Реферат: Извлечение кадмия из колошниковой пыли

К числу кадмийсодержащих материалов, получаемых в качестве побочных продуктов при переработке цинка, свинца и меди, относится пыль, образующаяся в печах для обжига, в сушильных печах и в установках для спекания. Сюда же относятся цинковая пыль, получаемая при дистилляции цинка, кадмиевая фракция получая конечный продукт — кадмий высокой чистоты. Кадмий высокой чистоты для специальных целей может быть получен при использовании методов вакуумной дистилляции, зонной рекристаллизации, ионного обмена и других.

Глава 1. КАДМИЙ И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА

КА́ДМИЙ (лат. Cadmium), Cd (читается «кадмий»), химический элемент с атомным номером 48, атомная масса 112,41.

Природный кадмий состоит из восьми стабильных изотопов: ¹⁰⁶ Cd (1,22% ), ¹⁰⁸ Cd (0,88%), ¹¹⁰ Cd (12,39%), ¹¹¹ Cd (12,75%), ¹¹² Cd (24,07%), ¹¹³ Cd (12,26%), ¹¹⁴ Cd (28,85%) и ¹¹⁶ Cd (12,75%). Расположен в 5 периоде в группе IIВ периодической системы элементов. Конфигурация двух внешних электронных слоев 4s² p⁶ d¹⁰ 5s² . Степень окисления +2 (валентность II).

Радиус атома 0,154 нм, радиус иона Cd ²⁺ 0,099 нм. Энергии последовательной ионизации — 8,99, 16,90, 37,48 эВ. Электроотрицательность по Полингу 1,69.

История открытия . Открыт немецким профессором Ф. Штромейером в 1817. Провизоры Магдебурга при изучении оксида цинка ZnO заподозрили в нем примесь мышьяка. Ф. Штромейер выделил из ZnO коричнево-бурый оксид, восстановил его водородом и получил серебристо-белый металл, который получил название кадмий (от греческого kadmeia — цинковая руда).

Нахождение в природе . Содержание в земной коре 1,35·10^–5 % по массе, в воде морей и океанов 0,00011 мг/л. Известно несколько очень редких минералов, например, гринокит GdS, отавит CdCO₃ , монтепонит CdO. Кадмий накапливается в полиметаллических рудах: сфалерите (0,01-5%), галените (0,02%), халькопирите (0,12%), пирите (0,02%), блеклых рудах и станнине (до 0,2%).

Получение . Основные источники кадмия — промежуточные продукты цинкового производства, пыль свинцовых и медеплавильных заводов. Сырье обрабатывают концентрированной серной кислотой и получают СdSO₄ в растворе. Из раствора Cd выделяют, используя цинковую пыль:

CdSO₄ + Zn = ZnSO₄ + Cd

Полученный металл очищают переплавкой под слоем щелочи для удаления примесей цинка и свинца. Кадмий высокой чистоты получают электрохимическим рафинированием с промежуточной очисткой электролита или методом зонной плавки.

Физические и химические свойства

Кадмий — серебристо-белый мягкий металл с гексагональной решеткой (а = 0,2979, с = 0,5618 нм). Температура плавления 321,1 °C, кипения 766,5 °C, плотность 8,65 кг/дм³ . Если кадмиевую палочку изгибать, то можно услышать слабый треск — это трутся друг о друга микрокристаллики металла. Стандартный электродный потенциал кадмия —0,403 В, в ряду стандартных потенциалов он расположен до водорода.

В сухой атмосфере кадмий устойчив, во влажной постепенно покрывается пленкой оксида CdO. Выше температуры плавления кадмий горит на воздухе с образованием оксида CdO бурого цвета:

2Сd + O₂ = 2CdO

Пары кадмия реагируют с парами воды с образованием водорода:

Cd + H₂ O = CdO + H₂

По сравнению со своим соседом по группе IIB — Zn кадмий медленнее реагирует с кислотами:

Сd + 2HCl = CdCl₂ + H₂

Легче всего реакция протекает с азотной кислотой:

3Cd + 8HNO₃ = 3Cd(NO₃ )₂ + 2NO^– + 4H₂ O

Со щелочами кадмий не реагирует.

В реакциях может выступать в качестве мягкого восстановителя, например в концентрированных растворах он способен восстанавливать нитрат аммония до нитрита NH₄ NO₂ :

NH₄ NO₃ + Cd = NH₄ NO₂ + CdO

Кадмий окисляется растворами солей Cu (II) или Fe (III):

Cd + CuCl₂ = Cu + CdCl₂ ;

2FeCl₃ + Cd = 2FeCl₂ + CdCl₂

Выше температуры плавления кадмий реагирует с галогенами с образованием галогенидов:

Cd + Cl₂ = CdCl₂

С серой и другими халькогенами образует халькогениды:

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--