КАДМИЙ

Физические свойства

Кадмий Cd, порядковый номер - 48, атомная масса - 112,4. Это достаточно тяжелый (удельный вес 8,6 г/см3) серебристо-белый ковкий металл, который плавится при температуре 320,9 °С и кипит при температуре 765 °С. Степень окисления кадмия - 2*.

Соединения. Кадмий входит в состав различных неорганических солей. К наиболее важным из них следует отнести стеарат кадмия, который применяется в качестве теплового термостабилизатора в пластмассах на основе поливинилхлорида, а также сульфид и сульфоселе- нид кадмия, используемые как желтый и красный пигменты в производстве пластических масс и красок. Сульфид кадмия идет также на изготовление фотоэлементов и солнечных батарей. Хлорид кадмия употребляют в производстве некоторых типов фотопленок.

Кадмий образует большое количество неорганических соединений, некоторые из них хорошо растворимы в воде, такие, как хлорид, сульфат и ацетат. Сульфид кадмия малорастворим в воде, а оксид совсем нерастворим.

Искусственно синтезировано большое количество кадмийоргани- ческих соединений, однако они очень нестабильны и ни одно из них не было обнаружено в природе. Элемент образует комплексы с органическими соединениями, такими, как дитизон и тиокарбамат, а также с белками, реагируя с SH-группами.

Распространение. По своим химическим и физическим свойствам кадмий имеет большое сходство с цинком и вместе с ним встречается в природе. В минералах и рудах соотношение кадмия и цинка обычно составляет от 1:100 до 1:1000.

Мировое производство кадмия значительно выросло за последние 100 лет. До 1920 г. было выделено очень небольшое количество кадмия, а к концу 70-х гг. его производство в мире достигло 15 тыс. т/г.

В первичных горных породах содержание кадмия невелико - от 0,1 (кислые) до 1,9 (основные) мг/кг. Значительно больше его в рудах цветных металлов (цинка, меди, свинца и др.)

Концентрация кадмия в почве составляет от 0,3 до 1 мг/кг. Суперфосфат содержит 7,2 мг/кг, фосфат калия - 4,7 мг/кг, селитра - 0,5-0,6 мг/кг кадмия.

По данным ФАО/ВОЗ (1977), в незагрязненном атмосферном воздухе над океаном средняя концентрация кадмия составляет 0,005 мкг/м3, в сельских местностях - до 0,05 мкг/м3, а в районах размещения предприятий, в выбросах которых он содержится (цветная металлургия, ТЭЦ на угле и нефти, производство пластмасс и др.), и промышленных городах - до 0,3-0,6 мкг/м3.

В воздушной среде кадмий связан с пылевыми частицами, вместе с которыми он осаждается на растительность, почву, поверхность водоемов, загрязняя их. В нормальных геохимических условиях содержание кадмия в природных водах не превышает 0,05-1 мкг/л, а в кадмиевых геохимических провинциях достигает 10 мкг/л.

Источником более высоких концентраций (несколько десятков микрограмм на литр) кадмия в водоемах служат неочищенные стоки промышленных предприятий. За рубежом применение металлических труб и резервуаров с гальваническим покрытием и некачественных пластмассовых труб для подачи и хранения воды в ряде случаев сопровождалось повышением уровня кадмия в воде до 0,2-4 мг/л. В водоемах кадмий сорбируется взвешенными частицами и с ними оседает на дно. При повышении pH воды кадмий снова переходит в воду. В пелагиали океана содержится 0,01-0,1 мкг/л кадмия, в прибрежных акваториях и внутренних морях - 1-10 мкг/л. В зоне интенсивного локального загрязнения концентрация кадмия может быть значительно выше.

Извлечение. В природе нет руд, содержащих кадмий в чистом виде. Его получают как побочный продукт при очистке других металлов, главным образом, цинка, меди и свинца. Поэтому его получение полностью связано с производством основных цветных металлов.

Производят его способом осаждения из цинкового электролита при электролитическом рафинировании цинка, извлекают из дыма производств по обжигу цинкового агломерата, плавильных печей в производстве свинца и меди и в процессе дистилляции и рафинирования цинка. Кадмий может быть в форме хлорида, оксида или сульфата; его выделяют путем выщелачивания, электролиза, осаждения и т.д., а затем отливают в стержни, шары или аноды для гальванопокрытия.

Мировое производство кэдмия составляет около 1,6 тыс. т. Это достигается практически за счет первичного производства, поскольку вторичное производство кадмия из металлолома не имеет промышленного значения.

Применение. Кадмий используется в ряде важных отраслей промышленности. Он обладает высокой коррозионной устойчивостью и широко используется для гальванического покрытия других металлов, главным образом, стали и железа. На эти цели идет до 50 % производимого кадмия.

Болты, гайки, замки и другие детали авиационной и автотракторной техники нередко кадмируют для защиты от коррозии. Большое число соединений кадмия применяют в качестве пигментов и стабилизаторов в производстве пластических масс. Кадмий используется также для получения некоторых сплавов и изготовления электродов в никель- кадмиевых щелочных аккумуляторах.

Кадмиевая защита лучше цинковой, и поэтому кадмий вытесняет цинк в автомобильной и других отраслях промышленности.

Кадмий одно время использовался также в качестве антикоррозионного покрытия контейнеров для пищи и напитков, однако был запрещен в США и некоторых странах Европы после того, как была обнаружена его токсичность. Сульфид и сульфоселенид кадмия широко используются для пигментации красок и пластмасс, а стеарат кадмия применяется как стабилизатор при производстве пластмасс.

Кадмий содержится в ряде важнейших сплавов. Он придает жесткость меди и увеличивает механическое сопротивление при высоких температурах. Медно-кадмиевые сплавы используются в охлаждающих приборах, например, автомобильных радиаторах. Металл иногда используется также в припоях. Наиболее важное применение кадмий находит в качестве компонента электродов в щелочных аккумуляторах.

Ежегодное использование кадмия в промышленности составляет около 20 тыс. т, выделение из природных источников - до 80 тыс. т, антропогенное выделение - до 7,2 тыс. т.

Кадмий используют в производстве красок, стабилизаторов для полимеров, батарей, антикоррозионных покрытий для металлов и сплавов. Кадмий присутствует в минеральных маслах, угле, фосфатах.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >