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  標 題:鋅的物理和化學性質
  日 期:2007/5/29  源 自:中華職工學習網 【字體: 字體顏色
 

金屬鋅,化學符號Zn。屬化學元素周期表第II族副族元素,是六種基本金屬之一。鋅是一種白色略帶藍灰色金屬,具有金屬光澤,在自然界中多以硫化物狀態存在。鋅的密度為7.2克/立方厘米,熔點為419.5℃,沸點906℃,莫氏硬度為2.5,其六面體晶體結構穩定性極強,無法改變,但可以加強。鋅較軟,僅比鉛和錫硬,展性比鉛小,比鐵大;展性比銅和錫小。細粒結晶的鋅比粗粒結晶的鋅容易錕軋及抽絲。

  鋅在常溫下不會被干燥空氣、不含二氧化碳的空氣或干燥的氧所氧化。但在與濕空氣接觸時,其表面會逐漸被氧化,生成一層灰白色致密的堿性碳酸鋅包裹其表面,保護內部不再被侵蝕。

  純鋅不溶于純硫酸或鹽酸,但鋅中若有少量雜質存在則會被酸所溶解。因此,一般的商品鋅極易被酸所溶解,亦可溶于堿中。

鋅的主要用途

  鋅是重要的有色金屬原材料,目前,鋅在有色金屬的消費中僅次于銅和鋁,鋅金屬具有良好的壓延性、耐磨性和抗腐性,能與多種金屬制成物理與化學性能更加優良的合金。原生鋅企業生產的主要產品有:金屬鋅、鋅基合金、氧化鋅。這些產品用途非常廣泛,主要有以下幾個方面:

(一)鍍鋅

  用作防腐蝕的鍍層(如鍍鋅板),廣泛用于汽車、建筑、船舶、輕工等行業,約占鋅用量的46%。

  鋅具有優良的抗大氣腐蝕性能,所以鋅主要用于鋼材和鋼結構件的表面鍍層。電鍍用熱鍍鋅合金表面氧化后會形成一層均勻細密的堿式碳酸鋅ZnCO3•3Zn(OH)2氧化膜保護層,該氧化膜保護層還有防止霉菌生長的作用。由于鋅合金板具有良好的抗大氣腐蝕性,近年來西方國家也開始嘗試著直接用它做屋頂覆蓋材料,用它作屋頂板材使用年限可長達120-140年,而且可回收再用,而用鍍鋅鐵板作屋頂材料的使用壽命一般為5-10年。

(二)制造銅合金材(如黃銅)

  用于汽車制造和機械行業,約占15%。

  鋅具有適用的機械性能。鋅本身的強度和硬度不高,加入鋁、銅等合金元素后,其強度和硬度均大為提高,尤其是鋅銅鈦合金的出現,其綜合機械性能已接近或達到鋁合金、黃銅、灰鑄鐵的水平,其抗蠕變性能也大幅度被提高。因此,鋅銅鈦合金目前已經被廣泛應用于小五金生產中。

(三)用于鑄造鋅合金

  主要為壓鑄件,用于汽車、輕工等行業,約占15%。

  許多鋅合金的加工性能都比較優良,道次加工率可達60%-80%。中壓性能優越,可進行深拉延,并具有自潤滑性,延長了模具壽命,可用釬焊或電阻焊或電弧焊(需在氦氣中)進行焊接,表面可進行電鍍、涂漆處理,切削加工性能良好。在一定條件下具有優越的超塑性能。

  此外,鋅具有良好的抗電磁場性能。鋅的導電率是標準電工銅的29%,在射頻干擾的場合,鋅板是一種非常有效的屏蔽材料,同時由于鋅是非磁性的,適合做儀器儀表零件的材料及儀表殼體及錢幣,同時,鋅自身及與其他金屬碰撞不會發生火花,適合作井下防爆器材。

(四)用于制造氧化鋅

  廣泛用于橡膠(21370,105,0.49%)、涂料、搪瓷、醫藥、印刷、纖維等工業,約占11%。

5、用于制造干電池,以鋅餅、鋅板形式,約占13%。

  鋅具有適宜的化學性能。鋅可與NH4CI發生作用,放出H+正離子。鋅-二氧化錳電池正是利用鋅的這個特點,用鋅合金做電池的外殼,既是電池電解質的容器,又參加電池反應構成電池的陽極。它的著一性能也被廣泛地應用于醫藥行業。

  鋅的儲量及資源分布

  世界鋅資源較為豐富。自然條件下并不存在單一的鋅金屬礦床,通常情況鋅與鉛、銅、金等金屬以共生礦的形式存在。據美國地質調查局資料顯示,2004年世界鋅儲量22,000萬噸,儲量基礎為46,000萬噸(見表一)。鋅儲量較多的國家有中國、澳大利亞、美國、加拿大、哈薩克斯坦、秘魯和墨西哥等。

  世界鋅資源地理分布廣泛。澳大利亞、中國、美國、哈薩克斯坦四國的礦石儲量占世界鋅儲量的57%左右,占世界儲量基礎的64.66%。

  我國已知的鋅礦物大約有55種,其中約13種鋅礦物有經濟價值。閃鋅礦(ZnS)是最富含鋅的礦物,占鋅總產量90%左右。重要的鋅礦物還包括纖鋅礦、異極礦、菱鋅礦、水鋅礦、紅鋅礦、硅鋅礦等。

  我國的鋅資源豐富,地質儲量居世界第一位,至2004年底,我國鋅的地質保有儲量為9,200萬噸(其中A+B+C級3,300萬噸),資源分布相當廣泛,幾乎遍及全國各省、市、自治區。目前全國已探明的鋅礦床778處,保有地質儲量較多的省份有云南、廣東、湖南、甘肅、廣西、內蒙古、四川和青海等地。我國鋅資源的總體特征是:富礦少,低品位礦多;大型礦少,中小型礦多;開采難度較大。

  盡管我國鋅礦的開采條件較差,但根據2004年全球前十位鋅精礦生產國產量的統計資料,我國2005年鋅精礦產量達到271萬噸,約占全球鋅精礦產量的26.5%,是全球最大的鋅礦產資源生產國,在全球鋅礦產資源的配制中占有極其重要地位。

 
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