Zgodovina uporabe cinka

Cink. Vir: iStockphoto / Svengine.

Cink so stoletja prej, preden so ga prepoznali kot element, uporabljali za izdelavo medenine (zlitine cinka in bakra) in v medicinske namene.  Kovinski cink in cinkov oksid so proizvajali v Indiji nekje med 11. in 14. stoletjem ter na Kitajskem v 17. stoletju, čeprav je za odkritje čistega kovinskega cinka zaslužen nemški kemik Andreas Marggraf, ki je ta element izoliral leta 1746.

Sfalerit: primarna ruda

Sfalerit (cinkov sulfid) je primarni rudni mineral, iz katerega se pridobiva večina cinka na svetu, vendar je glavna sestavina cinka tudi v številnih drugih mineralih, ki ne vsebujejo sulfida.  Večina zgodnje proizvodnje cinka je bila pridobljena iz nesulfidnih nahajališč, vendar se je po izčrpanju teh virov proizvodnja preusmerila na sulfidna nahajališča.  V zadnjih 30 letih se je zaradi napredka v ekstraktivni metalurgiji ponovno povečalo zanimanje za nesulfidna nahajališča cinka.

Ta fotografija prikazuje površino pločevine s pocinkanim cinkovim premazom. Različne barvne domene po listu so posledica kristalov cinka v različnih kristalografskih usmeritvah, ki odbijajo različne količine svetlobe. Vir: iStockphoto / Stephen Sweet.

Rafinirana cinkova kovina

Rafinirana cinkova kovina je sveže ulita modrikasto bele barve; pri večini temperatur je trda in krhka ter ima razmeroma nizko tališče in vrelišče. Cink se zlahka zlije z drugimi kovinami in je kemično aktiven.  Na zraku nastane tanka siva oksidna plast (patina), ki preprečuje globljo oksidacijo (korozijo) kovine.  Odpornost kovine proti koroziji je pomembna lastnost pri njeni uporabi.

Uporaba cinka danes                                                                              

Cink je za železom, aluminijem in bakrom trenutno četrta najpogosteje uporabljena kovina na svetu. Ima močne antikorozijske lastnosti in se dobro povezuje z drugimi kovinami.  Zato se približno polovica proizvedenega cinka uporabi za cinkanje, ki je postopek dodajanja tankih plasti cinka na železo ali jeklo, da se prepreči rjavenje.

Naslednja glavna uporaba cinka je za zlitine; cink se kombinira z bakrom (v medenino) in drugimi kovinami, da nastane material, ki se uporablja v avtomobilih, električnih komponentah in gospodinjskih napeljavah. Tretja pomembna uporaba cinka je proizvodnja cinkovega oksida (najpomembnejša kemikalija cinka po obsegu proizvodnje), ki se uporablja v proizvodnji gume in kot zaščitno mazilo za kožo.

Za zdravje je pomemben tudi cink. Je nujen element za pravilno rast in razvoj ljudi, živali in rastlin.  Odrasli človek vsebuje od 2 do 3 grame cinka, kar je količina, ki je potrebna za pravilno delovanje telesnih encimov in imunskega sistema. Pomemben je tudi za okus, vonj in celjenje ran.  Sledovi cinka so v številnih živilih, kot so ostrige, govedina in arašidi.

Cinkov oksid: Tretja pomembna uporaba cinka je proizvodnja cinkovega oksida (najpomembnejša kemikalija cinka po obsegu proizvodnje), ki se uporablja v proizvodnji gume in kot zaščitno mazilo za kožo. Vir: iStockphoto / Demiren.

Od kod prihaja cink?       

Raziskave za boljše razumevanje geoloških procesov, ki oblikujejo nahajališča mineralov, vključno z nahajališči cinka, so pomemben del programa USGS za mineralne vire. Cink se pogosto nahaja v nahajališčih mineralov skupaj z drugimi navadnimi kovinami, kot sta baker in svinec. Nahajališča cinka se na splošno razvrščajo glede na način nastanka. Cink se pridobiva predvsem iz treh vrst nahajališč: sedimentnih ekshalativnih (Sedex), tipa Mississippi Valley (MVT) in vulkanogenega masivnega sulfida (VMS).

Sedimentni ekshalatni depoziti                             

Sedeksova nahajališča predstavljajo več kot 50 odstotkov svetovnih virov cinka in nastanejo, ko se v z vodo napolnjenem bazenu (običajno v oceanu) sprostijo s kovino bogate hidrotermalne tekočine, zaradi česar se v sedimentih na dnu bazena izloči rudonosna snov. Največji rudnik cinka na svetu, rudnik Red Dog na Aljaski, je razvit v nahajališču Sedex.

Zemljevid proizvodnje cinka. Vir: geology.com.

Depoziti tipa Mississippi Valley

Nahajališča MVT najdemo po vsem svetu, ime pa so dobila po nahajališčih, ki se pojavljajo v dolini Mississippi v Združenih državah Amerike. Za nahajališča je značilno, da rudni minerali nadomestijo karbonatno gostiteljsko kamnino; pogosto so omejena na eno stratigrafsko plast in se raztezajo na več sto kvadratnih kilometrov. Nahajališča MVT so bila glavni vir cinka v Združenih državah Amerike od 19. stoletja do sredine 20. stoletja.

Vulkanogena nahajališča masivnih sulfidov

V nasprotju z nahajališči Sedex in MVT so nahajališča VMS jasno povezana s podmorskimi vulkanskimi procesi. Poleg cinka in svinca lahko vsebujejo tudi velike količine bakra, zlata in srebra. Morski vrelci “črnih dimnikov”, ki so jih odkrili med odpravami v globoke oceane, so primeri usedlin VMS, ki danes nastajajo na morskem dnu.

Zagotavljanje zadostnih zalog cinka za prihodnost

Znanstveniki USGS preučujejo, kako in kje v Zemljini skorji so koncentrirani ugotovljeni viri cinka, in na podlagi tega znanja ocenjujejo verjetnost, da obstajajo še neodkriti viri cinka, da bi pomagali predvideti, kje bi se lahko nahajale prihodnje zaloge cinka. USGS je razvil in izpopolnil tehnike za ocenjevanje potenciala mineralnih virov, da bi podprl upravljanje zveznih zemljišč in bolje ocenil razpoložljivost mineralnih virov v svetovnem merilu.

V devetdesetih letih prejšnjega stoletja je ameriška geološka služba USGS opravila oceno ameriških virov cinka in ugotovila, da je treba odkriti še dvakrat več cinka, kot je bilo že odkritega. USGS je ugotovila, da je bilo v ZDA odkritih manj kot 100 milijonov ton cinka, in ocenila, da je še neodkritih približno 210 milijonov ton cinka.

Ocenjevanje mineralnih virov je dinamično. Ker so ocene posnetek določenega časa in ravni znanja, jih je treba posodabljati, ko bodo na voljo boljši podatki in ko bodo razviti novi koncepti. Geologi USGS so na primer med izvidniškimi geološkimi raziskavami konec šestdesetih let prejšnjega stoletja opazili razširjeno obarvanje z železovim oksidom v odtokih zahodnega dela gorovja Brooks Range na Aljaski.