《鋅與氧化鋅：金屬傳奇的史詩之旅》
發(fā)布時間：2024-10-11
《鋅與氧化鋅：金屬傳奇的史詩之旅》
在宇宙洪荒之初，地球在無盡的歲月中孕育著各種元素。鋅，這種神秘的金屬，就隱藏在地球的懷抱中，等待著人類智慧的曙光去揭開它的面紗。它如同一個沉睡的巨人，蘊含著無盡的潛力，而人類對它的探索之旅，將是一部波瀾壯闊的史詩。它們的故事，交織著人類對自然的探索、智慧的結(jié)晶以及科技的進步。中國是世界上最早發(fā)現(xiàn)并使用鋅的國家之一，古代中國的煉鋅技術(shù)有著悠久的歷史，且在一定時期處于領(lǐng)先地位。隨著時間的推移，鋅在各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，包括冶金、化工、醫(yī)藥等。同時，人們對鋅的性質(zhì)和作用的認識也在不斷深入。
第一章：古代的曙光——鋅與氧化鋅的早期發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用
公元前14世紀，在中國商代晚期的青銅器上，出現(xiàn)了含有少量鋅作為合金成分的記錄。這些青銅器因鋅的加入，增強了其強度和耐腐蝕性，默默地見證著鋅在古代中國的早期應(yīng)用。
公元前300年，在遙遠的羅馬帝國，陽光照耀著繁華的城市與廣袤的鄉(xiāng)村。羅馬人，以其對金屬的敏銳感知，開啟了鋅的一段奇妙旅程。一位名叫盧修斯的羅馬工匠，在日常的勞作中，偶然將銅礦石與一種奇特的石頭混合加熱。這種石頭，后來被證實為鋅礦石。當火焰舔舐著礦石，一種前所未有的變化發(fā)生了——黃銅誕生了。黃銅的出現(xiàn)，如同一顆石子投入平靜的湖面，在羅馬社會激起了層層漣漪。它被廣泛應(yīng)用于制作精美的裝飾品，如貴族們佩戴的華麗首飾；也用于制造實用的器具，像堅固耐用的武器和日常用品。羅馬的工匠們憑借著黃銅，創(chuàng)造出了一件件令人驚嘆的作品，黃銅制品成為了當時羅馬文明的一道亮麗風(fēng)景線。
與此同時，在古老的東方，公元前220年的春秋戰(zhàn)國時期，華夏大地正處于諸侯紛爭、百家爭鳴的時代。在一片山林之中，一位名叫墨子的智者在探索自然的奧秘。他偶然發(fā)現(xiàn)了一種白色的礦石，經(jīng)過反復(fù)試驗，他用原始的火法冶煉技術(shù)，從礦石中提煉出了一種白色的粉末——后人稱之為“鋅白”“鋅華”“中華白”，也就是氧化鋅。這種氧化鋅，在當時的醫(yī)療領(lǐng)域展現(xiàn)出了神奇的功效。一位名叫扁鵲的神醫(yī)，聽聞了這種白色粉末的神奇之處，他開始將其應(yīng)用于治療外傷。傷者們在使用了含有氧化鋅的藥物后，傷口愈合的速度明顯加快。從此，氧化鋅在華夏大地成為了一種珍貴的外用藥物，同時也被用作涂料，為古老的建筑和器具增添了一抹獨特的白色。
時間的車輪滾滾向前，公元1世紀，在希臘的土地上，陽光灑滿了古老的城邦。希臘醫(yī)生迪奧斯科里季斯，以其對醫(yī)學(xué)的執(zhí)著追求，在眾多草藥和礦物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)了氧化鋅的藥用潛力。他精心研制出一種以氧化鋅為主要成分的藥膏，用于治療各種皮膚疾病。這種藥膏，如同一盞明燈，在希臘的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域照亮了一條新的道路。此后，在公元1025年，阿拉伯世界的醫(yī)學(xué)家阿維森納，在他的《回回藥方》中，詳細記載了氧化鋅的藥用價值。他指出氧化鋅不僅可以治療常見的皮膚疾病，甚至對皮膚癌也可能有一定的療效。這一記載，使得氧化鋅在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的地位更加重要，它的名聲開始在更廣泛的地區(qū)傳播開來。
公元10世紀左右，在印度的文獻《Rasaratnasamuchchaya》中記載了一種名為“rasaka”的物質(zhì)，后來被證實是鋅的一種形式。這表明印度在那個時期已經(jīng)對鋅有了一定的認識和研究。
公元12世紀，宋朝時期的中國，社會繁榮，科技進步。在遙遠的印度，一位名叫拉瑪?shù)闹钦甙l(fā)現(xiàn)了鋅礦，并開始嘗試用原始的方式冶鋅。印度的醫(yī)者們很快發(fā)現(xiàn)了鋅在治療眼疾和外傷方面的功效，于是鋅在印度的醫(yī)療領(lǐng)域得到了應(yīng)用。而在中國湖南的水口山地區(qū)，民間礦石開采活動日益興盛。一位名叫許老頭的礦工，在開采過程中發(fā)現(xiàn)了一種特殊的礦石，將其與黃銅混合后，可以煉制出質(zhì)量更好的銅錢。后來人們才知道，這種礦石中含有氧化鋅。從此，氧化鋅在中國不僅用于醫(yī)療和涂料，還在貨幣鑄造領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。宋朝的經(jīng)濟因銅錢的大量鑄造和流通而更加繁榮，這些含有氧化鋅的銅錢在市場上廣泛流通，成為了人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠帧?/span>
第二章：技術(shù)的傳播與工業(yè)化的曙光——鋅與氧化鋅的發(fā)展之路
15世紀末至16世紀初，隨著歐洲煉金術(shù)的發(fā)展，德國醫(yī)生帕拉塞爾蘇斯首次提出了“zincum”這個詞，并嘗試描述鋅的一些性質(zhì)，盡管他當時誤以為提煉出來的是鉛的一種變異體。這一錯誤的命名，反映了當時人們對鋅的認識還處于初級階段，但也激發(fā)了更多人對這種神秘金屬的探索欲望。
1558年，在德國的弗蘭肯堡（今屬波蘭），冶金工人安德烈亞斯·西格蒙德偶然間發(fā)現(xiàn)了一種新奇的銀白色金屬。這便是人類歷史上首次記錄下的純鋅。這一發(fā)現(xiàn)，標志著人類對鋅的認識又邁進了一步。
1597年，德國醫(yī)生帕拉塞爾蘇斯再次提及鋅，進一步引發(fā)了人們對鋅的關(guān)注。此時，歐洲學(xué)者們對未知元素的興趣日益濃厚，鋅逐漸成為了他們研究的焦點之一。
16世紀末至17世紀初，隨著東西方交流的日益頻繁，冶鋅技術(shù)開始從西方傳入中國。這一交流，為中國的鋅產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來了新的契機。
1743年，英國的布里斯托爾市，一位名叫威廉的企業(yè)家看到了鋅的巨大商業(yè)潛力，他決定在這里建立一座鋅冶煉工廠。這座工廠的建立者是一位名叫威廉的企業(yè)家，他看到了鋅的巨大商業(yè)潛力。利用工業(yè)化設(shè)備將鋅礦石經(jīng)過一系列復(fù)雜的工序，提煉出純凈的鋅。這座工廠的建立，標志著鋅的工業(yè)化生產(chǎn)在英國邁出了重要的一步。這一工業(yè)化的生產(chǎn)方式，也使得鋅的產(chǎn)量大幅提高，成本降低，為鋅在更多領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。鋅從此在西方開始大量應(yīng)用于建筑、機械制造等行業(yè)，一些新型的鋅合金材料也被研發(fā)出來，用于制造更加堅固和耐用的零部件。
1746年，瑞典化學(xué)家克朗斯塔特糾正了之前對鋅的錯誤命名，正式將這種金屬命名為“Zink”，源自德語中的“Zinke”，意為“尖銳的礦石”。同時，安德烈亞斯·西格蒙德·馬格拉夫通過還原碳酸鋅的方法制得了純度較高的鋅，標志著鋅作為獨立元素正式進入科學(xué)界視野。這一事件，在鋅的發(fā)展史上具有重要的意義，它使得鋅的研究更加規(guī)范和科學(xué)。
1834年，在藝術(shù)的殿堂里，氧化鋅也迎來了一次華麗的轉(zhuǎn)身。它首次成為水彩顏料，為藝術(shù)家們的創(chuàng)作提供了新的色彩選擇。
1836年，法國工程師加布里埃爾·達尼爾發(fā)明了第一款商用干電池——伏特堆，其中利用到了鋅作為負極材料之一。這一發(fā)明，不僅推動了電池技術(shù)的發(fā)展，也使得鋅在電池領(lǐng)域的應(yīng)用得到了進一步的確認。
1837年，隨著工業(yè)革命的到來，鋅的需求量急劇增加。比利時的索爾維兄弟發(fā)明了索爾維制堿法，這一里程碑式的發(fā)明，不僅促進了純堿工業(yè)的興起，也讓鋅的提取變得更加高效。這一時期，鋅，這個曾經(jīng)的化學(xué)界配角，搖身一變，成為了防腐、合金制造、電池生產(chǎn)等多個領(lǐng)域的主角。
1845年，在法國巴黎，一位名叫勒克萊爾的藝術(shù)家兼商人，以其敏銳的商業(yè)洞察力和對藝術(shù)的熱愛，開始大規(guī)模生產(chǎn)鋅白油畫顏料。勒克萊爾對顏料的質(zhì)量要求極高，他不斷地研究和改進生產(chǎn)工藝，終于生產(chǎn)出了高品質(zhì)的鋅白油畫顏料。這種顏料，以其純凈的白色和良好的覆蓋性，迅速在歐洲的藝術(shù)界流行開來。到1850年，氧化鋅在整個歐洲成為了藝術(shù)家們喜愛的顏料之一。許多著名的畫家，如梵高、莫奈等，都在自己的作品中使用了鋅白顏料，為他們的畫作增添了獨特的魅力。梵高的一些作品中，鋅白顏料的使用使得畫面更加明亮和生動，展現(xiàn)出了一種獨特的藝術(shù)風(fēng)格。
1849年，法國的萊克拉爾和索熱爾兩位科學(xué)家做出了一項重大發(fā)明——間接法氧化鋅。這一發(fā)明，如同一把鑰匙，打開了氧化鋅工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)的大門。間接法氧化鋅的生產(chǎn)過程更加高效、穩(wěn)定，能夠生產(chǎn)出高純度的氧化鋅。然而，這種新型的氧化鋅在應(yīng)用過程中也出現(xiàn)了一些問題。在19世紀末，一些藝術(shù)家在畫上涂滿鋅白作為底色，經(jīng)過百年后，這些畫作都出現(xiàn)了裂紋。這一現(xiàn)象引起了藝術(shù)界和科學(xué)界的廣泛關(guān)注。科學(xué)家們經(jīng)過深入研究，發(fā)現(xiàn)是由于鋅白顏料的某些特性在長時間的作用下導(dǎo)致了畫作的損壞。這一事件也促使科學(xué)家們更加深入地挖掘科學(xué)家們經(jīng)過深入研究，發(fā)現(xiàn)是由于鋅白顏料的某些特性在長時間的作用下導(dǎo)致了畫作的損壞。這一事件也促使科學(xué)家們更加深入地研究顏料的性能和穩(wěn)定性，為后來顏料技術(shù)的發(fā)展提供了寶貴的經(jīng)驗教訓(xùn)。
清末1896年，中國湖南的水口山地區(qū)，迎來了它的輝煌時刻。在清政府的支持下，水口山的鉛鋅礦被收歸官辦，成立了鉛鋅礦局，開始實行規(guī)模化開采。當時的礦務(wù)局局長是一位名叫劉大人的有識之士，他積極引進西方的先進技術(shù)和管理經(jīng)驗，使得水口山的鉛鋅產(chǎn)量大幅提高。在當時，水口山的鉛鋅產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的三分之一，被譽為“世界鉛都”和“世界鋅都”。水口山成為了中國乃至世界鉛鋅礦業(yè)的重要中心，大量的鉛鋅礦石從這里運往世界各地，為全球的工業(yè)發(fā)展提供了重要的原料支持。許多外國的礦業(yè)公司也開始關(guān)注水口山的鉛鋅礦資源，紛紛前來尋求合作機會。
第三章：近現(xiàn)代的飛躍——鋅與氧化鋅在工業(yè)領(lǐng)域的崛起
濕法煉鋅的應(yīng)用開始相對較晚。第一個半工業(yè)性濕法煉鋅試驗開始于18世紀90年代。在歐洲的一個小鎮(zhèn)上，一位名叫卡爾的科學(xué)家，對傳統(tǒng)的煉鋅方法產(chǎn)生了質(zhì)疑。他認為一定存在一種更加高效、環(huán)保的煉鋅方法。于是，他開始了漫長的研究之旅。經(jīng)過無數(shù)次的實驗和失敗，直到第一次世界大戰(zhàn)中期，濕法煉鋅才正式開始工業(yè)生產(chǎn)。濕法煉鋅的出現(xiàn)，為鋅的生產(chǎn)提供了一種新的途徑，它在一些特定的領(lǐng)域有著獨特的優(yōu)勢，比如在處理某些復(fù)雜礦石時，濕法煉鋅能夠更有效地提取鋅。
1925年，英國的一位科學(xué)家公布了活性氧化鋅，這一發(fā)明為氧化鋅行業(yè)開啟了新的篇章?；钚匝趸\具有更加優(yōu)異的性能，它在化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)出更高的活性。在二戰(zhàn)前后的20世紀40年代，加拿大、美國、德國等國家的橡膠工業(yè)迅速發(fā)展。橡膠制造商們發(fā)現(xiàn)了氧化鋅在橡膠中的重要作用。一家名叫固特異的美國橡膠公司，率先將氧化鋅應(yīng)用于橡膠生產(chǎn)中。氧化鋅在橡膠中起到了硫化促進劑和補強劑的作用，能夠提高橡膠的耐磨性和彈性，使得橡膠制品更加耐用。這一應(yīng)用，使得氧化鋅在橡膠工業(yè)中的地位日益重要，橡膠工業(yè)也成為了氧化鋅的一個重要消費市場。隨著橡膠工業(yè)的發(fā)展，對氧化鋅的需求也日益增加，推動了氧化鋅生產(chǎn)技術(shù)的進一步發(fā)展。
1938年，在中國湖南衡陽，一座直接法氧化鋅企業(yè)——國泰顏料廠（水口山二廠前身）建成。這家企業(yè)的建立者是一位名叫萬老板的愛國商人，他看到了國內(nèi)對氧化鋅的需求日益增加，同時也希望為中國的工業(yè)發(fā)展貢獻自己的力量。國泰顏料廠生產(chǎn)的氧化鋅含量在90%左右，為中國的氧化鋅產(chǎn)業(yè)奠定了基礎(chǔ)。在新中國成立后，中國的氧化鋅事業(yè)得到了進一步的發(fā)展。
1950年2月，東北有色局在東北葫蘆島鋅廠開始豎罐煉鋅生產(chǎn)。這一生產(chǎn)過程由一位名叫吳工程師的技術(shù)骨干主持，他帶領(lǐng)著一群勤勞勇敢的工人，經(jīng)過艱苦的努力，成功地邁出了新中國煉鋅技術(shù)革命的重要一步，標志著新中國煉鋅技術(shù)革命邁向國際新里程。
1958年天津第三橡膠廠和1965年天津曙光化工廠分別成功研制出活性氧化鋅。這兩家工廠的科研人員們，經(jīng)過無數(shù)次的實驗和研究，克服了重重困難，為中國氧化鋅事業(yè)的蓬勃發(fā)展做出了重要貢獻。
時至今日，中國已經(jīng)成為全球最大的氧化鋅生產(chǎn)國和消費國。中國氧化鋅產(chǎn)能在全球范圍內(nèi)占比超過50%，達到53.5%，北美占比為18.7%，歐洲占比17.1%，其他國家和地區(qū)累計占比為10.7%。中國擁有近300家規(guī)模不等的氧化鋅生產(chǎn)企業(yè)，主要集中在山東、河北、江蘇等地區(qū)。在生產(chǎn)工藝方面，間接法仍然是最主要的工藝，使用該工藝的氧化鋅產(chǎn)量占比為78%，中國大部分氧化鋅企業(yè)都采用這種工藝。直接法占比15%，納米氧化鋅工藝占比為7%。隨著納米材料的高速發(fā)展，納米氧化鋅的產(chǎn)量和生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量也在不斷增加，其占比也在逐年上升。在消費領(lǐng)域方面，全球范圍內(nèi)，橡膠輪胎仍然是最大的消費市場，占比高達56%，一直比較穩(wěn)定，玻璃和陶瓷占比為17%，化工和涂料占比均為9%，其他領(lǐng)域比如醫(yī)療、化妝品、航空、電子、飼料等累計占比為18%。
第五章：技術(shù)創(chuàng)新與未來展望——鋅與氧化鋅的無限可能
2019年和2021年，陶瓷信息和廣東科技報、中國專利等媒體報道了陶瓷級的釉用活性氧化鋅專利相關(guān)消息。肇慶市新潤豐高新材料有限公司和佛山市鋅科所陶瓷原料有限公司經(jīng)過多年的研究和實驗，成功開發(fā)出了RA95型釉用活性氧化鋅發(fā)明專利產(chǎn)品。這種產(chǎn)品一舉突破了常規(guī)氧化鋅單質(zhì)鋅對陶瓷系列產(chǎn)品的危害，獲得了客戶的高度贊揚與認同，幫助客戶節(jié)約20% - 30%的成本費用，同時具備強大的助熔效果，降低釉的膨脹系數(shù)，提高產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性，還能增加釉面的光澤與白度，提高釉的彈性。
2023年，隨著對能源存儲需求的增加以及對不同電池體系的探索，響應(yīng)國家對節(jié)能降耗、低碳減排、對電池安全性和環(huán)境友好性要求的提高，肇慶市新潤豐高新材料有限公司開始深入探索水系鋅離子電池中電池級氧化鋅的特性和優(yōu)化方向，并在懷集建立了“振豐鋅業(yè)”（新潤豐二廠），氧化鋅產(chǎn)量從年產(chǎn)2萬多噸提高到年產(chǎn)5萬多噸，品類覆蓋電子級高純高活性、超導(dǎo)，陶瓷級和橡膠級超自潔、超耐磨、抗菌、速熔等升級迭代鋅基系列產(chǎn)品，成為氧化鋅行業(yè)特別是陶瓷釉用氧化鋅行業(yè)和電子、電池、超導(dǎo)熱行業(yè)的規(guī)模效應(yīng)和標準化、規(guī)范化、自動化穩(wěn)定生產(chǎn)的綠色踐行者。
展望未來，鋅和氧化鋅的發(fā)展前景依然廣闊。在醫(yī)療領(lǐng)域，氧化鋅的抗菌性能和生物相容性有望促使其開發(fā)出更多新型的醫(yī)療產(chǎn)品，如更加高效的傷口敷料、具有抗菌功能的醫(yī)療器械涂層等。在化妝品領(lǐng)域，氧化鋅的防曬性能和安全性使其成為理想的防曬成分，未來可能會出現(xiàn)更多以氧化鋅為主要防曬成分的化妝品。在航空航天和電子領(lǐng)域，鋅和氧化鋅的特殊性能可能會被用于制造高性能的材料和零部件，如具有高強度和輕質(zhì)的鋅合金材料用于航空航天結(jié)構(gòu)件，以及具有高導(dǎo)電性和穩(wěn)定性的氧化鋅材料用于電子元件。同時，隨著環(huán)保意識的增強，綠色、高效的生產(chǎn)工藝將成為未來發(fā)展的趨勢。納米氧化鋅的生產(chǎn)和應(yīng)用可能會得到進一步的拓展，其在環(huán)境治理、能源存儲等領(lǐng)域的潛力也將逐漸被挖掘出來。鋅和氧化鋅，這兩顆金屬世界的璀璨星辰，將繼續(xù)在人類科技發(fā)展的歷史長河中閃耀著獨特的光芒，為人類的生活帶來更多的驚喜和進步。
