(七)锌

锌是现代社会的重要基础材料之一, 在国民经济和人们的日常生活中占有十分重要的地位, 在全世界的金属材料消耗中锌仅次于铁、铝、铜, 占第四位。

锌是元素周期表中第Ⅳ周期第Ⅱ族副族元素, 原子序数30, 原子量65.38。纯锌是一种银白略带蓝色的有色重金属, 比重7.14, 熔点419.4℃, 沸点907℃。

锌在地壳中的平均含量为0.0083%, 以化合物形式广泛分布于自然界。已知的锌矿物达五十多种, 分为硫化矿和氧化矿两大类。其中最具工业利用价值的锌矿物依次是闪锌矿(ZnS)、菱锌矿(ZnCO₃)、红锌矿(ZnO)和异极矿(ZnSiO₄O·H₂O)四种, 尤以闪锌矿储量最多, 是生产锌的主要原料。单一的锌矿床很少发现, 大多数是铅锌共生的多金属矿床, 常伴生有铜、锡、锰、金、银、锡、镉、镓、锗、铊以及黄铁矿、萤石等。目前, 全世界约90%的锌产自多金属硫化矿, 主要生产锌矿石和锌精矿的国家是苏联、加拿大、美国、澳大利亚、秘鲁、墨西哥等国。我国铅锌资源丰富, 已探明的铅锌储量居世界前列, 但由于矿山落后于冶炼等原因, 多年来我国锌产量的增长速度跟不上锌消费量的增长速度, 由一个锌自给国变成锌进口国。现正在努力改变这一落后状况。

锌的化合价是正2价, 化学性质活泼, 其具有许多优良特性:一是抗腐蚀性能强, 在潮湿和含二氧化碳的空气中, 表面易被氧化, 生成不溶于水的氢氧化锌或碱式碳酸锌的致密薄膜层, 能阻止被继续氧化腐蚀。金属表面镀锌防腐就是利用这一特性; 二是熔点较低, 具有强烈的挥发性质。火法炼锌即是利用这一特性, 使锌与其它金属分离; 三是具有中等的强度、硬度和延展性, 锻锌件和锌合金可制成带材、板材和棒材以及锌泊、锌丝等; 四是属两性元素, 既易溶于稀硫酸、稀盐酸和各种浓度的硝酸中, 也能溶于强碱和氢氧化铵溶液中, 生成各具用途的锌化合物; 五是能与许多金属炼制成各种特性的合金, 提高合金的机械性能和抗腐蚀性能等; 六是与其它金属碰撞不发生火花, 不会有引起爆炸的危险。

由于锌具有上述优良特性, 因而锌及其合金和化合物在镀锌、干电池、印刷、建筑、汽车制造、机械制造、仪器仪表、日用五金、电子、军火、橡胶、制革、纺织、医药、陶瓷和木材加工等工业中获得了日益广泛的应用。锌的最大用途是用作钢铁制品的镀锌, 如镀锌铁皮、铁管、日用五金和仪器、仪表、设备器具的零部件等, 防止它们在大气中的腐蚀损坏。

锌板或电池锌合金用于制作干电池的外壳, 至今仍没有更好的金属材料取代它。干电池的锌筒既作壳体盛电解物料, 又作阴极导电体。全国每年用于制作干电池的锌量达6、8万吨。

锌广泛用于炼制各种合金、如黄铜、特种黄铜和锌铝、锌铝镁等合金。锌含量在40%以下的黄铜使用价值最大, 其强度比纯铜大50%, 且价格也便宜。在黄铜中加入适量的锡、镍、锰、铁、钨、铅等成份后, 能改善它的许多物理性能, 因而这类合金称为特种黄铜。黄铜、特种黄铜、铜锌铝、锌铝镁等合金广泛应用于机械制造、汽车制造和军火等工业部门中。在机械制造工业中用于制造轴承、活塞、阀门、开关、油管、热交换器等零部件。锌铬合金、铜锌铝合金和锌铝镁合金能在较低温度下成型复杂的零部件, 如冲压模具、塑料模具、汽车车身、电器元件、医疗用具和儿童玩具等, 既有足够的强度, 又有高质量的光洁面, 不经切削加工或少切削加工, 表面也光滑好看。以锌为主要基准成份, 加入适量的铝、镁、稀土等金属炼制的模具合金、压铸合金和记忆合金等在电子计算机和机械制造等工业中的应用越来越广泛。压延锌合金是非磁性的, 易与黑色金属区分, 而且价格低, 比黄铜低50%, 比铜低60%, 适于用作仪器仪表零件的材料和制造钱币的材料。锌合金是耐磨损的良好材料, 采用压延锌合金作汽车外表装饰板、车灯罩等, 既美观又耐用。压延锌经镀铬或铜、镍后, 可代替昂贵的不锈钢作汽车灯的反光镜等。在射频干扰(EMI/RFI)影响的场合, 压延锌是一种非常有效的屏蔽材料。近十几年来, 锌还用来制微晶锌板, 用于传真制版新技术。

锌也是人和动、植物生长所必需的微量元素之一。锌能促进植物的光合作用和呼吸作用, 在缺锌的土壤中合理地施以锌肥, 能使玉米、水稻显著增产。锌也参与人体的各种新陈代谢作用, 促进和维持着人体的正常发育和健康。正常情况下, 人体含锌量约占体重的0.001%。低于此含锌量较大, 人体的正常发育和健康会受到严重影响, 甚至患“小人症”。所谓“小人症”就是伊朗、埃及等国家的一些青年因缺锌, 有的长到十八、九岁, 甚至二十多岁, 仍热象十岁左右的孩子, 发育停滞、肝肚肿大、性机能低下、身材矮小等病症。服用适量的含锌食品, 可迅速恢复正常发育。锌还能增进人的食欲, 治疗食欲不振和小孩厌食症、异食癖。口服锌片(每片含锌23毫克)治疗感冒快速见效。用锌制成硫酸锌溶液, 可治疗慢性湿疹、痊疮、溃疡、皮炎、创伤、粉刺、神经衰弱和原发性不育等病症。锌还是预防癌肿延缓衰老、治疗先天性遗传病的较理想药物。

氧化锌还用于生产油基和胶乳颜料, 氯化锌用于作木材的防腐剂, 硫酸锌用于作浮选药剂和化学分析试剂。磷化锌用于作毒鼠药等。

李承元