在SMM舉辦的2023年SMM鋅業(yè)大會上，濰坊龍達鋅業(yè)有限公司副總經(jīng)理李德健對中國氧化鋅行業(yè)進行了詳細分析，他表示，按照生產(chǎn)工藝劃分，氧化鋅生產(chǎn)工藝可分為間接法氧化鋅、直接法氧化鋅以及濕法氧化鋅。當前直接法氧化鋅和間接法氧化鋅的產(chǎn)能分布比較分散。今后，隨著國家要求環(huán)保要求的升級，聯(lián)網(wǎng)并線，有可能提高產(chǎn)業(yè)集中度。
氧化鋅簡介
氧化鋅是鋅的一種氧化物，難溶于水，可溶于酸和強堿，是一種常用的化學添加劑。
【資料圖】
氧化鋅的變色性質：
在加熱至高溫時，白色的氧化鋅粉末會逐漸變成金黃色，在空氣中冷卻時顏色又會褪去。產(chǎn)生顏色的原因是高溫下氧化鋅晶體失去部分氧原子，從而形成晶格缺陷。
氧化鋅的種類及應用
按照生產(chǎn)工藝劃分，氧化鋅生產(chǎn)工藝可分為間接法氧化鋅、直接法氧化鋅以及濕法氧化鋅。
間接法氧化鋅
生產(chǎn)工藝簡介：間接法氧化鋅是經(jīng)過冶煉得到的金屬鋅錠或鋅渣。鋅再石墨坩堝內與1000℃的高溫下轉換為鋅蒸汽，然后被鼓入的空氣氧化生產(chǎn)氧化鋅。
3158-2016氧化鋅(間接法)產(chǎn)品標準特點：氧化鋅純度高；雜質含量低；化學活性強。
產(chǎn)能分布方面：主要分布于山東，河北，江蘇這三個大的基地，浙江、安徽、四川都有分布，但比較小。
單體產(chǎn)能：山東8萬噸/年產(chǎn)能的工廠有2個、河北占有1個，江蘇雖單個產(chǎn)能不大但綜合產(chǎn)能也占比不小。
在橡膠輪胎行業(yè)中的應用：（使用量32萬噸/年）
按用途來說:橡膠制品占比最大，占整個氧化鋅總用量的60%左右普。2022年的中國橡股用量來測算，去年的橡膠用氧化鋅約為32萬噸左右，但隨著近年來橡膠配方體系改進，氧化鋅的用量在逐步降低，有的廠家現(xiàn)在已減少了15%的用量。
我國輪胎的制造走出國門和大的制鞋企業(yè)的產(chǎn)能轉移，而國外的氧化鋅企業(yè)跟不上，我國每年出口到東南亞的間接法氧化鋅也有1萬噸左右。
輪胎中加入間接法氧化鋅的原因？
能加快硫化速度，提高硫化膠的導熱性，使硫化更徹底。
氧化鋅和硬脂酸的混合加強了橡膠的硬化度。
氧化鋅能大大提高橡膠的熱傳導性能，從而有助于輪胎的散熱，保證行車安全。
氧化鋅添加劑同時也阻止了霉菌生物或紫外線對橡膠的侵蝕。
在硬脂酸鋅行業(yè)中的應用：（使用量2.5萬噸/年）
硬脂酸鋅的主要用途：
硬脂酸鋅主要用作苯乙烯樹脂、酚醛樹脂、胺基樹脂的潤滑劑和脫模劑。同時在橡膠中還具有硫化活性劑，軟化劑的功能。
硬脂酸鋅的制備工藝：
硬脂酸在高溫融化狀態(tài)和氧化鋅直接反應生成硬脂酸鋅，該反應程度以反應后游離酸含量為依據(jù)，反應結束經(jīng)冷卻、壓片、粉碎、包裝等后處理，該法不產(chǎn)生廢水且沒有中間處理單元，因此目前國內大型生產(chǎn)廠商均采用一步法，又稱為熔融法。
在化妝品行業(yè)中的應用：
氧化鋅屬于N型半導體，價帶上的電子可以接受紫外線中的能量發(fā)生躍遷，這是它們吸收紫外線的原理。
氧化鋅的散射紫外線功能和材料的粒徑相關，當尺寸遠小于紫外線的波長時，粒子就可以將作用在其上的紫外線向各個方向散射，從而減小照射方向的紫外線強度。
《HG/T 4532-2013 化妝品用氧化鋅》產(chǎn)品標準：要求氧化鋅純度高、雜質含量低，一般使用間接法氧化鋅。
其他行業(yè)中的應用：
在壓敏電阻、避雷器和軟磁鐵氧體方面的用量也不小，但這方面的要求較高，主要的供應商在1萬噸左右。
直接法氧化鋅
生產(chǎn)工藝簡介：
原料：含鋅質量分數(shù)為 60%~70%的粗鋅原料
溫度： 1000~1200℃的溫度下
產(chǎn)品：工業(yè)等級的產(chǎn)品，含量一般達不到99.7%，白度一般，鉛含量高
產(chǎn)能分布：由于前幾年以環(huán)保治理，原來是河北占主要產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)在是治理條件更有優(yōu)勢的地區(qū)承接，像山西就有很大部分產(chǎn)能的承接。
山西省的產(chǎn)能：10萬噸/年；河北省的產(chǎn)能：6萬噸/年；山東、江蘇、廣東、廣西貴州：有一部分。
面臨的環(huán)保壓力：
產(chǎn)能：由前年的25萬噸下降到12萬噸。
隨著環(huán)保要求越來越嚴格，部分產(chǎn)能處于停產(chǎn)狀態(tài)，產(chǎn)能的發(fā)揮不足。
由于房地產(chǎn)的委縮，陶瓷產(chǎn)品的減少，需求也同步下降，利潤率也在不斷下降。
2020年，生態(tài)環(huán)保部下達了特急文件《關于印發(fā)<重污染天氣重點行業(yè)應急減排措施制定技術指南（2020 年修訂版）>的函》，一方面，該文件將氧化鋅的生產(chǎn)劃歸到了再生鋅行業(yè)中，對顆粒物、氮氧化合物、二氧化硫的排放提出了更高的要求。另一方面，所列出的技術路線與間接法氧化鋅的實際生產(chǎn)情況存在差異，無形中增加了企業(yè)的環(huán)保壓力。
在陶瓷中的應用：
主要作用：
用作熔劑
氧化鋅在低溫熔塊釉中作為熔劑使用時，一般用量在5％~10%之間，在低溫生料釉中用量普通為5％左右。
用作乳濁劑
在含有Al2O3較高的釉料中加入氧化鋅，可提高釉面的乳濁性。
《JC/T 2407-2017 陶瓷用氧化鋅化學分析方法》含量范圍：要求相對較低，一般使用直接法氧化鋅或濕法氧化鋅。
濕法氧化鋅
核心反應：堿式碳酸鋅經(jīng)洗滌、烘干及煅燒，得到氧化鋅。
濕法氧化鋅又稱活性氧化鋅，活性主要體現(xiàn)在其比表面積大，可以得到粒徑在1—100納米的納米氧化鋅。
濕法氧化鋅常見為黃色或黃白色粉末；
但兩者還是有區(qū)別的：酸法在產(chǎn)品質量上有優(yōu)勢，酸性環(huán)境。氨法在成本上優(yōu)勢明顯，中性或者堿性環(huán)境。
飼料中的應用：
已經(jīng)有大量數(shù)據(jù)和生產(chǎn)實踐證明，飼喂高劑量的氧化鋅（>1500ppm）在仔豬中能夠帶來降腹瀉、抗菌、和促生長的益處。
鋅本身的功能：首先，鋅本身就是一個重要的微量元素。它是體內上百種酶的重要組成部分，需要鋅元素參與的生理功能太多了：蛋白合成、細胞分化、抗氧化反應......；
氧化鋅對病菌的抑制：很多細胞實驗證實，高劑量氧化鋅能夠很好地抑制大腸桿菌、沙門氏菌、腸球菌等病菌。鋅本身對細菌有很強的附著能力；同時，氧化鋅表面能產(chǎn)生氧化能力很強的自由基，可以穿透進入細菌并抑制其生長。
氧化鋅對于腸道結構的保護：氧化鋅可以通過影響腸道通透性和免疫細胞因子來促進腸道結構的完整性，從而保護小豬免受病菌侵擾。
氧化鋅對腸道菌群的調控：腸道菌群的重要性在近些年被大家慢慢熟知。氧化鋅被發(fā)現(xiàn)能夠影響腸道菌群結構，這也是它促生長的可能原因之一。
《HG/T 2792-2011 飼料級 氧化鋅》產(chǎn)品標準：要求氧化鋅純度高、雜質含量低，一般使用濕法氧化鋅或間接法氧化鋅。
氧化鋅發(fā)展的挑戰(zhàn)
氧化鋅生產(chǎn)中的環(huán)保問題
間接法氧化鋅生產(chǎn)的污染物排放問題：
間接法氧化鋅的生產(chǎn)，必須配備合格的脫硝設備。
氮氧化物的生成原因：主要來源于間接法氧化鋅生產(chǎn)過程中天然氣的燃燒。
（1）熱力型NOx（Thermal NOx），它是空氣中的氮氣在高溫下氧化而生成的。
（2）燃料型NOx（Fuel NOx），占比較少。
（3）快速型NOx（Prompt NOx），它是燃燒時空氣中的氮和燃料中的炭氫離子團如CH等反應生成的NOx。
直接法氧化鋅生產(chǎn)的污染物排放問題
直接法氧化鋅的生產(chǎn)，必須配備合格的除塵、脫硫和脫硝設備。
煙氣治理環(huán)節(jié)多、投入大、要求嚴格
濕法氧化鋅生產(chǎn)的污染物排放問題
濕法氧化鋅的生產(chǎn)，若有浸出渣揮發(fā)窯，則要配備除塵和脫硫設備。
濕法氧化鋅的生產(chǎn)，必須配備水處理系統(tǒng)
濕法氧化鋅的原料主要來源于含鋅廢物，成分復雜，需要定期排除系統(tǒng)中多余的氯、鈉鉀、鎂鋁、鈣、鉛、銅等雜質，因此需要配備水處理系統(tǒng)。
但是隨之帶來的問題是，水處理設備投入大、效果不穩(wěn)定、維護成高昂。
氧化鋅使用中的安全問題
氧化鋅在橡膠輪胎行業(yè)中的應用面臨的環(huán)保問題
輪胎中加入氧化鋅是否有害？
輪胎中的鋅是不會被生物吸收。
輪胎在行駛過程中雖然會磨損進入土壤和水中，但研究發(fā)現(xiàn)，輪胎中的鋅是生物不可利用的。輪胎磨損顆粒物中的鋅對水生生物幾乎沒有風險。
自然界中的鋅污染主要來源于其他途徑。
美國加州雨水質量協(xié)會研究發(fā)現(xiàn)，來自農業(yè)中的鋅肥、鍍鋅金屬和金屬屋頂?shù)母g是水道高濃度鋅的重要來源，而不是輪胎；輪胎對環(huán)境中貢獻的鋅含量通常不到10%，而其他來源的鋅含量約為75%，即便有可能減少輪胎中的鋅也不會顯著減少雨水中的鋅。
間接法氧化鋅對有害元素有含量要求。
間接法氧化鋅對鉛、鐵等重金屬元素含量有極高的要求。含量超標會影響橡膠的老化等性能。
氧化鋅在化妝品行業(yè)中的應用面臨的毒性問題
粒度極細的氧化鋅是否有害？
人們在選擇化妝品時，往往會過分注重其美白、抗皺等功效，而很少考慮產(chǎn)品中所含化學成分的長期積累效應問題，包括化妝品中的重金屬及其潛在危害。
南方醫(yī)科大學口腔醫(yī)院邵龍泉團隊在環(huán)境TOP期刊《Journal of Hazardous Materials》上發(fā)布的研究發(fā)現(xiàn)：納米氧化鋅（ZnO-NPs）可穿透胎盤屏障和血腦屏障，影響孕期胎兒發(fā)育。
總結與展望
產(chǎn)業(yè)集中度繼續(xù)提高
總的來看，直接法氧化鋅和間接法氧化鋅的產(chǎn)能分布比較分散。今后，隨著國家要求環(huán)保要求的升級，聯(lián)網(wǎng)并線，有可能提高產(chǎn)業(yè)集中度。
產(chǎn)品性能進一步提升
產(chǎn)品方面，間接法氧化鋅的質量大同小異，橡膠方面基本可滿足，但在電磁材料的應用上，要求的晶型和粒徑的分布方面有待提升，還有就是在脫硫劑的應用上，要求的大比表面積也有提升的空間。
工作強度進一步降低
氧化鋅是一個機械化程度比較低的行業(yè)，存在工作環(huán)境溫度比較高的現(xiàn)實。隨著人工智的發(fā)展，氧化鋅企業(yè)應該在提高生產(chǎn)自動化方面做出嘗試，以降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)安全性。
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