Metalle

Verwendung von Zink



Das Metall, das den Schlüssel zum Korrosionsschutz darstellt


Neuauflage aus dem US Geological Survey Fact Sheet 2011-3016 von S.J. Kropschot und Jeff L. Doebrich

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.

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 weltweiten Zinks 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, bei der Eisen oder Stahl mit dünnen Zinkschichten versetzt werden, 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.

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 des Metalls ist ein wichtiges Merkmal seiner 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. Messingbefestigung

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 hinzugefügt, 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 für die ordnungsgemäße Funktion der körpereigenen Enzyme und des Immunsystems erforderlich ist. 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

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 Lagerstätten 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 weltweiten Zinkvorkommen aus und entstehen, wenn metallreiche hydrothermale Flüssigkeiten in ein wassergefülltes Becken (normalerweise ein Ozean) freigesetzt werden, was zur Ausfällung von erzhaltigem Material in Bodensedimenten des Beckens führt . 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 Expeditionen in die Tiefsee entdeckten "Black Smoker" -Meerlöcher sind Beispiele für VMS-Ablagerungen, die sich heute auf dem Meeresboden bilden.

Zinkproduktion und -reserven

LandProduktionReserven
Vereinigte Staaten72012,000
Australien1,45053,000
Bolivien4306,000
Kanada6706,000
China3,50042,000
Indien75011,000
Irland3502,000
Kasachstan48016,000
Mexiko55015,000
Peru1,52023,000
Andere Länder1,58062,000
Gesamt (gerundet)12,000250,000
Die Daten sind in Tausend Tonnen angegeben. Daten von USGS Mineral Commodity Summary, Januar 2011.

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 des Verbrauchs in Europa und den Vereinigten Staaten gemäß den Statistiken der International Lead and Zinc Study Group kompensierte.

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 weltweiten Produktion (Angebot) und des Verbrauchs (Nachfrage) von Zink in den letzten 35 Jahren spiegelt die Nachfrage im Transport- und Kommunikationssektor nach Automobilkarosserien, Straßensperren und verzinkten Eisenkonstruktionen wider.

Mehr Informationen
1 Produktion und Verbrauch von Zink
2 Bewertung unentdeckter Vorkommen von Gold, Silber, Kupfer, Blei und Zink in den Vereinigten Staaten
3 Blei-Zink-Lagerstättenmodell vom Typ Mississippi Valley
4 Sedimentäres, exhalatives Zink-Blei-Gold-Lagerstättenmodell
5 Vulkanogenes Massivsulfid-Lagerstättenmodell

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.


Schau das Video: Zink Erzeugung und Verwendung (Oktober 2021).