Contenu
- Utilisations historiques du zinc
- Sphalérite: le minerai primaire
- Zinc Métal Raffiné
- Utilisations du zinc aujourd'hui
- D'où vient le zinc?
- Gisements sédimentaires exhalatifs
- Dépôts de type vallée du Mississippi
- Dépôts de sulfures massifs volcanogènes
- Offre et demande mondiales de zinc
- Assurer des approvisionnements suffisants en zinc pour l'avenir
- Le gisement de plomb-zinc de Red Dog
Zinc: Le métal de zinc raffiné est blanc bleuté lorsqu'il vient d'être coulé; il est dur et cassant à la plupart des températures et présente des points de fusion et d'ébullition relativement bas. Copyright de l'image iStockphoto / Svengine.
Utilisations historiques du zinc
Des siècles avant qu'il ne soit identifié comme un élément, le zinc était utilisé dans la fabrication du laiton (alliage de zinc et de cuivre) et à des fins médicinales. Le zinc et l'oxyde de zinc métalliques ont été produits en Inde entre le XIe et le XIVe siècle et en Chine au XVIIe siècle, bien que la découverte du zinc purement métallique soit à mettre au crédit du chimiste allemand Andreas Marggraf, qui a isolé l'élément en 1746.
Sphalérite: le minerai primaire
La sphalérite (sulfure de zinc) est le principal minerai à partir duquel la majeure partie du zinc est produite, mais un certain nombre d'autres minéraux qui ne contiennent pas de sulfure contiennent du zinc en tant que composant principal. Une grande partie de la production initiale de zinc provenait de gisements non sulfurés; Cependant, ces ressources étant épuisées, la production s'est déplacée vers les gisements de sulfures.Au cours des 30 dernières années, les progrès de la métallurgie extractive ont suscité un regain d'intérêt pour les gisements de zinc non sulfurés.
Galvanisation du zinc: Environ la moitié du zinc produit est utilisée dans la galvanisation du zinc, processus qui consiste à ajouter de fines couches de zinc à du fer ou de l'acier pour empêcher la formation de rouille. Cette photo montre la surface d'une tôle avec un revêtement de zinc galvanisé. Les différents domaines de couleur de la feuille sont causés par des cristaux de zinc ayant différentes orientations cristallographiques reflétant différentes quantités de lumière. Copyright de l'image iStockphoto / Stephen Sweet.
Zinc Métal Raffiné
Le métal de zinc raffiné est blanc bleuté lorsqu'il vient d'être coulé; il est dur et cassant à la plupart des températures et présente des points de fusion et d'ébullition relativement bas. Les alliages de zinc s'emboîtent facilement avec d'autres métaux et sont chimiquement actifs. À l'exposition à l'air, il développe un mince film d'oxyde gris (patine), qui inhibe l'oxydation plus profonde (la corrosion) du métal. La résistance des métaux à la corrosion est une caractéristique importante de son utilisation.
Alliages de zinc: La deuxième utilisation du zinc est celle de l'alliage. le zinc est combiné au cuivre (pour former le laiton) et à d'autres métaux pour former des matériaux utilisés dans les automobiles, les composants électriques et les appareils ménagers. Luminaire en laiton, copyright iStockphoto / Vova Kalina.
Utilisations du zinc aujourd'hui
Le zinc est actuellement le quatrième métal le plus consommé au monde après le fer, l'aluminium et le cuivre. Il possède de fortes propriétés anticorrosives et se lie bien avec d'autres métaux. En conséquence, environ la moitié du zinc produit est utilisée dans la galvanisation du zinc, processus qui consiste à ajouter de fines couches de zinc à du fer ou de l’acier afin d’empêcher la formation de rouille.
La prochaine principale utilisation du zinc est un alliage; le zinc est combiné au cuivre (pour former le laiton) et à d'autres métaux pour former des matériaux utilisés dans les automobiles, les composants électriques et les appareils ménagers. Une troisième utilisation importante du zinc concerne la production d'oxyde de zinc (le produit chimique le plus important en volume de production), qui est utilisé dans la fabrication du caoutchouc et comme onguent protecteur pour la peau.
Le zinc est également important pour la santé. C'est un élément nécessaire à la croissance et au développement appropriés des êtres humains, des animaux et des plantes. Le corps humain adulte contient entre 2 et 3 grammes de zinc, ce qui est la quantité nécessaire au bon fonctionnement des enzymes et du système immunitaire de l'organisme. Il est également important de goûter, de sentir et de guérir les plaies. Des quantités infimes de zinc se trouvent dans de nombreux aliments, tels que les huîtres, le bœuf et les arachides.
Oxyde de zinc: La troisième utilisation importante du zinc concerne la production d'oxyde de zinc (le produit chimique le plus important en volume de production), qui est utilisé dans la fabrication du caoutchouc et comme onguent protecteur pour la peau. Image en oxyde de zinc copyright iStockphoto / Demiren.
D'où vient le zinc?
La recherche visant à mieux comprendre les processus géologiques qui forment les gisements minéraux, y compris ceux de zinc, constitue un élément important du programme des ressources minérales de l'USGS. Le zinc se trouve couramment dans les gisements minéraux avec d'autres métaux de base, tels que le cuivre et le plomb. Les gisements de zinc sont généralement classés en fonction de la manière dont ils sont formés. Le zinc est produit principalement à partir de trois types de gisements: exhalatif sédimentaire (Sedex), type vallée du Mississippi (MVT) et sulfure massif volcanogène (VMS).
Carte de production de zinc: Principaux producteurs de zinc dans le monde, en pourcentage de l'offre mondiale produite en 2010. Image fondée sur les données du sommaire des produits minéraux du Geological Survey, États-Unis, janvier 2011.
Gisements sédimentaires exhalatifs
Les gisements Sedex représentent plus de 50% des ressources mondiales en zinc et sont formés lorsque des fluides hydrothermaux riches en métaux sont rejetés dans un bassin rempli d'eau (généralement un océan), entraînant la précipitation de matériaux minéralisés dans les sédiments du fond du bassin. . La plus grande mine de zinc au monde, la mine Red Dog en Alaska, est exploitée dans un gisement Sedex.
Dépôts de type vallée du Mississippi
Les gisements MVT se trouvent dans le monde entier et tirent leur nom des gisements qui se trouvent dans la région de la vallée du Mississippi aux États-Unis. Les gisements sont caractérisés par le remplacement du minerai par la roche hôte carbonatée; ils se limitent souvent à une seule couche stratigraphique et s'étendent sur des centaines de kilomètres carrés. Les gisements MVT ont été une source majeure de zinc aux États-Unis du 19ème siècle au milieu du 20ème siècle.
Dépôts de sulfures massifs volcanogènes
Contrairement aux gisements Sedex et MVT, les gisements VMS sont clairement associés aux processus volcaniques sous-marins. Ils peuvent également contenir des quantités importantes de cuivre, d'or et d'argent en plus du zinc et du plomb. Les évents marins "fumeurs noirs" découverts lors d'expéditions en eaux profondes sont des exemples de gisements de SMV formés au fond de la mer aujourd'hui.
Offre et demande mondiales de zinc
En 2009, le zinc était extrait dans six États différents; Cependant, les États-Unis ont importé par ordre décroissant 76% du zinc raffiné utilisé sur le marché intérieur, principalement du Canada, du Mexique, du Kazakhstan et de la République de Corée. La consommation mondiale de zinc est restée stable en 2008, l'augmentation de la consommation dans les pays émergents (tels que la Chine, le Brésil et l'Inde) compensant la baisse de la consommation en Europe et aux États-Unis, selon les statistiques du groupe d'étude international du plomb et du zinc.
Bien que de nombreux éléments puissent remplacer le zinc dans les applications chimiques, électroniques et pigmentaires, la demande en produits galvanisés au zinc reste forte, en particulier dans les régions où d'importants projets d'infrastructure sont en cours de développement. L'augmentation spectaculaire de la production (offre) et de la consommation (demande) de zinc au cours des 35 dernières années reflète la demande des secteurs des transports et des communications pour des éléments tels que les carrosseries d'automobiles, les barrières routières et les structures en fer galvanisé.
Assurer des approvisionnements suffisants en zinc pour l'avenir
Pour aider à prédire où les futures réserves de zinc pourraient être localisées, les scientifiques de l'USGS étudient comment et où les ressources de zinc identifiées sont concentrées dans la croûte terrestre et utilisent ces connaissances pour évaluer la probabilité que des ressources de zinc non découvertes existent. L'USGS a mis au point et perfectionné des techniques d'évaluation du potentiel des ressources minérales afin de faciliter la gestion des terres fédérales et de mieux évaluer la disponibilité des ressources minérales dans un contexte mondial.
Dans les années 90, l’USGS a procédé à une évaluation des ressources en zinc des États-Unis et a conclu qu’il restait deux fois plus de zinc à découvrir que ce qui avait déjà été découvert. Plus précisément, l'USGS a constaté que moins de 100 millions de tonnes de zinc avaient été découvertes aux États-Unis et a estimé qu'il restait environ 210 millions de tonnes de zinc à découvrir.
Les évaluations des ressources minérales sont dynamiques. Parce qu'elles fournissent un instantané à un moment et à un niveau de connaissances particuliers, les évaluations doivent être mises à jour à mesure que de meilleures données deviennent disponibles et que de nouveaux concepts sont développés. Par exemple, lors d'enquêtes géologiques de reconnaissance effectuées à la fin des années 1960, les géologues de l'USGS ont constaté la présence d'une coloration généralisée à l'oxyde de fer dans les bassins hydrographiques de l'ouest de Brooks Range, en Alaska.
Le gisement de plomb-zinc de Red Dog
Des études de suivi ont mené à la découverte du gisement de plomb-zinc Red Dog. À la fin de 1990, après 10 ans d’exploration et de mise en valeur, la mine Red Dog, en Alaska, est entrée en production et contribue depuis lors à l’approvisionnement mondial en zinc. Des études ultérieures dans la région ont permis de mieux comprendre les facteurs complexes qui contrôlaient la formation de Red Dog et d’autres gisements et ont servi de base à l’évaluation de gisements similaires dans des environnements géologiques similaires ailleurs. L’USGS effectue actuellement d’autres travaux de recherche sur la mise à jour des modèles de gisements minéraux et de modèles environnementaux minéraux pour le zinc et d’autres produits non combustibles importants, ainsi que sur l’amélioration des techniques utilisées pour évaluer le potentiel de ressources minérales dissimulées. Les résultats de cette recherche fourniront de nouvelles informations et réduiront le degré d'incertitude dans les futures évaluations des ressources minérales.