在由SMM、重庆市江津区人民政府、上期所共同共同主办的2023 SMM第十二届金属产业年会-SMM锌业年会上，成都中建材光电材料有限公司总经理助理郑林讲述了“高纯锌的制备及其主要应用”。
锌的简介
锌（Zn）是一种银白色略带淡蓝色金属，化学性质活泼，具有强烈的亲硫性。具有强金属光泽和良好的物理延展性、化学稳定性及抗腐蚀性， 广泛应用于现代国防、工业等领域。是六种基本有色金属之一，其产量与消费量仅次于铜和铝。在自然界中，因为铅锌具有一样的成矿物质来源和相似的地球化学行为，所以铅锌常常共生。根据主要含锌化合物种类划分，锌矿石分为闪锌矿、菱锌矿、红锌矿、硅锌矿、锰硅锌矿及异极矿六种类型。
根据美国地质勘探局（USGS ）报告，2021年全球已探明的锌矿储量为2.5亿金属吨。从储量分布来看，全球锌矿储量主要分布在环太平洋地区，而非洲基本没有锌矿分布。从锌矿质量来看，亚洲锌矿质量普遍较低，而美澳的锌矿质量较高。
全球锌矿资源量分布
目前，全球锌矿储量主要分布在澳大利亚、中国、俄罗斯、秘鲁、墨西哥、哈萨克斯坦、印度、美国等国家。近20年来，南美、澳大利亚、除中国外亚洲其他国家的勘探活动频繁，锌矿储量增加。
中国锌矿储量分布
2021年我国锌矿储量为4400万吨，占全球锌矿储量的17%。
从储量分布来看，我国锌矿储量主要分布在中西南部地区，储量大省包括内蒙古、云南、甘肃、四川、新疆、两广地区等，这六个地区的锌矿储量占全国锌矿储量的80%。
从锌矿规模来看，我国大型锌矿主要分布在内蒙古、云南、甘肃、广东、湖南等地。
高纯锌的制备研究
高纯锌是战略电子材料,是制造现代化技术设备必不可缺的材料。高纯锌的提纯方法主要有电解精炼、真空蒸馏、区域熔炼、单晶提拉等方法，每种方法各有优缺点，目前国内外主要采用多种方法联合的制备工艺。
高纯锌制备工艺流程图
高纯锌的制备研究—真空蒸馏
锌的熔点和沸点(分别为419.6℃和907℃)相对其它元素较低，这个特点可用于单个元素间的分离，特别是可有效地进行锌与杂质镉、铅的分离。锌的真空蒸馏法提纯是利用金属锌与杂质的沸点和饱和蒸汽压不同，在挥发或冷凝过程中除去杂质以达到分离目的。采用多段式真空蒸馏，凡是蒸气压高、沸点低于锌的金属和盐类，首先蒸发；而蒸汽压低、沸点高于锌的金属和盐类，则残留在坩埚中。
高纯锌的制备研究—单晶提拉/区域熔炼
采用单晶提拉/区域熔炼法进行高纯锌的提纯，主要是利用分凝现象，即杂质在金属的凝态和熔融态中溶解度的差别，使杂质析出或改变其分布的一种方法。可以将 99.999%的高纯锌进一步提纯至 99.9999%(6N)和 99.99999%(7N)。
高纯锌的应用
高纯锌的主要应用-ZnSe/ZnS红外光学材料
红外光学材料是指能够透射红外光的功能材料，主要用作红外热成像设备的球罩、窗口、透镜、棱镜等光学元件。在军事和民用领域均具有广泛应用前景。
高纯锌的应用——ZnSe/ZnS在军事中的应用
红外热成像技术在军事领域有重要的应用，如红外末制导、光电火控和红外预警。它的应用使现代武器具备了全天候、全天时的精确打击能力和抗电磁干扰能力，有效地弥补了雷达和可见光成像技术的不足。
高纯锌的应用——ZnSe/ZnS在民用中的应用
在安防、医疗、车载、工业、测温、手机民用领域，红外热成像技术也获得了广泛的应用。
高纯锌的应用—碲锌镉（CZT）晶体材料
碲锌镉晶体材料属于第三代前沿战略性的半导体材料，是当前国际国内制造室温中红外探测、X射线探测、γ射线探测、核辐射及高能射线等探测器最为先进、优异的材料。碲锌镉具有三大特点：
（1）能在室温状态下工作；
（2）其灵敏度极高，连极其微弱的宇宙本底射线的辐射也能快速精准地捕捉到；
（3）可以直接将X射线和γ射线光子转换为电子，无需光电倍增管，避免了光子损失，使CZT晶体的探测效率大幅提高，同时最大限度的降低射线的辐射量。
航空航天中的应用
宇航员在太空执行任务中，会受到宇宙辐射的伤害，其强度大约是我们在地面上受到天然辐射的50倍。神舟十五号载人飞船任务中，3名航天员随身佩戴的辐射剂量仪，其核心元件采用碲锌镉（CZT）探测器。CZT探测器灵敏度高、响应速度快，能够准确计量辐射数据，对于保障航天员身体健康和空间科学研究具有重要意义。
核医学中的应用
碲锌镉探测器为代表的半导体探测器在探测效率、分辨率以及稳定性方面具有独特的优势，随着碲锌镉探测器技术的不断发展，其在心脏、骨骼、脑等脏器的疾病诊断上将得到更广泛的应用。
（1）成像质量更高，采集的图像，空间分辨率是传统设备的3倍，能量分辨率是传统设备的2倍；
（2）大大降低对病人的辐射伤害，图像采集时间缩短，服用的靶向药物剂量减少；
（3）有助于发现更早期的病灶，可以用于肿瘤筛查。
