镉简介

镉,1、镉的简介2、镉的物理性质3、镉的化学性质4、镉的用途5、镉及化合物的生物毒性6、镉中毒的防治7、镉的冶炼,镉简介,元素名称：镉相对原子质量：112.4元素符号：Cd原子序数：48发现者：斯特罗迈厄发现过程：1817年，德国的斯特罗迈厄，从不纯的氧化锌中分离出褐色粉，使它与木炭共热，制得镉。镉与它的同族元素汞和锌相比，被发现的晚的多。它在地壳中含量比汞还多一些，但是汞一经出现就以强烈的金属光泽、较大的比重、特殊的流动性和能够溶解多种金属的姿态吸引了人们的注意。镉在地壳中的含量比锌少得多，常常以少量包含于锌矿中，很少单独成矿。金属镉比锌更易挥发，因此在用高温炼锌时，它比锌更早逸出，逃避了人们的觉察。这就注定了镉不可能先于锌而被人们发现。,镉在地壳中的含量很少，约0.10.2克1吨，它没有单独的矿床，常于铅锌的硫化矿共生，所以，镉的主要原料来源是炼铅锌的副产物；既：湿法炼锌的浸出净化渣，火法炼锌铅的含镉烟尘，此外，炼铜的烟尘也是镉的重要来源之一。在自然界中主要成硫镉矿而存在；也有小量存在于锌矿中，所以也是锌矿冶炼时的副产品。镉的主要矿物有硫镉矿(CdS)，赋存于锌矿、铅锌矿和铜铅锌矿石中。镉的世界储量估计为900万吨。,镉的物理性质,镉是银白色有光泽的金属，熔点320.9，沸点765，相对密度8.642。有韧性和延展性。镉在潮湿空气中缓慢氧化并失去金属光泽，加热时表面形成棕色的氧化物层。高温下镉与卤素反应激烈，形成卤化镉。也可与硫直接化合，生成硫化镉。镉可溶于酸，但不溶于碱。镉的氧化态为1、2。氧化镉和氢氧化镉的溶解度都很小，它们溶于酸，但不溶于碱。镉可形成多种配离子，如Cd(NH3）、Cd(CN)、CdCl等。镉的毒性较大，被镉污染的空气和食物对人体危害严重，日本因镉中毒曾出现“痛痛病”。,可用多种方法从含镉的烟尘或镉渣（如煤或炭还原或硫酸浸出法和锌粉置换）中获得金属镉。进一步提纯可用电解精炼和真空蒸馏。镉主要用于钢、铁、铜、黄铜和其他金属的电镀，对碱性物质的防腐蚀能力强。镉可用于制造体积小和电容量大的电池。镉的化合物还大量用于生产颜料和荧光粉。硫化镉、硒化镉、碲化镉用于制造光电池。,镉的化学性质,1、燃烧加热2Cd+O2=2CdOCd+S=CdS加热Cd+X2=CdX2(X=F、Cl、Br、I)加热加热2Cd+Na=NaCd26Cd+Na=NaCd62、氢氧化镉和氧化镉Cd2+2NaOH=Cd(OH)2+2Na+Cd(OH)2+H+=Cd2+2H2O3、硫化镉和镉的配合物(1)硫化镉Cd2+H2S=CdS+2H+3CdS+8HNO3=3Cd(NO3)2+2NO+3S+4H2O4、含镉废水的处理(1)中和沉淀法Cd2+2NaOH=Cd(OH)2+2Na+(2)离子交换法(3)其它:气浮法、碱性氯化法,处于晶体状态时，镉会形成密排六方晶体，是一种银白色金属。镉唯一的价态是Cd2+，主要的镉化合物包括醋酸镉，氯化镉，硝酸镉，氧化镉，硫化镉以及硫酸镉。与锌相似,但不溶解于碱液中,在室温空气中不变色,在潮湿空气中会氧化形成保护膜可防止继续氧化腐蚀。镉的氧化物不溶于水，镉比锌较不易溶于酸,但对硝酸作用强。镉熔化时产生有毒气体，其可溶性盐类也是有毒。镉对钢铁基材属于阴极保护镀层，但在高温或海洋气候下，则属于牺牲性阳极保护镀层。,镉的用途,镉作为合金组土元能配成很多合金，如含镉0.51.0的硬铜合金，有较高的抗拉强度和耐磨性。镉（98.65）镍（1.35）合金是飞机发动机的轴承材料。很多低熔点合金中含有镉，著名的伍德易熔合金中含有镉达12.5。镍镉和银镉电池具有体积小、容量大等优点。镉具有较大的热中子俘获截面,因此含银（80）铟（15）镉（5）的合金可作原子反应堆的控制棒。镉的化合物曾广泛用于制造颜料、塑料稳定剂、荧光粉等。镉还用于钢件镀层防腐，但因其毒性大，这项用途有减缩趋势。主要用于电镀，世界上有2030%用于此；这是由于镉的防腐性能好；其次，用于合金，颜料，焊料原子反应堆的控制与调节材料，也大量用于充电电池。,镉及化合物的毒性,镉会对呼吸道产生刺激，长期暴露会造成嗅觉丧失症、牙龈黄斑或渐成黄圈，镉化合物不易被肠道吸收，但可经呼吸被体内吸收，积存于肝或肾脏造成危害，尤以对肾脏损害最为明显。还可导致骨质疏松和软化。镉不是人体的必需元素。人体内的镉是出生后从外界环境中吸取的主要通过食物水和空气而进入体内蓄积下来。,镉中毒的防治,为了预防镉中毒熔炼使用镉及其化合物的场所应具有良好的通风和密闭装置。焊接和电镀工艺除应有必要的排风设备外操作时应戴个人防毒面具。不应在生产场所进食和吸烟。中国规定的生产场所氧化镉最高容许浓度为0.1mg/m3。镀镉器皿不能存放食品特别是醋类等酸性食品。,镉的冶炼,金属镉的冶炼主要是在高温下加热二氧化镉等镉的化合物使其分解,从而得到金属镉.高铊粗镉的真空冶炼方法（我们采用的）镉的冶炼有火法，湿法和混合法以及电解法。,提取镉的原料,在铜、铅、锌硫化矿的焙烧和熔炼过程中所收集的烟尘,湿法炼锌过程中，硫酸锌溶液加锌粉净化时，可以得到铜镉渣。,富集后的烟尘和铜镉渣的处理方法可以采用全湿法流程（浸出置换电解）也可采用湿法火法联合流程（浸出置换压团熔炼精炼）,7-1、从铜镉渣及镉烟尘中回收镉,浸出,浸出过程是含镉固体物料与稀硫酸溶液之间所发生的多相反应，其中锌、镉、铜、钴、镍进入溶液，Cd+H2SO4=CdSO4+H2CdO+H2SO4=CdSO4+H2OZn+H2SO4=ZnSO4+H2ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2OCuO+H2SO4=CuSO4+H2O在浸出时，Cu2+作为氧化剂，与海绵镉发生置换反应使镉进入溶液：Cu2+Cd=Cd2+Cu,浸出过程的机理和步骤可以理解为：,稀硫酸吸符在固体表面。在界面上稀硫酸与固体进行化学反应，生成硫酸盐进入溶液。固体表面上溶液中的硫酸盐的浓度不断增加，形成一层饱和液层（扩散层）。饱和液中的硫酸盐向本体溶液中扩散以及溶液中的硫酸向饱和溶液层的扩散同时进行，使溶液的溶解反应继续进行。,影响浸出的因素,铜镉渣粒度的大小。硫酸浓度及酸用量。（浓度为25%，用量为理论量的140%）温度。（80为宜）搅拌速度。（300r/min）,置换法从铜镉渣中提取镉,净化过程：加入氧化锌（保持PH在5.05.2)和鼓入空气。置换过程：一次置换镉一（理论锌粉的95%），二次富集铊（稍过量的锌粉）。压团熔炼：一次置换出的海绵镉是表面积较大的粒状海绵体组织，易氧化，需用油压机压成团，在熔融的烧碱覆盖下铸成。（该过程也是碱法精炼过程，海绵镉中的杂质金属大部分能溶解在碱中）,改进后的新工艺,铜镉渣过滤工序：铜镉渣50m3机械搅拌平底贮藏压滤机过滤增加这个工序，可以大大减少镉工段处理量，降低其含锌量。铜镉渣为固体滤饼，当镉生产出现问题也可临时堆放不影响净液，便于生产上灵活运用。置换后液的锑盐净化：为降低锌系统镍钴循环量，减轻净液负担，增加了这道工序，以除去大部分的镍钴。,电积法从镉溶液中提取镉,电积镉的电解液是含有CdSO4和H2SO4的水溶液，构成如下电解池：Cd（Al）H2SO4，CdSO4，H2OO2（Pb）通以直流电发生反应：阳极反应H2O=1/2O2+2H+2e阴极反应Cd2+2e=Cd总反应：Cd2+H2O直流电Cd+1/2O2+2H+,7-2、粗镉的真空精炼,粗镉中常见的杂质为Pb、Zn、Ni、Cu、Fe、Sn、Tl、As.下表为两种粗镉的成分和杂质元素的沸点温度。,可见各杂质中只有砷的沸点低于镉，其它都比镉的高，高沸点中只有锌与镉较接近，其它相差甚远。,粗镉中含锌不是很多，小于1%，故一般将粗镉进行加碱氧化使锌除去，也就是在