NộI Dung
- Công dụng lịch sử của kẽm
- Sphalerite: Quặng sơ cấp
- Kim loại kẽm tinh luyện
- Công dụng của kẽm ngày nay
- Kẽm đến từ đâu?
- Tiền gửi trầm tích trầm tích
- Tiền gửi loại Thung lũng Mississippi
- Tiền gửi khổng lồ núi lửa
- Cung và cầu kẽm trên toàn thế giới
- Đảm bảo cung cấp đủ kẽm cho tương lai
- Tiền gửi chì-kẽm chó đỏ
Kẽm: Kim loại kẽm tinh luyện có màu trắng xanh khi đúc mới; nó cứng và giòn ở hầu hết nhiệt độ và có điểm nóng chảy và sôi tương đối thấp. Bản quyền hình ảnh iStockphoto / Svengine.
Công dụng lịch sử của kẽm
Hàng thế kỷ trước khi được xác định là một nguyên tố, kẽm đã được sử dụng để sản xuất đồng thau (một hợp kim của kẽm và đồng) và cho mục đích y học. Kẽm kim loại và oxit kẽm được sản xuất ở Ấn Độ vào khoảng giữa thế kỷ 11 và 14 ở Trung Quốc vào thế kỷ 17, mặc dù việc phát hiện ra kẽm kim loại nguyên chất được ghi nhận cho nhà hóa học người Đức Andreas Marggraf, người đã cô lập nguyên tố này vào năm 1746.
Sphalerite: Quặng sơ cấp
Sphalerite (kẽm sulfide) là khoáng vật quặng chính mà hầu hết kẽm trên thế giới được sản xuất, nhưng một số khoáng chất khác không chứa sulfide có chứa kẽm là thành phần chính. Phần lớn sản xuất kẽm sớm là từ tiền gửi nonsulfide; tuy nhiên, khi các nguồn tài nguyên này cạn kiệt, sản xuất chuyển sang tiền gửi sunfua.Trong 30 năm qua, những tiến bộ trong luyện kim khai thác đã dẫn đến sự quan tâm mới đối với tiền gửi kẽm nonsulfide.
Mạ kẽm: Khoảng một nửa số kẽm được sản xuất được sử dụng trong mạ kẽm, đây là quá trình thêm các lớp kẽm mỏng vào sắt hoặc thép để chống gỉ. Bức ảnh này cho thấy bề mặt của một tấm kim loại với lớp mạ kẽm mạ kẽm. Các miền màu khác nhau trên tấm được gây ra bởi các tinh thể kẽm theo các hướng tinh thể khác nhau phản ánh lượng ánh sáng khác nhau. Bản quyền hình ảnh iStockphoto / Stephen Sweet.
Kim loại kẽm tinh luyện
Kim loại kẽm tinh luyện có màu trắng xanh khi đúc mới; nó cứng và giòn ở hầu hết nhiệt độ và có điểm nóng chảy và sôi tương đối thấp. Hợp kim kẽm dễ dàng với các kim loại khác và hoạt động hóa học. Khi tiếp xúc với không khí, nó phát triển một màng oxit xám mỏng (patina), ức chế quá trình oxy hóa (ăn mòn) sâu hơn của kim loại. Khả năng chống ăn mòn kim loại là một đặc tính quan trọng trong việc sử dụng nó.
Hợp kim kẽm: Việc sử dụng kẽm hàng đầu thứ hai là làm hợp kim; kẽm được kết hợp với đồng (để tạo thành đồng thau) và với các kim loại khác để tạo thành vật liệu được sử dụng trong ô tô, linh kiện điện và đồ đạc trong gia đình. Bản quyền hình ảnh đồng thau iStockphoto / Vova Kalina.
Công dụng của kẽm ngày nay
Kẽm hiện là kim loại được tiêu thụ rộng rãi thứ tư trên thế giới sau sắt, nhôm và đồng. Nó có đặc tính chống ăn mòn mạnh và liên kết tốt với các kim loại khác. Do đó, khoảng một nửa số kẽm được sản xuất được sử dụng trong mạ kẽm, đây là quá trình thêm các lớp kẽm mỏng vào sắt hoặc thép để chống gỉ.
Việc sử dụng kẽm hàng đầu tiếp theo là làm hợp kim; kẽm được kết hợp với đồng (để tạo thành đồng thau) và với các kim loại khác để tạo thành vật liệu được sử dụng trong ô tô, linh kiện điện và đồ đạc trong gia đình. Công dụng đáng kể thứ ba của kẽm là sản xuất oxit kẽm (hóa chất kẽm quan trọng nhất theo khối lượng sản xuất), được sử dụng trong sản xuất cao su và làm thuốc mỡ bảo vệ da.
Kẽm cũng rất quan trọng đối với sức khỏe. Nó là một yếu tố cần thiết cho sự tăng trưởng và phát triển thích hợp của con người, động vật và thực vật. Cơ thể con người trưởng thành chứa từ 2 đến 3 gram kẽm, đây là lượng cần thiết để các enzyme của cơ thể và hệ thống miễn dịch hoạt động tốt. Nó cũng quan trọng đối với vị giác, khứu giác và chữa lành vết thương. Một lượng kẽm xuất hiện trong nhiều loại thực phẩm, chẳng hạn như hàu, thịt bò và đậu phộng.
Kẽm oxit: Công dụng đáng kể thứ ba của kẽm là sản xuất oxit kẽm (hóa chất kẽm quan trọng nhất theo khối lượng sản xuất), được sử dụng trong sản xuất cao su và làm thuốc mỡ bảo vệ da. Kẽm oxit bản quyền hình ảnh iStockphoto / Demiren.
Kẽm đến từ đâu?
Nghiên cứu để hiểu rõ hơn về các quá trình địa chất hình thành các mỏ khoáng sản, bao gồm cả kẽm, là một thành phần quan trọng của Chương trình Tài nguyên khoáng sản USGS. Kẽm thường được tìm thấy trong các mỏ khoáng sản cùng với các kim loại cơ bản khác, chẳng hạn như đồng và chì. Tiền gửi kẽm được phân loại rộng rãi trên cơ sở làm thế nào chúng được hình thành. Kẽm được sản xuất chủ yếu từ ba loại tiền gửi: thở ra trầm tích (Sedex), loại Thung lũng Mississippi (MVT) và sunfua lớn núi lửa (VMS).
Bản đồ sản xuất kẽm: Các nhà sản xuất kẽm hàng đầu thế giới về phần trăm nguồn cung toàn cầu được sản xuất trong năm 2010. Hình ảnh dựa trên dữ liệu trong Tóm tắt hàng hóa khảo sát địa chất Hoa Kỳ, tháng 1 năm 2011.
Tiền gửi trầm tích trầm tích
Tiền gửi sedex chiếm hơn 50 phần trăm tài nguyên kẽm của thế giới và được hình thành khi chất lỏng thủy nhiệt giàu kim loại được thải vào lưu vực chứa đầy nước (thường là đại dương), dẫn đến sự kết tủa của vật liệu chứa quặng trong trầm tích đáy lưu vực . Mỏ kẽm lớn nhất thế giới, mỏ Red Dog ở Alaska, được phát triển trong một mỏ Sedex.
Tiền gửi loại Thung lũng Mississippi
Tiền gửi MVT được tìm thấy trên khắp thế giới và lấy tên của họ từ tiền gửi xảy ra ở khu vực Thung lũng Mississippi của Hoa Kỳ. Các trầm tích được đặc trưng bởi sự thay thế khoáng sản quặng của đá chủ cacbonat; chúng thường bị giới hạn trong một lớp địa tầng duy nhất và trải rộng trên hàng trăm km vuông. Tiền gửi MVT là một nguồn kẽm chính ở Hoa Kỳ từ thế kỷ 19 đến giữa thế kỷ 20.
Tiền gửi khổng lồ núi lửa
Trái ngược với tiền gửi của Sedex và MVT, tiền gửi VMS có mối liên hệ rõ ràng với các quá trình núi lửa dưới biển. Chúng cũng có thể chứa một lượng đáng kể đồng, vàng và bạc ngoài kẽm và chì. Các lỗ thông hơi trên biển "người hút thuốc đen" được phát hiện trong các chuyến thám hiểm đại dương sâu là ví dụ về tiền gửi VMS đang được hình thành dưới đáy biển ngày nay.
Cung và cầu kẽm trên toàn thế giới
Trong năm 2009, kẽm đã được khai thác ở sáu quốc gia khác nhau; tuy nhiên, Hoa Kỳ đã nhập khẩu 76 phần trăm kẽm tinh chế được sử dụng trong nước, chủ yếu từ Canada, Mexico, Kazakhstan và Hàn Quốc, theo thứ tự giảm dần. Tiêu thụ kẽm trên toàn thế giới vẫn ổn định trong năm 2008, do mức tiêu thụ tăng ở các nước có thị trường mới nổi (như Trung Quốc, Brazil và Ấn Độ) bù đắp mức tiêu thụ giảm ở châu Âu và Hoa Kỳ, theo thống kê của International Research and Zinc Research Group.
Mặc dù nhiều yếu tố có thể được sử dụng thay thế kẽm trong các ứng dụng hóa học, điện tử và bột màu, nhu cầu về các sản phẩm mạ kẽm vẫn rất mạnh, đặc biệt là ở các khu vực nơi các dự án cơ sở hạ tầng quan trọng đang được phát triển. Sự gia tăng mạnh mẽ trong sản xuất (cung cấp) và tiêu thụ (nhu cầu) kẽm của thế giới trong 35 năm qua phản ánh nhu cầu trong lĩnh vực giao thông vận tải đối với những thứ như thân ô tô, rào chắn đường cao tốc và kết cấu sắt mạ kẽm.
Đảm bảo cung cấp đủ kẽm cho tương lai
Để giúp dự đoán nguồn cung kẽm trong tương lai có thể được đặt ở đâu, các nhà khoa học USGS nghiên cứu cách thức và nơi xác định nguồn tài nguyên kẽm tập trung trong vỏ Trái đất và sử dụng kiến thức đó để đánh giá khả năng tồn tại tài nguyên kẽm chưa được phát hiện. Các kỹ thuật đánh giá tiềm năng tài nguyên khoáng sản đã được USGS phát triển và cải tiến để hỗ trợ quản lý đất đai Liên bang và đánh giá tốt hơn nguồn tài nguyên khoáng sản trong bối cảnh toàn cầu.
Vào những năm 1990, USGS đã tiến hành đánh giá tài nguyên kẽm của Hoa Kỳ và kết luận rằng lượng kẽm vẫn được tìm thấy gấp đôi như đã được phát hiện. Cụ thể, USGS phát hiện ra rằng chưa đến 100 triệu tấn kẽm đã được phát hiện ở Hoa Kỳ và ước tính khoảng 210 triệu tấn kẽm vẫn chưa được khám phá.
Đánh giá tài nguyên khoáng sản là năng động. Bởi vì họ cung cấp một ảnh chụp nhanh tại một thời điểm và mức độ kiến thức cụ thể, các đánh giá phải được cập nhật khi có dữ liệu tốt hơn và các khái niệm mới được phát triển. Ví dụ, trong các cuộc điều tra địa chất do thám vào cuối những năm 1960, các nhà địa chất USGS đã ghi nhận sự hiện diện của nhuộm oxit sắt lan rộng trong các cống của dãy Brooks phía tây Alaska, Alaska.
Tiền gửi chì-kẽm chó đỏ
Các nghiên cứu tiếp theo đã dẫn đến việc phát hiện ra mỏ kẽm chì Red Dog. Cuối năm 1990, sau 10 năm hoạt động thăm dò và phát triển, mỏ Red Dog ở Alaska đã đi vào sản xuất và từ đó đã đóng góp rất lớn cho nguồn cung kẽm toàn cầu. Các cuộc điều tra sau đó của khu vực đã dẫn đến sự hiểu biết tốt hơn về các yếu tố phức tạp kiểm soát sự hình thành của Red Dog và các khoản tiền gửi khác và cung cấp cơ sở để đánh giá các khoản tiền gửi tương tự trong môi trường địa chất tương tự ở nơi khác. Nghiên cứu hiện tại khác của USGS liên quan đến việc cập nhật các mô hình trữ lượng khoáng sản và mô hình môi trường khoáng sản đối với kẽm và các mặt hàng phi nhiên liệu quan trọng khác và cải thiện các kỹ thuật được sử dụng để đánh giá tiềm năng tài nguyên khoáng sản. Kết quả của nghiên cứu này sẽ cung cấp thông tin mới và giảm lượng không chắc chắn trong các đánh giá tài nguyên khoáng sản trong tương lai.