镉的性质、用途及提取镉的原料

　　
　　镉是元素周期表第五周期第ⅡB族元素，为重有色金属。元素符号Cd，原子序数48，相对原子质量112.41，银白带蓝色光泽的金属。1817年德国人司脱马耶从碳酸锌中发现一种新元素，与此同时海尔曼和罗洛夫也自氧化锌中发现了这种新元素。根据拉丁文“Cadima”（菱锌矿）命名为Cadmium。
　　最早报道生产镉的国家是德国，1852年约生产100kg镉，1918年产量已超过100t。以后，美国成为镉的主要生产国，1930年产量多于1000t，1940年接近3000t，占当时世界镉产量的70%。1977年世界镉产量达最高值1.9793万t，198 9年市场经济国家精镉产量为1.617万t，消费量超过生产量约2300t。
　　镉是一种具有延性的金属。晶体结构为六角晶系，硬度比锌软，其主要物理性质列于表1。镉有8种天然的稳定因素，还有11种不稳定的人工放射性同位素。
　　

表1 镉的重要物理性质

性质	数值	性质	数值
熔点T/K	593.9	热导率λ/（W·m－1·K－1）	96.8（300K）
沸点T/K	1038	电阻率ρ/（Ω·m）	6.86×10－8（273K）
熔华热Q/（kJ·mol－1）	6.11	磁化率x/（m3·kg－1）	－2.21×10－9（S）
气化热Q/（kJ·mol－1）	100.0	摩尔体积Vm/cm3	13.00
密度ρ/（kg·m－3）	8650（293K）	线胀系数α/k－1	29.8×10－6
	7996（熔点液体）	电子亲和势（Me－Me）A/（kJ·mol－1）	－26

　　镉的化学性质与锌类似，在常温下不与干燥空气作用，在湿空气中缓慢氧化并失去光泽，加热时生成棕色的氧化层。镉蒸气燃烧产生棕色的烟雾。镉不溶于碱液，而溶于大多数酸中，如硫酸、盐酸和硝酸，并生成相应的镉盐，但溶解速度比锌慢。镉极易溶于浓硝酸铵溶液，可利用这种溶液从铜和铁的镀镉件上将镉剥下。氧化镉和氢氧化镉与相应的锌化合物不同，不溶于过量的氢氧化钠，在酸性硫酸盐溶液中镉离子可被金属锌置换。镉在所有稳定化合物中都呈二价状态，其离子无色。镉可形成配位离子如Cd（NH3）42＋、Cd（CN）42－、和CdI42－。
　　镉是一种有毒物质，被镉污染的空气比被污染的食物对人体的危害更为严重。它进入人体后主要损害人的肾脏，也会引起泡性肺气肿。要严格控制含镉废气、废水的排放。空气中含镉尘的极限值为200μg/m3，氧化镉烟雾的极限值为100μg/m3。含镉大于0.5×10－4%的废水不许排放。
　　1919年镉开始用作铁和钢防锈的电镀层。到1941年此项应用已成为它的主要用途。但由于成本高和产生的毒性废物需经特殊处理，镉在电镀中的用量在逐渐下降，镉的各种用途和市场消费量见表2。镉的主要用途是生产镍镉电池，日本用于镍镉电池的消费量约占镉消费量的80%。
　　

表2 镉的主要用途和消费量

用途	消费量
	1977～1980		1989～1990
	质量分数w/%	m/t	质量分数w/%	m/t
电池	23	3450	55	10175
颜料	27	4050	20	3700
电镀	34	5100	10	1850
稳定剂	12	1800	10	1850
其他	4	600	5	925
共计	15000		18500

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　　镉是一种较稀有的元素，它的地壳丰度在汞和银之间，为1.6×10－6%，海水含镉1×10－8%，估计世界镉储量约54万t。镉在自然界中以硫化镉矿物存在，没有单独矿床，常与铅矿共生，在选矿过程中大部分被选入锌精矿。有些锌精矿含镉达1%～2%，一般在0.06%～0.5%之间。绝大多数的金属镉来自锌冶炼过程的中间产品。在湿法炼锌厂的硫酸锌溶液净化过程中产出的铜镉渣（含镉4%～20%），火法炼锌厂的粗锌精馏过程中产出的镉灰（含镉10%～30%）和某些铜、铅冶炼厂产出的富镉尘等都是提镉的主要原料。镍镉和铁镉蓄电池的极板等工业废料常作为提镉的二次原料。
　　　
　　

镉的性质、用途及提取镉的原料

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