خصائص واستخدامات معدن الزنك

الزنك (الزنك) معدن وفير ، موجود في قشرة الأرض ، مع عدد لا يحصى من الاستخدامات الصناعية والبيولوجية. في درجة حرارة الغرفة ، يكون الزنك هشًا وأزرق اللون ، ولكن يمكن تلميعه حتى النهاية.

أ المعادن الأساسية، يستخدم الزنك في المقام الأول في الجلفنة صلب، وهي العملية التي تحمي المعادن ضد غير المرغوب فيها تآكل. سبائك الزنك ، بما في ذلك نحاس، ضرورية لمجموعة واسعة من التطبيقات ، من المكونات البحرية المقاومة للتآكل إلى الآلات الموسيقية.

قوة: الزنك هو معدن ضعيف مع أقل من نصف قوة الشد من الكربون الصلب معتدل. بشكل عام لا يتم استخدامه في التطبيقات الحاملة ، على الرغم من أن الأجزاء الميكانيكية غير المكلفة يمكن أن تموت من الزنك.

صلابة: الزنك النقي لديه منخفضة صلابة وهش عموما ، ولكن الزنك سبائك بشكل عام لديها قوة تأثير عالية مقارنة بسبائك الصب الأخرى.

ليونة: بين 212 و 302 درجة فهرنهايت ، يصبح الزنك لدن و طيع، ولكن في درجات الحرارة المرتفعة ، تعود إلى حالة هشة. تتحسن سبائك الزنك بشكل كبير في هذه الخاصية على المعدن النقي ، مما يسمح باستخدام طرق تصنيع أكثر تعقيدًا.

التوصيل: الزنك التوصيل معتدلة للمعادن. ومع ذلك ، فإن خواصها الكهروكيميائية القوية تخدم بشكل جيد في البطاريات القلوية وأثناء عملية الجلفنة.

يعود تاريخ منتجات سبائك الزنك التي صنعها الإنسان إلى 500 عام قبل الميلاد ، وأضيف الزنك لأول مرة إلى النحاس لتشكيل النحاس حوالي 200-300 قبل الميلاد. النحاس استكمل البرونزية خلال الإمبراطورية الرومانية في صناعة العملات المعدنية والأسلحة والفن. ظل النحاس هو الاستخدام الرئيسي للزنك حتى عام 1746 عندما وثق أندرياس سيجموند مارجراف بعناية عملية عزل العنصر النقي. على الرغم من أن الزنك كان معزولًا من قبل في أجزاء أخرى من العالم ، فقد ساعد وصفه المفصل الزنك في أن يصبح متاحًا تجاريًا في جميع أنحاء أوروبا.

ابتكر Alessandro Volta أول بطارية في عام 1800 باستخدام ألواح النحاس والزنك ، مستهلًا حقبة جديدة من المعرفة الكهربائية. بحلول عام 1837 ، قام ستانيسلاس سوريل بتسمية عمليته الجديدة المتمثلة في "غلفنة" الطلاء بالزنك على اسم لويجي جالفاني ، الذي اكتشف التأثير المتحرك للكهرباء أثناء تشريح الضفادع. الجلفنة ، وهي نوع من الحماية الكاثودية ، يمكن أن تحمي مجموعة واسعة من المعادن. إنه الآن التطبيق الصناعي الأساسي للزنك النقي.

يتم استخراج الزنك في المقام الأول من خام يحتوي على كبريتيد الزنك ، مزيج الزنك ، أو سباليريتي.

البلدان التعدين وإنتاج الزنك الأكثر المكرر، بالترتيب التنازلي ، هي الصين وبيرو وأستراليا والولايات المتحدة وكندا. وفقا ل هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية، تم استخراج حوالي 13.4 مليون طن متري من الزنك في المركز في عام 2014 ، حيث تمثل الصين حوالي 36٪ من الإجمالي.

وفقًا لمجموعة دراسة الرصاص والزنك الدولية ، تم استهلاك حوالي 13 مليون طن متري من الزنك صناعيًا في عام 2013 — من خلال الجلفنة وسبائك النحاس والبرونز وسبائك الزنك والإنتاج الكيميائي والموت يصب.

يتم تداول الزنك في بورصة لندن للمعادن (LME) كعقود "درجة عالية خاصة" بحد أدنى نقاء 99.995٪ في سبائك 25 طن.

• نحاس: 3-45٪ بالوزن ، يستخدم في الآلات الموسيقية والصمامات والأجهزة.
• نيكيل الفضي: 20٪ بالوزن ، تستخدم لمظهرها الفضي اللامع في المجوهرات ، الفضيات ، مسارات القطارات النموذجية ، والآلات الموسيقية.
• سبائك الزنك يموت الصب: > 78٪ من الزنك بالوزن ، يحتوي عادةً على كميات صغيرة (أقل من بضع نقاط مئوية) من Pb و Sn و Cu و Al و Mg لتحسين خصائص صب القوالب والخصائص الميكانيكية. يتم استخدامه لصنع أشكال معقدة صغيرة ومناسبة لتحريك الأجزاء في الآلات. يشار إلى أرخص هذه السبائك بمعدن وعاء ، وهي بمثابة بدائل غير مكلفة للصلب.

يعد الزنك أمرًا ضروريًا لجميع أشكال الحياة على الأرض ، ويستخدم في أكثر من 300 إنزيم. تم التعرف على نقص الزنك كمشكلة صحية سريرية في عام 1961. تشرح الرابطة الدولية للزنك أن الزنك ضروري للنمو والتخفيف الخلوي السليم ، والخصوبة ، ووظيفة الجهاز المناعي ، والذوق ، والرائحة ، والبشرة الصحية ، والرؤية.

يتم تصنيع بنسات الولايات المتحدة بنواة من الزنك تشكل 98٪ من إجمالي وزنها. 2 ٪ المتبقية هي طلاء النحاس مطلي بالكهرباء. كمية النحاس المستخدمة في البنسات عرضة للتغيير إذا رأت وزارة الخزانة الأمريكية أنها مكلفة للغاية لإنتاجها. يتم تداول ما يصل إلى ملياري بنس من الزنك في الاقتصاد الأمريكي.