адмия в природе

Zn : сл

750 500 1000 500—1000

Содержание Cd, вес.%

1,5-10-5

МО"» .

2-10-5

ю-*—ю-»

1.10-6—3-10~3

Кадмий — типичный рассеянный элемент; его распространенность в природе и весовое отношение к цинку, которому он постоянно сопутствует, характеризуется следующими данными [67]:

Литосфера Граниты

Основные породы Почвы

Метеориты [79]

Кадмий образует ограниченное число природных соединений, да и те встречаются редко. Основной его минерал — гринокит, гексагональный CdS (77,6% Cd) открыл в 1841 г. Кеткарт, лорд Гринок [773]. Гринокит не образует естественных скоплений и встречается обычно лишь в виде землистой корочки на цинковых минералах, особенно на сфалерите [104]. В самом сфалерите кадмий часто присутствует в виде изоморфной примеси (иногда до 2—5%) и придает ему характерный желтый цвет; красная

разновидность сфалерита, включающая —5% Cd, носит название пршибрамита [104 , 456, стр. 86]. Гринокит находят в зоне окисления некоторых сульфидных месторождений Центрального Казахстана, Средней Азии и Южного Урала [39]. Известны еще два сульфида кадмия — кубический—хоулиит и аморфный, содержащий воду, ксантохроит [79]. Очень редки другие минералы кадмия: монтепонит — CdO (87,5% Cd), отавит — CdCOs (65,3% Cd) и кадмоселит - CdSe (47,00% Cd) [38, 39, 79, 199]. Кадмий содержится в галените, метациннабарите, тимманите, торианите и примерно в 50 других минералах [79, 375]. В различных типах изверженных пород и пегматитов присутствует 1-10"6—6 • 10_5% кадмия [79].

Гидротермальные цинковые и свинцово-цинковые руды обычно содержат п ? 10~3% кадмия (0,02—2,5% от количества цинка),

находящегося главным образом в сульфидных минералах [199,

371]. Наиболее частое содержание кадмия в промышленных полиметаллических рудах находится в пределах 0,01 —0,05%

(в месторождениях Кавказа —0,01—0,02%, Урала —0,02—0,03%,

Алтая — 0,04—0,05%). Подобно цинку, кадмий обнаружен

в морской воде, минеральных источниках, золе каменных углей

и др. [456, стр. 87]. ?>

Присутствие кадмия в растениях было обнаружено еще в середине XIX в. (содержание — и-10~4% от веса сухого вещества). В животных организмах его открыли в 1931 г. (содержание в губках, червях, иглокожих 4-Ю-6—3• 10_s%; в моллюсках — до 1—4-10~а%, а в их" печени— 5-10"2 — 2• 10_1% сухого вещества). Организм человека содержит ~10~4% Cd, который концентрируется главным образом в печени [456, стр. 61.

Получение кадмия

Основное сырье для получения кадмия — отходы цинкового, свинцового и медного производств: пыли при обжиге цинковых концентратов, пыли свинцовоплавильных печей, медно-кадмие-вые кеки цинковых электролитных заводов, остатки литопонного производства. Содержание кадмия в этих продуктах изменяется от и-10"1 до 30—40% (например, в кадмиевой фракции при ректификации цинка). Наряду с кадмием цинковые и свинцовые концентраты содержат га-10~3% Ga, Ge, In, Tl, Se и Те; содержание последних двух элементов в свинцовых концентратах достигает сотых (селена — даже десятых) долей процента. Для извлечения кадмия из перечисленных продуктов на цинкоэлектролитных и свинцовых заводах СССР имеются кадмиевые цехи [371; 456, стр. 85].

Первые упоминания о промышленном производстве кадмия (в Верхней Силезии) относятся к 1829 г.; до 1870 г. оно не превышало 125 кг в год. В начале XX в. был разработан гидроэлектро-металлургический способ получения кадмия, и к 1925 г. его вы10

пуск возрос с десятков до сотен тонн. С тех пор ежегодно производимое количество кадмия увеличивается (рис. 1) и в настоящее время, по-видимому, превышает 10 000 т [456, стр. 79).

Производство металлического кадмия обычно включает следующие основные стадии: выщелачивание сырья, очистку растворов от основной массы посторонних элементов, электролитическое • осаждение кадмия или его цементацию на цинке, плавку выделенной губки, рафинирование и получение металла высокой чистоты [456]. При извлечении кадмия из полупродуктов свинцово-цинково-го производства применяют амальгамные способы — цементацию амальгамой цинка и ее последующее анодное окисление, в результате чего получают продукт с содержанием 99,95% Cd. При комплексной переработке пиритных огарков продукт такой же чистоты образуется после отгонки из амаль

луеп/л ии^.с

гамы кадмия и ртути. Рафинирование в установке с амальгамными биполярными электродами позволяет получать металл высокой чистоты (с содержанием до 99,99997% Cd) [177, стр.245; 296, 319].

Применение кадмия

В капиталистических странах кадмий отнесен к категории стратегического сырья [456, стр. 83].

Основное техническое применение кадмия (более половины его мирового производства) заключается в антикоррозионном покрытии металлов; около 20% расходуется на антифрикционные сплавы, до 10% используют для производства солей кадмия. Кад-мирование стальных изделий предохраняет их от коррозии значительно эффективнее, чем никелирование, цинкование и лужение; подшипники с кадмийсодержащими сплавами имеют преимущества при работе в условиях больших