajuinen tarjonta ja kysyntä
Vuonna 2009 sinkki louhittiin kuudessa eri valtiossa; Yhdysvallat toi kuitenkin 76 prosenttia kotimarkkinoilla käytetystä puhdistetusta sinkistä pääasiassa Kanadasta, Meksikosta, Kazakstanista ja Korean tasavallasta laskevassa järjestyksessä. Sinkin kulutus maailmassa pysyi vakaana vuonna 2008, kun kasvavien kulutusmaiden kehittyvien markkinoiden maissa (kuten Kiina, Brasilia ja Intia) kompensoitiin vähentynyttä kulutusta Euroopassa ja Yhdysvalloissa, sanotaan International Lead and Zinc Study Group -tilastojen mukaan.
Vaikka monia elementtejä voidaan käyttää sinkin korvikkeena kemiallisissa, elektronisissa ja pigmenttisovelluksissa, sinkittyjen sinkittyjen tuotteiden kysyntä on edelleen vahva, etenkin alueilla, joilla kehitetään merkittäviä infrastruktuurihankkeita. Sinkin tuotannon (tarjonnan) ja kulutuksen (kysynnän) dramaattinen kasvu viimeisen 35 vuoden aikana heijastaa kuljetus- ja viestintäalan kysyntää muun muassa autojen korien, moottoritieteiden ja galvanoitujen rautarakenteiden suhteen.
Riittävien sinkitarvikkeiden varmistaminen tulevaisuudelle
USGS: n tutkijat tutkivat, miten ja missä tunnistetut sinkkivarat keskittyvät maapallonkuoreen, ja ennustavat sinkin saatavuuden tulevaisuuden sijaan ja käyttävät tätä tietoa arvioidakseen löytämättömien sinkkivarantojen todennäköisyyttä. USGS on kehittänyt ja tarkennut mineraalivarojen potentiaalin arviointitekniikoita tukemaan liittovaltion hallintoa ja arvioimaan paremmin mineraalivarojen saatavuutta globaalissa yhteydessä.
1990-luvulla USGS arvioi Yhdysvaltain sinkkivarantoja ja päätteli, että sinkkiä oli jäljellä kaksi kertaa niin paljon kuin oli jo löydetty. Erityisesti USGS havaitsi, että Yhdysvalloissa oli löydetty alle 100 miljoonaa tonnia sinkkiä, ja arvioi, että noin 210 miljoonaa tonnia sinkkiä oli löytämättä.
Mineraalivarojen arvioinnit ovat dynaamisia. Koska arviot tarjoavat tilannekuvan tietyllä hetkellä ja tietotasolla, arvioita on päivitettävä, kun parempaa tietoa tulee saataville ja uusia konsepteja kehitetään. Esimerkiksi 1960-luvun lopun geologisten tutkimusten aikana USGS-geologit havaitsivat laajan levinneen rautaoksidivärjäytymisen Alaskan lännen Brooks-alueen valumavesissä.
Punaisen koiran lyijysinkkitalletus
Seurantatutkimukset johtivat Red Dogin lyijysinkki-talletuksen löytämiseen. Vuoden 1990 lopulla, kymmenen vuoden tutkimus- ja kehitystyön jälkeen, Alaskan Red Dog-kaivos aloitti tuotannon ja on sittemmin myötävaikuttanut merkittävästi sinkin maailmanlaajuiseen tarjontaan. Alueen myöhemmät tutkimukset ovat johtaneet parempaan ymmärrykseen monimutkaisista tekijöistä, jotka kontrolloivat punakoiran ja muiden esiintymien muodostumista, ja tarjoavat perustan samanlaisten esiintymien arvioinnille samanlaisissa geologisissa ympäristöissä muualla. Muu USGS: n nykyinen tutkimus sisältää sinkin ja muiden tärkeiden polttoaineita sisältämättömien mineraaliesiintymismallien ja mineraalien ympäristömallien päivittämisen ja piilotettujen mineraalivarojen potentiaalin arviointiin käytettävien tekniikoiden parantamisen. Tämän tutkimuksen tulokset tarjoavat uutta tietoa ja vähentävät epävarmuuden määrää tulevaisuuden mineraalivarojen arvioinneissa.