Kadmiy ishlab chiqarish

t,C	800	900	1000	1100	1150
1200
P, kPa	0,04	0,38	1,21	5,13	10,5	19,8

Rux konsentratini kuydirishda kadmiyning bug‘ holatiga o‘tishi 5—7 foizdan oshmaydi.

Tiklanishjarayonida kadmiy rux bilan birga quyidagi reaksiyalar natijasida bug‘ shakliga o‘tadi:
CdO + CO = Cd_gaz + CO₂ (26.10)
CdO + C = C,"+ CO (26.11)
Kadmiyning oksiddan tiklanishi, rux oksidiga nisbatan, pastroq haroratlarda o‘tadi.
Har xil haroratlarda kadmiy bug‘ shaklga o‘tishida bosim:

t,C	200	300	400	500	600	700	800
P, kPa	0,04	5,7	160	1,8-10^3	11,1-10^3	83,5-10^3	144 • 10^3

Kadmiy, ruxga nisbatan, qiyinroq kondensatsiyalanadi. Shuning uchun rux bilan birga faqat 60—80 foiz kondensat holatiga o‘tadi, qolgan 20—40 foiz esa chiqindi va yarimmahsulotlarga o‘tadi.

Kadmiy olishda asosiy xomashyo rux ishlab chiqarishdagi yarim- mahsulotdir. Bu yarimmahsulotlarda xomashyo bilan kelgan kad­miy to‘planadi.
Ruxni gidrometallurgik qayta ishlashda kadmiy mis-kadmiy kekiga o‘tadi. (3—12 foiz Cd). Kadmiy xomashyosi hisobida qo‘rg‘oshin (0,5—0,6 foiz Cd) va mis zavodlarining (0,2—0,5 foiz Cd) changlari ham hisoblanadi.
Mis-kadmiy kekini qayta ishlash
Mis-kadmiy keki murakkab xomashyo hisoblanib, o‘z tarkibiga quyidagi elementlarni kiritgan, %: 2,5—12 Cd; 35—60 Zn; 4—17 Cu; 0,05—2,0 Fe; 0,05—0,20 lardan Sb, SiO₂, Co, Ni, Te, Jn. Asosiy komponentlar (Cd, Zn, Cu) kekda metallik, oksid va asosli tuzlar shaklida uchraydi.
Mis-kadmiy kekidan kadmiyni ajratib olish gidrometallurgik usul bilan olib boriladi. Texnologik sxemaning asosiy operatsiyalari: kekini tanlab eritish; rux kukuni bilan sementatsiya yo‘li kadmiy gubkasini cho‘ktirish; eritmani tozalash; eriydigan anod bilanjihozlangan van- nada kadmiyni qayta eritish va tozalash.
Mis-kadmiy kekini tanlab eritishdan maqsad, eritmaga kadmiy va ruxni maksimal, boshqa komponentlarni minimal ravishda o‘tkazishdir. Kekni tanlab eritishga filtratsiyadan keyin to‘xtovsiz yuboriladi. Tanlab eritib ishlatish rux elektroliti (140—150 g// H₂SO₄) bilan yuboriladi.
Tanlab eritishda birinchi bo‘lib oksidlar eriydi:
ZnO + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂O (26.12)
CdO + H₂SO₄ = CdSO₄ + H₂O (26.13)
CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O (26.14)
Metallik faza ancha qiyinroq eriydi. Jarayonni jadallashtirish maqsadida pulpaga marganets ruda (MnO₂) yoki marganets shlami yuklanadi va pulpa 60—80°C gacha qizitiladi.
Tanlab eritishda birinchi bo‘lib rux eriydi, keyin esa kadmiy. Mis rux va kadmiy erigandan keyin eriydi. Misni eritish — kadmiy erib bo‘lganligi belgisi.
Metallar oksidlantiruvchi-tiklovchi reaksiyalar natijasida eriydi. Metallarni oksidlantiruvchi vodorod ionlari bo‘ladi:
Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂ (26.15)
Cd + H₂SO₄ = CdSO₄ + H₂ (26.16)
Metallik mis vodorod ionlari bilan oksidlanmaydi. Uning erishi uchun kislorod bo‘lishi kerak. Mis havodagi kislorod bilan oksid holatiga o‘tganda o‘zi kadmiy va boshqa elektrmanfiy aralashma- larni oksidlantirishi mumkin:
Cu²⁺ + Cd = Cd²⁺ + Cu (26.17)
88


(26.18)
(26.19)
Cu²⁺ + Ni = Ni²⁺ + Cu
Cu²⁺ + Co = Co²⁺ + Cu
Kadmiy bilan birga eritmadan kekdan nikel, kobalt, indiy, talliy va boshqa aralashmalaming eritmada bo‘lishi, bo‘lajak kadmiyning elektr tiklanishiga va tozalashga xalaqit beradi.
Tanlab eritishdagi hosil bo‘lgan pulpa quyuqlashtirgichga yuboriladi. Pastki quyuqlangan pulpa suv bilan repulpatsiya qilinib, filtrlashga yuboriladi. Olingan kek quyidagi tarkibga ega, %: 1,0 Cd; 10—15 Zn; 30—35 Cu. Ushbu kek mis zavodlariga qayta ishlashga yuboriladi.
Quyuqlashtirgichning tepadagi eritmasida quyidagi moddalar bor, g//: 120—130 Zn; 8—16 Cd; 0,3—0,6 Cu; 3—9 Fe; 0,05—0,1 Co; 0,05—0,1 Ni eritma rux kukuni bilan sementatsiyalarga yuboriladi.
Sementatsiyalardan oldin eritma misdan tozalanadi. Buning uchun rux kukuni stexiometrik hisobot nisbatligida beriladi:
Cu²⁺ + Zn = Cu + Zn²⁺ (26.20)
Mis kekini filtrda ajratib olib, mis zavodiga yuboriladi. Eritma esa kadmiyli sementatsiyalash uchun yuboriladi. Jarayon 60°C da, kadmiyning qoldiq miqdori 1g// gacha olib boriladi.
Jarayonning reaksiyasi:
Cd²⁺ + Zn = Cd + Zn²⁺ (26.21)
Kadmiyning sementatsiyalanish tezligi harorat oshishi, rux ku­kuni ortiqcha sarfi, rux va sulfat kislotasining miqdorligi kamayishi bilan tobora oshib boradi. Eritmada nikel va kobalt ionlarining borligi kadmiyning sementatsiya jarayonini sekinlashtiradi.
Kadmiyning sementli cho‘kmasi eritmada ajratiladi. Eritmada 1g// gacha kadmiy bor. Bu eritma qaytadan sementatsiya qilinadi va bunda kadmiy to‘laroq cho‘ktiriladi (qoldiq miqdori 10—15 mg//). Nikelning asosiy qismi ikkinchi (kuchsiz) kadmiy gubkasiga o‘tadi, kobalt esa, asosan, eritmada qoladi. Indiy va talliy ham eritmada to‘planadi.
Kuchsiz kadmiy gubkasi o‘zi bilan yarimmahsulot hisoblanadi va ujarayonning bosh qismiga — mis-kadmiy kekini tanlab eritishga yuboriladi. Eritma esa kobaltdan tozalanadi. Buning uchun eritmaga etil ksantogenati yoki mis kuporosi qo‘shiladi. Kobaltning qoldiq

miqdori 30—40 mg// ni tashkil qilishi kerak. Ksantogenatning ko­balt keki ishlatilmasdan isrof bo‘ladi. Eritmaga, indiy va talliyni ajratib olish uchun maxsus moslama yuboriladi.
Kuchli birinchi kadmiy gubkasi ishlatilgan elektrolitda eritiladi. Eritmaga qo‘shimcha sulfat kislotasi qo‘shiladi (H₂SO₄ ning miqdori 200—250 g// ni tashkil qilishi kerak). Pulpa harorati 80—90°C gacha ko‘tariladi. Pulpaga havo berish va KMnO₄ (MnO₂) qo‘shish gubkaning erishiga ko‘maklashadi. Erish yakunlanadi, qachonki eritmapH=4,8— 5,2 bo‘lsa. Bunday sharoitlarda mis gidrolizga uchrab, cho‘kmaga o‘tadi. Misning eritmadagi qoldiq miqdori 10—20 mg//.
Pulpa filtrlanadi, misli qoldiq mis kadmiy gubkani tanalab eritish bosqichiga yuboriladi. Eritma esa aralashmalardan tozalanadi. Buning uchun: stronsiy tuzi (qo‘rg‘oshinni cho‘ktirish), rux kukuni (misni cho‘ktirish), kaliy permanganati (talliy va temirni oksidlantirib gid- rolitik tozalash maqsadida) qo‘shiladi.
Tozalangan va filtrlangan eritma elektrolizga yuboriladi. Kadmiyni elektrolitik tiklanishi rux elektroliziga o‘xshash. Jarayon reaksiyasi:
Cd²⁺+2e = Cd (26.22)
Anod, rux elektroliziga o‘xshash suvning bug‘lanish reaksiyasi oqib o‘tadi:
H₂O — 2e = 0,5O₂ + 2H⁺ (26.23)
Kadmiyning elektrolizi qo‘rg‘oshin bilan futerlangan temir-beton vannalarda amalga oshiriladi. Anod — qo‘rg‘oshin-kumush (1 %) quymadan yasalgan, katod — aluminiydan. Har bir vannaga 33 katod va 34 ta anodjoylashtiriladi. Anod va katodning oraliq masofasi 30 mm. Tok zichligi 50—100 A/m². Cho‘kma 24 soat davomida o‘stiriladi. Dastlabki kadmiy elektrolitining tarkibi, g//: 160—200 Cd; 20—30 Zn; 12—15 H₂SO₄; 0,05—0,1 Fe; 0,0005—0,001 Cu. Ishlatilgan elektrolitning tarkibi, g//: 15—20 Cd; 150—180 H₂SO₄.
Elektrolitning optimal harorati 30—35°C. Bu haroratda yuqori sifatli katod cho‘kmasi paydo bo‘ladi va tokdan foydalanish koeffitsiyenti esa yuqoridir. Tokdan foydalanish 70—92 foiz, elektr quvvati sarfi 1400—1700 kVt • s/t katodli kadmiy. Vannadagi kuchlanish 2,5—2,6 V.
Kadmiy davriy sistemaning II guruh elementi, atom nomeri 48, atom og‘irligi 112,4. Kadmiy oq rangli metall, zichligi 8,63 — 8,69 g/sm³, erish harorati 321°C, qaynash harorati 767°C. Kimyoviy xususiyatlari bo‘yicha kadmiy ruxga yaqin. Standart elektrod potensiali — 0,403 V. Kadmiyning elektr kimyoviy ek- vivalenti 2,096 g/(A-soat).
Amaliyotda kadmiyning sulfat va sulfidi katta ahamiyatga ega. Kadmiy sulfati CdSO₄ suv va sulfat kislotasining suvdagi eritmalari- da eriydi.
Sulfat kadmiyning eruvchanligi sulfat kislotasining miqdorligi oshib borishda tobora kamayib boradi. Bunday xususiyat kadmiy sulfatni olishda qo‘llaniladi. Oldin metallik kadmiy sulfat kislotasida eritilib, keyinchalik cho‘kmaga o‘tkaziladi. Jarayon «visalivaniye» deb nomlangan.

Kuydirilgan rux konsentrati tanlab eritishda kadmiy oksidi, sulfati va silikati quyidagi reaksiyalar bo‘yicha to‘liq eriydi:
CdSO₄ (k) + H₂O = CdSO₄ (er) (26.1)
CdO + H₂SO₄ = CdSO₄ + H₂O (26.2)
CdO • SiO₂ + H₂SO₄ = CdSO₄+H₂SiO₃ (26.3)
Kadmiy sulfid va ferriti kuchsiz sulfat kislota eritmasida erimaydi. Kadmiy sulfidi kuchli xlor va azot kislotalarida eriydi. Xuddi shunday kuchli qaynagan sulfat kislotasi va uch valentli temir sulfati eritmasida ham eriydi.
Umuman, kadmiyni tanlab eritishda ajratib olish, ruxga nisba- tan pastroq. Kadmiy sulfidi yuqori miqdorli bo‘lgani sababli, metallni ajratib olish darajasi 70 foizdan ortmaydi.
Qolgan kadmiyni tanlab eritishning qoldig‘i — kekka o‘tadi. Rux kekini velsevlash davrida 90—95 foiz kadmiy ajratib olinadi va vozgonlarga o‘tadi.
Vels-oksidlarni tanlab eritishda 60—70 foiz kadmiy eritmaga o‘tadi. Agarda eritmaga kislota qo‘shimcha berilsa, ajratib olish 15— 20 foiz ko‘payishi mumkin.
Rux sulfat eritmasidan kadmiy sementatsiya orqali olinadi. Eritmani kadmiy va misdan rux kukuni bilan tozalashda, kadmiy deyarli to‘liq cho‘kmaga o‘tadi. Bu cho‘kma mis-kadmiy keki deb nomlanadi va kadmiy olishning asosiy xomashyosi hisoblanadi.
Kadmiy sulfidi atmosfera muhitida qizitilsa, sharoitlarga qarab, sulfat oksid holatigacha oksidlanadi.
CdS + 2O₂ = CdSO₄ (26.4)
CdS + 1,5 O₂ = CdO + SO₂ (26.5)
300°C da ko‘zga ko‘rinarli darajada kadmiy sulfati hosil bo‘ladi, 600°C da esa kadmiy oksidi paydo bo‘ladi, 700°C da kadmiy sulfatga reaksiya oqib o‘tishi natijasida to‘liq yo‘qoladi:
CdS + CdSO₄ = 2Cd + 2SO₂ (26.6)
Metallik kadmiy tezlik holatda havodagi kislorod hisobiga oksidlanadi:
Cd + 0,5O₂ = CdO (26.7)
86
Buning natijasida 600°C dan yuqori haroratda kadmiy asosan oksid holatida uchraydi.
700—100°C oralig‘ida kuydirishda kadmiy sulfidi, boshqa metallarga nisbatdan, sekinroq oksidlanadi. Oksid aralashmasi paydo bo‘ladi.
700—900°C oralig‘ida ferrit va silikatlar paydo bo‘lishi mumkin:
CdSO₄ + Fe₂O₃ = CdO • Fe₂O₃ + SO₃ (26.8)
CdSO₄ + SiO₂ = CdO • SiO₂ + SO₃ (26.9)
Kadmiy sulfidi atmosfera bosimida 1350°C qizitilsa, qismanbug‘ holatiga o‘tadi. Bu jarayonni baholashda quyidagi raqamlardan foydalansa bo‘ladi: