Kim loại kẽm là gì? Ứng dụng và tái chế kim loại kẽm

Chúng ta thường nghe tới các kim loại như sắt, đồng, chì, kẽm, vàng, bạc,… từ sinh hoạt tới sản xuất xây dựng. Ngay cả trong y tế người ta cũng tính toán tỉ lệ chất kẽm trong cơ thể để đảm bảo con người có một thể trạng khỏe mạnh. Vậy còn kim loại kẽm là gì? Nó được ứng dụng vào những lĩnh vực nào và có thể tái chế hay không?

1. Kim loại kẽm là gì?

Kim loại kẽm là thành phần chính của lớp mạ kẽm nhúng nóng. Nhưng chỉ sử dụng để nhận ra thành phần kẽm. Vì nếu nó được sử dụng trong quá trình mạ kẽm sẽ là một sự bất lợi lớn đối với kim loại tự nhiên. Kẽm là kim loại quan trọng, có màu xám bạc hoặc xám xanh. Nó rất phong phú, thiết yếu, phổ biến và quan trọng hơn là có thể tái chế vô hạn.

Kim loại kẽm là nguyên tố có mức độ phong phú xếp bậc thứ 24 của lớp vỏ Trái đất. Nó tồn tại tự nhiên trong không khí, nước, đất và sinh quyển. Hầu hết các loại đá và nhiều khoáng chất, cũng như con người, thực vật và động vật đều chứa kẽm với 1 lượng khác nhau. Trên thực tế, khoảng 5,8 triệu tấn kim loại kẽm hàng năm được luân chuyển tự nhiên trong môi trường bởi động thực vật, mưa, hiện tượng tự nhiên và các hoạt động khác.

Kẽm cũng rất phổ biến và cần thiết cho mọi sự sống. Tất cả các sinh vật sống từ vi sinh vật nhỏ nhất cho đến con người đều cần kẽm để sống. Vì nó hỗ trợ cho các quá trình trao đổi chất. Ngoài ra, kẽm được tìm thấy trong một số sản phẩm chúng ta sử dụng hàng ngày như mỹ phẩm, lốp xe, thuốc chữa cảm lạnh, kem trẻ em để ngăn ngừa hăm tã, phương pháp điều trị cháy nắng và kem chống nắng. Trên thực tế, kẽm oxit ngăn chặn nhiều tia UV hơn bất kỳ thành phần đơn lẻ nào khác được sử dụng trong kem chống nắng.

2. Các đặc điểm hóa học và vật lý của kim loại kẽm là gì?

• Trọng lượng nguyên tử: 65.38
• Cấu trúc electron: 4s23d10
• Bán kính nguyên tử: 139 pm
• Năng lượng ion hóa: 9.394 eV
• Độ âm điện: 1.65
• Điểm nóng chảy: 419.5°C
• Điểm sôi: 907°C

3. Nguồn gốc của kim loại kẽm là gì?

Tên của kim loại kẽm bắt nguồn từ “zink” của Đức nhưng không rõ nguồn gốc. Lần đầu tiên nó được sử dụng vào thời tiền sử. Nơi các hợp chất của kẽm được sử dụng để chữa lành vết thương, đau mắt và để làm đồng thau. Kẽm được công nhận là một kim loại sớm nhất vào năm 1374.

Mặc dù các hợp chất của kẽm đã được dùng trong ít nhất 2.500 năm để sản xuất đồng thau. Nhưng mãi đến sau này, kẽm mới được công nhận là một nguyên tố riêng biệt. Kẽm kim loại lần đầu tiên được sản xuất ở Ấn Độ vào khoảng những năm 1400. Người ta thu được kẽm bằng cách nung nóng khoáng chất calamine (ZnCO3) với len. Kẽm được Andreas Sigismund Marggraf phát hiện lại vào năm 1746 bằng cách nung calamine với than. Ngày nay, hầu hết kim loại kẽm được sản xuất bằng quá trình điện phân kẽm sunfat trong nước (ZnSO4).

Từ tiếng Đức – từ “zink” có nguồn gốc ít người biết đến. Nhiều thế kỷ trước khi kẽm được công nhận là một nguyên tố riêng biệt, quặng kẽm đã được sử dụng để sản xuất đồng thau. Một hợp kim chứa 87% kẽm đã được tìm thấy trong các tàn tích thời tiền sử ở Transylvania.

Kẽm kim loại được sản xuất vào thế kỷ 13 sau Công nguyên ở Ấn Độ bằng cách khử calamine bằng các chất hữu cơ như len. Kim loại này được Marggraf phát hiện lại ở Châu Âu vào năm 1746. Ông đã chứng minh rằng kẽm có thể thu được bằng cách khử calamine bằng than củi.

4. Đặc điểm nhận biết của kim loại kẽm là gì?

Kẽm là một kim loại màu trắng xanh, bóng. Nó giòn ở nhiệt độ bình thường nhưng dễ uốn ở 100 đến 150°C. Nó là một chất dẫn điện khá ổn và cháy trong không khí ở nhiệt độ cao với sự thăng hoa các đám mây trắng của oxit.

Kim loại kẽm thể hiện tính siêu dẻo. Cả kẽm và zirconium đều không phải là sắt từ. Nhưng ZrZn2 thể hiện tính sắt từ ở nhiệt độ dưới 35°K. Nó có các đặc tính điện, nhiệt, quang học và trạng thái rắn khác thường mà vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ.

5. Những ứng dụng của kim loại kẽm là gì?

Hơn 11 triệu tấn kim loại kẽm được tiêu thụ hàng năm trên toàn thế giới. Có một số cách sử dụng kẽm. Trong đó kim loại kẽm có lượng tiêu thụ lớn nhất và phổ biến nhất. Trên thực tế, năm mươi phần trăm sản lượng hàng năm, hoặc khoảng 5,5 triệu tấn kẽm, được sử dụng để mạ kẽm, bảo vệ thép khỏi bị ăn mòn. Khoảng 4% được tiêu thụ trong các hợp chất như oxit kẽm và kẽm sulfat được chuyển hóa thành nhiều loại sản phẩm tiêu dùng. Phần còn lại được sử dụng trong các hợp kim cơ bản khác như đồng thau và hóa chất.

6. Tái chế kim loại kẽm

6.1. Kết hợp thép – kẽm

Kim loại kẽm mang lại vô số lợi ích kinh tế và xã hội cho chúng ta. Con người đã tìm ra nhiều cách sử dụng cho nguyên tố tự nhiên linh hoạt này với đặc tính được đánh giá cao trong nhiều ngành công nghiệp. Ứng dụng phổ biến nhất của kẽm là bảo vệ thép khỏi bị ăn mòn bằng cách mạ kẽm nhúng nóng. Sự kết hợp kẽm – thép có lợi ích kinh tế đáng kể về chi phí vòng đời. Chất lượng không khí được cải thiện ở nhiều nước công nghiệp, với lượng lưu huỳnh điôxít (SO2) giảm dần. Có nghĩa là ngày nay các lớp phủ kẽm đã cung cấp khả năng bảo vệ lâu hơn cho thép.

Trong đó, thép là một trong những vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất trên hành tinh. Và nhờ có kẽm, độ bền của thép có thể được kéo dài. Cả thép và kẽm đều có thể tái chế vô thời hạn 100% mà không làm mất các đặc tính hóa học hoặc vật lý. Trên thực tế, thép là vật liệu được tái chế nhiều nhất trên thế giới. Với hầu như 100% thép kết cấu được thu hồi để tái chế. Và gần 94% hình dạng kết cấu được xây dựng từ thép tái chế. Tỷ lệ tái chế đối với kẽm là hơn 80% – có nghĩa là phần lớn kẽm có sẵn để tái chế thực sự đã được tái chế.

6.2. Kẽm khai thác từ quặng

Hiện nay, khoảng 70% kẽm được sản xuất có nguồn gốc từ quặng khai thác. Và 30% từ kẽm tái chế hoặc kẽm thứ cấp. Mức độ tái chế ngày càng tăng cùng với sự tiến bộ trong công nghệ sản xuất kim loại kẽm và tái chế kẽm. Kim loại kẽm được tái chế ở tất cả các giai đoạn sản xuất và sử dụng. Ví dụ, từ khí thải phát sinh trong quá trình sản xuất tôn mạ kẽm, từ phế liệu được tạo ra trong quá trình sản xuất và lắp đặt và từ các sản phẩm cuối chu kỳ sử dụng.

7. Lời kết

Như vậy, kim loại kẽm đã và đang góp một phần không nhỏ trong quá trình phát triển của con người. Đặc biệt là trong lĩnh vực công nghiệp và xây dựng. Tổng Kho Valve hi vọng rằng qua bài viết trên, bạn đọc sẽ có thêm những kiến thức về kim loại kẽm là gì, cùng các ứng dụng của kim loại phổ biến này.