鋅的外觀呈現銀白色,是第四“常見”的金屬,僅次于鐵、鋁及銅。鋅的化學性質活潑,其在常溫下和干燥的空氣中穩定,但在潮濕的空氣中,其表面逐漸氧化,生成一層灰白色的致密的堿性碳酸鋅(俗稱“白繡”)的薄膜,防止了內部鋅的進一步氧化。工業上,鋅的制備是鋅礦(一般是閃鋅礦)經過氧化還原法及電解法制備的。
中國鋅的儲量居世界第1 位,是鋅的主要生產和消費國。鋅在全球的消費中,大約有一半用于鍍鋅,約20%用于鋅基合金,約13%用于制造干電池,約7.5%用于化學制品。
鋅粉是在純鋅或鋅鹽的基礎上,經過物理或化學方法制備出來的。鋅粉廣泛地應用在冶金、化工、染料、醫藥、涂料、油漆及電池等領域。鋅粉的種類很多,按形狀和用途可分為球狀鋅粉、(鱗)片狀鋅粉等,不同的方法可以制備出不同形狀、不同成分、不同用途的鋅粉。其中,(鱗)片狀鋅粉主要應用于涂液的開發與生產,轎車、雷達、軍艦、坦克、汽車配件、鐵塔等表面處理粉末噴涂均用到(鱗)片狀鋅粉。
國際標準組織(ISO)和世界許多國家都制定了涂料鋅粉標準,分別有ISO3549,ASTMD520-51,GB6890-86,TOCT-12601-76,JIS K8013等,這些標準主要從兩方面對鋅粉質量作出了規定,一是化學成分,主要包括總鋅、金屬鋅及雜質含量;二是粒度及其分布。不同標準的指標體系和指標數值大致相同。
目前,生產鋅粉的方法有四種,即霧化法(常規霧化法和組合霧化法)、蒸餾冷凝法、電熱還原法和電解法,此外機械研磨法也可將純鋅研磨成不同粒徑的鋅粉。(1)霧化法是將金屬鋅熔融并過熱到約660℃,由高壓氣體介質將鋅液霧化成微細的金屬粉末。霧化法生產過程簡單、便于操作、成本較低、生產率高,但常規霧化法鋅粉平均粒度較大,細粉產出率較低。 (2)蒸餾冷凝法是將金屬鋅加熱到1000℃以上,揮發出鋅蒸氣,然后經冷凝獲得鋅粉的方法,生產的鋅粉活性較好,但工藝對原料要求較高。(3)電解法可以將各種含鋅物料制備成鋅粉,其優點是成本較低,生產周期短,產品純度高,缺點是鋅粉形狀和尺寸不易控制,另外由于環保等方面的原因,發展不是很快。(4)電熱還原法是將氧化鋅原料,如鋅焙砂、鋅灰等與熔劑(生石灰、石英石)和還原劑按一定比例混合均勻,經烘焙后加人密閉電爐中進行還原熔煉,產出的鋅蒸氣經冷凝器驟冷得到鋅粉。(5)機械研磨法制備鋅粉是鱗片狀的,具有較大的遮蓋力,配置涂料時鋅粉用量明顯少于球狀鋅粉。
鋅粉本身可以廣泛應用在富鋅涂料、還原劑、染料、制藥、科研、冶金、高級防銹漆等領域。此外,由純鋅或鋅鹽制備出來的氧化鋅粉更是廣泛地應用于塑料、硅酸鹽制品、合成橡膠、潤滑油、油漆涂料、藥膏、粘合劑、食品、電池、阻燃劑等產品的制作中。
具體說來,鋅粉的第一大用途是制備具有防腐功能涂料及油漆。它們的防腐蝕機理可歸納為兩點:其一,鋅粉化學性質較為活潑,具有電化學保護作用;其二,鋅易形成腐蝕沉積物,即堿性碳酸鋅,具有屏蔽保護的作用。鋅粉的第二大用途是制備無汞電池,由于鋅粉的電化學活性高,且抗震性能好,在大電流放電和貯存方面都有較好的性能,是無汞電池優良的負極活性材料。
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