מתכות

שימושים באבץ



המתכת שהיא המפתח למניעת קורוזיה


גיליון עובדות של הסקר הגיאולוגי של ארצות הברית 2011-3016 הוצא מחדש על ידי S.J. קרופשוט וג'ף ל. דובריץ '

אבץ: מתכת אבץ מזוקקת היא לבן-כחלחל כאשר יצוק טרי; הוא קשה ושביר ברוב הטמפרטורות ויש לו נקודות התכה ורתיחה נמוכות יחסית.

שימושים היסטוריים באבץ

מאות שנים לפני שזוהה כאלמנט, אבץ שימש לייצור פליז (סגסוגת אבץ ונחושת) ולמטרות רפואיות. אבץ מתכתי ותחמוצת אבץ יוצרו בהודו מתישהו בין המאות ה -11 וה -14 ובסין במאה ה -17, אף שגילוי אבץ מתכתי טהור זוכה בכימאי הגרמני אנדראס מרגרף, שבודד את היסוד בשנת 1746.

Sphalerite: העפרה הראשית

Sphalerite (אבץ גופרתי) הוא המינרל העיקרי של העפרות ממנו מיוצר מרבית אבץ העולם, אך מספר מינרלים אחרים שאינם מכילים סולפיד מכילים אבץ כמרכיב עיקרי. חלק ניכר מייצור האבץ המוקדם נבע ממרבצי נון-סולפיד; עם זאת, עם מיצוי המשאבים הללו, הייצור עבר למצבורי גפרית. ב -30 השנים האחרונות ההתקדמות במתכות חילוץ הביאו להתעניינות מחודשת במפקדי אבץ ללא-סולפיד.

גלוון אבץ: כמחצית מהאבץ המיוצר משמש בגלוון אבץ, שהוא תהליך הוספת שכבות אבץ דקות לברזל או לפלדה כדי למנוע חלודה. תמונה זו מציגה את פני השטח של פח מתכת עם ציפוי אבץ מגולוון. תחומי הצבעים השונים לרוחב הגיליון נגרמים על ידי גבישי אבץ בכיוונים קריסטלוגרפיים שונים המשקפים כמויות אור שונות.

מתכת מעודנת אבץ

מתכת אבץ מזוקקת היא לבן-כחלחל כאשר יצוק טרי; הוא קשה ושביר ברוב הטמפרטורות ויש לו נקודות התכה ורתיחה נמוכות יחסית. סגסוגות אבץ בקלות עם מתכות אחרות ופעילות כימית. בחשיפה לאוויר הוא מפתח סרט תחמוצת אפור דק (פטינה), המעכב חמצון עמוק יותר (קורוזיה) של המתכת. עמידות המתכת בפני קורוזיה היא מאפיין חשוב בשימוש בה.

סגסוגות אבץ: השימוש המוביל השני באבץ הוא כסגסוגת; האבץ משולב עם נחושת (ליצירת פליז) ועם מתכות אחרות ליצירת חומרים המשמשים לרכבים, רכיבים חשמליים וגופי בית. מתקן פליז

שימושים באבץ כיום

אבץ הוא כיום המתכת הרביעית הנצרכת ביותר בעולם לאחר ברזל, אלומיניום ונחושת. יש לו תכונות אנטי-קורוזיביות חזקות וקושר היטב למתכות אחרות. כתוצאה מכך, כמחצית מהאבץ המיוצר משמש לגלוון אבץ, שהוא תהליך הוספת שכבות אבץ דקות לברזל או לפלדה כדי למנוע חלודה.

השימוש המוביל הבא באבץ הוא כסגסוגת; האבץ משולב עם נחושת (ליצירת פליז) ועם מתכות אחרות ליצירת חומרים המשמשים לרכבים, רכיבים חשמליים וגופי בית. שימוש שלישי משמעותי באבץ הוא בייצור תחמוצת אבץ (כימית האבץ החשובה ביותר בהיקף הייצור), המשמשת בייצור גומי וכמשחה לעור מגן.

אבץ חשוב גם לבריאות. זהו גורם הכרחי לצמיחה והתפתחות נכונה של בני אדם, בעלי חיים וצמחים. גוף האדם הבוגר מכיל בין 2 ל -3 גרם אבץ, שהוא הכמות הדרושה לאנזימים של הגוף ומערכת החיסון לתפקוד תקין. זה חשוב גם לטעם, לריח ולריפוי פצעים. כמויות עקבות של אבץ מופיעות במזונות רבים, כגון צדפות, בקר ובוטנים.

תחמוצת אבץ: השימוש השלישי המשמעותי באבץ הוא בייצור תחמוצת אבץ (כימית האבץ החשובה ביותר בהיקף הייצור), המשמשת בייצור גומי וכמשחה לעור מגן. תחמוצת אבץ

מאיפה באבץ?

מחקר להבנה טובה יותר של התהליכים הגיאולוגיים היוצרים מרבצי מינרלים, כולל אלה של אבץ, הוא מרכיב חשוב בתוכנית משאבי המינרלים של USGS. אבץ מצוי בדרך כלל במצבים מינרלים יחד עם מתכות בסיס אחרות, כמו נחושת ועופרת. מרבצי אבץ מסווגים באופן נרחב על בסיס אופן היווצרותם. אבץ מיוצר בעיקר משלושה סוגים של משקעים: נשיפה משקעית (Sedex), סוג עמק מיסיסיפי (MVT), וגולפיד מסיבי וולקני (VMS).

מפת ייצור אבץ: יצרני האבץ המובילים בעולם באחוזים מההיצע העולמי שהופקו בשנת 2010. תמונה מבוססת על נתונים בסיכום הסחורות המינרליות של סקר המינרלים בארצות הברית, ינואר 2011.

פיקדונות משקעי משקע

מרבצי Sedex מהווים יותר מ- 50 אחוז ממשאבי האבץ בעולם ונוצרים כאשר משתחררים נוזלים הידרותרמיים עתירי מתכת לאגן מלא מים (בדרך כלל אוקיינוס), וכתוצאה מכך משקעים של חומר הנושא עפרות בתוך משקעי רצפת אגן. . מכרה האבץ הגדול בעולם, מכרה כלב האדום באלסקה, מפותח במפקד Sedex.

פיקדונות מסוג עמק מיסיסיפי

מרבצי MVT נמצאים ברחבי העולם ומקבלים את שמם ממפקדות המתרחשות באזור עמק מיסיסיפי בארצות הברית. המשקעים מתאפיינים בהחלפה מינרלית של עפרות של סלע המארח הפחמתי; לעתים קרובות הם מרותקים לשכבה סטרטיגרפית אחת ומשתרעים על מאות קמ"ר. מרבצי MVT היו מקור אבץ מרכזי בארצות הברית החל מהמאה ה -19 ועד אמצע המאה ה -20.

פיקדונות גופרית מסיביים וולקניים

בניגוד למרבצי Sedex ו- MVT, למרבצי VMS יש קשר ברור לתהליכים וולקניים צוללים. הם יכולים להכיל כמויות משמעותיות של נחושת, זהב וכסף בנוסף לאבץ ועופרת. פתחי הים "המעשנים השחורים" שהתגלו במהלך משלחות באוקיינוס ​​העמוקים הם דוגמאות למצבורי VMS שנוצרים על קרקעית הים כיום.

ייצור אבץ ומאגרים

מדינההפקהעתודות
ארצות הברית72012,000
אוסטרליה1,45053,000
בוליביה4306,000
קנדה6706,000
סין3,50042,000
הודו75011,000
אירלנד3502,000
קזחסטן48016,000
מקסיקו55015,000
פרו1,52023,000
מדינות אחרות1,58062,000
סך הכל (מעוגל)12,000250,000
הנתונים באלף טונות. נתונים מסיכום הסחורות המינרליות של USGS, ינואר 2011.

אספקה ​​ובקשה ברחבי העולם לאבץ

בשנת 2009 הוטבע אבץ בשש מדינות שונות; עם זאת, ארצות הברית ייבאה 76 אחוז מהאבץ המזוקק המשמש את מקומם, בעיקר מקנדה, מקסיקו, קזחסטן ורפובליקה של קוריאה, בסדר יורד. צריכת האבץ ברחבי העולם נותרה יציבה בשנת 2008, שכן עלייה בצריכה במדינות עם שווקים מתעוררים (כמו סין, ברזיל והודו) קיזזו את הירידה בצריכה באירופה ובארצות הברית, על פי הנתונים הבינלאומיים של Lead Lead ו- Zinc Study.

למרות שניתן להשתמש באלמנטים רבים כתחליף לאבץ ביישומים כימיים, אלקטרוניים ופיגמנטים, הביקוש למוצרים מגולוונים מאבץ נותר חזק, במיוחד באזורים בהם מפתחים פרויקטים של תשתית משמעותית. הגידול הדרמטי בייצור (אספקה) וצריכת אבץ בעולם ב -35 השנים האחרונות משקף את הביקוש בענפי התחבורה והתקשורת לדברים כמו גופי רכב, מחסומי כבישים ומבני ברזל מגולוונים.

עוד מידע
1 ייצור וצריכת אבץ
2 הערכת פיקדונות שטרם נחשפו של זהב, כסף, נחושת, עופרת ואבץ בארצות הברית
3 דגם הפקדת אבץ עופרת מסוג מיסיסיפי
4 דגם משקעי משקעי אבץ-עופרת-נשיפה
5 מודל פיקדון גופרתי מסיבי וולקני

הבטחת אספקת אבץ מספקת לעתיד

כדי לסייע בחיזוי היכן עשוי להיות אספקת אבץ עתידית, מדעני USGS בוחנים כיצד והיכן מרוכזים משאבי אבץ מזוהים בקרום כדור הארץ ומשתמשים בידע זה כדי להעריך את הסבירות שישנם משאבי אבץ שלא נחשפו. טכניקות להערכת פוטנציאל המשאבים המינרליים פותחו ושכללו על ידי USGS כדי לתמוך בניהול של אדמות פדרליות ולהעריך טוב יותר את זמינות משאבי המינרלים בהקשר עולמי.

בשנות התשעים ערכו ה- USGS הערכה של משאבי האבץ האמריקניים והסיקו שנשאר למצוא כפול אבץ ממה שכבר התגלה. באופן ספציפי, USGS גילו כי פחות מ 100 מיליון טון אבץ התגלו בארצות הברית והעריכו כי כ -210 מיליון טון מטרי אבץ נותרו בלתי מגלים.

הערכות משאב מינרלי הן דינאמיות. מכיוון שהם מספקים תמונת מצב בזמן וברמת ידע מסוימים, יש לעדכן את ההערכות ככל שיהיו נתונים טובים יותר ויפתחו מושגים חדשים. לדוגמה, במהלך חקירות גיאולוגיות בסיור בסוף שנות השישים של המאה הקודמת, גיאולוגים של USGS ציינו את נוכחותם של כתמי תחמוצת ברזל נרחבים בניקוז שטח ברוקס המערבי, אלסקה.

הפקדת הכלב האדום-אבץ

מחקרי מעקב הובילו לגילוי של מרבץ אבץ העופרת-כלב האדום. בסוף 1990, לאחר עשר שנים של עבודות חיפוש ופיתוח, מוקש הכלב האדום באלסקה נכנס לייצור ומאז תרם רבות לאספקת האבץ העולמית. חקירות שהתקיימו לאחר מכן באזור הביאו להבנה טובה יותר של הגורמים המורכבים ששלטו על היווצרותם של כלב האדום ומפקדות אחרות ומספקים את הבסיס להערכת משקעים דומים בסביבות גאולוגיות דומות במקומות אחרים. מחקרים עדכניים אחרים של ה- USGS כוללים עדכון מודלים להפקדת מינרלים ומודלים סביבתיים של מינרלים לאבץ ולסחורות חשובות אחרות ללא דלק ולשיפור הטכניקות המשמשות להערכת פוטנציאל משאבי מינרלים מוסתרים. תוצאות מחקר זה יספקו מידע חדש ויפחיתו את כמות אי הוודאות בהערכות המשאב המינרלי העתידי.