المعادن

استخدامات الزنك



المعدن الذي هو مفتاح منع التآكل


أعيد نشرها من صحيفة وقائع المسح الجيولوجي للولايات المتحدة الأمريكية 2011-3016 بقلم س. ج. كروبشوت وجيف إل دوبريش

الزنك: معدن الزنك المكرر هو أبيض مزرق عندما يلقي طازجة ؛ إنه صعب وهش في معظم درجات الحرارة وله نقاط انصهار وغليان منخفضة نسبيًا.

الاستخدامات التاريخية للزنك

قبل قرون من تحديده كعنصر ، كان الزنك يستخدم لصنع النحاس (سبيكة من الزنك والنحاس) ولأغراض طبية. تم إنتاج الزنك المعدني وأكسيد الزنك في الهند في وقت ما بين القرنين الحادي عشر والرابع عشر وفي الصين في القرن السابع عشر ، على الرغم من أن اكتشاف الزنك المعدني النقي يرجع إلى الكيميائي الألماني أندرياس مارجراف ، الذي عزل العنصر في عام 1746.

Sphalerite: خام الخام

Sphalerite (كبريتيد الزنك) هو المعدن الخام الخام الذي ينتج منه معظم الزنك في العالم ، ولكن عددًا من المعادن الأخرى التي لا تحتوي على كبريتيد تحتوي على الزنك كمكون رئيسي. كان معظم إنتاج الزنك المبكر من رواسب نونسلفيد. ومع ذلك ، نظرًا لاستنفاد هذه الموارد ، تحول الإنتاج إلى رواسب الكبريتيد. في السنوات الثلاثين الماضية ، أدت التطورات في مجال المعادن الاستخراجية إلى تجدد الاهتمام برواسب الزنك الخالية من الكبريت.

جلفنة الزنك: يتم استخدام حوالي نصف الزنك المنتج في غلفنة الزنك ، وهي عملية إضافة طبقات رقيقة من الزنك إلى الحديد أو الفولاذ لمنع الصدأ. تُظهر هذه الصورة سطح لوح معدني مطلي بزنك مجلفن. تنجم مجالات اللون المختلفة عبر الورقة عن بلورات الزنك في اتجاهات بلورية مختلفة تعكس مقادير مختلفة من الضوء.

المكرر معدن الزنك

معدن الزنك المكرر هو أبيض مزرق عندما يلقي طازجة ؛ إنه صعب وهش في معظم درجات الحرارة وله نقاط انصهار وغليان منخفضة نسبيًا. سبائك الزنك بسهولة مع المعادن الأخرى ونشطة كيميائيا. عند التعرض للهواء ، فإنها تطور طبقة رقيقة من أكسيد الأكسيد الرمادي (الزنجار) ، والتي تمنع الأكسدة العميقة (التآكل) للمعادن. مقاومة المعدن للتآكل هي سمة مهمة في استخدامه.

سبائك الزنك: الاستخدام الثاني الرائد للزنك هو سبيكة. يتم الجمع بين الزنك والنحاس (لتشكيل النحاس) ومع المعادن الأخرى لتشكيل المواد المستخدمة في السيارات والمكونات الكهربائية والتجهيزات المنزلية. تركيبات النحاس

استخدامات الزنك اليوم

يعتبر الزنك حاليًا رابع أكثر المعادن استهلاكًا في العالم بعد الحديد والألومنيوم والنحاس. لديها خصائص قوية مضادة للتآكل والسندات بشكل جيد مع المعادن الأخرى. وبالتالي ، يتم استخدام حوالي نصف الزنك المنتج في غلفنة الزنك ، وهي عملية إضافة طبقات رقيقة من الزنك إلى الحديد أو الصلب لمنع الصدأ.

الاستخدام الرئيسي التالي للزنك هو سبيكة. يتم الجمع بين الزنك والنحاس (لتشكيل النحاس) ومع المعادن الأخرى لتشكيل المواد المستخدمة في السيارات والمكونات الكهربائية والتجهيزات المنزلية. الاستخدام الثالث المهم للزنك هو إنتاج أكسيد الزنك (أهم مادة كيميائية للزنك حسب حجم الإنتاج) ، والذي يستخدم في صناعة المطاط وكمرهم وقائي للجلد.

الزنك مهم أيضا للصحة. إنه عنصر ضروري لنمو وتطور البشر والحيوانات والنباتات بشكل صحيح. يحتوي جسم الإنسان البالغ على ما بين 2 إلى 3 جرامات من الزنك ، وهو المبلغ اللازم لأنزيمات الجسم والجهاز المناعي لكي يعمل بشكل صحيح. من المهم أيضًا الذوق والرائحة وعلاج الجروح. تحدث كميات ضئيلة من الزنك في العديد من الأطعمة ، مثل المحار ولحم البقر والفول السوداني.

أكسيد الزنك: الاستخدام الثالث المهم للزنك هو في إنتاج أكسيد الزنك (أهم مادة كيميائية للزنك حسب حجم الإنتاج) ، والذي يستخدم في صناعة المطاط وكمرهم وقائي للجلد. أكسيد الزنك

من أين يأتي الزنك؟

تُعد البحوث لفهم العمليات الجيولوجية التي تشكل رواسب معدنية بشكل أفضل ، بما في ذلك الزنك ، مكونًا مهمًا لبرنامج الموارد المعدنية USGS. يوجد الزنك عادة في الرواسب المعدنية إلى جانب المعادن الأساسية الأخرى ، مثل النحاس والرصاص. يتم تصنيف رواسب الزنك على نطاق واسع على أساس كيفية تكوينها. ينتج الزنك أساسًا من ثلاثة أنواع من الرواسب: الزفير الرسوبي (Sedex) ، نوع وادي المسيسيبي (MVT) ، والكبريتيد الضخم البركاني (VMS).

خريطة إنتاج الزنك: أكبر منتجي الزنك في العالم في المئة من الإمدادات العالمية المنتجة في عام 2010. الصورة بناءً على البيانات الواردة في ملخص الولايات المتحدة للمسح الجيولوجي للسلع المعدنية ، يناير 2011.

الرواسب الزفير الرسوبية

تمثل رواسب Sedex أكثر من 50 في المائة من موارد الزنك في العالم وتتشكل عندما يتم إطلاق سوائل مائية غنية بالمعادن في حوض مملوء بالماء (عادة ما يكون محيطًا) ، مما يؤدي إلى ترسب المواد الحاملة للخامات داخل رواسب قاع الحوض . تم تطوير أكبر منجم للزنك في العالم ، وهو منجم Red Dog في ألاسكا ، في إيداع Sedex.

ودائع ميسيسيبي نوع الودائع

تم العثور على ودائع MVT في جميع أنحاء العالم والحصول على اسمهم من الودائع التي تحدث في منطقة وادي المسيسيبي في الولايات المتحدة. تتميز الرواسب باستبدال خام المعادن لصخر مضيف الكربونات ؛ وغالبًا ما يتم حصرها في طبقة طبقية واحدة وتمتد على مئات الكيلومترات المربعة. كانت ودائع MVT مصدرًا رئيسيًا للزنك في الولايات المتحدة من القرن التاسع عشر وحتى منتصف القرن العشرين.

ودائع كبريتيد ضخمة البركانية

على عكس رواسب Sedex و MVT ، فإن رواسب VMS لها علاقة واضحة بالعمليات البركانية البحرية. يمكن أن تحتوي أيضًا على كميات كبيرة من النحاس والذهب والفضة بالإضافة إلى الزنك والرصاص. تعتبر فتحات البحر "المدخن الأسود" المكتشفة خلال بعثات المحيطات العميقة أمثلة على رواسب VMS التي يتم تشكيلها في قاع البحر اليوم.

إنتاج الزنك والاحتياطيات

بلدإنتاجمحميات
الولايات المتحدة الامريكانية72012,000
أستراليا1,45053,000
بوليفيا4306,000
كندا6706,000
الصين3,50042,000
الهند75011,000
أيرلندا3502,000
كازاخستان48016,000
المكسيك55015,000
بيرو1,52023,000
بلدان اخرى1,58062,000
مجموع (تقريب)12,000250,000
البيانات بالألف طن متري. بيانات من USGS ملخص السلع المعدنية ، يناير 2011.

في جميع أنحاء العالم العرض والطلب على الزنك

في عام 2009 ، تم تعدين الزنك في ست ولايات مختلفة ؛ ومع ذلك ، استوردت الولايات المتحدة 76 في المائة من الزنك المكرر المستخدم محلياً ، بشكل أساسي من كندا والمكسيك وكازاخستان وجمهورية كوريا ، بترتيب تنازلي. ظل استهلاك الزنك في جميع أنحاء العالم ثابتًا في عام 2008 ، حيث أدى الاستهلاك المتزايد في البلدان ذات الأسواق الناشئة (مثل الصين والبرازيل والهند) إلى تعويض انخفاض الاستهلاك في أوروبا والولايات المتحدة ، وفقًا لإحصاءات مجموعة دراسة الرصاص والزنك الدولية.

على الرغم من أنه يمكن استخدام العديد من العناصر كبديل عن الزنك في التطبيقات الكيميائية والإلكترونية والصباغية ، فإن الطلب على المنتجات المجلفنة من الزنك لا يزال قوياً ، خاصة في المناطق التي يتم فيها تطوير مشاريع البنية التحتية المهمة. تعكس الزيادة الهائلة في الإنتاج (العرض) والاستهلاك (الطلب) في العالم للزنك خلال الـ 35 سنة الماضية الطلب في قطاعي النقل والاتصالات على أشياء مثل هياكل السيارات وحواجز الطرق السريعة وهياكل الحديد المجلفن.

معلومات اكثر
1 إنتاج واستهلاك الزنك
2 تقييم الودائع غير المكتشفة من الذهب والفضة والنحاس والرصاص والزنك في الولايات المتحدة
3 نموذج الودائع بالرصاص من الزنك في ميسيسيبي
4 نموذج الرواسب الزنك والرواسب الذهب
5 البركانية ضخمة نموذج كبريتيد الودائع

ضمان توفير إمدادات كافية من الزنك للمستقبل

للمساعدة في التنبؤ بمكان وجود إمدادات الزنك في المستقبل ، يدرس علماء هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية كيف وأين تتركز موارد الزنك المحددة في قشرة الأرض ويستخدمون تلك المعرفة لتقييم احتمال وجود موارد الزنك غير المكتشفة. تم تطوير تقنيات لتقييم إمكانات الموارد المعدنية وصقلها من قبل مصلحة المسح الجيولوجي الأمريكية لدعم الإشراف على الأراضي الفيدرالية ولتقييم توافر الموارد المعدنية بشكل أفضل في سياق عالمي.

في تسعينيات القرن العشرين ، أجرت هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية تقييمًا لموارد الزنك في الولايات المتحدة وخلصت إلى أنه لا يزال من الممكن العثور على ضعف الزنك كما تم اكتشافه بالفعل. على وجه التحديد ، وجدت هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية أن أقل من 100 مليون طن متري من الزنك قد تم اكتشافها في الولايات المتحدة وتقدر أن حوالي 210 مليون طن متري من الزنك ظلت غير مكتشفة.

تقييم الموارد المعدنية ديناميكية. نظرًا لأنها توفر لقطة في وقت ومستوى معين من المعرفة ، يجب تحديث التقييمات عند توفر بيانات أفضل وتطوير مفاهيم جديدة. على سبيل المثال ، خلال التحقيقات الجيولوجية الاستطلاعية التي أجريت في أواخر الستينيات ، لاحظ علماء الجيولوجيا في هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية وجود تلطيخ واسع النطاق لأكسيد الحديد في تصريف سلسلة بروكس الغربية في ألاسكا.

الكلب الأحمر الرصاص والزنك إيداع

أدت دراسات المتابعة إلى اكتشاف رواسب الرصاص في الزنك Red Dog. في أواخر عام 1990 ، بعد 10 سنوات من أعمال التنقيب والتطوير ، بدأ إنتاج منجم Red Dog في ألاسكا وساهم منذ ذلك الحين بشكل كبير في المعروض العالمي من الزنك. أسفرت التحقيقات اللاحقة في المنطقة عن فهم أفضل للعوامل المعقدة التي تتحكم في تكوين Red Dog وغيرها من الرواسب وتوفر الأساس لتقييم الرواسب المماثلة في البيئات الجيولوجية المماثلة في أماكن أخرى. تشمل الأبحاث الحالية الأخرى التي أجرتها هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية تحديث نماذج الرواسب المعدنية والنماذج البيئية المعدنية للزنك والسلع غير الحديدية الأخرى الهامة وتحسين التقنيات المستخدمة لتقييم إمكانات الموارد المعدنية المخفية. ستوفر نتائج هذا البحث معلومات جديدة وتقلل من مقدار عدم اليقين في تقييمات الموارد المعدنية المستقبلية.

شاهد الفيديو: ما هي فوائد حبوب الزنك (يوليو 2020).