镍镉电池镍镉电池的应用广泛程度仅次于铅酸蓄电池，其比能量可达55W•h/kg，比功率超过190W/kg。可快速充电，循环使用寿命较长，是铅酸蓄电池的两倍多，可达到2000多次，但价格为铅酸蓄电池的4～5倍。它的初期购置成本虽高，但由于其在能量和使用寿命方面的优势，因此其长期的实际使用成本并不高。缺点是有“记忆效应”，容易因为充放电不良而导致电池可用容量减小。须在使用十次左右后，作一次完全充放电，如果已经有了“记忆效应”，应连续作3～5次完全充放电，以释放记忆。另外镉有毒，使用中要注意做好回收工作，以免镉造成环境污染。

镉镍碱性电池，镉镍碱性蓄电池，(nickel-cadmium battery) 是指采用 金属 镉作负极活性物质，氢氧化镍作正极活性物质的碱镍镉电池性蓄电池。正、负极材料分别填充在穿孔的附镍钢带（或镍带）中，经拉浆、滚压、烧结、化成或涂膏、烘干、压片等方法制成极板；用聚酰胺非织布等材料作隔离层；用氢氧化钾水溶液作电解质溶液；电极经卷绕或叠合组装在塑料或镀镍钢壳内。 　　镉镍电池标称电压为1.2V，有圆柱密封式（KR）、扣式（KB）、方形密封式（KC）等多种类型。具有使用温度范围宽、循环和贮存寿命长、能以较大电流放电等特点，但存在“记忆”效应，常因规律性的不正确使用造成电性能下降。 　　镉镍电池的电池表达式为：(-)Cd︱KOH(NaOH)︱NiOOH(+) 　　电池反应为： 放电时：Cd+NiOOH+H2O→Ni(OH)2+Cd(OH)2 　　充电时：Ni(OH)2+Cd(OH)2→Cd+NiOOH+H2O 　　大型袋式和开口式镉镍电池主要用于铁路机车、矿山、装甲车辆、飞机发动机等作起动或应急电源。圆柱密封式镉镍电池主要用于电动工具、剃须器等便携式电器。小型扣式镉镍电池主要用于小电流、低倍率放电的无绳电话、电动玩具等。由于废弃镉镍电池对环境的污染，该系列的电池将逐渐被性能更好的 金属 氢化物镍电池所取代。镉镍碱性电池的“记忆效应”，某些类型的电池在使用过程中，由于长期得不到完全的放电，导致电池的实际容量小于真实容量的现象。由于和人的记忆模式相似，故称为记忆效应。事实上，该现象是由于电池中的某些元素的特性引起的。镍镉电池存在很严重记忆效应。虽然普遍地认为镍氢电池不存记忆效应，但从实验的结果来看，镍氢电池的记忆效应仍然存在，只是没有镍镉电池那么严重。 消除记忆效应的方法：对电池进行几次完全的充放电，容量可以得到部分恢复。 

目前镉大量消费在Ni－Cd电池生产中，这种电池厂产生大量的含镉废料，从这种废料中回收镉的生产流程如图1所示。图1  从Ni－Cd电池生产废料中回收镉 瑞典某厂处理这种废料的生产数据如下： 处理废料量               365t/a 回收镉量                 17t/a 回收镍量                 44t/a 回收钴量                 1t/a 产出浸出渣量             40t/a 产出铁渣量               55kg/a 渣中的总镉量             41kg/a 渣中可溶镉量             2.1kg/a 镉的回收率               99.76%

镉镍电池 (nickel-cadmium battery) 是指采用金属镉作负极活性物质，氢氧化镍作正极活性物质的碱镍镉电池性蓄电池。正、负极材料分别填充在穿孔的附镍钢带（或镍带）中，经拉浆、滚压、烧结、化成或涂膏、烘干、压片等方法制成极板；用聚酰胺非织布等材料作隔离层；用氢氧化钾水溶液作电解质溶液；电极经卷绕或叠合组装在塑料或镀镍钢壳内。 　　镉镍电池标称电压为1.2V，有圆柱密封式（KR）、扣式（KB）、方形密封式（KC）等多种类型。具有使用温度范围宽、循环和贮存寿命长、能以较大电流放电等特点，但存在“记忆”效应，常因规律性的不正确使用造成电性能下降。 　　镉镍电池的电池表达式为：(-)Cd︱KOH(NaOH)︱NiOOH(+) 　　电池反应为： 　　放电时：Cd+NiOOH+H2O→Ni(OH)2+Cd(OH)2 　　充电时：Ni(OH)2+Cd(OH)2→Cd+NiOOH+H2O 　　大型袋式和开口式镉镍电池主要用于铁路机车、矿山、装甲车辆、飞机发动机等作起动或应急电源。圆柱密封式镉镍电池主要用于电动工具、剃须器等便携式电器。小型扣式镉镍电池主要用于小电流、低倍率放电的无绳电话、电动玩具等。由于废弃镉镍电池对环境的污染，该系列的电池将逐渐被性能更好的金属氢化物镍电池所取代。

近来，有多位市民反映，为了呼应环保召唤，素日里搜集了许多废旧电池，可最终送到哪去成了问题。环保部门表明，依照现在的规则，家用电池已达到国家低或无技能要求，可随日常日子废物涣散投进，无需会集统一收回。可是，记者随机问询50位市民发现，90%的人不知此规则。废旧电池收回点隐退“公司建立的废电池搜集箱，几年下来现已快堆满了，可是没有当地接纳，又欠好扔，只好这么放着。谁能给介绍个去向？”近来，有网友称搜集废电池今后陷入了“困境”。在网络上，以“废旧电池收回”为关键词进行查找，会发现这种声响很常见，有网友表明，拨打了市政热线、经过网络查询，都没有找到收回废旧电池的安排，市民就算有环保认识，也没当地去向理掉这废旧电池。多位市民称，前几年，关于电池收回的宣扬许多，环保安排和环保部门都在呼吁废旧电池不能随意丢掉，应会集统一收回处理。小区、公共场所等废物桶邻近，电池收回箱也随处可见。可是，昨日记者造访了多个小区、办公楼以及高校，发现小区内根本找不到电池收回点，仅在单个办公楼以及北大、人大等高校区有电池收回箱。记者还联系了多个抛弃物收回公司，均表明早就不收回家用电池了，能够直接丢掉。家用电池已完成低家用电池真的能够顺手丢进废物箱吗？昨日，记者随机采访50名市民，90%的市民表明惊奇，称一向以为电池仍需会集统一处理。“不是会污染土壤吗？啥时候能够直接丢废物箱了？”对此，北京市环保投诉告发咨询中心及北京市环保局污染防治处工作人员表明，现在我国关于日常家用碱性抛弃电池处理的方法，是随日子废物涣散投进，与日子废物一同进入正规日子废物填埋场处理。工作人员解说称，1997年12月31日，我国轻工总会、原国家环保总局等9个部委，联合发布了《关于约束电池产品含量的规则》，要求到2006年1月1日，制止在国内生产和经销含量大于电池分量0.0001%的碱性锌锰电池。现在运用的家用碱性锌锰电池，已达到国家低或无的技能要求。此外，在由原国家环境保护总局、国家发改委等多部门联合下发的《废电池污染防治技能方针》规则中也指出，在缺少有用收回的技能经济条件下，不鼓舞会集搜集已达到国家低或无要求的废一次性电池。■ 提示仍有两类电池需会集处理据专家介绍，现在常用电池，首要分为几种：锂电池、碱性电池（又叫锌锰电池）、镍镉或镍氢电池、铅蓄电池[ 有色商机:蓄电池 ]。其间，对环境影响最大的首要是铅蓄电池、镍镉电池以及含的碱性锌锰电池。据我国化学与物理电源行业协会数据计算，2011年，锌锰电池和碱性电池占有电池生产量近90%。但因其含量已契合国家技能要求，不会对环境和人体健康发生明显影响。而镍镉电池和铅蓄电池，因含有重金属镉和铅，需具有危险废物运营许可证的单位进行收回处理。环保部门工作人员称，扣子电池、电瓶车电瓶等铅蓄电池或其他含重金属电池就归于危险废物，应会集收回。市民能够在北京市环保局网站上查到北京市持有《危险废物运营许可证》单位一览表，挑选有资质的单位进行处理。

一、电积法出产金属镉 以铜镉渣为质料出产金属镉的电积法工艺流程如图1所示。图1  从铜镉渣出产金属镉电积法的工艺流程 铜镉渣的成分一般动摇规模为：2.5%～12%Cd，35%～60%Zn，4%～17%Cu，0.05%～2.0%Fe铜镉渣中还含有少数As，Sb，SiO2，Co，Ni，T1，In等杂质。 为了加快浸出进程，有的工厂在浸出前将铜镉渣堆积在空气中氧化。这样也增加了铜溶解的丢失，只要在处理含铜较低的铜镉渣时才适用这种处理。浸出进程得到的铜渣成分为：30%～50%Cu，10%～15%Zn，0.3%～1.0%Cd。 在浸出中，除了锌和铜的溶解外，还有一些Ni，Co，In，T1进入溶液，得到的浸出液成分为：120～130g/LZn，8～16g/LCd，0.3～0.8g/LCu，3～9g/LFe，0.05～0.1g/LCo，0.05～0.1g/LNi。浸出液经加锌粉净化除掉铜后，送去加锌粉置换沉积镉。置换沉积镉一般分两段操作。在榜首段坚持温度为333K，使溶液中的镉降到1g/L中止。过滤别离铜镉渣后的溶液再进行第二段操作，可进一步使镉的含量降到10～15mg/L。第二段得到的海绵镉（Ⅱ）含镉低，反回铜镉渣的浸出进程。第二段置换后的溶液中含有Co，T1，In等，用黄药除钴后去进一步收回T1与In。 榜首段置换沉积镉得到的海绵（Ⅰ）用镉电解液浸出。溶液中硫酸的浓度为200～250g/L，浸出温度353～363K，参加MnO2或KMnO4以加快镉海绵的溶解，浸出终了的pH值为4.8～5.2，铜水解进入渣中。 别离铜渣后的镉绵浸出液，加SrCO3除铅，加锌粉置换除铜，加KMnO4氧化T1与Fe，再水解沉积。 镉溶液的电积一般选用电解液不循环操作准则，其作业条件及技能指标： 参加电解液成分/（g·L－1）      160～220Cd，20～30Zn，12～15H2SO4 电积后废液成分/（g·L－1）      15～20Cd，150～180H2SO4 电解液温度/K                  303～308 电流效率/%                    70～92 槽电压/V                   2.5～2.6 电积周期/h                 24 电能耗费/（kW·h·t－1）     1400～1700 选用电解液循环的出产方式，能够得到较高的电流效率。 前苏联许多湿法炼锌厂选用电积法工艺流程。我国湿法炼锌厂选用电解液循环准则的电积法。例如株洲冶炼厂处理这种Cu－Cd渣的电积法流程见图2。Cu－Cd渣的化学分为： 5.64%Cu，14.31%Cd，40.26%Zn，1.27%Pb，0.076%Ni，0.0212%Co，0.0075%In，0.0024%Ge，0.0029%Ga，0.0329%T1，4.07%Fe。图2  株洲冶炼厂从Cu－Cd渣出产镉的工艺流程 株洲冶炼厂用铜镉渣出产镉的首要冶炼进程技能条件如下： （一）Cu－Cd渣的浸出 用50m3的机械拌和浸出槽进行浸出。将硫酸缓慢地参加盛有Cu－Cd渣的浸出槽中，坚持浸出的最高酸度为10～15g/L，温度为353～363K。当酸度降至5～4g/L时，参加软锰矿，在pH值为4.8～5.0时，加石灰乳（现改用ZnO粉）中和至pH=5.2～5.4时便中止拌和。整个浸出进程连续6～8h。 经28m2的胶质压滤机压滤，所得压滤渣成分：20%～30%Cu，＜1%Cd，送铜冶炼处理收回铜。滤液成分：8～15g/LCd，80～140g/LZn，0.050g/LCu。 （二）置换 置换在50m3的机械拌和槽中进行。置换前加H2SO4将浸出的滤液酸化至pH=3～4，缓慢地参加锌粉进行置换反响，待分析溶液含镉小于100mg/L时即送压滤。 置换得到的海绵镉含60%～80%Cd，再堆积7～10天天然氧化后送去造液。置换后的贫液含有15～30g(T1)/m3时，可加锌粉置换出后再送湿法炼锌体系。 （三）造液 在9m3的机械拌和槽中造液。将海绵镉与浓硫酸参加槽中，坚持溶解85～90℃，经2～3h待溶液酸度降至0.5～1g/L，便参加KMnO4氧化除铁，然后参加镉绵使pH值降至3.8～4.0，再用石灰乳中和至pH=5.4，便送去过滤。 （四）净化 在17m3机械拌和槽中净化。在50℃条件下，参加新鲜镉绵置换除铜后，再加KMnO4氧化除铁。净化后溶液的成分：200～250g/LCd，20～30g/LZn，低于0.05g/LFe，低于0.0005g/LCu，低于0.001g/L（As＋Sb）。 （五）电积 在钢筋混凝土内衬铅皮的电解槽中进行电解液循环。槽的尺度为2800×850×1250mm，每槽可装阳极26片，阴极25片。用一台2000A与0～36V的硒整流器供电。 电积进程的技能条件如下： 同名极距                    10mm 电解液循环量                0.103m3/min 电解液温度                  298～305K 电流密度                    45～75A/m2 槽电压                      2.4～2.5V 电解周期                    24h 电解液成分分/(g·L-1)        60～70Cd，                             120～145H2SO4 （六）精粹熔铸 在容量1t的铸铁锅中进行精粹。 熔铸温度为723～823K，表面掩盖一层NaOH，铸成7.5kg的镉锭，其成分：镉99.99%以上，铅低于0.004%，锌低于0.002%，铜低于0.001%，铁低于0.002%。镉的一级品率，均到达100%。 二、置换法出产金属镉 因为电积法出产镉的电耗大，许多工厂将电积法改为置换法。 美国熔炼与精粹公司的电锌厂，原选用电积法处理来自锌出产第二段净化的镉渣出产镉，现改为置换法，其工艺流程见图3。图3  美国熔炼与精粹公司从镉渣出产镉的工艺流程 芬兰科科拉电锌厂使用第二段净化产出的镉渣出产镉，也是选用置换法出产流程连续作业。科科拉电锌厂处理镉渣成分如下：1号15%～25%Cd，约1%Cu，0.05%Co，0.005%～0.05%Ni，60%Zn；2号22.4%Cd，0.7%Cu，54.5%Zn。 前苏联乌斯基－卡敏诺哥尔斯克铅锌联合厂商的电锌厂是在离心反响器中以置换沉积法处理Cu－Cd渣，其出产流程见图4。图4  钨斯基－卡敏诺哥尔斯克电锌厂处理铜镉渣出产工艺流程 离心反响别离器外形为圆柱体，中心装有空心轴，轴上装有特殊结构的别离盘，空心轴的转速到达3000r/min。 在离心反响器中置换沉积的速度超越一般置换沉积槽的沉积速度300倍，每升容积的出产率到达200L/h。在第二段离心反响器中所得的低镉绵用锌废电解液溶解，加热到343K，反响终了的pH=4.5～5.5，然后用KMnO4净化除，再送往离心反响器中置换沉镉。

镍锌蓄电池新型密封镍锌电池具有高质量能、高质量功率和大电流放电的优势。这种优势使得镍锌电池能够满足电动车辆在一次充电行程、爬坡和加速等方面对能量的需求。镍锌电池是美国国家能源研究公司(ERC)开发和生产的产品，厦门电池总厂已与其合作引进了此产品。镍锌电池是极具竞争力的电池。其优点：是其比能量达到50Wh/k以上，体积能量已超过镍镉电池，小于镍氢电池。大电流放电，电池的电压将在宽广的范围是平衡的，且具很长的使用寿命，循环寿命≥500次。充电时间≤3.5h，快速充电≤1h。特别值得一提的是自放电抗电荷量衰减性十分好，在室温下一个月，自放电量不到30%额定电荷量。在50℃高温，以C/3放电，电池电荷量衰减≤10%额定电荷量，而在－15℃，C/3放电≤30%。镍锌电池与铅酸电池外廓上具有很好的兼容性，凡现在应用铅酸电池的车辆，均可换用镍锌电池。从现在的价格看，镍锌还显稍贵些，但相信待其应用量上去后，价格自然会降下来。与铅酸电池外形轮廓的兼容性，使镍锌电池更方便替代铅酸电池而成为电动车的理想动力电源。

镍锌电池的负极材料采用金属锌，比镍氢电池中的负极材料金属氢化物容易获得且价格便宜它的前景不亚于镍氢电池，而且寿命应当比金属氢化物长，在性能上，它可以完全放电，它的额定容量就是电池的实际容量，可以将电量放尽。

现在，钴镍冶金质料已由曾经的硫化钴镍矿逐渐转为钴镍杂料、钴镍氧化矿（含钴、镍红土矿）等，处理工艺由传统的火法造锍、湿法别离相结合转为浸出、净化全湿法流程。钴镍质料来历纷歧，浸出液成分杂乱，沉积、离子交换工艺难以完成钻、镍及钴镍与钙、镁等其他杂质离子的别离。溶剂萃取法有挑选性好、金属收回率高、传质速度快等长处，特别依据离子性质差异及萃取理论研制的新萃取剂及萃取系统，更优化了萃取作用。所以，从根本上找出钴、镍性质的差异，分析现有钴、镍别离工艺原理，对新萃取剂和萃取工艺的开发有指导意义。 一、钴、镍性质差异 钴镍原子序数相邻，同为第四周期第Ⅷ族元素，仅外层d电子数不同，这种性质上的差异可用于萃取法别离。 （一）晶体场配位理论分析钴镍性质差异 1、钴镍轨迹简并 钴、镍比较常见的配位数为4和6。配位数为6时，配体呈八面体型。由于配体之间的方位不同，5个轨迹简并为2组，电子与配体顶头挨近的dz2、dx2－y2作用激烈，能量较高，为6Dq；而别的的dxy、dyz、dzx轨迹作用力弱得多，能量较低，为－4Dq。配位数为4时，配体能够构成平面四方形或正四面体构型。萃取剂的分子量较大，分子间存在较大的空间位阻，所以一般为正四面体构型。相同，四面体场亦发作简并，可是与八面体场完全相反，dxy、dyz、dzx轨迹能量较高，为1.78Dq，而dz2、dx2－y2的轨迹能量较低，为－2. 67Dq。 2、钴镍轨迹电子排布 电子在轨迹的排布遵从能量(CFSE)最低准则，其间成对的电子还需求战胜能量为P或P’的成对能。按这个规矩，电子排布与对应能量巨细如表1。 表1  钴镍离子不同配位数时对应的能量能够看出：6配位正八面体的安稳性大于4配位正四面体的安稳性。Ni(Ⅱ)的6配位八面体的安稳性远大于四配位四面体的安稳性，而Co(Ⅱ)的6配位八面体的安稳性仅略强于四配位四面体的安稳性，所以，溶液中Ni(Ⅱ)仅有6配位存在，而Co(Ⅱ)的6配位或4配位都能够存在。 （二）价键理论 价键理论是L．Pauling等于20世纪30年代提出的杂化轨迹理论在配位化学中的使用。按此理论，在构成共价键时，能级相差不远的各轨迹能够构成杂化轨迹，而原子轨迹杂化后可使成键才能增强，因而使生成的“分子”更安稳。构成配位键时，若中心离子供给的轨迹都是最外层轨迹，则构成的络离子称为外轨络离子；若中心离子供给部分次外层轨迹，则构成的络离子称为内轨络离子。 价键理论以为：中心离子与配位原子的电负性相差较大时，倾向于生成外轨型络离子；相差较小时，则倾向于生成内轨型络离子。一般来说，与电负性较大的配位原子，如F、O合作时，常构成外轨型络离子；与电负性较小的配位原子P、As等合作时则构成内轨型络离子；而与N、Cl等合作时，则即有或许构成外轨型络离子也有或许构成内轨型络离子。 Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)生成外轨型络离子时，假如为4配位，则为sp3杂化，四面体构型；假如是6配位，则为sp3d2杂化，八面体构型。所以，Co(Ⅱ)生成内轨型络离子时，易被氧化为Co(Ⅲ)，而Ni(Ⅱ)较安稳，难于氧化。 由上述配位理论可知：1）钴以外轨型配位时，溶液中安稳存在的为Co(Ⅱ)；以内轨型配位时，溶液中安稳存在的为Co(Ⅲ);2)不管哪种配位，溶液中Ni(Ⅱ)的安稳性高于Ni(Ⅲ)的安稳性；3）Co(Ⅱ)与电负性较大的配位原子结合易构成四配位合作物，安稳性高于Ni(Ⅱ)的合作物；4）Ni(Ⅱ)与电负性较小的配位原子结合易构成六配位合作物，安稳性高于Co(Ⅱ)对应的合作物。 二、钴、镍的萃取别离 （一）钴、镍的磷（膦）类萃取别离 溶剂萃取法是钴、镍别离的重要办法之一，其别离作用好，金属收率高，对料液适应性强，进程易于自动操控。跟着新萃取剂、萃取系统的开发和萃取理论的逐渐完善，溶剂萃取法在钴镍湿法冶金中的使用越来越广泛。 由晶体场配位理论可知，溶液中Ni(Ⅱ)为6配位时较安稳，而Co(Ⅱ)为4或6配位时安稳性挨近，能够一起存在，在必定条件下还能够彼此转化。现在，广泛选用磷类萃取剂别离钴、镍就是使用此原理。 现在，使用于钴、镍别离的磷（膦）类萃取剂首要有P204、P507和Cyanex272，它们在萃取钴、镍时有较大差异。据报道，用P204、P507、Cyanex272萃取钴、镍时，半萃pH差值别离为0.53、1.43和1.93。明显，萃取别离钴、镍的才能逐渐增强。这种差异缘于3种萃取剂的萃取才能和空间结构，见表2。 表2  3种磷（膦）类萃取剂的比较pka表明萃取剂结合金属离子才能的强弱。明显，P204与金属离子结合才能最强。有机磷（膦）类萃取剂结构通式中的R－P－R’键角可用来衡量空间位阻的巨细。在生成八面体构型的配位化合物时，∠RPR’越大，不同磷酸替代基之间的空间位阻越大，越不利于八面体构型的构成。所以，当萃取剂结合才能下降、而空间位阻增大时，八面体构型难于构成，则其他小分子，如水分子易于参加配位。而四面体构型中，2个有机磷一起配坐落一个中心离子，4个O处于互为笔直的平面中，配体之间作用强度较低，∠RPR’对四面体构型影响不大。 有机磷类萃取别离钴、镍的总反应式可表明为：在萃取剂大大过量条件下，M为Co时，n＝2；M为Ni时，n=3。饱满萃取时，不管钴、镍，n=1。钴的萃合物包含四面体和八面体2种构型，而镍仅有八面体构型。四面体萃合物含水量低于八面体萃合物的含水量，有较高的亲油性，所以钴优先进入有机相。 从P204、P507到Cyanex272，酸性逐渐削弱，空间位阻逐渐增大。镍的萃合物一向要坚持八面体构型，而萃取剂与镍构成6配位的难度增大，所以镍的分配比下降。可是，钴萃合物能够转变为四面体构型，补偿了由于萃取剂酸性削弱和空间位阻增大对分配比减小的影响。镍的分配比减小，而钴的分配比根本不变，钴、镍别离作用越来越好。所以，用具有较弱萃取结合强度、较大空间位阻的萃取剂能够较好地完成钴、镍别离。 （二）Co(Ⅱ)的4配位阴离子挑选性合作 电负性较大的配离子配位才能较弱，优先构成外轨型4配位sp3杂化。又由于Co(Ⅱ)优先Ni(Ⅱ)构成4配位，所以挑选一种电负性适宜的配离子，操控适宜的浓度，可优先与Co(Ⅱ)合作，加大钴、镍的萃取别离。 1、SCN－的挑选性合作 SCN－的电负性较大，必定浓度下，与Co2+构成安稳的四面体阴离子合作物Co(SCN)42－，而简直不与Ni2+构成安稳合作物。所以，在该系统中，钴以络阴离子方式存在，镍以水合阳离子方式存在，用MIBK、胺类、季铵盐类萃取剂能够挑选性地从含镍溶液中萃取钴：季铵盐萃取钴的容量与有机相中SCN－的浓度成正比，适用于从低浓度钴溶液中萃取钴。但负载有机相中的钴需用NH3－NH4 HCO3溶液反萃取，而反萃取液中的钴、需求专门的设备收回，生产本钱较大。 2、Cl－的挑选性合作 当Cl－质量浓度为200～250 g/L时，90%左右的Co(Ⅱ)以CoCl42－方式存在，Cu2+、Fe3+、Zn2+等金属离子也构成合作阴离子CuCl42－、FeCl4－、ZnCl42－，而Ni2+仍然以水合阳离子[Ni(H2O)62+]方式存在。选用胺（铵）类萃取剂能够将合作阴离子萃取，完成与镍的别离。 该工艺别离作用好，萃取剂报价低廉，与硫化钴、镍矿氯化浸出联接顺畅，20世纪60～70年代树立的镍、钴厂多选用该系统。比较有代表性的有：加拿大鹰桥公司在挪威克里斯蒂安松的镍厂，使用叔胺从氯化物系统中别离钴、镍；国内的成都电冶厂、福州冶炼厂等都选用氯化物系统以N235萃取别离钴、镍。 （三）钴氧化为内轨络离子 依据价键理论，当Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)与电负性较低的配离子结合时，Co(Ⅱ)简单氧化，生成十分安稳的内轨型Co(Ⅲ)配离子，而该离子假如亲油则生成安稳的萃合物被优先萃取，假如亲水则不被萃取。 1、－铵系统 NH3能够与Co(Ⅱ)构成外轨型合作物Co(NH3)62+，由于1个3d电子跃迁到5s轨迹，该合作物很简单被氧化成愈加安稳的内轨型合作物Co(NH3)63+，见表3。 表3  钴、镍合作物的安稳常数(18～25℃，i=0.1)在－铵系统中，操控的浓度和溶液电位即可确保溶液中的钴、镍别离以Co(NH3)63+和Ni(NH3)62+方式存在。由于Co(NH3)63+的安稳常数为Ni(NH3)62+的1026.13倍，所以挑选一种与镍合作才能比NH3强的螯合萃取剂就能够替代Ni(NH3)62+中的NH3而挑选性萃取镍。 1987年，澳大利亚的昆士兰公司选用汉高公司的LIX84－I萃取剂直接从空气氧化后的含钴、镍的性溶液中挑选性萃取镍，然后选用硫酸盐溶液反萃取，得到的硫酸镍溶液通过电积得到高品质阴极镍。溶液中剩下的钴用H2S沉积得到CoS产品。 2、螯合萃取系统 用螯合萃取剂萃取钴、镍时，易呈现钴中毒现象，由于构成的Co2+螯合物很简单被氧化成Co3+螯合物。Co3+螯合物十分安稳，难于被酸直接反萃取，需求在复原条件下反萃取。但由于反萃取需求很多复原剂，并且Co3+对萃取剂有必定的分化作用，所以该办法没有得到大规模使用。 （四）Ni(Ⅱ)的6配位协同萃取 镍的6配位萃合物的安稳性和疏水性较高，但空间位阻较大，所以在萃取进程中需求参加某些替代结合水的协萃剂。 1、酸性萃取剂与非螯合肟类协同萃取 南非矿藏工艺协会研讨发现，在烷基磷酸类(DEH－PA)中参加非螯合性2－乙基己基肟(EHO)对镍有很大的协萃作用，可是对钴的影响要小得多。协萃机理为：EHO供给孤对电子的才能强于H2O或DEHPA，能够轻易地将它们替代，使镍到达安稳的6配位构型。环烷酸与异十三醛肟相同也有很强的协萃效应，使镍的pH0.5左移2.8，钴的pH0.5左移1.8，钴、镍的半萃pH值扩大到1.2，能够将钴、镍完全分隔。酸性萃取剂与非螯合性萃取剂协同萃取钴、镍，萃取速率快，不存在钴被氧化问题。 2、酸性萃取剂与螯合肟类协同萃取 磷酸类、羧酸类、磺酸类萃取剂中参加必定量的LIX63，对钴、镍的萃取有较强的协同作用，并且酸性萃取剂的酸性越强，E－pH线左移越多，协同作用就越强。该系统的不足之处在于镍的萃取、反萃取速率较慢，反萃取需求必定的酸度，而LIX63在强酸性条件下会降解。这2个问题一向没有得到本质上的处理，所以20世纪90年代后期，该系统仍未得到使用。然后开发的抗降解烷基甲基胺与DNNS协同萃取系统显现了优异的功能，仅仅本钱较高而未完成产业化。 澳大利亚开发出了羧酸萃取剂与螯合肟类萃取剂协同萃取工艺：选用酸性很弱的羧酸萃取剂与羟肟类萃取剂协同萃取，下降了羟肟降解速率；操控萃取剂浓度，可加速萃取和反萃取速率；萃取进程没有呈现钴中毒现象。但不足之处是钴、镍别离系数不算很大，别离进程需求较多级数的洗刷。萃取镍时，LIX63为萃取剂，羧酸为协萃剂；萃取钴时，羧酸为萃取剂，LIX63为协萃剂。 三、结束语 跟着优质钴镍硫化矿资源的逐渐干涸，钴镍氧化矿的开发使用越来越受注重，加压酸浸、硫酸堆浸技能已成为钴、镍湿法冶金的干流技能，所以亟需开发能直接从较高酸度系统中萃取钴镍的工艺(DSX)，并且最好对钙、镁等有抑萃作用。首要研讨方向为：1）开发新的萃取剂，特别是螯合萃取剂，这或许是未来直接从含钙镁溶液中萃取钴、镍的首选萃取剂；2）开发新的萃取系统，跟着萃取理论，特别是协萃理论的开展，研讨萃取剂的协同作用，使到达较好的别离作用；3）开发新的萃取设备，某些钴、镍萃取进程的热力学数值很好，可是动力学速率慢，需求新的萃取设备强化萃取进程。

界说：电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。 　　英语：Lead-acid battery 　　荷电状态下，正极主要成分为，负极主要成分为铅；放电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。 　　电极反应式为： 　　充电：2PbSO4+2H2O＝PbO2+Pb+2H2SO4 　　放电：PbO2+Pb+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O 　　法国人普兰特（G.Plante）于1859年创造铅酸蓄电池，已阅历了近150年的开展进程，铅酸蓄电池在理论研究方面，在产品种类及种类、产品电气功能等方面都得到了长足的前进，不论是在交通、通讯、电力、军事仍是在帆海、航空各个经济领域，铅酸蓄电池都起到了不行短少的重要作用。依据铅酸蓄电池结构与用处差异，大略将电池分为四大类： 　　（1） 起动用铅酸蓄电池； 　　（2） 动力用铅酸蓄电池； 　　（3） 固定型阀控密封式铅酸蓄电池； 　　（4） 其它类，包含小型阀控密封式铅酸蓄电池，矿灯用铅酸蓄电池等。.

铝空气电池的作业原理：　　铝空气电池的化学反应与锌空气电池相似，铝空气电池以高纯度铝Al（含铝99.99％）为正极、氧为负极，以（KOH）和（NaOH）水溶液为电解质。铝吸取空气重的氧，在电池放电时发生化学反应，铝和氧作用转化为氧化铝。铝空气电池的发展十分迅速，它在EV上的运用已获得杰出作用，是一种很有发展前途的空气电池。　　铝空气电池的特色：　　1、比能量大　　铝空气电池的理论比能量可达8100Wh/kg，现在的铝空气电池的实践比能量只到达350Wh/kg，但也是铅酸电池的7～8倍、镍氢电池的5.8倍、锂电池的2.3倍。选用铝空气电池后，车辆能够明显地进步续驶路程，国外有关材料介绍，美国加利福尼亚州在运用铝空气电池的电动汽车上，有过只替换一次铝电极续驶路程达1600km的记载。　　2、质量轻　　我国开发和研发的牵引证动力型铅酸蓄电池的总能量为13.5kWh，总质量为375kg。而相同能量的铝空气电池总质量仅45kg，为铅酸蓄电池质量的12％。因为电池质量大大减轻，车辆的整备质量也下降，能够进步车辆的装载能量或延伸续驶路程。　　3、铝没有毒性和危险性　　铝对人体不会形成损伤，能够收回循环运用，不污染环境。铝的原材料丰厚，已具有大规模的铝冶炼厂，生产本钱较低。铝收回再生便利，收回再生本钱也较低。并且能够选用替换铝电极的办法，来处理铝空气电池充电较慢的问题。　　尽管铝空气电池含有高的比能量，但比功率较低，充电和放电速度比较缓慢，电压滞后，自放电率较大，需求选用热办理体系来避免铝空气电池作业时的过热。

镉是银白色有光泽的金属，密度8.64，熔点320.9℃，沸点765℃，有耐性和延展性。镉在湿润空气中缓慢氧化并失掉金属光泽，加热时表面构成棕色的氧化物层。高温下镉与卤素反响剧烈，构成卤化镉。也可与硫直接化合，生成。镉溶于酸，但不溶于碱。氧化镉和氢氧化镉的溶解度都很小，它们溶于酸，但不溶于碱。镉可构成多种配离子，如Cd(NH3)、Cd(CN)、CdCl等。镉的毒性较大，被镉污染的空气和食物对人体损害严峻。 镉的首要矿藏有硫镉矿、菱镉矿及方镉矿等，但均不构成独自矿床。镉赋存于锌矿、铅锌矿和铜铅锌矿石中，尤其是在淡色的闪锌矿中含量较高，一般为0.1-0.5%，高达5%，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、铅冶炼厂的富镉尘均可提取镉。因为镉污染环境，铅锌冶炼厂有必要从排放物中收回镉。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质料。 镉的提取办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。湿法提镉为我国大都工厂所选用，首要包含：铜镉渣浸出、置换堆积海绵镉、海绵镉溶解、镉液净化、电解堆积和熔化铸锭等工序。 铜镉渣首要含有锌、镉、铜等金属及其氧化物，还含有少数的砷、锑、铁、钴、镍、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。此刻，浸出液成分为Cd>10克/升、Fe 因为浸出和置换过程中能发生剧毒的(AsH3)，其他过程中也发生含镉的有害气体，所以应有杰出的通风排气等安全措施。 联合法提镉是我国火法炼锌厂和铜铅冶炼厂选用的办法。镉尘先经焙烧脱去砷、锑等杂质，得到浸出功能杰出的焙砂，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(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维护下，铸成粗镉锭。将粗镉参加精馏塔内精馏提纯，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。镉的收回率可达99.7%。 被镉污染的空气比被镉污染的食物对人体的损害更严峻。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。 镉用于制作轴承合金、特殊易熔合金、耐磨合金、焊锡，镉对盐水和碱液有杰出的抗蚀功能，能够用作钢构件的电镀防腐层，但近年来因镉有毒性，此项用处有减缩的趋势。镍-镉和银-镉电池具有体积小，容量大的长处。镉是制作钎焊合金和低熔点合金的首要成分之一。镉具有较大热中子抓获截面，因而含银80%、铟15%和镉5%的合金可用作原子反响堆的控制棒。

镉是银白色有光泽的金属，熔点320.9℃，沸点765℃，相对密度8.642。有耐性和延展性。镉在湿润空气中缓慢氧化并失掉金属光泽，加热时表面构成棕色的氧化物层。高温下镉与卤素反响剧烈，构成卤化镉[1]。也可与硫直接化合，生成。镉可溶于酸，但不溶于碱。镉的氧化态为＋1、＋2。氧化镉和氢氧化镉的溶解度都很小，它们溶于酸，但不溶于碱。镉可构成多种配离子，如Cd(NH3）、Cd(CN)、CdCl等。镉的毒性较大，被镉污染的空气和食物对人体损害严峻，日本因镉中毒曾呈现“痛痛病”。　　可用多种办法从含镉的烟尘或镉渣（如煤或炭复原或硫酸浸出法和锌粉置换）中取得金属镉。进一步提纯可用电解精粹和真空蒸馏。镉首要用于钢、铁、铜、黄铜和其他金属的电镀，对碱性物质的防腐蚀能力强。镉可用于制作体积小和电容量大的电池。镉的化合物还很多用于出产颜料和荧光粉。、、用于制作光电池。

用处：镉作为合金 组土元能配成许多合金，如含镉0.5％～1.0％的硬铜合金 ，有较高的抗拉强度和耐磨性。镉（98.65％）镍（1.35％）合金是飞机发动机 的轴承材料。许多低熔点合金 中含有镉，闻名的伍德易熔合金 中含有镉达12.5％。镍-镉和银-镉电池具有体积小、容量大等长处。镉具有较大的热中子抓获 截面,因而含（80％）铟（15％）镉（5％）的合金可作原子反应堆的控制棒。镉的化合物曾广泛用于制作颜料、塑料稳定剂 、荧光粉等。镉还用于钢件镀层防腐，但因其毒性大，这项用处有减缩趋势。        用于电底、制作合金等；并可做成原子反应堆中的中子吸收 棒。镉氧化电位高，故可用作铁、钢、铜之保护膜，广用于电镀上，并用于充电电池、电视映像管、黄色颜料及作为塑料之安靖剂。镉化合物可用于虫剂、菌剂、颜料、油漆 等之制作业。

1 镍冶金的一般常识 1.1 概 述 镍在国际物质文明开展中十分重要的效果。人类发现镍的时刻不长，但运用镍的时刻可一向追溯到公元前300年左右。我国至迟在春秋战国时期就现已呈现了含镍成分的武器及合金器皿。古代云南出产的一种“白铜中，也含有很高的镍。1751年，瑞典科学家克朗斯塔特初次制取到了金属镍。直到十九世纪末，因为产值有限，镍被人们视为贵金属，用以制造首饰。二十世纪以来，人们发现了镍的多种用处及其在改进钢的功用方面所具有的共同功用，现代镍工业由此诞生并得到了敏捷开展。镍是一种银白色的金属。在公元前我国就知道运用镍锌，镍铜合金。 国外于1775年制得纯镍，在1825～1826年间瑞典开端了镍的工业出产。其时，因为技能条件等要素的约束，镍的出产长时间未得到明显的开展。直到发现将镍炼制成合金钢往后，镍工业才有了较快的开展，产值也敏捷上升。1910年国际镍产值只要2.3万吨，1960年为32.55万吨，1980年为74.28万吨，至2002年国际镍的年产值已到达117.59万吨，镍的消费量也将到达104.7万吨或更多.跟着我国经济开展速度的进一步加速和国民经济结构的调整，不锈钢职业，电池，电镀，触媒职业对镍的需求量将进一步添加。 1.1.1 国际镍资源 镍的矿藏资源首要有硫化镍矿和氧化镍矿，再就是贮存于深海底部的含镍锰结核。有关统计资料标明，至1990年，全国际已发现的陆地镍储量为5800万吨，储量根底为1.23亿吨，海洋锰结核矿的镍资源若以准鸿沟档次估量，约有689万吨.在全国际镍储量中，硫化镍矿占了30—40%，氧化硫矿占了60—70%。首要散布在古巴，加拿大，俄罗斯，新喀里多尼亚，印度尼西亚，南非，澳大利亚和我国，巴西，哥伦比亚，多米尼加，希腊，菲律宾等国。国际各国所产镍金属中，百分之七十左右来源于硫化镍矿。 1.1.2 国内镍资源 我国已探明的镍矿点有70余处，储量为800万吨，储量根底为1000万吨，在国际上占第八位.其间硫化镍矿占总储量的87%，氧化镍矿占13%。首要散布在甘肃，四川，云南，青海，新疆，陕西等15个省，自治区中，其间甘肃最多.金川镍矿已探明的镍储量为548万吨，占全国总储量的68.5%。其间次为云南，新疆，吉林和四川，其镍储量别离占全国总储量的9.1%，7.5%，5.2%和4.5%(见表1-2)。金川镍矿则因为镍金属储量会集，有价稀贵元素多等特色，成为国际同类矿床中稀有的，高等第的硫化镍矿床。 1.2 镍及其首要化合物的物理化学性质 镍是元素周期表中第Ⅷ族的元素，其在元素周期表中的方位决议了镍及其化合物的一系列物理化学特性，镍的许多物理化学特性与钴，铁近似;因为与铜比邻，因而在亲氧和亲硫性方面又较挨近铜。 1.2.1 金属镍的性质 1.2.1.1 物理性质 1.2.1.2 化学性质 1.2.1.1 物理性质 镍是一种银白色的金属，其物理性质与金属钴，铁有适当共同的当地，重要表现在： A.镍的比重：在20℃时为8.908，牢靠数值为8.9～8.908，熔点时液体镍的比重为7.9。 B.镍的比热：在0～1000℃的温度范围内改变于420～620焦耳/公斤.K，在居里点或其附连有一明显的顶峰，此温度下失掉铁磁性。 C.镍的电阻：在20℃时按其纯度99.99～99.8%改变于6.8～9.9微欧厘米(10-8Ωm)。镍基合金尽管广泛用于热电元件，但因为氧化联系纯镍实践上无此用处。 D.镍的热电性与铁，铜，银，金等金属不同，较铂为负，所以在冷端的电流由铂流向镍，因而，以镍作为热电元件时可发作高的电动势。 E.镍具有磁性，是许多磁性物料(由高导磁率的软磁合金至高矫顽力的永磁合金)的首要组成部分，其含量常为10~20%。 1.2.1.2 化学性质 金属镍是元素周期表第8副族铁磁金属之一，原子序数28，原子量58.71，熔点1453±1℃，沸点2800℃。天然生成的金属镍有五种安稳的同位素：Ni5867.7%，Ni6026.2%， Ni611.25%，Ni623.66%，Ni641.66% 。其首要化学性质有： A.在大气中不易生锈以及能反抗苛性碱的腐蚀。大气试验成果，99%纯度的镍在20年内不生锈痕，不管在水溶液或熔盐内镍反抗苛性碱的才能都很强，在50%欢腾苛性钠溶液中每年的腐蚀性速度不超越25微米，对盐类溶液只简单遭到氧化性盐类(如氯化高铁或次氯酸铁盐)的腐蚀.镍能反抗一切的有机化合物。 B.在空气中或氧气中，镍表面上构成一层NiO薄膜，可防止进一步氧化，含硫的气体对镍有严峻腐蚀，尤其在镍与硫化镍Ni3S2共晶温度在643℃以上时更是如此.在500℃以下时镍关于无明显效果。 C.20℃时镍的电极电位为-0.227伏，25℃镍的电极电位为-0.231伏，若溶液中有少数杂质，尤其是有硫存在时，镍即明显钝化。 1.2.2 镍的化合物及性质 在自然界里镍的化合物有三种根本形状 1：镍的氧化物 2：镍的硫化物 3：镍的砷化物. 1.2.2.1 镍的氧化物 镍有三种氧化物：即氧化亚镍(NiO)，四氧化三镍(Ni3O4)及三氧化二镍(Ni2O3)。三氧化二镍仅在低温时安稳，加热至400~450℃，即离解为四氧化三镍，进一步进步温度终究变成氧化亚镍.镍可构成多种盐类，但与钴不同，只生成两价镍盐，因而，不安稳的三氧化二镍常作为较负电金属(如Co，Fe)的氧化剂，用于镍电解液净化除Co之用。氧化亚镍的熔点为1650∽1660℃，很简单被C或CO所复原.氧化亚镍与CoO，FeO相同，可构成MeO SiO2和2MeO SiO2两类硅酸盐化合物，但NiOSiO2不安稳.氧化亚镍具有触煤效果，可使SO2转变为SO3，而SO3与NiO又能够构成安稳的硫酸盐，并较铜，铁的硫酸盐安稳，加热到750~800℃才明显离解.氧化亚镍能溶于硫酸，，和硝酸等溶液中构成绿色的两价镍盐.当与石灰乳发作反响时，即构成绿色的氢氧化镍(Ni(OH)2)沉积。 1.2.2.2 镍的硫化物 镍的硫化物有：NiS2，NiS5，Ni3S2，NiS.硫化亚镍(NiS)在高温下不安稳，在中性和复原气氛下受热时按下式离解：3NiS = Ni3S2 +1/2S2在冶炼温度下，低硫化镍( Ni3S2 )是安稳的，其离解压比FeS小，但比Cu2S大。 1.2.2.3 镍的砷化物 镍的砷化物有砷化镍(NiAs)和二砷化三镍(Ni3As2)。前者在自然界中为红砷镍矿，在中性气氛中可按下式离解：3NiAs =Ni3As2+As在氧化气氛中红砷镍矿的砷一部分构成蒸发性的As2O3，一部分则构成无蒸发性的盐(NiOAs2O3)。因而，为了更彻底地脱砷，在氧化焙烧后还必须再进行复原焙烧，使盐转变为砷化物，进一步氧化焙烧中再使砷呈As2O3形状蒸发，即进行替换的氧化复原焙烧以完结脱砷进程。 1.3 镍的用处及其消费量 1.3.1 镍的用处 1.3.2 镍的消费量 1.3.1 镍的用处 镍与铂，钯类似，具有高度的化学安稳性，加热到700～800℃时仍不氧化.镍在化学试剂(碱液和其它试剂)中安稳.镍系磁性金属，具有杰出的耐性，有满意的机械强度，能饱尝各种类型的机械加工(压延，压磨，焊接等).纯镍特别是镍合金在国民经济中取得广泛的应有.镍具有杰出的磨光功用，故纯镍用于镀镍技能中.特别值得指出的是纯镍还用在雷达，电视，原子工业，远距离操控等现代新技能中.在火箭技能中，超级的镍或镍合金用作高温结构材料.镍粉是粉末冶金中制造各种含镍零件的质料，在化学工业中广泛用作催化剂.镍的化合物也有重要用处.硫酸镍首要用于制备镀镍的电解液，镍则用于油脂的氢化，氢氧化亚镍用于制备碱性电池.硝酸镍还能够在陶瓷工业中用作棕色颜料.可是，纯镍金属和镍盐在现代工业用处中耗费不多，而首要是制成合金运用.全国际耗镍最多的国家是美国和英国，占总产值的60～70%。其间用于合金的镍量到达80%以上。跟着我国改革开放，工业技能飞速开展，电气工业，机械工业，建筑业，化学工业等对镍的需求也愈来愈大。近十年我国的镍的工业又有了很大的开展.归纳起来镍的用处可分为六类： a.作金属材料，包含制造不锈钢，耐热合金钢和各种合金等3000多种，占镍消费量的70%以上。 b. 用于电镀，其用量约占镍消费量的15%。首要用在钢材及其他金属材料的基体上掩盖一层经用，耐腐蚀的表面层，其防腐功用要比镀锌层高20~15%。 c. 在石油化工的氢化进程中作催化剂.在煤的气化进程中，当用CO和H2组成时发作下列反响：CO + 3H2 →CH4 +H2O(温度800℃，催化剂)常用的催化剂为高度涣散在氧化铝基体上的镍复合材料(Ni25~27%)。这种催化剂不易被H2S，SO2所毒化。 d.用于用作化学电源，是制造电池的材料.如工业上已出产的Cd-Ni，Fe-Ni，Zn-Ni电池和H2-Ni密封电池。 e.制造颜料和染料。其最首要的是组成黄橙色颜料。 f.制造陶瓷和铁素体。如陶瓷上常用NiO作着色剂添加还能添加料坯与铁素体间的粘结性，并使料坯表面光洁细密。铁素体是一种较新的陶瓷材料，首要用于高频电器设备。 1.3.2 镍的消费量 镍的消费相对比较单一，首要会集在不锈钢，合金钢，电镀，电池，触媒，军工等范畴，其间不锈钢职业耗镍量最大，约占整个镍消费的60—70%。2001年我国不锈钢产值为75万吨左右，耗镍量约4.5万吨.非钢职业近年来开展迅猛，2001年耗镍量约3万吨，其间电镀及镍网职业耗镍最大，约为2万吨，电池职业5000吨，触媒职业1500吨，军工职业2000吨，其它职业1500吨，使全国镍的消费量到达7.5万吨左右，消费量迅猛添加。 我国镍的消费按商场细分准则和区域区分呈五大商场区域： A.以上海为中心的华东商场：包含江，浙，沪，皖三省一市.在此区域内有全国首要的金属期货交易所和长江，华通两个现货商场.现在该区域内年消费镍3万吨左右。未来几年内宝钢集团所属上钢一厂，三厂，五厂合计有150万吨的不锈钢产能将连续构成，镍的潜在消费惊人。150万吨产能估量含镍不锈钢为100-120万吨，理论计算耗镍量为8-10万吨，考虑其运用废钢要素，不锈钢添加的产能至少要耗费5万吨原镍，再加上电镀，合金，镍网，铸造等职业镍的消费，使该区域对镍的需求在未来将到达8万吨以上。 B.以太钢为要点的华北商场：包含太原，天津，北京三地.现在该区域镍的消费量约2.8万吨，有80%会集在太原钢铁公司。太钢在未来将构成100万吨不锈钢出产才能，到时原镍耗费估计到达5.2万吨左右，从而使华北商场镍的消费量到达5.6万吨水平，是一个极为重要的区域，并且该区域对钴，铂族金属的需求量也较大。 C.以电镀为要点的珠江三角洲及周边商场：该区域经济兴旺，镍的年消费量在6000—8000吨，但在往后适当一段时期内生长潜力不大。 D.以沈阳为中心的东北商场：首要是冶金，军工，电池职业，年消费镍约6000吨.跟着宝钢，太钢不锈钢方案的施行，东北地区的不锈钢出产会逐渐萎缩，优势将会集在高温合金和军工钢方面，消费量呈递减趋势。 E.以重庆为要点的西南商场：包含云，贵，川三省，首要是冶金，电镀职业，年消费镍量约4000吨。重庆市把轿车，摩托车做为支柱产业来规划和开展，电镀用镍呈添加趋势，估计未来西南商场对镍的需求将到达5000吨/年水平。 1.4 镍的出产值及其改变 我国镍工业起步于1953年。在金川镍矿被发现前，我国一向被外国视为“贫镍国”，一些国家也趁机对我国施行镍封闭，以此限制我国现代工业的开展。五十年代初，上海冶炼厂，沈阳冶炼厂，重庆冶炼厂等首要在铜电解液中和处理杂铜的进程中提取镍金属，以满意国家对镍的需求。此外，也从吉巴进口的氧化镍中制取镍金属。我国运用国内矿产质料提取镍是从四川会理镍矿开端的。1959年，四川会理镍矿投入出产。1963年和1964年，金川镍矿和吉林磐石镍矿又相继投入出产.特别是金川镍矿的发现和建成投产，不光使我国的镍资源储量跃居国际前列，并且大大进步了我国国产镍的产值，为我国现代工业的开展奠定了根底.特别是进入新世纪以来，金川公司不断加大对矿山的投入，使用新的探矿，找矿办法，在自有矿山的深部和外围进一步勘探，仅2001年就在龙首矿深部发现一出中型矿体，含镍，铜金属量别离到达6万多吨和3万多吨。 截止2003年，全国精镍的年出产才能约6.8万吨，其间：金川公司6万吨，成都电冶厂5000吨，重庆冶炼厂1500吨，新疆阜康冶炼厂2000吨。但实践产值达不到，只要6.2万吨(不包含镍盐含镍量)，质料缺乏是限制达产的最首要要素。值得一提的是我国最大的镍出产厂商金川公司近几年通过技能改造和资源操控战略的施行，出产才能大为进步.依据该公司的开展方针，到2006年其产值将超越10万吨。

镉是银白色有光泽的金属，密度8.64，熔点320.9℃，沸点765℃，有耐性和延展性。镉在湿润空气中缓慢氧化并失掉金属光泽，加热时表面构成棕色的氧化物层。高温下镉与卤素反响剧烈，构成卤化镉。也可与硫直接化合，生成。镉溶于酸，但不溶于碱。氧化镉和氢氧化镉的溶解度都很小，它们溶于酸，但不溶于碱。镉可构成多种配离子，如Cd(NH3)、Cd(CN)、CdCl等。镉的毒性较大，被镉污染的空气和食物对人体损害严峻。　　镉的首要矿藏有硫镉矿、菱镉矿及方镉矿等，但均不构成独自矿床。镉赋存于锌矿、铅锌矿和铜铅锌矿石中，尤其是在淡色的闪锌矿中含量较高，一般为0.1-0.5%，高达5%，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、铅冶炼厂的富镉尘均可提取镉。因为镉污染环境，铅锌冶炼厂有必要从排放物中收回镉。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质料。　　镉的提取办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。湿法提镉为我国大都工厂所选用，首要包含：铜镉渣浸出、置换堆积海绵镉、海绵镉溶解、镉液净化、电解堆积和熔化铸锭等工序。　　铜镉渣首要含有锌、镉、铜等金属及其氧化物，还含有少数的砷、锑、铁、钴、镍、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。此刻，浸出液成分为Cd＞10克/升、Fe＜1克/升、Cu 0.05克/升，pH＝5.2～5.4。浸出液调整pH为3～4后，参加锌粉(为理论量的1.2～1.3倍)置换，得到海绵镉。硫酸锌滤液（含Cd＜50毫克/升＝回来锌体系。海绵镉经天然氧化后，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。电解滤液得到电积镉。镉电积的操作与锌电积类似，但因为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)：Cd 60～150、Zn 30～40、H2SO4 100～160，温度25～30℃，为了改进镉在阴极分出状况，可增加动物胶。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，可用真空蒸馏法独自处理。　　　　因为浸出和置换过程中能发生剧毒的(AsH3)，其他过程中也发生含镉的有害气体，所以应有杰出的通风排气等安全措施。　　　　联合法提镉是我国火法炼锌厂和铜铅冶炼厂选用的办法。镉尘先经焙烧脱去砷、锑等杂质，得到浸出功能杰出的焙砂，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(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维护下，铸成粗镉锭。将粗镉参加精馏塔内精馏提纯，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。镉的收回率可达99.7％。　　被镉污染的空气比被镉污染的食物对人体的损害更严峻。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。　　镉用于制作轴承合金、特殊易熔合金、耐磨合金、焊锡，镉对盐水和碱液有杰出的抗蚀功能，能够用作钢构件的电镀防腐层，但近年来因镉有毒性，此项用处有减缩的趋势。镍-镉和银-镉电池具有体积小，容量大的长处。镉是制作钎焊合金和低熔点合金的首要成分之一。镉具有较大热中子抓获截面，因而含银80%、铟15%和镉5%的合金可用作原子反响堆的控制棒。

在湿法炼锌工艺中，硫化锌精矿欢腾焙烧时镉富集在烟尘中，成为提镉的质料。当烟尘中镉可溶率低于90％时，可在500-550℃下进行硫酸化焙烧，将可溶镉提高到95％以上。烟尘提镉的根本进程是：烟尘浸出→置换沉镉→压团熔铸→粗镉精馏。    （一）浸出    榜首段在始酸较低（<20g/L）和结尾较高pH（75.2)条件下进行中性浸出，以除掉浸出液中的铁砷等杂质。第二段在高始酸（＞30g/L）和结尾低pH下进行酸性浸出。浸出温度90℃，时刻16h,液固比（3-6）:1。两段浸出Cd浸出率可达95%，渣含Cd<2.0%。    （二）置换    浸出液用Zn置换Cd，反响分两次进行，一次投人反响所需锌粉量的95％，置换操控溶液含Cd lg/L,得到较纯的海绵镉；第2次参加超越理论用量较多的锌粉，得出含锌高的海绵镉，其含量为0.3％-0.5％，作为提取的质料。两次置换的技能条件为：     置换次数      温度/℃    时刻/min    溶液含Cd（置换前／后）      一次          50-60      30-35       15-19/1-2.4      二次          45-50        50        1-2.4/0.03-0.1    （三）压团熔铸    置换产出海绵镉经压团，并在烧碱覆盖下熔铸成锭。压团压力＞12kPa，镉团含水约7%。熔铸温度400-500℃，时刻2-3h,烧碱单耗120-150kg/t。粗镉含Cd 98.5％-99.2％。    （四）粗镉精馏    粗镉先在镉内熔化，然后守时定量加人精馏塔内，熔融状况镉在塔内流经层层相叠的塔盘时，替换进行加热蒸腾和冷凝回流。纯镉蒸气上升至冷凝器冷成液态，守时放出铸成精镉锭。高沸点杂质铜、铁等向下流进渣镉，守时排出。产出精镉纯度可达99.995%，契合国标精一级品要求。

镉没有独自矿床，常与铅锌矿共生，含镉0.01%～0.07%，选矿时大部分进入锌精矿。约95%的镉是从锌冶炼进程中收回的，冶炼出产质料首要有湿法净液工序的铜镉渣、锌蒸馏的富镉兰粉、铜铅锌冶炼的烟尘、锌白工厂的浸出渣等，其间镉的含量动摇较大。现在我国锌冶炼进程中镉归纳收回率在80%左右，锌精矿中含镉平均在0.1%～0.2%左右，镉档次低，富集提取难度大。某公司锌精矿中镉档次只要0.15%左右，在选用传统湿法炼锌焙烧－浸出－净化－电积工艺中，总有适当部分镉被涣散，导致收回率下降，污染环境。现在，该公司以海绵镉作为产品出售，且产出的海绵镉含镉仅50%～60%，不能满意真空精粹对镉绵的要求，所以本文针对该公司现有镉出产现状对铜镉渣提取镉绵工艺进行了优化研讨。 一、试验质料及试剂 试验质料为驰宏公司中浸液净化所得铜镉渣，铜镉渣经80℃真空烘干36h，至分量安稳，测水份为19.82%，烘干样送分析Zn、Cu、Cd等首要元素，成果为(%)：Zn 23.16、Cu 7.76、Cd 17.95、Co 0.02、Fe 0.19、Sb 0.074。质料能谱分析标明，98%的铜以金属单质的形状存在，周围集合有硫酸锌，未见高富集的金属锌独自存在，镉绝大部分以金属镉的方式存在，伴有少数。 置换锌粉为吹制锌粉，无结块、无杂物、总锌>98%、活性锌成分>92%，锌粉粒度－0.251～+0.147mm;其它试剂有98%浓硫酸，分析纯氧化锌、二氧化锰及石灰；首要器件：500mL烧怀、LabTech EH35A plus主动控温加热仪、IKARW20digital数显拌和器、温度计、分析天平、真空泵、真空干燥箱、三角漏斗、兰格BT100－1J恒流泵，PHS－3D型pH计和6503型高温复合电极。 二、试验准则流程 试验准则流程见图1。该流程将产出的镉绵经过火法工艺经粗炼和真空精粹出产高纯精镉。经过火法和湿法相结合的工艺，用精馏提镉替代电解精粹镉，并改造现有工艺流程，制备高档次镉绵，镉档次由现在的50%～60%进步到80%以上，经压团熔炼后可直接进行接连精馏，撤销接连熔炼工序和电积，完结精镉出产的接连化作业，优化工人操作环境，进步主动化水平，削减镉环境污染，完结镉提取闭路循环，到达零排放。图1  准则工艺流程 三、成果与评论 （一）铜镉渣一段浸出 1、结尾pH的影响 浸出试验条件∶液固比6∶1，时刻6h，温度80～85℃，始酸浓度10～15g/L，进程操控溶液pH=1.5～1.8，在5.5h后，调整矿浆结尾pH，过滤，浸出渣用pH=4.5～5.0的酸洗刷。成果见表1。 表1  结尾pH的影响表1标明，pH＝5.22时，镉浸出率98.31%，溶液含Cd 25.25 g/L；当结尾pH＝5.74时，渣含锌进步至7.64%，当浸出渣含锌较高时，将不使用于后续铜渣火法处理，一起pH升高，锌的水解趋势加大，所以浸出结尾pH不该超越5.4。 2、浸出时刻的影响 浸出试验条件∶液固比6∶1，温度80～85℃，始酸浓度10～15g/L，进程操控溶液pH=1.5～1.8，在每次完毕浸出之前0.5h，调整溶液pH至2.0～2.5，拌和0.5h，浸出渣用pH＝4.5～5.0的酸洗刷。试验成果见表2。 表2  浸出时刻的影响成果标明，随时刻的延伸，渣含锌逐步下降，但几组试验成果改变不大，镉浸出率均大于99%，渣含镉小于0.65%，渣含铜可达33.5%以上，当试验时刻为2h，试验成果已到达浸出的要求，原因是用500 mL的烧怀进行试验，试验温度安稳、拌和充沛。但出产中应该操控时刻4～6h，以使反响充沛完结。表2所列4组试验数据渣含锌均比较低，这是因为结尾pH偏低的原因，结尾pH为4.0～4.5，但铜含量略微偏高，溶液成分见表3。 表3  不同浸出时刻的滤液（二）浸出渣二段逆流浸出 为尽可能操控镉的涣散，进步锌的收回及铜渣的档次，对一段浸出渣（一段扩大试验渣，含Zn6.22%，Cu 24.27%，Cd 0.49%，水51.4%）进行了二段逆流浸出。二段浸出试验条件：液固比5∶1，温度75～80℃，操控pH=2.0～2.5，时刻3h。 完结成果：二段浸出渣含Cu 29.86%，Cd 0.26%，滤液含Zn 3.9g/L。滤液返铜镉渣一段浸出工序，滤渣送铜冶炼厂火法提铜。 （三）海绵镉选择性富集 使用扩大试验滤液进行一次锌粉置换出产海绵镉。置换前溶液含Cd 24.50g/L，考虑置换前液总体积较少，试验在500mL烧怀中进行，试验溶液体积300mL，温度50～55℃，反响时刻45～60min，锌粉用量为溶液中镉理论用量的80%，锌粉参加时刻10min。海绵镉过滤洗刷，真空烘干。试验数据见表4。 表4  一次锌粉置换试验成果表4标明，当置换前液锌含量在30～40g/L时，一次置换海绵镉产品含镉可达85%以上，海绵镉含锌小于2.5%，但置换前液锌含量在80～130g/L时，一次置换海绵镉产品含镉即下降至78.42%，含锌进步至3.25%。 一次置换后溶液还有3～5g/L的镉，用锌粉置换剩余镉，镉渣回来一段铜镉渣浸出，滤液除钴后，回来锌冶炼中性浸出。 （四）海绵镉造液浸出 因为一次置换前液含锌高但含镉低，锌镉比为(4～5)∶1，故一次置换所得到的海绵镉不只含锌高，镉档次较低，且还有部分其它杂质，不能满意粗镉精粹工艺的要求(镉档次大于80%、Zn小于4%)，而且不易压团，所以将一次海绵镉需进行造液浸出，除杂。 因试验室所制取的海绵镉数量少，海绵镉造液浸出试验所用质料由驰宏公司供给。海绵镉成分为(%)∶Cd 53.53、Zn 10.46、Cu 0.14、Fe 0.091。 海绵镉造液浸出试验条件及操作：将露天天然氧化后的海绵镉用高酸浸出，硫酸开始浓度400～500g/L，液固比1∶1，温度90～95℃，试验选用机械拌和，并通入适量空气，反响3h以上，依据残酸量及Cu量，参加新鲜海绵镉降酸除铜，然后稀释至液固比3∶1（与质料之比），并用石灰浆液调整酸度至4.0左右，参加除铁，无铁后参加石灰乳调整酸度至5.0～5.2，过滤，滤渣回来铜镉渣浸出，滤液用于下一工序锌粉二次置换。分析测定滤渣含Cd 2.94%，Zn 2.48%，溶液含Zn 25g/L，Cd 176g/L。 （五）粗镉提取研讨 造液浸出液用锌粉进行二次置换出产镉绵，试验条件为：置换前溶液含Cd 176g/L，Zn 25g/L，考虑置换前液的总体积较少，试验在500mL烧怀中进行，溶液体积300mL，温度50～55℃，反响时刻0.5～1.0h，锌粉用量为溶液中镉理论用量的1.1%～1.2%，锌粉缓慢参加，参加时刻10min。镉绵天然过滤，真空烘干，产品含镉95.12%，Zn 2.17%。 二次置换镉绵纯度较高，镉绵含镉大于80%，锌含量小于4%，可满意下一步镉绵粗炼和真空精粹的要求。 四、定论 断定了铜镉渣选择性浸出，海绵镉选择性富集和镉绵提取工艺优化条件。经工艺优化后镉绵含镉达80%以上，含锌小于4%，可满意后续镉绵真空精粹对质料的要求。

镉(cadmium) 　　一种化学元素，化学符号Cd，原子序数48，原子量112.411，属周期系ⅡB族。1817年德国F.施特罗迈尔从碳酸锌中发现镉，K.S.L.赫尔曼和J.C.H.罗洛夫也在氧化锌中发现镉，其英文名称来源于拉丁文cadmia，含义是菱锌矿。镉在地壳中的含量为2&times;10-5%，在自然界中都以化合物的形式存在，主要矿物为硫镉矿(CdS)，与锌矿、铅锌矿、铜铅锌矿共生，浮选时大部分进入锌精矿，在焙烧过程中富集在烟尘中。在湿法炼锌时，镉存在于铜镉渣中。 　　镉是银白色有光泽的金属，熔点320.9℃，沸点765℃，相对密度8.642。有韧性和延展性。镉在潮湿空气中缓慢氧化并失去金属光泽，加热时表面形成棕色的氧化物层。高温下镉与卤素反应激烈，形成卤化镉。镉可溶于酸，但不溶于碱。镉的氧化态为＋1、＋2。氧化镉和氢氧化镉的溶解度都很小，它们溶于酸，但不溶于碱。镉可形成多种配离子，如Cd(NH3)、Cd(CN)、CdCl等。镉的毒性较大，被镉污染的空气和食物对人体危害严重，日本因镉中毒曾出现&ldquo;痛痛病&rdquo;。 　　可用多种方法从含镉的烟尘或镉渣(如煤或炭还原或硫酸浸出法和锌粉置换)中获得金属镉。进一步提纯可用电解精炼和真空蒸馏。镉主要用于钢、铁、铜、黄铜和其他金属的电镀，对碱性物质的防腐蚀能力强。镉可用于制造体积小和电容量大的电池。镉的化合物还大量用于生产颜料和荧光粉。

火法炼锌厂都是采用精馏精炼制得精镉。在精锌精馏过程中从镉塔产出一种含镉在15%～30%或5.6%～20.8%的高镉锌。从这种高镉锌中提取镉一般采用精馏塔分离高沸点的杂质制得粗镉，然后加NaOH和NaNO3进行碱性精炼除去残余的锌，进入纯镉的生产过程。

一、概述     选用湿 法和火灶台组成的联合法从含镉烟尘中提取镉与，是我国葫芦岛锌厂自行开发的技能。它包含焙烧、浸出、净化、置换、压团熔炼和精馏工序，其间焙烧工序，可依据含镉质料性质决议取舍。       联合法提镉工艺流程的首要特色如下：       （一）产品质量高       精镉纯度可安稳在99.995％以上，超越电镉（99.96％）质量。       （二）收回率高       粗镉冶炼收回率大于85％，精馏收回率达99.7％以上。       （三）操作简洁，人员少，劳动条件较好。       （四）操作条件较简略，耗电少。       （五）精馏设备结构较杂乱，须用报价较贵重的SiC盘。       图1为联合法提取镉和的工艺流程图。    图1  联合法提镉和的工艺流程       二、质料       竖罐炼锌的提镉质料为焙烧蒸腾富集的烟尘，其间流态化焙烧烟尘是在氧化性气氛下蒸腾的，镉的可溶解较高；反转窑焙烧烟尘是在微复原气氛下蒸腾的，含硫高，镉的可溶率低，有时需求再焙烧。       含镉烟尘粒度较细，密度较小，最好选用真空吸送运送，吸送路度不超越150m，吸送高度不超越15m较为有用。     表1为含镉烟尘化学成分实例。   表1  含镉烟尘化学成分实例烟尘称号成分，％镉可 溶率％堆积密度t/m3CdZnPbAsInTtBiFeS流态化焙烧、 电收尘烟尘5～725～3015～200.1～0.50.0040.020.11.5～2.08～1085～950.4～0.5一次焙烧旋风 收尘器烟尘10～1220～2320～250.05～0.100.0040.020.1072～510～1640～450.9～1.1二次焙烧电 收尘烟尘15～2418～2225～300.1～0.60.0040.0260.2120.2～0.512～2040～451.3～1.5       三、技能操作条件       （一）硫酸化焙烧       当含镉的可溶率低于90％时，需进行焙烧。一般流态化焙烧的含镉烟尘镉的可溶率在90％以上，流态化焙烧烟尘二次焙烧的含镉烟尘，镉的可溶率40％～50％，故后者需进行硫酸化焙烧。焙烧进程中除有价金属转化为硫酸盐外，还可蒸腾除掉许多砷、锑等杂质。硫酸化焙烧在用直接加热的反转窑内进，可下降硫酸耗费，削减废气量，便于吸收处理。       葫芦岛锌厂硫酸化焙烧选用φ1000×12000mm、内衬115mm耐火砖的反转窑，用煤气直火加热。硫酸参加量约为理论量的150％左右，焙烧带的温度操控为500～550℃。温度过高不只镉易蒸腾丢失，并且构成炉结。硫酸化焙烧设备腐蚀严峻，硫酸耗费大，劳动条件欠好。如果在二次焙烧进程中，添加脱硫办法，进步镉尘的镉可溶率，则可撤销硫酸化焙烧。       硫酸化焙烧窑操作条件实例如下：       窑头温度           350～400℃       焙烧带温度         500～550℃       窑尾温度           300～350℃       料酸质量比         1∶0.8～0.9       加料量             600～700kg/h       焙烧后镉可溶率     ＞95％       （二）浸出       硫酸化焙烧后，在设有经过设备的机械拌和槽内进行中性与酸性浸出，规划较小时，两次浸出可在同一槽内替换进行。       中性浸出       操控较低的始酸和较高结尾pH值，以便于Fe3＋水解沉积，一起除掉大部分As得到较纯的含镉溶液。       酸性浸出       坚持较高的始酸和终酸，在90℃以上的温度下浸出，使残存的难溶金属进一步溶解，以取得较高的金属收回率。但酸浸液中，除和硫酸锌等首要成分外，还含有较多的杂质金属离子及硫酸铟，经萃取提铟后，回来作下一次中浸运用，其间杂质离子，重复水解沉积。       浸出加料       含镉烟尘粒度较细，简单飞扬。规划时宜用湿式球磨浆化，砂泵运送加料，以改进操作环境和减轻劳动强度。     表2为浸出技能操作条件实例。   表2  浸出技能操作条件实例浸出阶段温度，℃始酸，g/L终酸固液比浸出时刻，h弄清时刻，h操作周期,h中浸80～9010～20pH5.0～5.21∶5～62～43～516酸浸＞9030～4020～30g/L1∶32～32～316       表3为浸出工序目标实例。   表3  浸出工序目标实例一浸出阶段浸出液成分，g/L渣率％CdZnInFeAs酸度中浸15～2050～70 3～80.2～1pH5～5.240～50酸浸20～3060～800.1～0.27～81～220～3530～40   表3  浸出工序目标实例二浸出阶段浸出率，％浸出渣成分，％CdZnInCdZnInPb中浸70～8075～85 5～88～10 30～40酸浸10～1510～1580～901.5～2.03～40.01～0.0240～50       （三）水洗进程       酸浸渣经两次水洗后，用真空吸滤，滤渣含铅达45％～55％，送铅冶炼，洗液反回中性浸出。       表4为两次水洗技能操作条件实例。   表4  水洗技能操作条件实例洗次温度℃拌和时刻h弄清时刻h固液比洗液含酸g/L一次50～700.5～11～21∶2 二次50～700.5～1 1∶2＜15       圆盘过滤机操作条件：       温度   常温；真空度    53～73kPa；       过滤才能100～120kg/（m2·h）；渣含水40％～45％。       （四）净化       中浸后的含镉溶液，仍含有部分铁和砷等杂质。置换进程中易发生气体、黑沫外溢、海绵镉松懈等现象，劳动条件恶化，影响海绵镉的质量，因而需净化除铁、砷。作业进程是向溶液内鼓入空气，使Fe2＋氧化成Fe3＋，并操控较高pH值，使铁、砷水解沉积除掉。依据实践经历，溶液中的铁、砷比需求大于10，砷才或许除尽。净化的首要技能条件如下：        1、操控溶液的pH值。铁的氧化反响速度随pH值的升高而增大，当pH＜3时，氧化反响很难进行。净化中一般坚持pH＝5.0～5.2。因为Fe2（SO4）3水解生成Fe（OH）3时游离部分硫酸，使pH值逐渐下降至4～4.5，因而需求参加氧化锌中和游离酸，以坚持pH＝5.0～5.2。        2、鼓风量操控在60～90m3/（m2·h）。        3、操作温度约80～90℃。        4、溶液中金属离子浓度一般不超越130g/L。        5、参加CuSO40.1～0.2kg/m3，能够加快铁的氧化反响。净化后溶液含铁0.01～0.05g/L。       表5为净化技能操作条件实例。   表5  净化技能操作条件实例项目单位条件溶液中金属离子浓度g/L80～140温度℃80～90pH值 5.0～5.2单位时刻鼓风量m3/（m3·h）60～90硫酸铜用量kg/m30.1～0.2净化时刻H1～2净化后溶液含铁g/L0.01～0.1弄清时刻h3～4       表6为净化工序目标实例。   表6  净化工序目标实例序号净化前液，g/L净化后液，g/L净化渣，％CdZnFeAsCdZnFeAsSbCdZnFeAs例123685.80.2523650.130.03 1.5149.55.1例221706.00.3920.5690.12  1.618114.6       （五）置换       锌粉置换分两段进行，榜首段置换镉，第二段富集。       置换进程中须参加适量的硫酸，以溶解锌粉外表的ZnO膜，添加锌粉活性，加快置换反响。置换温度不宜过高，以防海绵镉在高温下复溶。净化后液尚含有微量砷，故置换进程中仍有微量的发生，因而，置换作业必须在设有排风设备的密闭机械拌和槽内进行，以防中毒。       一次置换       参加理论锌粉量的95％左右，参加的锌粉能够彻底反响，置换后液含镉尚坚持1g/L左右。这样不只能下降海绵镉含锌，并且简直悉数保存于溶液中。       表7为一次置换技能操作条件实例。   表7  一次置换技能操作条件序号置换前液，g/L技能操作条件一次置换后液体分，g/LCdZnT1H2SO4②温度，℃时刻，min锌粉参加量ZnCdT1114.75680.0401550～603090①77.52.420.04219720.0502050～603595①85.21.080.05 ①为理论量的百分数； ②因为锌粉质量低（ZnO,CdO含量高，锌档次低），致使耗酸量大。       二次置换       一次置换后液中参加稍过量的锌粉，得高锌海绵镉，其含量为0.3％～0.5％，是提取的质料。其流程可参见图1。二次置换后液，含Zn70～100g/L，用于收回锌。       表8为二次置换技能操作条件实例。   表8  二次置换技能操作条件序号置换前溶液，g/L技能操作条件一次置换后液体分，g/LCdZnT1H2SO4温度，℃时刻，min锌粉参加量ZnCdT1pH12.4277.50.043.045～5050120①680.1110.0194.021.0885.20.052.545～5050120①880.030.0024.8 ①为理论量的百分数。       （六）压团熔炼       一次置换产出的海绵镉是表面积较大的粒状海绵体安排，简单氧化，需用油压机限制成团。镉团在熔融的烧碱覆盖下熔铸成镉锭。镉团参加熔体烧碱中，简单引起溅液，须设密封加料设备。镉的熔铸进程实际上也是碱法精粹进程，海绵镉中的杂质金属大部分都能溶解于烧碱中。表9为压团熔炼技能操作条件。表10为熔炼进程中杂质脱除实例。   表9  压团熔炼技能操作条件项目单位实例项目单位实例成团压力MPa12～15熔炼温度℃400～500镉团含水%7～8熔炼时刻h2～3镉团密度kg/cm34.5～5烧碱单耗kg/kg120～150   表10  镉团熔炼进程中杂质脱除状况，％序号海绵镉团成分粗镉成分杂质脱除率ZnPbFeCuAsZnPbFeCuAsZnPbFeCuAs12.730.640.0690.1040.1930.00880.4560.00410.0960.006499.528.530.58.095.422.251.230.09350.0990.1360.00570.4710.01040.0670.004999.8628922.096.432.251.460.0670.1490.1150.00390.7250.00490.080.00299.8519345.598.3       （七）粗镉精馏       粗镉精馏工艺是葫芦岛锌厂于1957年首要创建的。其原理根本沿袭锌的精馏，但工艺设备独具特色。       粗镉中杂质含量较多，改变也较大，葫芦岛锌厂的粗镉化学成分及其物理性能列于表11。   表11  葫芦岛锌厂粗镉化学成分及杂质金属的物理性质金属含量％熔点℃沸点℃固态密度kg/cm3Cd98.5～99.23207678.65Zn0.005～0.014199067.13Pb0.2～0.8327152511.34As0.004～0.01814615（提高）5.72T10.001～0.005303145711.82Fe0.005～0.01133527407.80Cu0.07～0.2108323608.90       由表11可知，粗镉中的杂质，除砷在615℃提高外，其它金属杂质的沸点，都远高于镉的沸点，而砷与锌虽可与镉一起蒸馏，但与烧碱的熔炼进程中，砷与锌均可熔于烧碱中，再经过粗馏而降到0.002％以下，到达精镉标准。铜与铁的沸点很高，在镉的沸点温度下，其蒸气压很小，故在镉粗馏进程中，微量铜、铁进入精镉可视为机械搀杂。据此，粗镉精馏进程，实质上是镉铅的分馏，然后可在一台精馏塔内完成镉的精馏。这是与锌精馏的差异。       粗镉精馏进程大致如下：       粗镉在熔化锅内熔化后，守时定量参加加料器，而接连流入塔内的液体在塔内经加热蒸腾和冷凝回流替换进行，纯镉蒸气上升至榜首和第二冷凝器别离冷凝成液状，冷却到必定温度，流入精镉锅，定时铸成镉锭，高沸点金属经回流富集逐渐下贱，进入渣锅，定时排出。       镉精馏炉可用烟煤、煤气或其它气体燃料加热，炉温安稳，易于操控，因而其加热设备右因燃料而异。表12为葫芦岛锌厂粗镉精馏顶用发生炉煤气加热的操作温度实例。   表12  粗镉精馏操作温度近制实例操控部位温度，℃燃烧室中部①1070～1080燃烧室底部①1040～1050燃烧室上部①620～640冷凝器680～700冷却器570～590粗镉熔化锅380～420加料器400～450粗镉锅400～450渣锅500～550（排渣提温）800～850 ①此外温度可依据产品质量、产值作恰当变化，但温度变化每次不大于±5℃。   表13为粗镉、精镉及镉渣成分实例。   表13  粗镉、精镉及镉渣成分实例，％序 号粗镉精镉镉渣ZnPbFeCuAsZnPbFeCuAsCdPbZnCuFeAsT110.00880.4560.00410.00960.00640.00020.000670.000490.0001＜0.00270～7213～150.02～0.083.1～4.62.1～3.13.5～4.90.1～0.220.00570.4710.01040.0670.00490.00020.000720.000490.00010.00230.00390.7250.00490.080.0020.00020.000740.00050.00010.002       四、技能经济目标       （一）粗镉部分        1、镉收回率85％以上。        2、锌收回率90％以上。        3、物料单耗（以每吨镉计）：  硫酸9～10t氧化锌0.5～0.6t硫酸铜10～20kg烧碱150～160kg锌粉700～750kg生活水～200t汽（78.4～98.1kPa）～40t电240～250kW·h       （二）精镉部分        1、镉总收回率99.7％以上。        2、镉直接产出率98％以上。        3、物料单耗（以每吨镉计）：烧碱12～14kg，煤650～700kg，水1.5～2t。       五、首要设备挑选       （一）浸出、净化、置换槽       浸出槽可选用钢板衬花岗岩（60～80mm），耐腐耐磨。葫芦岛锌厂已用六年仍无缺。净化槽也可用此原料。置换槽可选用钢衬木板槽，运用作用尚好。       所需槽数N按下式核算：   N＝V（t/24V有）       式中V－日处理矿浆或溶量，m3；            V有－所选槽的有用容积，m3，为槽几许容积的0.85～0.9；            t－操作周期，h，浸出取8，净化取4～6，一次置交换30～40min，二次置交换40～50min。       （二）精镉炉       精镉炉由塔本体、燃烧室、换热室组成，并与熔镉锅、加料器、镉蒸气冷凝器及冷却器、精镉锅、渣锅等设备相连，构成一个密封体系。图2为镉精馏炉示意图。    图2  镉精馏炉标意图   1―加料器；2―塔盘；3―塔盘底座；4―渣锅；5―冷凝器       塔体是精镉炉的主体，塔盘尺度、组合和每块盘的设置，可参照锌的精馏理论核算挑选断定，也可依据实践依照精镉炉的特色经过核算断定。        1、塔体的挑选核算       （1）塔日处理量   Mcd＝G/365n       式中Mcd－精镉塔日处理量，kg/d；            G－年处理粗镉量，kg/a；            n－塔的工作率。       （2）塔内物料分配率：可按冶金核算和实践数据设定塔内物料分配比（见表14）。   表14  精镉炉塔内物料分配率项目代表符号选用分配系数图例及关系式参加粗镉P11  关系式： P1＝P3＋P5 P3＝P1＋P2－P4 P5＝P4－P2回流量P20.1产出镉渣P30.005蒸腾量P41.095产出精镉P50.995       （3）塔内镉液加热蒸腾所需热量Q需   Q需＝Q加＋Q气kJ/h       式中Q需－塔内镉液加热至沸点所需热量，kJ/h，   Q加＝P1c（t沸－t液）            P1－参加塔内粗镉量，kg/h；            c－镉液加热到沸点时的比热容，kJ/（kg·℃）            t沸－镉液沸点温度，℃，取767；            t液－入塔镉液温度，℃，550～600；            Q气－塔内镉液气化所需热量，kJ/h；   Q气＝P1P4c气            P4－塔内镉液气化分配值；            c气－镉的气化潜热，kJ/kg。       经过SiC塔壁单位面积传入的热量核算：   Q壁单＝（t外－t内）/［（S1/λ1）＋（S2/λ2）］       式中Q壁单－塔壁单位面积传热量，kJ/（m2·h）；            S1－塔盘壁厚，m；           λ1－塔盘壁导热率，9.30～10.47W/（m2·℃）；            S2－塔盘表面釉和涂料厚度，m；           λ2－塔盘釉质和涂料导热率，或外加SiC套和SiC填料的导热率，W/（m2·C）（精镉塔因为热容量小，盘内温度动摇大，常在塔外加SiC套，在套与塔之间填入SiC灰捣固，约30mm厚，SiC套壁厚亦为30mm。大容积塔体可不加套）；        t内、t外－别离为塔盘内、外壁温度，℃，可取   t内＝780℃，t外＝1040℃。       （4）塔壁单位面积出产强度       塔壁单位面积出产强度一般可取45～50kg/（m2·h），或1080～1200kg/（m2·d）       （5）需求塔盘数       塔体首要由蒸腾盘和回流盘组成，别离核算如下：       蒸腾盘       一般用W形盘，热效率较高。每块蒸腾盘的传热量按下式核算：   Q盘＝Q壁单F盘       式中Q盘－每块蒸腾盘传热量，kJ/h；           Q壁单－塔壁单位面积传热量，kJ/（m2·h）；            F盘－每块盘受热表面积，m2，可自选尺度，也可依据国内沿袭塔盘尺度，精镉炉用盘为360×250×85mm，壁厚为40mm，按壁厚中心线计，一个盘受热表面积为0.091m2。       蒸腾盘数按下试核算：   n蒸＝Q气/Q盘       式中n蒸－塔中蒸腾盘数，块；            Q气－镉液气化所需热量，kJ/h；            Q盘－盘块蒸腾盘传热量，kJ/h。       此外，金属在塔中预热盘数（n预）的求法根本同蒸腾盘，但塔外壁温度应取低些，一般外壁温度可取1020℃，塔内壁温度取760℃。所得盘数仍为蒸腾盘，相加为所需蒸腾盘总数。       回流盘数       一般用平底槽形盘，其数量亦可仿工厂锌精馏规划铅塔的经历公式选定，即   n回＝E（n蒸＋n预）       式中n回－回流盘数，块；            n蒸－蒸腾盘数，块；            n预－蒸腾段预热用蒸腾盘数，块；            E－蒸腾段蒸腾盘总数与回流段塔盘的份额系数，镉精馏塔可取0.6～0.7。        2、塔盘选型与塔体组合       组成精镉炉的有加料盘、底盘、导流盘、蒸腾盘、回流盘等，首要是蒸腾盘和回流盘。其结构方式和特性与锌的精馏塔盘根本相同，唯塔盘尺度变小许多，长宽份额也有别。       葫芦岛锌厂镉精馏炉运用的塔盘一种为276×176×85mm，厚度38mm，另一种为360×250×85mm，厚度40mm。       蒸腾盘为W形，周边的沟槽可存金属液体，以加大塔盘的蒸腾才能，其结构尺度可参看图3。对其要求是，两盘间的空间高度应习惯塔内最大蒸气流速小于5m/S，塔盘上气孔面积也应习惯气流速度的要求。此外盘内液面应坚持必定高度。  图3  蒸腾盘       回流盘为平底长方形，盘内有多道浅格，以使盘内金属熔体成S形活动，以利金属气液两相热交换和杂质金属分凝。       对回流盘结构要求首要是，上气孔面积不小于盘面积的40％，盘内液面应有恰当高度（见图4。）    图4  回流盘       塔盘组合       塔本体首要由底盘、蒸腾盘、加料、回流盘、导流盘等组成。葫芦岛锌厂的镉精馏炉的塔体是由14块蒸腾盘、1块缓冲盘、8块回流盘、1块加料盘和底盘、导流盘堆叠而成。底盘和悉数蒸腾盘置于燃烧室中间，蒸腾盘内的金属镉经加热蒸腾导入回流盘分凝后进入冷凝器。底盘中心有孔，座落在底座上，蒸腾盘余下的铅铁锌液经底座流入渣锅内，定时排出。蒸腾盘上为加料盘和回流盘，一般高出燃烧室上盖，因为镉精馏塔内气压较低，需由外部供热保温，部分回流盘仍在低温保温状况中。最上面为倒扣盘，镉蒸气即由此导入冷凝器。       镉塔组合的原则是相邻两盘应互转成180°装置，使沿盘短边安置的溢流孔交织装备，迫使金属蒸气与金属液体沿着弯曲的途径经过整个塔盘，并不断完成蒸馏与分凝进程，然后到达金属的提纯与别离的意图。塔盘组合实例见图5。  图5  塔盘组合实例图       表15为葫芦岛锌厂镉精馏炉塔体及首要附属设备规格。   表15  葫芦岛锌厂镉精粹炉塔体及其附属设备规格，mm称号原料件数长宽高塔   件反扣盘SiC1360250100导流顶盖SiC136025050回流盘SiC836025085加料盘SiC1545250100加料压盖SiC114525030蒸腾盘SiC1536025085缓冲盘SiC1360 ,,25085底盘SiC136025085底座SiC1610485210底座盖SiC126034060上外套SiC1420310600中外套SiC1420310920下外套SiC1420310920冷凝器本体SiC1515350630压盖SiC156031535冷却器本体SiC1405375185压盖SiC116037530加料器 1Cr18Ni9Ti1   精镉产出锅 1Cr18Ni9Ti1   粗镉熔化锅 1Cr18Ni9Ti1   渣锅 1Cr18Ni9Ti1          六、装备参阅图       图6为粗镉车间装备参阅图实例。  图6  粗镉车间装备参阅   1―排风机；2―烟囱；3―排风管道；4―浸出槽；5―除铁槽； 6―置换槽；8―溜槽；9―泵；10―料斗；11―立式泵；12―铸锭； 13―熔化炉；14―油压机；15―精镉炉；16―过滤机；17―高位槽； 18―精镉模；19―真空泵；20―贮酸罐；21―扬液器

镉是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年德国人司脱马耶从碳酸锌中发现一种新元素，与此同时海尔曼和罗洛夫也自氧化锌中发现了这种新元素。依据拉丁文“Cadima”（菱锌矿）命名为Cadmium。     最早报导出产镉的国家是德国，1852年约出产100kg镉，1918年产值已超越100t。今后，美国成为镉的首要出产国，1930年产值多于1000t，1940年挨近3000t，占其时国际镉产值的70%。1977年国际镉产值达最高值1.9793万t，1989年商场经济国家精镉产值为1.617万t，消费量超越出产值约2300t。     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，其首要物理性质列于表1。镉有8种天然的安稳要素，还有11种不安稳的人工放射性同位素。 表1  镉的重要物理性质性质数值性质数值熔点T/K593.9热导率λ/（W·m－1·K－1）96.8（300K）沸点T/K1038电阻率ρ/（Ω·m）6.86×10－8（273K）熔华热Q/（kJ·mol－1）6.11磁化率x/（m3·kg－1）－2.21×10－9（S）气化热Q/（kJ·mol－1）100.0摩尔体积Vm/cm313.00密度ρ/（kg·m－3）8650（293K）线胀系数α/k－129.8×10－67996（熔点液体）电子亲和势（Me－Me）A/（kJ·mol－1）－26       镉的化学性质与锌相似，在常温下不与枯燥空气效果，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。镉蒸气焚烧发生棕色的烟雾。镉不溶于碱液，而溶于大多数酸中，如硫酸、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大将镉剥下。氧化镉和氢氧化镉与相应的锌化合物不同，不溶于过量的，在酸性硫酸盐溶液中镉离子可被金属锌置换。镉在所有安稳化合物中都呈二价状况，其离子无色。镉可构成配位离子如Cd（NH3）42＋、Cd（CN）42－、和CdI42－。     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损害更为严重。它进入人体后首要损害人的脏，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。     1919年镉开端用作铁和钢防锈的电镀层。到1941年此项使用已成为它的首要用处。但由于本钱高和发生的毒性废物需经特殊处理，镉在电镀中的用量在逐步下降，镉的各种用处和商场消费量见表2。镉的首要用处是出产镍镉电池，日本用于镍镉电池的消费量约占镉消费量的80%。 表2  镉的首要用处和消费量用处消费量1977～19801989～1990质量分数w/%m/t质量分数w/%m/t电池2334505510175颜料274050203700电镀345100101850安稳剂121800101850其他46005925合计1500018500       镉是一种较稀有的元素，它的地壳丰度在和银之间，为1.6×10－6%，海水含镉1×10－8%，估量国际镉储量约54万t。镉在自然界中以矿藏存在，没有独自矿床，常与铅矿共生，在选矿进程中大部分被选入锌精矿。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进程的中间产品。在湿法炼锌厂的硫酸锌溶液净化进程中产出的铜镉渣（含镉4%～20%），火法炼锌厂的粗锌精馏进程中产出的镉灰（含镉10%～30%）和某些铜、铅冶炼厂产出的富镉尘等都是提镉的首要质料。镍镉和铁镉蓄电池的极板等工业废料常作为提镉的二次质料。

湿法冶炼是将锌精矿焙烧为ZnO，用硫酸溶液(锌电解尾掖)浸出，将所得ZnSO,溶液经过电解提取金属锌的办法。该锌的纯度高达99.997%以上，且此法比火法冶炼简单采纳环保办法，针对一向成为向题的浸出残渣的处理，也发明晰新办法。现在国际出产锌锭的80%，日本锌锭的60%选用湿法冶炼。锌精矿的焙烧运用多膛焙烧炉，现在运用欢腾焙烧炉。在1170-1270K焙烧，则可得到含硫约为1.0%(硫化物形状的硫低于0.5%)的培烧矿。当锌精矿中有铁时，则生成难溶于稀硫酸溶液的铁酸锌(ZnO.Fe3 O3),下降锌的收回率。关于收回这种形状的锌将在今后介绍。炉气含8-10SO2，为制作硫酸的质料。因为焙烧矿也有粗粒，所以在破坏后用电解尾液浸出。浸出办法是用单式的酸性或复式的中性一酸性的接连浸出法。浸出液中的Fe2+经MnO2或空气等氧化，沉积出Fe(OH)3，此刻砷、锑、锗等有害杂质也因共沉而除去。过滤洗刷后，调整泌液为中性送往净液工序。此滤液中除锌外还含有铜、钻、镍、镉，因而，有必要除去这些杂质。开始加锌粉和As203或Sb203,置换沉积铜、钻、镍后除去，用压滤机过滤，滤饼送往炼铜厂。滤液中再加锌粉，置换沉积镉，过滤后的沉积作为镉的质料。滤液送往电解工序。钴和α-亚硝墓β-酚反响生成溶解度小的有机化合物而除去，为削减试剂的用量，在用锌粉彻底除去铜、镉后参加溶液中除钻。净化后原液的标准组成的一例为Zn100-160kg/m3,Mn3kg/ m3 ,Cu3, Cd<0.2g/m3，Co<0.5g/m3，Ni<0.05g/m3，As, Sb,Ge<0.03g/m3, C1<50g/m3,F<10g/m3因冶炼厂各异而多少不同。电解提取是使用锌的氢超电压大，所以净化工序在湿式冶炼中最为重要。该净化后的原液和锌电解液(Zn50-60kg/m3,H2S04150-200kg/m3)混合，为使阴极表面平坦加胶、为避免酸雾加豆饼渣，阳极用Pb-Ag合金(0.7-1.0%Ag)，阴极用铝极，用250-600A/m2的阴极电流密度电解24-48小时，剥掉在铝极上分出的锌，用低频电炉熔融.铸为锌锭。

金属 碲是地壳中的稀散元素，全球探明储量仅4-5 万吨，在冶金，半导体，航天航空，以及太阳能领域有巨大用途，是一种战略金属。碲化镉的性质　　棕黑色晶体粉末。不溶于水和酸。在硝酸中分解。 　　密度：6.20 　　熔点：1041℃ 　　碲化镉的用途 　　光谱分析。也用于制作太阳能 电池 ，红外调制器，HgxCdl-xTe衬底，红外窗场致发光器件，光电池，红外探测，X射线探测，核放射性探测器，接近可见光区的发光器件等。全球碲年产量约为300-400吨，随着碲在半导体行业的应用和CdTe 在太阳能薄膜电池中的大规模应用，碲的供应远不能满足快速增长的需求。碲化镉太阳能电池的优缺点碲化镉薄膜太阳能电池在工业规模上成本大大优于晶体硅和其他材料的太阳能电池技术，生产成本仅为0.87美元/W。其次它和太阳的光谱最一致，可吸收95%以上的阳光。工艺相对简单，标准工艺，低能耗，无污染，生命周期结束后，可回收，强弱光均可发电，温度越高表现越好。目前实验室转换效率16.5%，目前工业化转换效率10.7%。理论效率应为28%。发展空间大。然而碲化镉太阳能电池自身也有一些缺点。第一，碲原料稀缺，无法保证碲化镉太阳能电池的不断增产的需求。过去碲是以铜，铅，锌等矿山的伴生矿副产品形式，也就是矿渣，以及冶炼厂的阳极泥等废料的形式存在。碲化镉太阳能电池的不断成长的市场需求，无法得到原料的保证。第二，镉作为重金属是有毒的。碲化镉太阳能电池在生产和使用过程中的万一有排放和污染，会影响环境。碲化镉太阳能电池继续发展的可能性中国四川发现了世界上唯一的、独立存在的碲矿，目前已探明的储藏量为 2000多吨，已经可供全球可用50年。太阳能级高纯碲化镉是由高纯碲和镉在高温密闭的惰性气体，还原性气体和真空 环境中反应得到的。反应容器为石英管，在这一反应过程中，通过回收清洗液中的碲和镉，回收使用过的碲化镉太阳能电池，可实现零排放。美国国家实验室做过碲化镉高温燃烧试验，温度为760-1100度，试验发现，在火灾发生时每100万千瓦，释放的镉总量极限为0.01克。目前的火力发电厂排放的镉大大高于碲化镉电池。生产一节镍镉电池需用10克镉，而峰值功率100瓦的一平米太阳能电池，仅用7克镉。每产生一度电，镍镉电池需消耗3265毫克金属镉，而碲化镉太阳能电池仅需1.3毫克。二者相差2000倍。碲化镉不是镉元素。碲化镉是稳定的，同镉在其他方面的应用相比，镉在碲化镉太阳能电池中的应用是最安全和环保的，所以对环境危害性很小。此外，政府支持发展碲化镉电池。碲化镉太阳能电池技术以他特有的优势，得到了多国政府支持。美国政府开放市场，建多个发电厂。德国政府由欧盟资助，有多个建设项目。中国政府支持建设世界最大的电站。更多关于碲化镉的信息请登入上海 有色网www.smm.cn 。我们会为您提供最为详细的相关资讯。&nbsp;本文为转载稿，仅代表作者本人的观点，与本网立场无关。上海有色网信息科技有限公司不对其中包含或引用的信息的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。对于任何因直接或间接采用、转载本文提供的信息造成的损失，上海有色网信息科技有限公司均不承担责任。媒体合作事宜， 敬请联系info@smm.cn 或 021-6183 1988 转 5009。

镉于1817年被德国人发现，在此后的100年间，德国一向是唯一且重要的镉出产国。现在，亚洲是镉的主要生产区。镉一般是作为锌精矿的伴生品进行出产的。废镍镉电池也是回收镉的一个重要来源。镉的主要消费范畴是可充电的镍镉电池的出产，其他的终端使用包括：颜料、涂层、电镀，以及塑料生产。但是镉的毒性问题是其开展使用的最大绊脚石，尤其是在欧盟的法律中，镉在许多使用范畴都遭到极大的约束：一方面是镉需求遭到各国法律规定的约束，增长缓慢；另一方面却是镉一向以锌的伴生品产值不断增加，这就导致了镉产能过剩。近年来，随着太阳能蓄电池产业的快速开展，镉使用范畴又找到了一个新的增长点，太阳能电池有高光吸收率、转换效率高、电池功能安稳等许多优势，使用前景广阔，对于镉的需求也相当可观。

镉作为合金组土元能配成很多合金，如含镉0.5%～1.0%的硬铜合金，有较高的抗拉强度和耐磨性。镉（98.65%）镍（1.35%）合金是飞机发动机的轴承材料。很多低熔点合金中含有镉，着名的伍德易熔合金 中含有镉达12.5%。镍-镉和银-镉电池具有体积小、容量大等优点。镉具有较大的热中子俘获截面,因此含银（80%）铟（15%）镉（5%）的合金可作原子反应堆的控制棒。镉的化合物曾广泛用于制造颜料、塑料稳定剂 、荧光粉等。镉还用于钢件镀层防腐，但因其毒性大，这项用途有减缩趋势。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。镉氧化电位高，故可用作铁、钢、铜之保护膜，广用于电镀上，并用于充电电池、电视映像管、黄色颜料及作为塑料之安定剂。镉化合物可用于杀虫剂、杀菌剂、颜料、油漆等之制造业。

(一）概 述    造锍熔炼是铜、镍、钴火法冶金流程中的一个重要工序，以制得一种称之为锍的主金属硫化物和铁的硫化物共熔体而得名。由于硫化精矿的主金属含量还不够高，除脉石外,常伴生有大量铁的硫化物，其量超奋力拼搏主金属，用火法由精矿直接炼陋粗金属，在技术上仍存在一定困难,例如：①金属随渣损失大；②生成高熔点的Fe3O4,影响作业正常进行；③粗金属产品质量往往达不到要求。因此,生产中利用铜、镍、钴对硫的亲和力近似于铁，而对氧的亲和力远小于铁的性质，在氧化程度不同的造锍熔炼过程中，分阶段使铁的硫化物不断氧化成氧化物，随后与脉石造渣而除去。主金属经过这些工序进入锍相得到富集，品位逐渐提高。造锍熔炼可在反射炉、鼓风炉、电炉、闪速炉和各种熔炼炉中实现。硫化镍精矿的造锍熔炼与硫化铜精矿一样属于氧化熔炼。氧化镍矿也可在有硫化剂（如黄铁矿）,先制团或烧结成块,然后加入鼓风炉中熔炼，焦率达20%--30%,属于还原性，所以又称为还原硫化熔炼。    造锍熔炼的物料主要包括硫化精矿或矿和造渣用的熔剂。对于镍的造锍熔炼,熔炼的物料包括硫化镍精矿或硫化铜镍精矿造渣溶剂、焦粉、返料等，产出镍锍或铜镍锍、炉渣、烟气、烟尘等。    （二）镍造锍熔炼的基理    1、造锍熔炼过程的主要物理化学变化进行造锍熔炼时，投入熔炼炉的炉料有铜镍硫化矿和熔剂等,例如：镍黄铁矿[（Ni,Fe）9S8],含镍磁黄铁矿[（Ni,Fe）7S8]，辉铁镍矿（3NiS.FeS2）以及与硫化镍矿伴生的磁黄铁矿（Fe7S8），黄铜矿（CuFeS2），贡铁矿（FeS2）以及Fe2O3，SiO2，MgO，CaO，Al2O3等脉石氧化物。    这些物料在炉中发生一系列物理化学反应，最终形成互不相溶的镍锍或铜镍锍和炉渣。主要的化学反应如下：    1）在尚未与氧充分接触时，高价硫化物发生分解，例如：                                Fe7S8=7FeS+1/2S2（气）                                2CuFeS2=Cu2S+2FeS+1/2S2（气）                                3NiS.FeS2=Ni3S2+FeS+S2（气）                               （Ni,Fe）9S8=2Ni3S2+3FeS+1/2S2（气）                                3NiS=Ni3S2+1/2S2（气）[next]    高价硫化物的分解,结果生成了在熔炼高温下最稳定的低价硫化物,它们的熔点较低,例如硫化亚镍Ni3S2(熔点79℃)、硫化亚铜Cu2  S(熔点1135℃)和硫化亚铁FeS(熔点1190℃),这些低价硫化物均无系金属原子与硫原子以共价键结合的化合物，它们在熔融状态下互溶便形成了相应的镍锍(NI3S2-FeS)、铜锍(Cu2S-FeS)和镍锍（Cu2S-Ni3S2-FeS）,从而与已经氧化生成的FeO和SiO2、CaO、MgO、AI2O3等脉石氧化物形成的炉渣分离开来，这便是铜、镍火法冶金中进行造锍熔炼的基础。    在中性或还原性气氛下,上述分解反应释放出的元素硫为气态分子(硫的熔点112.8℃，沸点444.6℃),硫蒸气遇到炉气中的氧，极容易着火燃烧生成SO2气体。    在现代强化熔炼炉中，炉料往往很快地进入高温强氧化气氛中，所以高价硫化物除发生离铁反应外,还会被直接氧化，如：                               2CuFeS2+5/2O2=Cu2S.FeS+FeO+2SO2                               3FeS2+8O2=Fe3O4+16SO2                               2Fe7S8+53/2O2=7Fe2O3+16SO2                               2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2                               Ni3S2+7/2O2=3NiO+2SO2                                2FeS+3O2=2FeO+2SO2    3）造渣反应    氧化反应产生的FeO在SiO2存在的条件下将按下列反应形成炉渣：                               2FeO+SiO2=2FeO.SiO2    2、造锍熔炼有关反应的△GΘT-T图    硫化镍精矿的火法冶金过程与硫化铜精矿类似。本质上,铁和硫是通过熔炼过程选择性氧化和造渣除去的。硫也可用焙烧法脱去一部分,相关反应的方向和限度可借助相亲反应的△GΘT-T-T图帮助理解[见图2-1（a）和2-1（b）]。由△GΘT-T-T图看出：铜、镍对硫的亲和力与铁相继续氧化成Fe3O4，但Fe3O4在高温下易被C还原为FeO。在相对低的温度（1200--1300℃）下，使Cu2S氧化可得到金属铜，同样的过程中对于镍则需1600℃以上的高温。对炼镍而言，造锍熔炼和吹炼的产物是一种低铁（0.5%--3%）、含硫（10%--22%）的转炉镍锍而不是粗镍。

当两极板放置在浓度为27%～37%的硫酸(H2SO4)水溶液中时，极板的铅和硫酸发作化学反应，二价的铅正离子（Pb2+）转移到电解液中，在负极板上留下两个电子(2e-)。因为正负电荷的引力，铅正离子集合在负极板的周围，而正极板在电解液中水分子效果下有少数的（PbO2）进入电解液，其间两价的氧离子和水化合，使分子变成可离解的一种不稳定的物质——氢氧化铅〔Pb（OH）4）。氢氧化铅由4价的铅正离子（Pb4+）和4个氢氧根〔4（OH）-〕组成。4价的铅正离子（Pb4+）留在正极板上，使正极板带正电。因为负极板带负电，因此两极板间就产生了必定的电位差，这就是电池的电动势。当接通外电路，电流即由正极流向负极。在放电过程中，负极板上的电子不断经外电路流向正极板，这时在电解液内部因硫酸分子电离成氢正离子（H+）和硫酸根负离子（SO42-），在离子电场力效果下，两种离子分别向正负极移动，硫酸根负离子抵达负极板后与铅正离子结组成硫酸铅(PbSO4)。在正极板上，因为电子自外电路流入，而与4价的铅正离子（Pb4+）化组成2价的铅正离子（Pb2+），并当即与正极板邻近的硫酸根负离子结组成硫酸铅附着在正极上。

汽车工业中的电池回收 锂电池行业正在对研发和新生产设施进行大规模投资，这与电动汽车(EV)的开发直接相关，由此导致了电池主要化学成分的变化。混合动力电动汽车(HEV)一般采用NiMH电池，而插电式混合动力电动汽车(PHEV)和纯电动汽车(BEV)采用锂离子电池，因为这类电池具有较高的能量密度及其他优良的性质。 一旦PHEV和EV进入大众市场，将对电池回收行业产生巨大的影响。电池回收公司正在投资建设更大规模的回收设施，以便对从这些车辆中回收的锂离子电池进行处理，从而为满足未来需求做准备。当电池性能下降到车辆的容许使用水平以下时，电池可能仍然适合在电力储存领域二次使用。最终，电池性能不足时，需要对其进行处置。对电池进行回收一方面是为了保护环境，另一方面是因为其中含有宝贵的可回收材料。电池回收的经济诱因是电池阴极所采用锂金属氧化物的价值：钴、镍、锰及其组合，还可能含有磷和铁。铜、铝和钢也是单元电池结构的成分。电池属性随阴极材料而变，而且采用了多种不同的化学成分。 锂离子电池中重要的阴极材料是镍锰钴(NMC)和镍钴铝(NCA)，其中镍化学物质的含量为33%~80%。NMC在多种装置和电动汽车中使用。NCA在特斯拉汽车的18650块松下单元电池中使用，在其他电动汽车中还与锂锰氧化物(LMO)混合使用。其他主要的阴极材料为LiCoO2、LiMn2O4和LiMPO4。 但所回收单元电池材料的价值因阴极组成和回收工艺而异。如今的大多数锂离子电池都采用以氧化钴为主的阴极，而元素钴的回收推动了工艺经济研究。采用目前的方法回收含钴量较低的电池(例如为车辆开发的很多种电池)吸引力不大，但正在开发全新回收工艺来回收阴极活性材料(包括其中所含的锂)，这些材料可以在电池中重复使用，而且价值比其组成元素高得多，但必须保证回收材料的质量。 在技术进步的同时，电池行业的监管环境也在不断变化和收紧。欧盟电池指令目前处于审查阶段，其中规定电池必须进行回收。中国颁布的法规规定汽车电池的回收责任由汽车生产商承担。目前，美国没有关于电池回收的统一法规，而现行法规都是由州一级制定的。预计世界各国将制定更多相关法规。 由于收集系统面临的难题，估计目前只有10%左右的旧锂离子电池进入收集系统并最终被回收，而这些电池大多来自各种便携式电子产品。 目前收集并回收的其他电池主要是NiMH电池，包括来自HEV的电池，其中含有23%镍、4%钴、7%稀土金属、36%钢、18%塑料、9%电解质、2%其他金属和1%聚四氟乙烯(PTFE)。丰田普锐斯是全球销量遥遥领先的HEV，丰田也致力于采用NiMH电池，因为它被视为一种成熟而可靠的电池技术。考虑到过去五年内HEV的年销量为150万~180万辆而电池使用寿命为10年，需要回收的NiMH汽车电池数量仍在不断增长。 全球PHEV销量达到25万辆，其中，中国独占鳌头(份额为29%)，这是因为颁布了强有力的激励政策。激励政策也使中国成为电动汽车的领先市场。2016年，全球电动汽车销量约为50万辆，其中中国占全球55%的市场份额。业界预计未来五年的销量将继续攀升，这意味着电池回收公司将在未来几十年内处理越来越多的锂离子电池。 镍和钢在电池中的协同效益 镍在如今市场上的很多电池系统中发挥着重要作用，为我们的生活提供便利，而且让我们不再为寻找电源插座而烦恼。 但无论电池的化学成分如何，镍在电池生产中还发挥着一种鲜为人知但十分重要的作用——与钢结合在圆柱形电池壳和保护盖中使用。这种镀镍钢结构保证了电池电能在需要时能高效地转移到装置中。 圆柱形电池壳强有力地保证了电池的完整性。钢的强度可以适应充电(放电)期间的体积膨胀和收缩，而圆柱形镀镍钢电池壳在一次性和可充电电池系统中应用广泛。 在钢带的顶面和底面电镀几微米的镍可以形成较低的接触电阻。塔塔钢铁电镀公司通过最先进的镀镍生产线完善了该项技术。电镀后对线圈进行热处理。这种处理减小了接触电阻，增强了后续高速制壳工序的附着力。除电气特性外，镍还能对电池内部的腐蚀性碱液进行良好的腐蚀防护，从而抑制了让结构在寿命内承受巨大压力的析气现象。 生产电池壳时，厂家采用高速精密冲压机通过多个拉伸工艺改变钢带的形态。然后，制成的电池壳被运送至全球各地的电池生产商。 除深度拉伸和电池性能中的优良特性外，镍还在电池装配中发挥了重要作用，因为它表现出优良的焊接特性。 “虽然人们对电池习以为常，但无论怎么强调镍和镀镍钢在各类电池系统性能和可靠性中发挥的作用也不为过。”塔塔钢铁电镀公司商业创新主任Marcel Onink博士说道，“如今，用于碱性电池的数量最大。但未来随着电动汽车的强劲增长，预计这个成功的组合仍将继续发光发热。无论电池的最终化学成分是什么，其包装都极有可能采用镀镍钢这个经过验证的概念。” (本文由国际镍协会提供资料整理而成) 国际镍协会 国际镍协会的使命是推广和支持镍的适当应用。国际镍协会促进各国市场发展，支持其中新兴和现有的镍应用，包括不锈钢，而且全力推动科普、风险管理并提升社会经济效益，以此作为公共政策和监管的基础。在中国，国际镍协会着重推动含镍材料市场发展，推动镍在中国的公共政策和监管并共享其技术专长，从而推动镍的可持续使用。

镍电解液中的杂制裁元素钴，其性质与镍附近，而金属镍中含必定量的钴对镍的性质并无太大的影响,因而,世界各国在核算金属镍的档次时,大多是把钴视同镍相同兼并起核算的。可是因为钴是一种比镍更贵重的稀疏金属,应尽或许独自收回作为产品。为了进步钴的收回率，一般在镍冶金中先将钴富集起业，为下一步提钴发明条件。       在镍电解系统中，除钴办法一般有中和水解法、溶剂萃取法及“黑镍”氧化水免除钴法等。       1、中和水解法除钴的基本原理       如前所述，在镍电解液中的杂质往往多以贱价存在，例如Fe2+、Co2+、Ni2+等离子，用简略水解的办法是不能将它们别离的，而必须将其氧化成高价离子而进行氧化水解净化。       Fe2+和Cu2+被氧化成三价的氧化复原电位为：          可见，中和水解法除Co的基本原理与除Fe尽管相似,但Co2+较Fe2+难氧化，而Co3+比Fe3+又难水解沉积,因而除Co比除Fe要困难，需要比空气更强的氧化剂，沉积PH值也较高。当选用氯化物电解质或氯化物-硫酸盐混合电解质时，常用作氧化剂。当选用纯硫酸盐系统为电解质，则常用黑镍（NiOOH）氧化除钴。       2、氧化中和水解法除钴       是一种强氧化剂，它比空气重2.5倍。氯在水中的溶解度很小，跟着温度的升高，其溶解度更小,例如,在25℃时，100g水溶解氯0.6411g；在80℃时，溶解氯仅0.2226g。       在湿法冶金中，氯和氧（空气）都常作为氧化剂运用，它们的氧化复原电位分别为：          可见的氧化性较氧气强,运用钴和镍的氧化复原电位和水解PH的差异,可运用将Co2+优先氧化成Co3+,并使Co3+水解生成难溶的Co(OH)3沉积，到达除钴意图，其反响式为： 2CoSO4+Cl2+6H2O=2Co(OH)3↓+2H2SO4+2HCl       为了促进反响向右进行，加碳酸镍（或Na2CO3）中和水解反响所发作的酸： 2HoSO4+2HCl+3NiCO3=2NiSO4+NiCl2+3H2O+3CO2↑       归纳上述丙个反响，则除钴守程总的反响为： 2CoSO4+Cl2+3NiCo3+3H2O=2Co(OH)3↓+2NISO4+2NiCl2+3CO2↑       在除钴的一起，残留在溶液中的铁也会发作相似反响： 2FeSO4+Cl2+3NiCo3+3H2O=2Fe(OH)3↓+2NiSO4+NiCl2+3Co2↑       在除钴后期，当P进步到4.5～5.0时，溶液中的其他杂质铜、锌、铅等也会水解沉积：[next] ZnSO4+2H2O=Zn(OH)2↓+H2SO4 CuSO4+2H2O=Cu(OH)2↓+H2SO4 PbCl2+2H2O=Pb(OH)2↓+2HCl       此外，部他铅还会被氧化成嗀氧化铅沉积分出： PbCl2+2H2O+Cl2=PbO2↓+4HCl       在除钴进程中，尽管Ni2+的氧化复原电位比Co2+略高，但因为溶液中Ni2+的浓度远远大于Co2+的浓度，所以在Co2+水解的一起，部分Ni2+也相应地会发作与Co2+相相似的反响： 2NiSo4+Cl2+3NiCo3+3H2O=2Ni(OH)3↓+2NiSO4+NiCl2+3CO2↑       因而会构成镍的丢失，使钴渣含镍量升高，但又因为下列反响： Ni(OH)3+CoSO4=Co(OH)3↓+NiSO4       在必定程度上能削减镍的丢失。       影响除钴功率的要素较多，主要有通办法、进程PH值的操控以及和剂的运用。       镍电液中钴含量较低，一般为0.1～0.3g/L，所以用气态氯通入溶液中氧化钴时，的运用率较低。因而,在溶液中的涣散度必将影响除钴功率，在溶液中涣散愈好,则钴氧化得愈彻底。故挑选适合的通氯办法具有重要意义。通氯办法有以下几种：       （1）球室反响        此法是让和溶液经过文丘里管混合后当即进入球室再进行反响，球室体积依据流量巨细而定，为经过喷嘴的溶液充沛触摸发明了条件。       （2）缸体闭路循环       在缸体外侧独自设一台泵和一条管路，与缸体内溶液构成一闭路循环系统，从泵的出口处通入.泵的出管伸入到反响液面以下，通时将泵开动，使缸内溶液经过循环管不停地闭路循环，使与溶液得以充沛混合。       （3）管道反响        加长入中和除钴槽之间的管道，依据流量核算可加长至80～100m，使和溶液在这一段管道中进行充沛 混合，以进步的运用率，某厂正是选用此种办法，作用杰出。       在除钴进程中，高速好PH对高除钴功率也很重要。除钴前液P睛般操控为4.5～5.0，其意图在于中和其反响所发作的酸，使尽或许被溶液多吸收，使贱价钴被氧化彻底。净化前液假如PH过低，将影响的吸收，呈现溶液通不进的现象。通后的溶液，其PH一般维持在3.5～4.0。反响终了时，为了使Cu、Pb、Zn等杂质进一步发作水解，应尽量防止会集参加中和剂，以防溶液因部分PH过高而构成镍的丢失。       除钴是净化的最终一道工序，为了确保电解液的净化质量，溶液自管道反响器出来后，又进入4个串联的75m3的帕秋卡或空气拌和槽中持续反响。下表为净化除钴技能操作条件。下表  氧化中和水解净化除钴技能操作条件项目单位技能条件反响温度℃60～70通氯前溶液PH值 4.5～5.0氧化复原电位mV1050～1100除钴结尾PH值 4.5～5.0除钴后液含钴g/L产品牌号为Ni9990电镍时Co≤0.02                        Cu≤0.003                        Fe≤0.004 Zn≤0.00035 Pb≤0.0003 产品牌号为Ni9999电镍时Co≤0.001 Cu≤0.0003 Fe≤0.0003 zn≤0.0003 Pb≤0.00007