การใช้สังกะสี อุปทาน, อุปสงค์, การผลิต, ทรัพยากร

เนื้อหา

• ประวัติศาสตร์การใช้สังกะสี
• Sphalerite: แร่หลัก
• โลหะสังกะสีบริสุทธิ์
• การใช้สังกะสีในปัจจุบัน
• สังกะสีมาจากไหน
• การตกตะกอนของตะกอน
• ประเภทของแม่น้ำมิสซิสซิปปี
• เงินฝากขนาดใหญ่ของภูเขาไฟ
• อุปทานและอุปสงค์ทั่วโลกสำหรับสังกะสี
• สร้างความมั่นใจว่าอุปทานที่เพียงพอของสังกะสีสำหรับอนาคต
• เงินฝากตะกั่วสังกะสีเรดด็อก

สังกะสี: โลหะสังกะสีบริสุทธิ์เป็นสีน้ำเงินอมขาวเมื่อร่อนใหม่ มันแข็งและเปราะที่อุณหภูมิส่วนใหญ่และมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดค่อนข้างต่ำ ภาพลิขสิทธิ์ iStockphoto / Svengine

ประวัติศาสตร์การใช้สังกะสี

ศตวรรษก่อนที่จะถูกระบุว่าเป็นองค์ประกอบสังกะสีถูกนำมาใช้ในการทำทองเหลือง (โลหะผสมของสังกะสีและทองแดง) และเพื่อการรักษาโรค โลหะสังกะสีและสังกะสีออกไซด์ผลิตในอินเดียในช่วงศตวรรษที่ 11 ถึง 14 และในประเทศจีนในศตวรรษที่ 17 แม้ว่าการค้นพบสังกะสีโลหะบริสุทธิ์นั้นให้เครดิตกับนักเคมีชาวเยอรมัน Andreas Marggraf ซึ่งแยกองค์ประกอบในปี 1746

Sphalerite: แร่หลัก

Sphalerite (ซิงค์ซัลไฟด์) เป็นแร่หลักที่แร่สังกะสีส่วนใหญ่ของโลกผลิตขึ้น แต่มีแร่ธาตุอื่น ๆ ที่ไม่มีซัลไฟด์เป็นส่วนประกอบหลัก การผลิตสังกะสีในช่วงต้นส่วนใหญ่มาจากการสะสมของซัลไฟด์ อย่างไรก็ตามเนื่องจากทรัพยากรเหล่านี้หมดการผลิตจึงเปลี่ยนเป็นการสะสมซัลไฟด์ในช่วง 30 ปีที่ผ่านมาความก้าวหน้าในการสกัดโลหะได้ส่งผลให้เกิดความสนใจในการสะสมของไนล่อนซัลไฟด์

สังกะสีชุบสังกะสี: ประมาณครึ่งหนึ่งของสังกะสีที่ผลิตจะใช้ในการชุบสังกะสีซึ่งเป็นกระบวนการของการเพิ่มชั้นบาง ๆ ของสังกะสีกับเหล็กหรือเหล็กเพื่อป้องกันการเกิดสนิม ภาพนี้แสดงพื้นผิวของแผ่นโลหะด้วยการเคลือบสังกะสีแบบกัลวาไนซ์ โดเมนสีที่แตกต่างกันทั่วแผ่นมีสาเหตุมาจากผลึกสังกะสีในทิศทางการตกผลึกที่แตกต่างกันซึ่งสะท้อนแสงในปริมาณที่แตกต่างกัน ภาพลิขสิทธิ์ iStockphoto / Stephen Sweet

โลหะสังกะสีบริสุทธิ์

โลหะสังกะสีบริสุทธิ์เป็นสีน้ำเงินอมขาวเมื่อร่อนใหม่ มันแข็งและเปราะที่อุณหภูมิส่วนใหญ่และมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดค่อนข้างต่ำ โลหะผสมสังกะสีพร้อมกับโลหะอื่น ๆ และมีฤทธิ์ทางเคมี เมื่อสัมผัสกับอากาศจะพัฒนาฟิล์มออกไซด์สีเทาบาง (คราบ) ซึ่งยับยั้งการเกิดออกซิเดชันที่รุนแรงขึ้น (การกัดกร่อน) ของโลหะ ความต้านทานของโลหะต่อการกัดกร่อนเป็นลักษณะสำคัญในการใช้งาน

โลหะผสมสังกะสี: การใช้สังกะสีชั้นนำอันดับสองนั้นเป็นโลหะผสม สังกะสีจะรวมกับทองแดง (เป็นทองเหลือง) และโลหะอื่น ๆ เพื่อสร้างวัสดุที่ใช้ในรถยนต์อุปกรณ์ไฟฟ้าและเครื่องใช้ในครัวเรือน ภาพติดตั้งทองเหลืองลิขสิทธิ์ iStockphoto / Vova Kalina

การใช้สังกะสีในปัจจุบัน

ปัจจุบันสังกะสีเป็นโลหะที่มีการใช้อย่างกว้างขวางมากเป็นอันดับสี่ของโลกรองจากเหล็กอลูมิเนียมและทองแดง มันมีคุณสมบัติต้านการกัดกร่อนที่แข็งแกร่งและพันธบัตรได้ดีกับโลหะอื่น ๆ ดังนั้นประมาณครึ่งหนึ่งของสังกะสีที่ผลิตจะใช้ในการชุบสังกะสีซึ่งเป็นกระบวนการของการเพิ่มชั้นบาง ๆ ของสังกะสีกับเหล็กหรือเหล็กเพื่อป้องกันการเกิดสนิม

การใช้สังกะสีชั้นนำในลำดับต่อไปคือเป็นโลหะผสม สังกะสีจะรวมกับทองแดง (เป็นทองเหลือง) และโลหะอื่น ๆ เพื่อสร้างวัสดุที่ใช้ในรถยนต์อุปกรณ์ไฟฟ้าและเครื่องใช้ในครัวเรือน การใช้สังกะสีอย่างมีนัยสำคัญอันดับที่สามคือการผลิตสังกะสีออกไซด์ (เคมีสังกะสีที่สำคัญที่สุดตามปริมาณการผลิต) ซึ่งใช้ในการผลิตยางและเป็นครีมป้องกันผิวหนัง

สังกะสีก็มีความสำคัญต่อสุขภาพเช่นกัน มันเป็นองค์ประกอบที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตและการพัฒนาของมนุษย์สัตว์และพืชที่เหมาะสม ร่างกายมนุษย์ที่เป็นผู้ใหญ่นั้นมีสังกะสีอยู่ระหว่าง 2 ถึง 3 กรัมซึ่งเป็นปริมาณที่จำเป็นสำหรับเอนไซม์ของร่างกายและระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายเพื่อให้ทำงานได้อย่างเหมาะสม นอกจากนี้ยังเป็นสิ่งสำคัญสำหรับรสชาติกลิ่นและเพื่อรักษาบาดแผล ติดตามปริมาณสังกะสีที่เกิดขึ้นในอาหารหลายชนิดเช่นหอยนางรมเนื้อวัวและถั่วลิสง

ซิงค์ออกไซด์: การใช้สังกะสีครั้งที่สามที่สำคัญคือการผลิตสังกะสีออกไซด์ (เคมีสังกะสีที่สำคัญที่สุดตามปริมาณการผลิต) ซึ่งใช้ในการผลิตยางและเป็นครีมป้องกันผิวหนัง ลิขสิทธิ์ภาพสังกะสีออกไซด์ iStockphoto / Demiren

สังกะสีมาจากไหน

การวิจัยเพื่อทำความเข้าใจกระบวนการทางธรณีวิทยาที่เกิดจากการสะสมของแร่รวมถึงสังกะสีเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของโครงการทรัพยากรแร่ USGS สังกะสีมักพบในแหล่งแร่พร้อมกับโลหะพื้นฐานอื่น ๆ เช่นทองแดงและตะกั่ว การสะสมของสังกะสีถูกจำแนกอย่างกว้างขวางบนพื้นฐานของวิธีการก่อตัวของมัน สังกะสีส่วนใหญ่ผลิตจากเงินฝากสามประเภท: ตะกอนหายใจออก (Sedex), ประเภท Mississippi Valley (MVT) และซัลไฟด์ขนาดใหญ่ภูเขาไฟ (VMS)

แผนที่การผลิตสังกะสี: ผู้ผลิตสังกะสีรายใหญ่ของโลกคิดเป็นเปอร์เซ็นต์ของปริมาณอุปทานทั่วโลกที่ผลิตในปี 2010 รูปภาพจากข้อมูลในรายงานสรุปการสำรวจแร่ทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกาเดือนมกราคม 2554

การตกตะกอนของตะกอน

บัญชีเงินฝากของ Sedex มีสัดส่วนมากกว่า 50 เปอร์เซ็นต์ของทรัพยากรสังกะสีของโลกและเกิดขึ้นเมื่อของเหลวที่อุดมด้วยความร้อนจากโลหะถูกปล่อยลงสู่แอ่งน้ำที่เต็มไปด้วยน้ำ (โดยปกติคือมหาสมุทร) ทำให้เกิดการตกตะกอนของวัสดุที่มีแร่อยู่ภายในตะกอนพื้นอ่าง . เหมืองสังกะสีที่ใหญ่ที่สุดในโลกคือเหมืองเรดด็อกในอะแลสกาได้รับการพัฒนาโดยใช้เงินฝาก Sedex

ประเภทของแม่น้ำมิสซิสซิปปี

เงินฝาก MVT พบได้ทั่วโลกและได้รับชื่อของพวกเขาจากเงินฝากที่เกิดขึ้นในภูมิภาค Mississippi Valley ของสหรัฐอเมริกา เงินฝากมีลักษณะโดยการทดแทนแร่แร่ของหินโฮสต์คาร์บอเนต พวกเขามักจะถูกกักขังอยู่ในชั้นเดียวและขยายไปหลายร้อยตารางกิโลเมตร เงินฝาก MVT เป็นแหล่งสำคัญของสังกะสีในสหรัฐอเมริกาตั้งแต่ศตวรรษที่ 19 ถึงกลางศตวรรษที่ 20

เงินฝากขนาดใหญ่ของภูเขาไฟ

ตรงกันข้ามกับเงินฝาก Sedex และ MVT เงินฝาก VMS มีความสัมพันธ์ที่ชัดเจนกับกระบวนการภูเขาไฟใต้น้ำ พวกเขายังสามารถมีจำนวนมากของทองแดงทองคำและเงินนอกเหนือไปจากสังกะสีและตะกั่ว ช่องระบายอากาศ "ผู้สูบบุหรี่ดำ" ที่ค้นพบระหว่างการสำรวจมหาสมุทรลึกเป็นตัวอย่างของการสะสม VMS ที่เกิดขึ้นที่พื้นทะเลในปัจจุบัน

อุปทานและอุปสงค์ทั่วโลกสำหรับสังกะสี

ในปี 2009 สังกะสีถูกขุดในหกรัฐที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตามสหรัฐอเมริกานำเข้าร้อยละ 76 ของสังกะสีกลั่นที่ใช้ในประเทศส่วนใหญ่มาจากแคนาดา, เม็กซิโก, คาซัคสถานและสาธารณรัฐเกาหลีเรียงลำดับจากมากไปน้อย การบริโภคสังกะสีทั่วโลกยังคงทรงตัวในปี 2551 เนื่องจากการบริโภคที่เพิ่มขึ้นในประเทศที่มีตลาดเกิดใหม่ (เช่นจีนบราซิลและอินเดีย) ชดเชยการบริโภคที่ลดลงในยุโรปและสหรัฐอเมริกาตามสถิติของกลุ่มตะกั่วและสังกะสีศึกษานานาชาติ

แม้ว่าองค์ประกอบหลายอย่างสามารถใช้แทนสังกะสีในแอปพลิเคชั่นเคมีอิเล็กทรอนิกส์และรงควัตถุ แต่ความต้องการผลิตภัณฑ์สังกะสีซิงค์ยังคงแข็งแกร่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งในภูมิภาคที่มีโครงการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญ การเพิ่มขึ้นอย่างมากของการผลิตของโลก (อุปทาน) และการบริโภค (ความต้องการ) ของสังกะสีในช่วง 35 ปีที่ผ่านมาสะท้อนให้เห็นถึงความต้องการในภาคการขนส่งและการสื่อสารสำหรับสิ่งต่าง ๆ เช่นตัวถังรถยนต์อุปสรรคทางหลวงและโครงสร้างเหล็กชุบสังกะสี

สร้างความมั่นใจว่าอุปทานที่เพียงพอของสังกะสีสำหรับอนาคต

เพื่อช่วยในการทำนายตำแหน่งที่จะมีแหล่งผลิตสังกะสีในอนาคตนักวิทยาศาสตร์ USGS ศึกษาว่าแหล่งแร่สังกะสีที่ระบุนั้นมีความเข้มข้นในเปลือกโลกและใช้ความรู้นั้นในการประเมินความเป็นไปได้ที่ทรัพยากรสังกะสีที่ยังไม่ถูกค้นพบอยู่ เทคนิคการประเมินศักยภาพทรัพยากรแร่ได้รับการพัฒนาและปรับปรุงโดย USGS เพื่อสนับสนุนการดูแลดินแดนของรัฐบาลกลางและเพื่อประเมินความพร้อมของทรัพยากรแร่ในบริบทโลก

ในปี 1990 USGS ดำเนินการประเมินทรัพยากรสังกะสีในสหรัฐอเมริกาและสรุปว่าพบสังกะสีมากเป็นสองเท่าตามที่ค้นพบแล้ว โดยเฉพาะ USGS พบว่ามีการค้นพบสังกะสีน้อยกว่า 100 ล้านตันในสหรัฐอเมริกาและคาดการณ์ว่าประมาณ 210 ล้านตันของสังกะสียังคงไม่ถูกค้นพบ

การประเมินทรัพยากรแร่เป็นแบบไดนามิก เนื่องจากมีสแนปชอตในเวลาและระดับความรู้เฉพาะการประเมินจะต้องได้รับการปรับปรุงเมื่อมีข้อมูลที่ดีขึ้นและมีแนวคิดใหม่ที่ได้รับการพัฒนา ยกตัวอย่างเช่นระหว่างการสำรวจทางธรณีวิทยาทางลาดในช่วงปลายทศวรรษ 1960 นักธรณีวิทยา USGS ตั้งข้อสังเกตว่ามีคราบเหล็กออกไซด์อย่างกว้างขวางในการระบายน้ำของเทือกเขาบรูคส์ตะวันตกรัฐอะแลสกา

เงินฝากตะกั่วสังกะสีเรดด็อก

การติดตามผลนำไปสู่การค้นพบการสะสมตะกั่ว - สังกะสีของเรดด็อก ในปลายปี 1990 หลังจาก 10 ปีของการสำรวจและพัฒนาเหมือง Red Dog ในอลาสก้าเริ่มผลิตและมีส่วนอย่างมากต่อการจัดหาสังกะสีทั่วโลก การตรวจสอบครั้งต่อไปของพื้นที่ส่งผลให้เกิดความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับปัจจัยที่ซับซ้อนซึ่งควบคุมการก่อตัวของเรดด็อกและเงินฝากอื่น ๆ และเป็นพื้นฐานสำหรับการประเมินการสะสมที่คล้ายกันในสภาพแวดล้อมทางธรณีวิทยาอื่น ๆ การวิจัยในปัจจุบันโดย USGS เกี่ยวข้องกับการปรับปรุงแบบจำลองการสะสมของแร่และแบบจำลองด้านสิ่งแวดล้อมของแร่สังกะสีและสินค้าที่ไม่ใช่เชื้อเพลิงที่สำคัญอื่น ๆ และการปรับปรุงเทคนิคที่ใช้ในการประเมินศักยภาพทรัพยากรแร่ที่ซ่อนเร้น ผลการวิจัยจะให้ข้อมูลใหม่และลดจำนวนความไม่แน่นอนในการประเมินทรัพยากรแร่ในอนาคต