镉的基本知识

参见

• 元素周期表
• 同位素列表
• 过渡金属

• RoHS

镉是一种化学元素，它的化学符号是Cd，它的原子序数是48，是一种蓝白色的过渡金属，性质柔软，有毒。

镉能在锌矿中找到，而且和锌均会被用作电池的材料。此外镉广泛应用于电镀工业、化工业、电子业和核工业等领域。

当镉从废弃物填埋场中溢出，或是渗漏，就可能进入土壤或水形成镉污染。由于镉在生态环境中不存在分解的可能，镉污染会通过蓄积作用，造成生物体内镉含量超标，引发镉中毒。镉会存留在肝脏和肾脏，时间可长达30年，后果严重。

ca:Cadmi

cs:Kadmium da:Cadmium de:Cadmium el:Κάδμιο en:Cadmium eo:Kadmio es:Cadmio et:Kaadmium fi:Kadmium fr:Cadmium he:קדמיום hu:Kadmium io:Kadmio is:Kadmín it:Cadmio ja:カドミウム ko:카드뮴 ku:Kadmiyûm lt:Kadmis lv:Kadmijs nl:Cadmium nn:Kadmium no:Kadmium oc:Cadmi pl:Kadm pt:Cádmio ru:Кадмий simple:Cadmium sl:Kadmij sr:Кадмијум sv:Kadmium th:แคดเมียม uk:Кадмій vi:Cadmi

镉
cadmium
　　元素符号Cd，银白带蓝色光泽的金属，在元素周期表中属ⅡB族，原子序数48，原子量112.41,六方棱锥晶体，常见化合价为+2。
　　1817年,德国人施特罗迈尔(F.Stromeyer)从碳酸锌中发现一种新元素,与此同时赫尔曼(K.S.L.Hermann)和罗洛夫(J.C.H.Roloff)也从氧化锌中发现了镉。根据拉丁文cadmia（菱锌矿）命名为cadmium。
　　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。镉在浮选时大部分进入锌精矿，在焙烧过程中富集于烟尘中。在湿法冶金炼锌厂的硫酸锌溶液净化过程中产出的铜镉渣（含镉4～20％）,火法冶金炼锌厂的粗锌精馏过程中产出的镉灰（含镉10～30％）和某些铜、铅冶炼厂的富镉尘均可提取镉。由于镉污染环境，铅锌冶炼厂必须从排放物中回收镉。镍镉和铁镉蓄电池的极板等各种工业废料也是提取镉的二次原料。
　　性质和用途
　　镉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，与硫酸、盐酸和硝酸作用生成相应的镉盐。镉对盐水和碱液有良好的抗蚀性能，可以用作钢构件的电镀防蚀层，但因镉的毒性较大，此项用途有减缩的趋势。镍-镉和银-镉电池的体积小、电能容量大，因而镉在电池制造中用量日增。镉是制造钎焊合金和易熔合金的主要成分之一。因为镉的热中子吸收截面较大（2450靶恩），含银80％、铟15％和镉 5％的合金可用作原子反应堆的控制棒。在铜中加入 0.05～1.3％的镉，可改进铜的机械性能，尤其是冷加工性能，对电导率则影响不大。镉的化合物曾经广泛用于制造颜料、塑料稳定剂、荧光粉。硫化镉 (CdS)、硒化镉(CdSe)、碲化镉(CdTe)具有较强的光电效应，用于制造光电池。

　　产量和价格 1852年德国生产镉约 100公斤，1918年产量已超过 100吨。此后，美国成为镉的主要生产国，1930年年产超过1000吨，1940年接近3000吨，占当时世界产量的70％。1977年世界镉产量为 19793吨。镉与锌的产量比约为4:1000。年产镉超过千吨的国家还有苏联、加拿大、日本、澳大利亚、墨西哥、联邦德国等。中国镉的年产量接近1000吨。1976～1979年世界市场金属镉（纯度99.9％）的价格为6.6美元／公斤,纯度99.999％金属镉的价格为22美元／公斤。
　　镉的提取方法 分为从铜镉渣中提隔的湿法和从富镉尘中提镉的联合法。
　　湿法提镉 为中国多数工厂所采用，主要包括：铜镉渣浸出(见浸取)、置换沉淀海绵镉、海绵镉溶解、镉液净化、电解沉积和熔化铸锭等工序，流程见图：

　　铜镉渣主要含有锌、镉、铜等金属及其氧化物，还含有少量的砷、锑、铁、钴、镍、铊等。用15克/升的硫酸溶液在 80～90℃浸出，当酸含量降至4～5克/升时加MnO2，使镉、铁氧化，加石灰水[Ca(OH)2]中和除铁、砷和锑。此时,浸出液成分为Cd＞10克/升、Fe＜1克/升、Cu0.05克/升，pH＝5.2～5.4。浸出液调整pH为3～4后，加入锌粉(为理论量的1.2～1.3倍)置换，得海绵镉。硫酸锌滤液 (含Cd＜50毫克/升)返回锌系统。海绵镉经自然氧化后,用含40～70克/升H2SO4的溶液浸出。用KMnO4氧化并加石灰水中和水解,以进一步除铁。过滤后的滤液用新鲜海绵镉置换除铜。电解滤液得电积镉（见水溶液电解）。镉电积的操作与锌电积相似,但由于镉易长成树枝状结晶,所以用低电流密度(65～100安/米2)电解。电流效率80～90％,槽压2.4～2.5伏。电解液成分(克/升)：Cd60～150、Zn30～40、H2SO4100～160，温度25～30℃，为了改善镉在阴极析出状态，可添加动物胶。电镉在熔融烧碱覆盖下熔化并脱锌，制成镉锭、镉棒和镉粒等形状。含杂质较多的树枝状镉，可用真空蒸馏法单独处理。
　　由于浸出和置换过程中能产生剧毒的砷化氢(AsH3)，其他过程中也产生含镉的有害气体，所以应有良好的通风排气等安全措施。
　　联合法提镉 是中国火法炼锌厂和铜铅冶炼厂采用的方法。镉尘先经焙烧脱去砷、锑等杂质，得到浸出性能良好的焙砂，再用稀硫酸浸出。浸出液经氧化水解脱去铁、砷,有时还加碳酸锶(SrCO3)脱铅。净化后的含镉溶液用锌粉置换得到海绵镉,加压成团,在铸铁锅中于熔融烧碱保护下，铸成粗镉锭。将粗镉加入精馏塔内精馏提纯，杂质从塔的下部渣锅中排出；精镉由塔顶镉蒸气冷凝产出,纯度在99.99％以上。镉的回收率可达99.7％。
　　镉害防护 被镉污染的空气比被镉污染的食物对人体的危害更严重。冶金车间工作环境空气中含金属镉和可溶性镉尘的极限值规定为200微克/米3，氧化镉烟雾的极限值为100微克/米3。含镉大于0.5ppm的废水不许排放。
　　参考书目
　B. J.Aylett,The Chemistry of Zinc,Cadmium and Mercury,Pergamon,Oxford,1973.

补充

镉（音隔），CADMIUM，源自kadmia，“泥土”的意思，1817年发现。和锌一同存在于自然界中。它是一种吸收中子的优良金属，制成棒条可在原子反应炉内减缓核子连锁反应速率，而且在锌-镉电池中颇为有用。它的鲜明的硫化物所制成的镉黄颜料，广受艺术家的欢迎。

元素名称：镉

元素原子量：112.4

元素类型：金属

发现人：斯特罗迈厄 发现年代：1817年

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。

元素描述：

银白色或铅灰色有光泽的软质金属，具延展性，密度：8.642克/厘米3。熔点：320.9℃。沸点765℃。化合价为+2。电离能8.993电子伏特。有八种天然的稳定同位素，还有十一种不稳定的人工放射性同位素。于空气中迅速失去光泽，并覆上一层氧化物薄膜，可防止进一步氧化。不溶于水，溶于大多数酸中。镉在所有的稳定化合物中都呈+2价，其离子无色。镉可形成络离子Cd（NH3）42+、Cd（CN）42-和CdI42-。

元素来源：

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。

元素用途：

用于电底、制造合金等；并可做成原子反应堆中的中子吸收棒。传统上，镉被当作黄颜料，直到卫生组织确定其有害健康才被停用。镉主要用于制造镍镉电池，正是这第一种可充电电池的出现，才使得随身听音乐大行其道。

元素辅助资料：

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。

首先发现镉的是德国哥廷根大学化学和医药学教授斯特罗迈尔。他兼任政府委托的药商视察专员。正是他在视察药商的过程中，观察到含锌药物中出现的问题，促使他在1817年发现了镉。由于发现的新金属存在于锌中，就以含锌的矿石菱锌矿的名称Calamine命名它为Cadmium，元素符号定为Cd。