镉(cadmium)

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(F.Stromeyer)从碳酸锌中发现一种新元素，与此同时海尔曼(K.S.L.H–er–mam)和罗洛夫(J.C.H.Roloff)也自氧化锌中发现了这种新元素。根据拉丁文“Cadmia”(菱锌矿)命名为cadmium。

最早报道生产镉的国家是德国，1852年德国约生产100kg镉，1918年产量已超过100t。以后，美国成为镉的主要生产国，1930年产量达到1000多t，1940年接近3kt，占当时全世界镉产量的70％。1977年世界镉产量达最高值19.793kt，1989年市场经济国家精镉产量为16.17kt，消费量超过生产量约2.3kt。

性质   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，其主要物理性质列举于表1。镉有8种天然的稳定同位素，还有11种不稳定的人工放射性同位素。

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来。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、。

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。

用途   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％。

炼镉原料   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，常与铅锌矿共生，在选矿过程中大部分进入锌精矿。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。

提取冶金   镉的提取主要采用电解沉积法、置换镉ge法和联合法。电解沉积法生产镉所用的原料是湿法炼锌厂产出的铜镉渣。其主要过程包括铜镉渣的浸出、置换沉淀得海绵镉，海绵镉溶解，镉溶液净化，镉电解沉积和熔化铸锭。镉电解沉积与锌电解沉积十分类似，采用不溶铅阳极(含Ag1％)及铝阴极。由于镉在电解沉积时易长成树枝状结晶，故采用低电流密度(65～100A／m²)。电解沉积得到的阴极镉一般含有微量的锌、铜、铁等杂质，需进一步熔化精炼。精炼镉产品纯度为99.99％。

置换法生产镉主要用于处理湿法炼锌厂第二段净化产出的镉渣。镉渣含镉比较高(15％～38％)，经浸出和净化后，用锌粉置换得海绵镉。海绵镉经压团、熔化和精炼制得精镉产品。此方法得到的镉锭纯度在99.995％以上，能耗较电解沉积法低。

镉烟尘联合法处理是中国火法炼锌厂和铜铅冶炼厂常用的方法之一，主要用于处理含镉烟尘。镉烟尘先经焙烧脱去部分杂质，得到浸出性能良好的焙砂。焙砂经湿法处理，制得的海绵镉加压成团，在铸铁锅中熔化铸成粗锭，然后再经精馏提纯，产出的精镉纯度在99.99％以上。