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《鋅與氧化鋅：金屬傳奇的史詩(shī)之旅》
發(fā)布時(shí)間：2024-10-11
《鋅與氧化鋅：金屬傳奇的史詩(shī)之旅》
在宇宙洪荒之初，地球在無(wú)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(gè)沉睡的巨人，蘊(yùn)含著無(wú)盡的潛力，而人類對(duì)它的探索之旅，將是一部波瀾壯闊的史詩(shī)。它們的故事，交織著人類對(duì)自然的探索、智慧的結(jié)晶以及科技的進(jìn)步。中國(guó)是世界上最早發(fā)現(xiàn)并使用鋅的國(guó)家之一，古代中國(guó)的煉鋅技術(shù)有著悠久的歷史，且在一定時(shí)期處于領(lǐng)先地位。隨著時(shí)間的推移，鋅在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，包括冶金、化工、醫(yī)藥等。同時(shí)，人們對(duì)鋅的性質(zhì)和作用的認(rèn)識(shí)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(jì)，在中國(guó)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(qiáng)了其強(qiáng)度和耐腐蝕性，默默地見證著鋅在古代中國(guó)的早期應(yīng)用。
公元前300年，在遙遠(yuǎn)的羅馬帝國(guó)，陽(yáng)光照耀著繁華的城市與廣袤的鄉(xiāng)村。羅馬人，以其對(duì)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(lái)被證實(shí)為鋅礦石。當(dāng)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(huì)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(shí)用的器具，像堅(jiān)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(dāng)時(shí)羅馬文明的一道亮麗風(fēng)景線。
與此同時(shí)，在古老的東方，公元前220年的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，華夏大地正處于諸侯紛爭(zhēng)、百家爭(zhēng)鳴的時(shí)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(guò)反復(fù)試驗(yàn)，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(dāng)時(shí)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?cè)谑褂昧撕醒趸\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(shí)也被用作涂料，為古老的建筑和器具增添了一抹獨(dú)特的白色。
時(shí)間的車輪滾滾向前，公元1世紀(jì)，在希臘的土地上，陽(yáng)光灑滿了古老的城邦。希臘醫(yī)生迪奧斯科里季斯，以其對(duì)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(xì)記載了氧化鋅的藥用價(jià)值。他指出氧化鋅不僅可以治療常見的皮膚疾病，甚至對(duì)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(lái)。
公元10世紀(jì)左右，在印度的文獻(xiàn)《Rasaratnasamuchchaya》中記載了一種名為“rasaka”的物質(zhì)，后來(lái)被證實(shí)是鋅的一種形式。這表明印度在那個(gè)時(shí)期已經(jīng)對(duì)鋅有了一定的認(rèn)識(shí)和研究。
公元12世紀(jì)，宋朝時(shí)期的中國(guó)，社會(huì)繁榮，科技進(jìn)步。在遙遠(yuǎn)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(guó)湖南的水口山地區(qū)，民間礦石開采活動(dòng)日益興盛。一位名叫許老頭的礦工，在開采過(guò)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(lái)人們才知道，這種礦石中含有氧化鋅。從此，氧化鋅在中國(guó)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(jì)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(chǎng)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(jì)末至16世紀(jì)初，隨著歐洲煉金術(shù)的發(fā)展，德國(guó)醫(yī)生帕拉塞爾蘇斯首次提出了“zincum”這個(gè)詞，并嘗試描述鋅的一些性質(zhì)，盡管他當(dāng)時(shí)誤以為提煉出來(lái)的是鉛的一種變異體。這一錯(cuò)誤的命名，反映了當(dāng)時(shí)人們對(duì)鋅的認(rèn)識(shí)還處于初級(jí)階段，但也激發(fā)了更多人對(duì)這種神秘金屬的探索欲望。
1558年，在德國(guó)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(biāo)志著人類對(duì)鋅的認(rèn)識(shí)又邁進(jìn)了一步。
1597年，德國(guó)醫(yī)生帕拉塞爾蘇斯再次提及鋅，進(jìn)一步引發(fā)了人們對(duì)鋅的關(guān)注。此時(shí)，歐洲學(xué)者們對(duì)未知元素的興趣日益濃厚，鋅逐漸成為了他們研究的焦點(diǎn)之一。
16世紀(jì)末至17世紀(jì)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(guó)。這一交流，為中國(guó)的鋅產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)了新的契機(jī)。
1743年，英國(guó)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(guò)一系列復(fù)雜的工序，提煉出純凈的鋅。這座工廠的建立，標(biāo)志著鋅的工業(yè)化生產(chǎn)在英國(guó)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(jī)械制造等行業(yè)，一些新型的鋅合金材料也被研發(fā)出來(lái)，用于制造更加堅(jiān)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(duì)鋅的錯(cuò)誤命名，正式將這種金屬命名為“Zink”，源自德語(yǔ)中的“Zinke”，意為“尖銳的礦石”。同時(shí)，安德烈亞斯·西格蒙德·馬格拉夫通過(guò)還原碳酸鋅的方法制得了純度較高的鋅，標(biāo)志著鋅作為獨(dú)立元素正式進(jìn)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(lái)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(guó)工程師加布里埃爾·達(dá)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(fù)極材料之一。這一發(fā)明，不僅推動(dòng)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(jìn)一步的確認(rèn)。
1837年，隨著工業(yè)革命的到來(lái)，鋅的需求量急劇增加。比利時(shí)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(jìn)了純堿工業(yè)的興起，也讓鋅的提取變得更加高效。這一時(shí)期，鋅，這個(gè)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(gè)領(lǐng)域的主角。
1845年，在法國(guó)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(duì)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(duì)顏料的質(zhì)量要求極高，他不斷地研究和改進(jìn)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(lái)。到1850年，氧化鋅在整個(gè)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(dú)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(dòng)，展現(xiàn)出了一種獨(dú)特的藝術(shù)風(fēng)格。
1849年，法國(guó)的萊克拉爾和索熱爾兩位科學(xué)家做出了一項(xiàng)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)模化生產(chǎn)的大門。間接法氧化鋅的生產(chǎn)過(guò)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(guò)程中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題。在19世紀(jì)末，一些藝術(shù)家在畫上涂滿鋅白作為底色，經(jīng)過(guò)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(guò)深入研究，發(fā)現(xiàn)是由于鋅白顏料的某些特性在長(zhǎng)時(shí)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(guò)深入研究，發(fā)現(xiàn)是由于鋅白顏料的某些特性在長(zhǎng)時(shí)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(lái)顏料技術(shù)的發(fā)展提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。
清末1896年，中國(guó)湖南的水口山地區(qū)，迎來(lái)了它的輝煌時(shí)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(shí)行規(guī)?；_采。當(dāng)時(shí)的礦務(wù)局局長(zhǎng)是一位名叫劉大人的有識(shí)之士，他積極引進(jìn)西方的先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，使得水口山的鉛鋅產(chǎn)量大幅提高。在當(dāng)時(shí)，水口山的鉛鋅產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的三分之一，被譽(yù)為“世界鉛都”和“世界鋅都”。水口山成為了中國(guó)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(yùn)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(guó)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(lái)尋求合作機(jī)會(huì)。
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(duì)較晚。第一個(gè)半工業(yè)性濕法煉鋅試驗(yàn)開始于18世紀(jì)90年代。在歐洲的一個(gè)小鎮(zhèn)上，一位名叫卡爾的科學(xué)家，對(duì)傳統(tǒng)的煉鋅方法產(chǎn)生了質(zhì)疑。他認(rèn)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(zhǎng)的研究之旅。經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的實(shí)驗(yàn)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(dú)特的優(yōu)勢(shì)，比如在處理某些復(fù)雜礦石時(shí)，濕法煉鋅能夠更有效地提取鋅。
1925年，英國(guó)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(jì)40年代，加拿大、美國(guó)、德國(guó)等國(guó)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(guó)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(jìn)劑和補(bǔ)強(qiáng)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(gè)重要消費(fèi)市場(chǎng)。隨著橡膠工業(yè)的發(fā)展，對(duì)氧化鋅的需求也日益增加，推動(dòng)了氧化鋅生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
1938年，在中國(guó)湖南衡陽(yáng)，一座直接法氧化鋅企業(yè)——國(guó)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(wàn)老板的愛國(guó)商人，他看到了國(guó)內(nèi)對(duì)氧化鋅的需求日益增加，同時(shí)也希望為中國(guó)的工業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。國(guó)泰顏料廠生產(chǎn)的氧化鋅含量在90%左右，為中國(guó)的氧化鋅產(chǎn)業(yè)奠定了基礎(chǔ)。在新中國(guó)成立后，中國(guó)的氧化鋅事業(yè)得到了進(jìn)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(guò)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(guò)艱苦的努力，成功地邁出了新中國(guó)煉鋅技術(shù)革命的重要一步，標(biāo)志著新中國(guó)煉鋅技術(shù)革命邁向國(guó)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(guò)無(wú)數(shù)次的實(shí)驗(yàn)和研究，克服了重重困難，為中國(guó)氧化鋅事業(yè)的蓬勃發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。
時(shí)至今日，中國(guó)已經(jīng)成為全球最大的氧化鋅生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。中國(guó)氧化鋅產(chǎn)能在全球范圍內(nèi)占比超過(guò)50%，達(dá)到53.5%，北美占比為18.7%，歐洲占比17.1%，其他國(guó)家和地區(qū)累計(jì)占比為10.7%。中國(guó)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(guó)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(fèi)領(lǐng)域方面，全球范圍內(nèi)，橡膠輪胎仍然是最大的消費(fèi)市場(chǎng)，占比高達(dá)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(jì)占比為18%。
第五章：技術(shù)創(chuàng)新與未來(lái)展望——鋅與氧化鋅的無(wú)限可能
2019年和2021年，陶瓷信息和廣東科技報(bào)、中國(guó)專利等媒體報(bào)道了陶瓷級(jí)的釉用活性氧化鋅專利相關(guān)消息。肇慶市新潤(rùn)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(guò)多年的研究和實(shí)驗(yàn)，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(duì)陶瓷系列產(chǎn)品的危害，獲得了客戶的高度贊揚(yáng)與認(rèn)同，幫助客戶節(jié)約20% - 30%的成本費(fèi)用，同時(shí)具備強(qiáng)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(duì)能源存儲(chǔ)需求的增加以及對(duì)不同電池體系的探索，響應(yīng)國(guó)家對(duì)節(jié)能降耗、低碳減排、對(duì)電池安全性和環(huán)境友好性要求的提高，肇慶市新潤(rùn)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(jí)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(rùn)豐二廠），氧化鋅產(chǎn)量從年產(chǎn)2萬(wàn)多噸提高到年產(chǎn)5萬(wàn)多噸，品類覆蓋電子級(jí)高純高活性、超導(dǎo)，陶瓷級(jí)和橡膠級(jí)超自潔、超耐磨、抗菌、速熔等升級(jí)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(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、自動(dòng)化穩(wěn)定生產(chǎn)的綠色踐行者。
展望未來(lái)，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(lái)可能會(huì)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(huì)被用于制造高性能的材料和零部件，如具有高強(qiáng)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(shí)，隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，綠色、高效的生產(chǎn)工藝將成為未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。納米氧化鋅的生產(chǎn)和應(yīng)用可能會(huì)得到進(jìn)一步的拓展，其在環(huán)境治理、能源存儲(chǔ)等領(lǐng)域的潛力也將逐漸被挖掘出來(lái)。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(zhǎng)河中閃耀著獨(dú)特的光芒，為人類的生活帶來(lái)更多的驚喜和進(jìn)步。
