Περιεχόμενο
- Ιστορικές χρήσεις ψευδαργύρου
- Σφαλερίτης: Το πρωτογενές ορυχείο
- Εξευγενισμένο μέταλλο ψευδαργύρου
- Χρήσεις ψευδαργύρου σήμερα
- Από πού προέρχεται ο ψευδάργυρος;
- Ιζηματογενείς εκταμιευτικές καταθέσεις
- Καταθέσεις τύπου κοιλάδας του Μισισιπή
- Οι ηφαιστειακές μαζικές καταθέσεις σουλφιδίου
- Παγκόσμια προσφορά και ζήτηση ψευδαργύρου
- Εξασφάλιση επαρκών ποσοτήτων ψευδαργύρου για το μέλλον
- Η κατάθεση του κόκκινου μολύβδου-ψευδαργύρου
Ψευδάργυρος: Το εξευγενισμένο μέταλλο ψευδαργύρου είναι μπλε λευκό όταν ρίχνεται πρόσφατα. είναι σκληρό και εύθραυστο στις περισσότερες θερμοκρασίες και έχει σχετικά χαμηλά σημεία τήξης και βρασμού. Image copyright iStockphoto / Svengine.
Ιστορικές χρήσεις ψευδαργύρου
Αιώνες πριν αναγνωριστεί ως στοιχείο, ο ψευδάργυρος χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή ορείχαλκου (κράμα ψευδαργύρου και χαλκού) και για ιατρικούς σκοπούς. Μεταλλικός ψευδάργυρος και οξείδιο του ψευδαργύρου παρήχθησαν στην Ινδία κάποια στιγμή μεταξύ του 11ου και του 14ου αιώνα και στην Κίνα τον 17ο αιώνα, αν και η ανακάλυψη καθαρού μεταλλικού ψευδαργύρου πιστώνεται στο γερμανικό χημικό Andreas Marggraf, ο οποίος απομόνωσε το στοιχείο το 1746.
Σφαλερίτης: Το πρωτογενές ορυχείο
Ο σφαλερίτης (σουλφίδιο ψευδαργύρου) είναι το πρωτογενές μεταλλεύμα μετάλλων από το οποίο παράγεται ο μεγαλύτερος αριθμός ψευδαργύρου στον κόσμο, αλλά ένας αριθμός άλλων ορυκτών που δεν περιέχουν σουλφίδιο περιέχει κύριο συστατικό ψευδάργυρο. Μεγάλο μέρος της πρώιμης παραγωγής ψευδαργύρου ήταν από καταθέσεις μη σουλφιδίων. Ωστόσο, καθώς οι πόροι αυτοί εξαντλήθηκαν, η παραγωγή μετατοπίστηκε σε καταθέσεις σουλφιδίων.Τα τελευταία 30 χρόνια, η πρόοδος της εξορυκτικής μεταλλουργίας έχει οδηγήσει σε ανανεωμένο ενδιαφέρον για καταθέσεις ψευδαργύρου σε θειικό άλας.
Γαλβανισμός ψευδαργύρου: Περίπου το ήμισυ του ψευδαργύρου που παράγεται χρησιμοποιείται σε γαλβανισμό ψευδαργύρου, η οποία είναι η διαδικασία προσθήκης λεπτών στρωμάτων ψευδαργύρου σε σίδηρο ή χάλυβα για την αποφυγή της σκουριάς. Αυτή η φωτογραφία δείχνει την επιφάνεια ενός μεταλλικού φύλλου με επίστρωση ψευδαργύρου γαλβανισμένο. Οι διαφορετικές περιοχές χρώματος στο φύλλο προκαλούνται από κρυστάλλους ψευδαργύρου σε διαφορετικούς κρυσταλλογραφικούς προσανατολισμούς που αντικατοπτρίζουν διαφορετικές ποσότητες φωτός. Εικόνα πνευματικών δικαιωμάτων iStockphoto / Stephen Sweet.
Εξευγενισμένο μέταλλο ψευδαργύρου
Το εξευγενισμένο μέταλλο ψευδαργύρου είναι μπλε λευκό όταν ρίχνεται πρόσφατα. είναι σκληρό και εύθραυστο στις περισσότερες θερμοκρασίες και έχει σχετικά χαμηλά σημεία τήξης και βρασμού. Τα κράματα ψευδαργύρου εύκολα με άλλα μέταλλα και είναι χημικά ενεργά. Με την έκθεση στον αέρα αναπτύσσει ένα λεπτό φιλμ γκρι οξειδίου (πατίνα), το οποίο εμποδίζει την βαθύτερη οξείδωση (διάβρωση) του μετάλλου. Η αντοχή των μετάλλων στη διάβρωση είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό της χρήσης τους.
Κράματα ψευδαργύρου: Η δεύτερη βασική χρήση του ψευδαργύρου είναι ως κράμα. ο ψευδάργυρος συνδυάζεται με χαλκό (για να σχηματίσει ορείχαλκο) και με άλλα μέταλλα για να σχηματίσουν υλικά που χρησιμοποιούνται σε αυτοκίνητα, ηλεκτρικά εξαρτήματα και οικιακά φωτιστικά. Εικόνα από brass copyright copyright iStockphoto / Vova Kalina.
Χρήσεις ψευδαργύρου σήμερα
Ο ψευδάργυρος είναι σήμερα ο τέταρτος πιο ευρέως καταναλισκόμενος μέταλλο στον κόσμο μετά από σίδηρο, αλουμίνιο και χαλκό. Έχει ισχυρές αντιδιαβρωτικές ιδιότητες και συνδέεται καλά με άλλα μέταλλα. Κατά συνέπεια, περίπου το ήμισυ του ψευδαργύρου που παράγεται χρησιμοποιείται στον ψευδάργυρο γαλβανισμό, που είναι η διαδικασία της προσθήκης λεπτών στρωμάτων ψευδαργύρου σε σίδηρο ή χάλυβα για την πρόληψη της σκουριάς.
Η επόμενη κύρια χρήση του ψευδαργύρου είναι ως κράμα. ο ψευδάργυρος συνδυάζεται με χαλκό (για να σχηματίσει ορείχαλκο) και με άλλα μέταλλα για να σχηματίσουν υλικά που χρησιμοποιούνται σε αυτοκίνητα, ηλεκτρικά εξαρτήματα και οικιακά φωτιστικά. Μια τρίτη σημαντική χρήση ψευδαργύρου είναι στην παραγωγή οξειδίου του ψευδαργύρου (η σημαντικότερη χημική ουσία ψευδαργύρου ανά όγκο παραγωγής), η οποία χρησιμοποιείται στην παρασκευή καουτσούκ και ως προστατευτική αλοιφή δέρματος.
Ο ψευδάργυρος είναι επίσης σημαντικός για την υγεία. Είναι απαραίτητο στοιχείο για την σωστή ανάπτυξη και ανάπτυξη των ανθρώπων, των ζώων και των φυτών. Το ενήλικο ανθρώπινο σώμα περιέχει μεταξύ 2 και 3 γραμμάρια ψευδαργύρου, που είναι η ποσότητα που απαιτείται για τα ένζυμα του σώματος και το ανοσοποιητικό σύστημα για να λειτουργήσει σωστά. Είναι επίσης σημαντικό για γεύση, οσμή και για να θεραπεύει τραύματα. Ιχνοστοιχεία ψευδαργύρου εμφανίζονται σε πολλά τρόφιμα, όπως στρείδια, βόειο κρέας και φιστίκια.
Οξείδιο του ψευδαργύρου: Η τρίτη σημαντική χρήση ψευδαργύρου είναι η παραγωγή οξειδίου του ψευδαργύρου (η σημαντικότερη χημική ουσία ψευδαργύρου ανά όγκο παραγωγής), η οποία χρησιμοποιείται στην παρασκευή καουτσούκ και ως προστατευτική αλοιφή δέρματος. Εικόνα οξείδιο του ψευδαργύρου copyright iStockphoto / Demiren.
Από πού προέρχεται ο ψευδάργυρος;
Η έρευνα για την καλύτερη κατανόηση των γεωλογικών διεργασιών που σχηματίζουν κοιτάσματα ορυκτών, συμπεριλαμβανομένων εκείνων του ψευδαργύρου, αποτελεί σημαντική συνιστώσα του Προγράμματος Ορυκτών Πόρων USGS. Ο ψευδάργυρος απαντάται συνήθως στις ορυκτές αποθέσεις μαζί με άλλα κοινά μέταλλα, όπως ο χαλκός και ο μόλυβδος. Οι καταθέσεις ψευδαργύρου ταξινομούνται ευρέως με βάση τον τρόπο με τον οποίο σχηματίζονται. Ο ψευδάργυρος παράγεται κυρίως από τρεις τύπους αποθέσεων: ιζηματογενή εκτόνωση (Sedex), τύπου κοιλάδας του Μισισιπή (MVT) και ηφαιστειακό μαζικό σουλφίδιο (VMS).
Χάρτης παραγωγής ψευδαργύρου: Οι παγκόσμιοι κορυφαίοι παραγωγοί ψευδαργύρου σε ποσοστό παγκόσμιου εφοδιασμού που παράγεται το 2010. Εικόνα βασισμένη στα στοιχεία της Περίληψης των ορυκτών βασικών εμπορευμάτων της Γεωργικής Έρευνας των Ηνωμένων Πολιτειών, Ιανουάριος 2011.
Ιζηματογενείς εκταμιευτικές καταθέσεις
Οι καταθέσεις Sedex αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το 50% των πηγών ψευδαργύρου στον κόσμο και σχηματίζονται όταν πλούσια σε μέταλλα υδροθερμικά υγρά απελευθερώνονται σε μια γεμάτη με νερό λεκάνη (συνήθως ένας ωκεανός), με αποτέλεσμα την καταβύθιση υλικού που περιέχει ορυκτά μέσα στα ιζήματα των λεκανών . Το μεγαλύτερο ορυχείο ψευδαργύρου στον κόσμο, το ορυχείο Red Dog στην Αλάσκα, αναπτύσσεται σε κατάθεση Sedex.
Καταθέσεις τύπου κοιλάδας του Μισισιπή
Οι καταθέσεις MVT βρίσκονται σε όλο τον κόσμο και παίρνουν το όνομά τους από τις καταθέσεις που συμβαίνουν στην κοιλάδα του Μισισιπή των Ηνωμένων Πολιτειών. Οι εναποθέσεις χαρακτηρίζονται από μεταλλευτική αντικατάσταση μεταλλευμάτων του ανθρακικού πετρώματος υποδοχής. Συχνά περιορίζονται σε ένα ενιαίο στρωματογραφικό στρώμα και εκτείνεται σε εκατοντάδες τετραγωνικά χιλιόμετρα. Οι καταθέσεις MVT ήταν μια σημαντική πηγή ψευδαργύρου στις Ηνωμένες Πολιτείες από τον 19ο αιώνα μέχρι τα μέσα του 20ού αιώνα.
Οι ηφαιστειακές μαζικές καταθέσεις σουλφιδίου
Σε αντίθεση με τις καταθέσεις Sedex και MVT, οι καταθέσεις VMS έχουν σαφή συσχέτιση με τις υποθαλάσσιες ηφαιστειακές διεργασίες. Μπορούν επίσης να περιέχουν σημαντικές ποσότητες χαλκού, χρυσού και αργύρου επιπλέον του ψευδαργύρου και του μολύβδου. Οι θαλάσσιες εκτοξεύσεις "μαύρου καπνιστή" που ανακαλύφθηκαν κατά τη διάρκεια των αποστολών των ωκεανών είναι παραδείγματα σχηματισμών κοιτασμάτων VMS στο δάπεδο της θάλασσας σήμερα.
Παγκόσμια προσφορά και ζήτηση ψευδαργύρου
Το 2009, ο ψευδάργυρος εξορύσσεται σε έξι διαφορετικά κράτη. Ωστόσο, οι Ηνωμένες Πολιτείες εισήγαγαν το 76% του εξευγενισμένου ψευδαργύρου που χρησιμοποιήθηκε στην εγχώρια αγορά, κυρίως από τον Καναδά, το Μεξικό, το Καζακστάν και τη Δημοκρατία της Κορέας, κατά φθίνουσα σειρά. Η παγκόσμια κατανάλωση ψευδαργύρου παρέμεινε σταθερή το 2008, καθώς η αυξημένη κατανάλωση σε χώρες με αναδυόμενες αγορές (όπως η Κίνα, η Βραζιλία και η Ινδία) αντιστάθμισε τη μείωση της κατανάλωσης στην Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες, σύμφωνα με τα στατιστικά στοιχεία της Διεθνούς Ομάδας Μελέτης Μολύβδου και Ψευδαργύρου.
Παρόλο που πολλά στοιχεία μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υποκατάστατο του ψευδαργύρου σε χημικές, ηλεκτρονικές και χρωστικές εφαρμογές, η ζήτηση γαλβανισμένων προϊόντων ψευδαργύρου παραμένει ισχυρή, ειδικά σε περιοχές όπου αναπτύσσονται σημαντικά έργα υποδομής. Η δραματική αύξηση της παγκόσμιας παραγωγής (προσφοράς) και της κατανάλωσης (ζήτησης) ψευδαργύρου τα τελευταία 35 χρόνια αντικατοπτρίζει τη ζήτηση στους τομείς των μεταφορών και των επικοινωνιών για θέματα όπως αυτοκινητοβιομηχανίες, φράγματα αυτοκινητοδρόμων και δομές από γαλβανισμένο σίδηρο.
Εξασφάλιση επαρκών ποσοτήτων ψευδαργύρου για το μέλλον
Για να βοηθήσουν να προβλεφθούν οι μελλοντικές προμήθειες ψευδαργύρου, οι επιστήμονες της USGS μελετούν πώς και πού οι συγκεντρωμένοι πόροι ψευδαργύρου συγκεντρώνονται στη γήινη φλούδα και χρησιμοποιούν αυτές τις γνώσεις για να εκτιμήσουν την πιθανότητα ύπαρξης ανεξερεύνητων πόρων ψευδαργύρου. Οι τεχνικές αξιολόγησης του δυναμικού των ορυκτών πόρων αναπτύχθηκαν και εξευγενίστηκαν από την USGS για να υποστηρίξουν τη διαχείριση των Ομοσπονδιακών Χωρών και να αξιολογήσουν καλύτερα τη διαθεσιμότητα ορυκτών πόρων σε παγκόσμιο επίπεδο.
Στη δεκαετία του '90, η USGS πραγματοποίησε αξιολόγηση των πόρων ψευδαργύρου των ΗΠΑ και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι δύο φορές περισσότερο ψευδάργυρος παρέμεινε να βρεθεί όπως είχε ήδη ανακαλυφθεί. Συγκεκριμένα, η USGS διαπίστωσε ότι λιγότερες από 100 εκατομμύρια μετρικούς τόνους ψευδαργύρου είχαν ανακαλυφθεί στις Ηνωμένες Πολιτείες και εκτιμούν ότι περίπου 210 εκατομμύρια μετρικοί τόνοι ψευδαργύρου παρέμειναν ανεξερεύνητοι.
Οι εκτιμήσεις των ορυκτών πόρων είναι δυναμικές. Επειδή παρέχουν ένα στιγμιότυπο σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή και επίπεδο γνώσης, οι αξιολογήσεις πρέπει να επικαιροποιηθούν καθώς τα καλύτερα δεδομένα είναι διαθέσιμα και αναπτύσσονται νέες έννοιες. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια των γεωλογικών ερευνών αναγνωρίσεως στα τέλη της δεκαετίας του '60, οι γεωλόγοι των USGS σημείωσαν την ύπαρξη εκτεταμένης χρώσης οξειδίου του σιδήρου στις αποχετεύσεις της δυτικής περιοχής Brooks της Αλάσκας.
Η κατάθεση του κόκκινου μολύβδου-ψευδαργύρου
Οι μελέτες παρακολούθησης οδήγησαν στην ανακάλυψη της κατάθεσης του μολύβδου-ψευδαργύρου Red Dog. Στα τέλη του 1990, μετά από 10 χρόνια έρευνας και ανάπτυξης, το ορυχείο Red Dog στην Αλάσκα πήγε στην παραγωγή και από τότε συνέβαλε σημαντικά στην παγκόσμια προσφορά ψευδαργύρου. Οι επακόλουθες έρευνες στην περιοχή έχουν οδηγήσει σε καλύτερη κατανόηση των πολύπλοκων παραγόντων που ελέγχουν τον σχηματισμό του Red Dog και άλλων κοιτασμάτων και παρέχουν τη βάση για την αξιολόγηση παρόμοιων κοιλοτήτων σε παρόμοια γεωλογικά περιβάλλοντα αλλού. Άλλες τρέχουσες έρευνες από την USGS περιλαμβάνουν την επικαιροποίηση μοντέλων ορυκτών αποθεμάτων και ορυκτών περιβαλλοντικών προτύπων για τον ψευδάργυρο και άλλα σημαντικά προϊόντα μη καυσίμων και τη βελτίωση των τεχνικών που χρησιμοποιούνται για την εκτίμηση του κρυμμένου δυναμικού ορυκτών πόρων. Τα αποτελέσματα αυτής της έρευνας θα παράσχουν νέες πληροφορίες και θα μειώσουν την ποσότητα αβεβαιότητας στις μελλοντικές εκτιμήσεις των ορυκτών πόρων.