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倭铅

锌的古称。中国是世界上产锌最早的国家之一。从对出土文物的化学分析和史籍记录看,可能在北宋末年(12世纪初)即已使用金属锌。公元16~18世纪,中国锌已向欧洲出口。20世纪初在广东省发现有“明万历十三年乙酉”(1585)字样的锌块,含锌98%。1745年从广州驶抵瑞典哥德堡港一只货般沉没,1872年捞出,有含锌为98.97%的锌锭。

明宋应星《天工开物》记载了用炉甘石(菱锌矿)炼锌的过程:“每炉甘石十斤,装载入一泥罐内,封裹泥固,以渐砑乾,勿使见火拆裂。然后逐层用煤炭饼垫盛,其底铺薪,发火煅红,罐中炉甘石熔化成团。冷定毁罐取出,每十耗去其二,即倭铅也。”并绘制了“升炼倭铅”示意图。氧化锌的还原温度为904℃,锌的沸点906℃,由于还原温度与沸点非常接近,还原后获得的是气态锌。如果没有快速冷凝的回收装置,气态锌会迅速氧化或与炉气中的二氧化碳作用,成为氧化锌。中国西南地区尚存有古代(不晚于清代)使用过的炼锌坩埚。

中国炼锌的一种传统工艺如下:加热用炉为长方形槽炉,炼锌罐呈圆锥形(图1),将混匀的菱锌矿(含锌约16~17%)和煤(还原剂)装入反应罐,置于方形槽炉。在反应罐四周垫塞煤饼到一定高度后点火。在反应罐上部用耐火泥做成兜形隔板,一侧留出通气孔(图2),加盖,加热到还原温度以上(约1100℃),此时产生的锌蒸气进入兜室,在盖板内侧冷凝成锌液,滴入兜中,得到金属锌。

图1 炼锌坩埚和盖板图