Цинк, наряду с железом, медью, золотом и серебром, относится к металлам, известным человечеству с глубокой древности. Дата получения металлического цинка утеряна, можно лишь утверждать, что в виде сплава с медью, который мы сейчас называем латунью, цинк был получен гораздо раньше, чем металл в чистом виде. Самые древние латунные предметы, найденные в Азии, относятся к 1500 году до нашей эры. Еще Аристотель описывал добываемую в Индии «медь», которая, по его словам, отличалась от золота лишь вкусом (сейчас нам известен относящийся к латуням цинковый сплав томпак, почти не отличимый от золота по цвету). Получали латунь, по свидетельству греков, из особого камня — кадмея, обжигая его в угле вместе с медью. Предполагают, что в Индии впервые был получен и чистый цинк. В середине первого века до нашей эры римский историк Страбоп описывает способ получения металлического цинка, «фальшивого серебра» — как он его называет. В последующие столетия способ этот был забыт и в средние века европейцам приходилось импортировать цинк из азиатских стран. В то же время Марко Поло описывал, как получают цинк в Персии, а в Китае, при династии Минь, даже чеканили монету из цинка. Первый европейский цинковый завод был открыт лишь в 1743 году в Бристоле.
Слово цинк появилось в трудах средневекового медика Парацельса еще в XIV в. но общеупотребительным стало только в начале ХХ в. Происхождение слова не ясно, но большинство исследователей выводят его из немецкого Zinke, которое в свою очередь происходит от древнегерманского слова, обозначающего налет или бельмо на глазу.
Чистый цинк — серебристо-белый металл. Свежая поверхность цинка обладает голубоватым блеском, который скоро пропадает под пленкой оксида цинка. При комнатной температуре хрупок, если взять цинковую пластину и попробовать согнуть ее, раздастся характерный треск. При повышении температуры до 100°C становится пластичен, хорошо прокатывается и тянется в проволоку. При повышении температуры до 200°C пластичность теряется и цинк вновь становится хрупким, что его можно растолочь в порошок.
Получают цинк из сульфидных и полиметаллических руд, которые сначала обжигают до образования оксидов, а потом выделяют чистый цинк электролизом или выплавкой. Низкая температура кипения цинка в 906°C долгое время мешала развитию его промышленного производства. При попытках восстановить цинк из окиси углем, металл испарялся уже в плавильной печи. Пары реагировали с кислородом в воздухе и опять превращались в окись цинка. Лишь когда переплавку догадались проводить в закрытых ретортах без доступа воздуха, европейцы смогли наладить производство цинка пирометаллургическим способом. Была решена и проблема доменного производства цинка — выходящие из печи пары металла опрыскивают расплавленным свинцом. При этом цинк быстро охлаждается и растворяется, а повторное окисление сводится к минимуму. Выделенный жидкий цинк очищают вакуумной дистилляцией и доводят до чистоты 99,99%. Производство несколько осложняет то, что если охлаждение проводить слишком быстро, пары цинка минуют жидкое состояние и превращаются в пыль. С другой стороны, промышленность нуждается и в такой форме металла. Цинковую пыль используют для оцинковки, изготовления защитной краски, в производстве редких и благородных металлов. Большие объемы промышленного производства цинка позволили снизить его себестоимость и на настоящий момент цинк — один из самых дешевых металлов, дешевле обходится только производство железа и свинца.
Оцинковка металлических поверхностей обходится гораздо дешевле чем хромирование или никелирование и 40% производимого в мире цинка уходит именно на защиту стальных изделий от коррозии. Помимо своей дешевизны, цинк выгодно отличается от никеля и хрома тем, что помимо физической, обеспечивает и химическую защиту железа. При повреждении цинкового покрытия, с агрессивными компонентами атмосферы первым начинает реагировать не обнажившееся железо, а более активный цинк. Между цинком и железом образуется микрогальванопара с цинком в качестве анода, он и начинает разрушаться в первую очередь, оставляя железо в неприкосновенности. Кроме того, при этом процессе образуется химически стойкая пленка, способная защитить от агрессивной среды и цинк и железо. Оцинковывают стальные изделия либо целиком погружая их в расплавленный цинк, либо распыляя цинк по защищаемой поверхности. Когда требуется оцинковать небольшие детали сложной формы, их закладывают в специальный барабан, пересыпают цинковой пылью и выдерживают несколько часов при температуре 350°C. При этом атомы цинка проникают в сталь и вместо цинкового покрытия образуется слой железоцинкового сплава, причем размеры защищаемых деталей при этом не изменяются. В случае, если нужно защитить крупногабаритные металлические изделия, их покрывают краской, главный компонент которой — та же цинковая пыль.
Мягкий, легкоплавкий и дешевый цинк позволяет заменять более дефицитные свинец и олово при создании антифрикционных сплавов. При небольших нагрузках такие цинковые сплавы уступают баббитам и бронзе, но превосходят их при сильных нагрузках при больших скоростях. Цинковый сплав с магнием и алюминием используется для отливки типографских шрифтов, успешно заменяя оловянно — свинцовый сплав. Кроме того, специально приготовленный типографский цинк воспринимает фотоизображение. Изображение это покрывают краской, вытравливают незащищенный цинк кислотой и получают клише для печати фотографий и рисунков.
Самое важное для промышленности цинкосодержащее соединение — оксид цинка. Его открыли еще средневековые химики при попытках выплавить цинк. Этот тонкий белый порошок, «белый снег», как называли его раньше и сейчас получают сжигая на воздухе пары цинка, полученные при плавке руды. Самое известное применение оксида цинка — изготовление белил. Используют его и в стекольной промышленности для увеличения термостойкости стекол или производства молочного стекла. Применяют для изготовления фармацевтических препаратов и косметики. Но основным промышленным применением оксида цинка остается производство резины, где он значительно сокращает время вулканизации каучука.
Еще одно из важнейших цинковых соединений — его сульфид, который выделяют при взаимодействии растворимых солей и сульфидов цинка в водном растворе. Очищенный сульфид цинка белый и его, как и оксид, применяют в качестве пигмента для производства красок. Часто красками на основе сульфида красят детские игрушки, так как он безвреден при проглатывании. Интересны оптические свойства сульфида цинка — под ультрафиолетовым излучением он сереет, а при воздействии электронного луча, рентгеновского и радиоактивного излучения начинает светиться. Впервые с этим свойством сульфида цинка столкнулся физик Эрнест Резерфорд и использовал его в своих экспериментах для подсчета вылетающих из атомного ядра альфа — частиц. Частицы бомбардировали экран прибора, покрытым сульфидом цинка и оставляли на нем светящиеся следы. Сейчас сульфид цинка используют для изготовления экранов телевизоров, осциллографов и рентгеновских аппаратов.
В недавнем прошлом цинк активно использовался для изготовления батарей и аккумуляторов. Сейчас более распространены литиевые батареи, но в области автомобилестроения цинковые аккумуляторы имеют большие перспективы по сравнению с традиционными свинцовыми.
Цинк — один из важных биологических элементов и необходим для всех форм жизни. В теле взрослого человека содержится около 2-х граммов цинка и его недостаток может вызвать целый комплекс неврологических и нервно — психических расстройств. При дефиците цинка легче развиваются злокачественные опухоли, осложняется беременность у женщин, повышается общая уязвимость к токсическому действию загрязненной окружающей среды. С другой стороны, повышение количества цинка в организме способствует излечению кожных заболеваний, заживлению ран, предупреждает развитие глазных болезней и способствует улучшению пищеварения.
Первое место в мире по добыче и запасам цинка занимает Канада — 16% мирового производства, богатые месторождения цинка находятся в Китае, Австралии, Перу, США и Ирландии. Российская доля поставки цинка на мировой рынок невелика — около 2,5%. Добывается цинк из медноколчеданных уральских руд и полиметаллических месторождений Южной Сибири и Приморья. Потребление цинка в России так же находится на довольно низком уровне — 1,3 кг на душу населения. Для примера, в экономически развитых странах этот показатель составляет в среднем 4 кг. Однако перспективы развития цинкового производства в нашей стране довольно радужные. Челябинский цинковый завод, на долю которого приходится 60% выпускаемого в России цинка, планирует увеличить производство с 148,38 тыс. тонн в год на настоящий момент до 200 тыс. тонн к 2010 году. Огромным стратегическим потенциалом обладает республика Бурятия — запасы цинка в этой области составляют 48% от общероссийских. В этой связи очень перспективным представляется план создания на территории Забайкалья нового крупного промышленного района, что позволит стать Бурятии ведущим поставщиком цинка в стране.

Сергей Журавлев.