Zinn: ein aufstrebendes „grünes“ Metall

Wenn Sie das nächste Mal eine Dose Bier aufschlagen, sollten Sie vielleicht an die Dose denken. Das silbrige Metall mit einem schwach gelben Farbton wird über verzinnten Stahl in 25 % der 370 Milliarden Metallgetränkebehälter eingesetzt, die jedes Jahr hergestellt werden. Die anderen 75 % der Dosen bestehen aus Aluminium.

Diese Anwendung wird von Biertrinkern in Großbritannien, die ihre Getränkedosen als „Tins“ bezeichnen, und von Australiern, die sie „Tinnies“ nennen, immer wieder verstärkt.

Wenn Sie jedoch der Meinung sind, dass Zinn auf die einfache Blechdose beschränkt ist, werden Sie überrascht sein, dass das Metall strategisch überdacht werden muss. Die Stimmung unter den wenigen Analysten, die den Zinnmarkt abdecken (jährlich werden nur 310.000 Tonnen produziert, verglichen mit beispielsweise 20 Mio. Tonnen Kupfer), ist aufgrund der erwarteten Angebotsdefizite optimistisch, da die Nachfrage nach der Verwendung von Zinn in den genannten Bereichen steigt die „Vierte Industrielle Revolution“ – mit Maschine-zu-Maschine-Kommunikation, dem Internet der Dinge und künstlicher Intelligenz.

Und diese Verwendung ist... Lot. In den letzten Jahrzehnten hat sich die Verwendung von Zinn stillschweigend von der Lagerung von Lebensmitteln hin zum Nanolöten in der Elektronik, beispielsweise Halbleitern, verlagert. Nach Angaben der International Tin Association (ITA) machte Löten im Jahr 2018 48 % des weltweiten Verbrauchs aus, während Weißblechverpackungen nur 13 % ausmachten.

Auch gegen die Pandemie hat sich Zinn als widerstandsfähig erwiesen. Der Halbleiterumsatz, der als Indikator für den Elektronikgütersektor gilt, ist in diesem Jahr im Vergleich zu 2019 um etwa 6 % gestiegen, und das war ein Segen für Zinn.

Von einem virusbedingten Tiefststand Mitte März von 13.791 $ pro Tonne wird Zinn nun bei 28.899 $/t gehandelt.

Wie Reuters-Kolumnist für Metalle, Andy Home, kürzlich schrieb, wird die Alterung auch die Nachfrage nach Zinn steigern, da sich die Welt auf die industrielle Revolution Version 4 vorbereitet.

Zinn ist im wahrsten Sinne des Wortes der Klebstoff, der die Maschinen zusammenhält, die für die Verbindung mit der virtuellen und der Roboterwelt erforderlich sind.

Dies ist, zusammen mit seiner Verwendung in einem breiten modernen Produktionsspektrum, dem US Geological Survey nicht verborgen geblieben, der Zinn 2018 in seine Liste der 35 kritischen Mineralien aufgenommen hat.

Neben den primären Verwendungszwecken in Lot, Verzinnung, Zinnchemikalien sowie Messing- und Bronzelegierungen wird Zinn auch für „umweltfreundliche“ Anwendungen immer wichtiger. Im Laufe des nächsten Jahrzehnts wird Zinn wahrscheinlich in Lithium-Ionen- und anderen Batterien, Solar-PV, thermoelektrischen Materialien, wasserstoffbezogenen Anwendungen und der Kohlenstoffabscheidung enthalten sein.

Zusammensetzung/Geologie/Bergbau

Zinn ist ein chemisches Element mit dem Symbol Sn und weich genug, um ohne großen Kraftaufwand geschnitten zu werden. Nach dem Erstarren behält reines Zinn ein poliertes, spiegelähnliches Aussehen, in Zinnlegierungen wie Zinn nimmt es jedoch eine mattgraue Farbe an.

Obwohl Zinn als kritisch gilt, ist es nicht besonders selten. Mit 2 Teilen pro Million (ppm) ist es das 49. häufigste Element in der Erdkruste, verglichen mit 75 ppm für Zink, 50 ppm für Kupfer und 14 ppm für Blei.

Zinn kommt nicht als natives Element vor. Vielmehr wird es am häufigsten aus dem Mineral Kassiterit gewonnen, das Zinnoxid SnO2 enthält, daher das Atomsymbol Sn. Andere Formen von Zinn können aus weniger vorkommenden Sulfiden wie Stannit abgebaut werden, was einen aufwändigeren Schmelzprozess erfordert. Zinn ähnelt chemisch Germanium und Blei und oxidiert an der Luft nicht so leicht.

Kassiterit, ein dunkel gefärbtes Mineral, sammelt sich häufig in Flusskanälen als alluviale Ablagerungen an und ist härter, schwerer und chemisch beständiger als der normalerweise begleitende Granit. Berichten zufolge stammen etwa 80 % des abgebauten Zinns aus sekundären Lagerstätten, die stromabwärts der primären Erzgänge liegen. Der Großteil wird aus Seifenlagerstätten gewonnen, die nur 0,015 % Zinn enthalten, wobei wirtschaftliche Abbaumethoden wie Baggerarbeiten und Tagebaue zum Einsatz kommen.

Das Zinn wird durch Rösten des Minerals Casseterit mit Kohlenstoff in einem Ofen bei etwa 2.500 Grad Fahrenheit gewonnen. Im nächsten Schritt erfolgt die Auslaugung mit Säure- oder Wasserlösungen, um Verunreinigungen zu entfernen. Die elektrostatische oder magnetische Abscheidung hilft dabei, etwaige Schwermetallverunreinigungen zu entfernen.Geschichte

Der früheste Zinnabbau erfolgte zu Beginn der Bronzezeit, etwa 3.000 v. Chr. Bronzegegenstände mit Zinn- oder Arsengehalt tauchten erstmals im Nahen Osten auf. Es wird vermutet, dass der niedrige Zinngehalt von <2 % unbeabsichtigt vorhanden war, da im Kupfererz neben Arsen auch Spuren gefunden wurden. Das Gesundheitsrisiko dieser Kombination wurde schnell erkannt und veranlasste die Suche nach weniger gefährlichem Zinnerz. Dies führte zu einer Nachfrage nach dem Metall und förderte Handelsnetzwerke zwischen zahlreichen Kulturen der Bronzezeit.

Wenn Kupfer mit Zinn legiert wurde, entstand Bronze, die einen niedrigeren Schmelzpunkt als Kupfer hat und daher leichter zu verarbeiten ist. Bronze war außerdem härter und daher ideal für Werkzeuge und Waffen. Nach Angaben der Royal Society of Chemistry förderten die Chinesen um 700 v. Chr. Zinn und reines Zinn wurde in Machu Picchu, der Bergzitadelle der Inkas im alten Peru, gefunden.

Ab 3.000 v. Chr. wurde in großem Umfang eine Bronzelegierung aus einem Achtel Zinn und sieben Achtel Kupfer verwendet. Zinn, eine Legierung aus 85 bis 90 % Zinn, wobei der Rest üblicherweise aus Kupfer, Antimon und Blei besteht, wurde Berichten zufolge von der Bronzezeit bis zum 20. Jahrhundert als Besteck verwendet.

Verwendet

Quelle: International Tin Association (ITA)

Lot

Heutzutage wird Zinn hauptsächlich in Zinn-Blei-Weichloten verwendet. Zinn ist ein ausgezeichnetes Legierungsmetall, da es bei Temperaturen deutlich unter deren Schmelzpunkt schmilzt und an vielen unedlen Metallen haftet. Kleinere Mengen anderer Metalle wie Antimon und Silber erhöhen die Festigkeit von Zinn-Blei-Loten. In der Elektronik-/Elektroindustrie werden typischerweise Lote mit 40–70 % Zinn verwendet.

Laut der International Tin Association sind die längerfristigen Aussichten dank der positiven Wachstumsprognosen für 5G-basierte Elektroniktechnologien in der bevorstehenden „4. Industriellen Revolution“ sowie neuer Märkte für die Vernetzung von Elektrofahrzeugen und anderen mit dem Klimawandel verbundenen Infrastrukturen gegeben Der Lotverbrauch bleibt trotz der jüngsten makroökonomischen Schocks sehr positiv.

Das Forschungsunternehmen Mordor Intelligence stellt fest, dass Lot das am schnellsten wachsende Marktsegment für Zinn ist, angeführt von der Region Asien-Pazifik.

CAGR des Zinnmarktes nach Regionen, 2020–25. Quelle: Geheimdienst von Mordor

Zinnchemikalien

Zinnchemikalien für PVC-Stabilisatoren, Polymerkatalysatoren und zahlreiche andere Anwendungen sind die zweitgrößte Verwendung von Zinn. Einigen Zahnpflegeprodukten wird Zinnfluorid als Zinnfluorid (SnF2) zugesetzt, das sich bei der Bekämpfung von Zahnfleischentzündungen als wirksamer als Natriumfluorid erwiesen hat.

Verzinnen

Da Zinn eine geringe Toxizität aufweist, wird verzinnter Stahl häufig für Lebensmittel- und Getränkeverpackungen sowie für Dosen für Chemikalien, Farben und Trockenprodukte verwendet. Zinn wird auch zum Beschichten von Blei und Zink verwendet und verbindet sich als Korrosionsschutzmittel gut mit Eisen. Töpfe auf Kupferbasis sind oft mit einer dünnen Zinnschicht ausgekleidet; Ohne Kupfer kann die Kombination saurer Lebensmittel mit Kupfer giftig sein.

Legierungen

Zinn bildet in Kombination mit anderen Elementen eine Vielzahl nützlicher Legierungen. Bronze wird immer noch häufig in Anwendungen verwendet, die von Skulpturen bis hin zu Elektroprodukten reichen, und traditionelle Geschenkartikel aus Zinn genießen immer noch einen hohen Stellenwert. Glockenmetall ist eine Kupfer-Zinn-Legierung mit 22 % Zinn. Das Metall wurde manchmal in einstelligen Prozentsätzen für Münzen verwendet, zum Beispiel für US-amerikanische und kanadische Pennys. Zinnhaltige Legierungen werden unter anderem auch in Bremsbelägen, Dächern und Lagern verwendet.

Eine Veranschaulichung der Verbreitung von Zinn in der Automobilindustrie finden Sie in der folgenden Infografik, mit freundlicher Genehmigung der International Tin Association.

Quelle: International Tin Association (ITA)

Zinnmarkt

Laut USGS ist China der größte Zinnproduzent der Welt, gefolgt von Indonesien und Myanmar/Burma. Im Jahr 2019 produzierte China auf einem Weltmarkt von 310.000 Tonnen 85.000 Tonnen, Indonesien förderte 80.000 Tonnen und Burma produzierte 54.000 Tonnen. China und Indonesien verfügen mit jeweils 1,1 Millionen Tonnen und 800.000 Tonnen ebenfalls über die größten Zinnreserven, gefolgt von Brasilien mit 700.000 Tonnen.

Quelle: United States Geological Survey (USGS)

Die Vereinigten Staaten produzieren kein eigenes Zinn. Im vergangenen Jahr waren die USA für 25 % ihrer raffinierten Zinnimporte auf Indonesien angewiesen, dicht gefolgt von Malaysia mit 24 %, Peru mit 20 % und Bolivien mit 18 %.

Aber obwohl die USA seit 1993 kein Zinn mehr abgebaut und seit 1989 auch nicht mehr geschmolzen haben, ist das Land der weltweit größte Sekundärproduzent und hat im vergangenen Jahr etwa 11.000 Tonnen recycelt. Kanada war 2019 der führende Lieferant von Zinnabfällen und -schrott in die Vereinigten Staaten.

Die weltweite Zinnindustrie ist stark konsolidiert, wobei die zehn größten Hersteller über 60 % des Marktes ausmachen. Zu den Hauptakteuren zählen Yunnan Tin und Yunnan Chengfeng Non-ferrous Metals aus China, PT Timah aus Indonesien, Malaysia Smelting Corporation und Minsur aus Peru.

Quelle: Wikipedia

Der größte Teil des weltweiten Zinns wird an der London Metal Exchange gehandelt, und zwar aus acht Ländern unter 17 Marken.

Angesichts der Bedeutung Chinas für den Zinnmarkt muss dessen Wert für Peking im Hinblick auf zukünftiges Angebot und Nachfrage nach dem Metall berücksichtigt werden. Laut dem oben zitierten Reuters-Artikel wird das Land voraussichtlich ab 2021 ein Lagerprogramm für strategische Rohstoffe in seinen nächsten Fünfjahresplan aufnehmen ...

Angesichts der bestehenden Produktionsbasis Chinas und seines Bestrebens, die Technologie der nächsten Generation zu dominieren, ist Zinn ein wahrscheinlicher Anwärter auf den Status eines strategischen Metalls.

Analysten der Macquarie Bank prognostizieren für dieses Jahr und 2021 Versorgungsdefizite von 4.400 bzw. 2.900 Tonnen, wobei es jedes Jahr bis 2025 zu Engpässen kommen wird. Die Analysten von Roskill sind etwas weniger optimistisch und prognostizieren laut Reuters Engpässe bis 2023.

Warum die Defizite? Macquarie erklärt: „Es sind einige Bedenken hinsichtlich der künftigen Lieferungen aus Myanmar aufgetaucht. Marktteilnehmer haben uns mitgeteilt, dass chinesische Käuferanfragen nun Afrika und die neue Alphamin-Mine in (der Demokratischen Republik Kongo) erreichen.“

China ist zunehmend abhängig von Zinnimporten aus Minen in der ehemaligen britischen Kolonie, die zunehmend erschöpft sind. Im Jahr 2016 erreichten die Importe mit 470.000 Tonnen ihren Höhepunkt, tendieren aber seitdem immer weiter zurück. In diesem Jahr kam es für die Produzenten in Myanmar zusätzlich zu den Corona-Beschränkungen an der Grenze zwischen China und Myanmar und kürzlich zu Überschwemmungen in einigen Minen.

Auf der Nachfrageseite sahen die meisten Befragten der jährlichen ITA-Umfrage große Chancen in 5G, obwohl der weltweite Lotverbrauch im Jahr 2020 aufgrund von Covid-19 voraussichtlich um etwa 8 % zurückgehen wird. Die Umfrageteilnehmer prognostizierten, dass der Weißblechverbrauch im Jahr 2020 um 7 % steigen wird, da die Verbraucher während der Pandemie, insbesondere außerhalb Chinas, verstärkt Lebensmittel in Dosen kaufen.

Zukünftige Zinnanwendungen

Trotz der begrenzten Größe des Zinnmarktes – etwa 300.000 Tonnen pro Jahr – ist die Vielseitigkeit von Zinn aufgrund seiner Verwendung in einer Reihe von Branchen deutlich zu erkennen. Dennoch erweitert sich der Anwendungsbereich von Zinn weiter.

Auf dem London Tin Seminar 2020 stellte Dr. Jeremy Pearce, Leiter Market Intelligence & Communications am ITA, in einem Vortrag über die Zukunft von Zinn fest, dass die Eigenschaften von Zinn eine breite Palette von Forschungs- und Entwicklungsprojekten im Bereich grüner Energietechnologien liefern sowie neue elektronische Materialien.

An erster Stelle steht die Verwendung von Zinn in Lithium-Ionen-Batterien. Während Batteriemetalle wie Lithium, Kobalt, Nickel und Graphit im Rampenlicht stehen, gewinnt Zinn als leistungssteigernde Komponente in der Anode der Batterie sowie in einigen Festkörpertechnologien stillschweigend an Bedeutung. Laut ITA haben mehrere hundert Dokumente und Patente die Entwicklung von Materialien auf Zinnbasis in Li-Ionen-Batterien verfolgt.

Zinn, seine Legierungen und Verbindungen sind auch gute Kandidaten für die nächste Generation von Batterien, die über Li-Ionen hinausgehen und sich bereits in der Entwicklung befinden, einschließlich Natrium-Ionen, Magnesium-Ionen und Kalium-Ionen. Auch im boomenden Energiespeichermarkt könnte sich für Zinn eine Chance ergeben, beispielsweise als Katalysator in Redox-Flow-Batterien oder in Flüssigmetalltechnologien.

Bestimmte Materialien, die in Solarmodulen verwendet werden, sind teuer, beispielsweise Gallium, ein Seltenerdelement. Berichten zufolge befand sich Zinn schon früh im Wettlauf um billigere und reichlichere Metalle als Ersatz. Das Metall wird derzeit als Speichermedium für Wärmeenergie in Solarparks erforscht, die das Sonnenlicht mithilfe von Spiegeln konzentrieren. Der Solarenergiesektor profitiert auch von der zunehmenden Verwendung von Lötbändern zum Verbinden von Solarzellen in China.

Apropos Wärmeenergie: Zinn ist oft Teil einer Reihe thermoelektrischer Materialien, die Abwärme in Strom umwandeln. Laut ITA gilt Zinnselenid aufgrund seiner einzigartigen Kristallstruktur als das beste thermoelektrische Material der Welt. Derzeit werden zahlreiche Materialien für unterschiedliche Temperaturbereiche und Umgebungen entwickelt, darunter Zink-Zinn-Oxide oder Zinnsulfide sowie anspruchsvollere Legierungen wie Nickel-Mangan-Zinn.

Zinn könnte auch in der zukünftigen Wasserstoffwirtschaft eine Rolle spielen. Das Metall hat das Potenzial, die Kosten bei der Wasserstoffproduktion erheblich zu senken, insbesondere als flüssiges Metall zur Entfernung von Kohlenstoff aus Methan und als Oxid- oder Sulfid-Photokatalysator zur Spaltung von Wasser im Sonnenlicht. Anscheinend wurde flüssiges Zinn erstmals als Elektrode in einer Art Brennstoffzelle verwendet, die in der Lage war, jede Art von Kohlenwasserstoffgas umzuwandeln und gleichzeitig als Katalysator für die rekombinante Reaktion zu fungieren. Bei anderen Entwicklungen wurden Zinn, seine Legierungen und Verbindungen in verschiedenen Teilen der Brennstoffzelle verwendet, darunter Zinnpyrophosphat als Mitteltemperatur-Brennstoffzellenmembran.

Schließlich könnte Zinn eine Rolle als Katalysator in der Kohlenstoffabscheidungstechnologie spielen, während die Zinnoxid-Nanotechnologie bei der Wasseraufbereitung hilfreich sein könnte. Wie von ITA erklärt, verfügt Zinn über eine besondere Fähigkeit, organische Verbindungen umzuwandeln und zu verbinden, die mithilfe von Sonnenlicht oder Elektrochemie (Kohlenstoffabscheidung) ausgenutzt werden können, und kann mit verschiedenen Schadstoffen chemisch interagieren und diese neutralisieren, insbesondere in seiner aktivsten „Zinn“-Form ( Wasserversorgung).

Abschluss

Zinn ist nicht das aufregendste Metall, aber Tatsache ist, dass Zinn eine wichtige Rolle bei der Entwicklung einer neuen Wirtschaft spielen wird, die auf grüne Energie, Elektrofahrzeuge und fortschrittliche Technologien wie 5G, das Internet der Dinge und künstliche Intelligenz angewiesen ist.

Für einen so kleinen Markt verfügt Zinn über ein beeindruckendes Spektrum aktueller und potenzieller Verwendungsmöglichkeiten, sodass es als unverzichtbares Metall für die moderne Elektronik mit Silber gleichzusetzen ist. Seine primäre Verwendung in Zinn-Blei-Loten garantiert praktisch, dass sich Zinn über Jahre, vielleicht sogar Jahrzehnte hinweg einer stetigen Nachfrage erfreuen wird. Dies gleicht den rückläufigen Einsatz von Zinn in Küchenfolien (jetzt aus Aluminium) und Getränkebehältern aus Metall, die heute zu drei Vierteln aus Aluminium bestehen, mehr als aus.

In diesem Jahr erlitt der Zinnpreis wie praktisch jedes andere Metall einen Schlag durch die Pandemie, erholte sich jedoch wieder und stieg seit seinem Tiefststand Mitte März um 45 %. Covid war tatsächlich gut für den Elektroniksektor, was dem Zinn zugute kam. Wenn das globale Wirtschaftswachstum nach der Einführung von Impfstoffen wieder anläuft, wird die Nachfrage nach Zinn und anderen Industriemetallen sicherlich anziehen. Wenn wir die von Experten prognostizierten aktuellen und zukünftigen Versorgungsengpässe berücksichtigen, erscheint Zinn immer mehr wie ein Metall, das zukunftsorientierte Rohstoffinvestoren auf dem Schirm haben sollten.

Beitrag zu kitco.com