Metāli

Cinka lietojumi



Metāls, kas ir galvenais, lai novērstu koroziju


Pārpublicēts no Amerikas Savienoto Valstu Ģeoloģiskās izpētes faktu lapas 2011-3016, autors S.J. Kropschot un Jeff L. Doebrich

Cinks: Rafinēts cinka metāls ir svaigi liets zilgani balts; tas ir ciets un trausls augstākajā temperatūrā, un tam ir samērā zema kušanas un viršanas temperatūra.

Cinka vēsturiskie lietojumi

Gadsimtus pirms tam, kad tas tika identificēts kā elements, cinks tika izmantots misiņa (cinka un vara sakausējuma) izgatavošanai un medicīniskiem nolūkiem. Metāliskais cinks un cinka oksīds tika ražoti Indijā kādreiz no 11. līdz 14. gadsimtam un Ķīnā 17. gadsimtā, lai gan tīra metāliska cinka atklāšana tiek ieskaitīta vācu ķīmiķim Andreasam Marggrafam, kurš elementu izolēja 1746. gadā.

Sphalerite: Primārā rūda

Sphalerite (cinka sulfīds) ir galvenais rūdas minerāls, no kura iegūst lielāko daļu pasaules cinka, bet virkne citu minerālu, kas nesatur sulfīdu, kā galveno sastāvdaļu satur cinku. Liela daļa agrīnā cinka ražošanas bija no nesulfīda nogulsnēm; tomēr, tā kā šie resursi bija izsmelti, ražošana tika pārcelta uz sulfīdu nogulsnēm. Pēdējo 30 gadu laikā ieguves metalurģijas sasniegumi ir atjaunojuši interesi par cinka nesulfīda nogulsnēm.

Cinka cinkošana: Apmēram pusi no saražotā cinka izmanto cinka cinkošanā, kas ir plāns cinka slāņu pievienošana dzelzs vai tērauda ražošanai, lai novērstu rūsēšanu. Šajā fotoattēlā parādīta metāla loksnes virsma ar cinkotu cinka pārklājumu. Dažādos krāsu domēnus loksnē izraisa cinka kristāli dažādās kristalogrāfiskās orientācijās, kas atspoguļo atšķirīgu gaismas daudzumu.

Rafinēts cinka metāls

Rafinēts cinka metāls ir svaigi liets zilgani balts; tas ir ciets un trausls augstākajā temperatūrā, un tam ir samērā zema kušanas un viršanas temperatūra. Cinka sakausējumi viegli savienojas ar citiem metāliem un ir ķīmiski aktīvi. Saskaroties ar gaisu, tajā izveidojas plāna pelēka oksīda plēve (patina), kas kavē dziļāku metāla oksidāciju (koroziju). Metāla izturība pret koroziju ir svarīga īpašība tā lietošanā.

Cinka sakausējumi: Otrajā vietā cinks tiek izmantots kā sakausējums; cinks tiek kombinēts ar varu (lai veidotu misiņu) un ar citiem metāliem, lai izveidotu materiālus, kurus izmanto automašīnās, elektriskās detaļās un sadzīves ierīcēs. Misiņa armatūra

Cinka lietojumi mūsdienās

Cinks šobrīd ir ceturtais pasaulē visplašāk patērētais metāls pēc dzelzs, alumīnija un vara. Tam ir spēcīgas pretkorozijas īpašības un labi savienojas ar citiem metāliem. Līdz ar to apmēram puse no saražotā cinka tiek izmantota cinka cinkošanā, kas ir plāns cinka kārta pievienošanas process dzelzs vai tērauda ražošanai, lai novērstu rūsēšanu.

Nākamais cinka galvenais lietojums ir sakausējums; cinks tiek kombinēts ar varu (lai veidotu misiņu) un ar citiem metāliem, lai izveidotu materiālus, kurus izmanto automašīnās, elektriskās detaļās un sadzīves ierīcēs. Trešais nozīmīgais cinka pielietojums ir cinka oksīda (vissvarīgākā cinka ķīmiskā viela pēc ražošanas apjoma) ražošanā, ko izmanto gumijas ražošanā un kā aizsargājošu ādas ziedes.

Cinks ir svarīgs arī veselībai. Tas ir nepieciešams elements cilvēku, dzīvnieku un augu pareizai augšanai un attīstībai. Pieauguša cilvēka ķermenis satur no 2 līdz 3 gramiem cinka, kas ir daudzums, kas nepieciešams ķermeņa fermentu un imūnsistēmas pareizai darbībai. Tas ir svarīgi arī gaumei, smaržai un brūču dziedēšanai. Daudzos pārtikas produktos, piemēram, austeres, liellopu gaļā un zemesriekstos, cinka daudzums ir neliels.

Cinka oksīds: Trešais nozīmīgais cinka pielietojums ir cinka oksīda (svarīgākā cinka ķīmiskā viela pēc ražošanas apjoma) ražošanā, ko izmanto gumijas ražošanā un kā aizsargājošu ādas ziedes. Cinka oksīds

Kur cinks nāk?

Svarīga USGS derīgo izrakteņu programmas sastāvdaļa ir pētījumi, lai labāk izprastu ģeoloģiskos procesus, kas veido minerālu, ieskaitot cinka, nogulsnes. Cinks parasti atrodams minerālu atradnēs kopā ar citiem parastajiem metāliem, piemēram, varu un svinu. Cinka nogulsnes plaši klasificē, pamatojoties uz to veidošanās veidu. Cinku galvenokārt ražo no trim nogulšņu veidiem: nogulumiežu izelpošana (Sedex), Misisipi ielejas tips (MVT) un vulkāniskais masīvais sulfīds (VMS).

Cinka ražošanas karte: Pasaulē lielākie cinka ražotāji procentos no 2010. gadā saražotā globālā piedāvājuma. Attēls ir pamatots ar datiem, kas sniegti Amerikas Savienoto Valstu Ģeoloģisko pētījumu minerālu preču kopsavilkumā, 2011. gada janvārī.

Sedimentārie izelpas noguldījumi

Sedeksa nogulsnes veido vairāk nekā 50 procentus no pasaules cinka resursiem un veidojas, kad hidrotermiskie šķidrumi, kas bagāti ar metāliem, tiek izlaisti ar ūdeni piepildītā baseinā (parasti okeānā), kā rezultātā rūdas nesošais materiāls izgulsnējas baseina grīdas nogulumos. . Pasaulē lielākā cinka raktuve - sarkanā suņa raktuve Aļaskā - tiek attīstīta Sedex atradnē.

Misisipi ielejas veida noguldījumi

MVT atradnes ir sastopamas visā pasaulē un iegūst savu vārdu no atradnēm, kas rodas Misisipi ielejas reģionā ASV. Noguldījumiem raksturīga karbonāta pamatiežu rūdas minerālu aizstāšana; tie bieži ir tikai vienā stratigrāfiskā slānī un pārsniedz simtiem kvadrātkilometru. MVT noguldījumi bija galvenais cinka avots Amerikas Savienotajās Valstīs no 19. gadsimta līdz 20. gadsimta vidum.

Vulkanogēna masīva sulfīda nogulsnes

Pretstatā Sedex un MVT atradnēm VMS atradnēm ir skaidra saistība ar zemūdens vulkāniskajiem procesiem. Bez cinka un svina tajos var būt arī ievērojams vara, zelta un sudraba daudzums. "Melno smēķētāju" jūras atveres, kas tika atklātas dziļo okeānu ekspedīciju laikā, ir piemēri tam, kā šodien jūras gultnē veidojas VMS atradnes.

Cinka ražošana un rezerves

ValstsRažošanaRezerves
Savienotās Valstis72012,000
Austrālija1,45053,000
Bolīvija4306,000
Kanāda6706,000
Ķīna3,50042,000
Indija75011,000
Īrija3502,000
Kazahstāna48016,000
Meksika55015,000
Peru1,52023,000
Citas valstis1,58062,000
Kopā (noapaļots)12,000250,000
Dati ir izteikti tūkstošos tonnu. Dati no USGS minerālpreču kopsavilkuma, 2011. gada janvāris.

Cinka piegāde un pieprasījums visā pasaulē

2009. gadā cinku ieguva sešās dažādās valstīs; tomēr Amerikas Savienotās Valstis importēja 76 procentus no rafinētā cinka, ko izmanto vietējā tirgū, galvenokārt no Kanādas, Meksikas, Kazahstānas un Korejas Republikas, dilstošā secībā. Cinka patēriņš visā pasaulē 2008. gadā bija vienmērīgs, jo pieaugošais patēriņš valstīs ar jaunattīstības tirgiem (piemēram, Ķīnā, Brazīlijā un Indijā) kompensēja patēriņa samazināšanos Eiropā un ASV, liecina Starptautiskās svina un cinka pētījumu grupas statistika.

Lai gan daudzus elementus var izmantot kā cinka aizstājēju ķīmiskos, elektroniskos un pigmenta pielietojumos, pieprasījums pēc cinkotiem izstrādājumiem joprojām ir liels, īpaši reģionos, kur tiek izstrādāti nozīmīgi infrastruktūras projekti. Draudzīgais cinka ražošanas (piegādes) un patēriņa (pieprasījuma) pieaugums pēdējos 35 gados atspoguļo pieprasījumu transporta un sakaru nozarē pēc tādām lietām kā automašīnu virsbūves, šosejas barjeras un cinkotas dzelzs konstrukcijas.

Vairāk informācijas
1 Cinka ražošana un patēriņš
2 Neatklātu zelta, sudraba, vara, svina un cinka atradņu novērtējums Amerikas Savienotajās Valstīs
3 Misisipi ielejas tipa svina-cinka depozīta modelis
4 Sedimentārais izelpojošais cinka-svina-zelta noguldījumu modelis
5 Vulkanogēna masīva sulfīda nogulsnes modelis

Nodrošināsim atbilstošus cinka krājumus nākotnē

Lai palīdzētu prognozēt, kur varētu atrasties cinka krājumi, USGS zinātnieki pēta, kā un kur identificētie cinka resursi ir koncentrēti Zemes garozā, un izmanto šīs zināšanas, lai novērtētu neatklātu cinka resursu iespējamību. USGS ir izstrādājusi un pilnveidojusi minerālresursu potenciāla novērtēšanas paņēmienus, lai atbalstītu federālo zemju pārvaldību un labāk novērtētu minerālresursu pieejamību globālā kontekstā.

Deviņdesmitajos gados USGS veica ASV cinka resursu novērtējumu un secināja, ka ir atrasts divreiz vairāk cinka, nekā jau tika atklāts. Konkrēti, USGS atklāja, ka Amerikas Savienotajās Valstīs ir atklāti mazāk nekā 100 miljoni metrisko tonnu cinka, un lēsa, ka aptuveni 210 miljoni metrisko tonnu cinka paliek neatklāti.

Derīgo izrakteņu resursu novērtēšana ir dinamiska. Tā kā tie sniedz momentuzņēmumu noteiktā laikā un zināšanu līmenī, novērtējumi ir jāatjaunina, jo kļūst pieejami labāki dati un tiek izstrādātas jaunas koncepcijas. Piemēram, izpētes laikā veikto ģeoloģisko pētījumu laikā 60. gadu beigās USGS ģeologi atzīmēja plaši izplatītu dzelzs oksīda krāsvielu klātbūtni Aļaskas rietumu Brooks apgabala notekas.

Sarkanā suņa svina un cinka depozīts

Pēcpārbaužu rezultātā tika atklāts Sarkanā suņa svina-cinka atradne. 1990. gada beigās, pēc 10 gadu izpētes un attīstības darba, Red Dog mīna Aļaskā sāka ražošanu un kopš tā laika ir devusi lielu ieguldījumu pasaules cinka piegādē. Turpmākie apgabala pētījumi ļāva labāk izprast sarežģītos faktorus, kas kontrolēja sarkanā suņa un citu atradņu veidošanos, un tie ir pamats līdzīgu atradņu novērtēšanai līdzīgā ģeoloģiskā vidē citur. Citi USGS pašreizējie pētījumi ietver cinka un citu svarīgu ar degvielu nesaistītu derīgo izrakteņu ieguves modeļu un minerālu vides modeļu atjaunināšanu un to metožu uzlabošanu, kuras izmanto, lai novērtētu slēpto derīgo izrakteņu potenciālu. Šī pētījuma rezultāti sniegs jaunu informāciju un samazinās nenoteiktības pakāpi turpmākajos derīgo izrakteņu novērtējumos.


Skatīties video: Moj pierwszy (Oktobris 2021).