§4. Подгруппа цинка

По распространенности в природе цинк и его аналоги стоят далеко позади соответствующих элементов подгруппы кальция. Содержание цинка в земной коре оценивается в 0,001%, кадмия 8·10–6 % и ртути – 6·10–7 %.

Все три элемента встречаются преимущественно в виде сернистых соединений типа ЭS. Важнейшими рудами цинка и ртути являются минералы цинковая обманка (ZnS) и киноварь (HgS). Аналогичный им природный сульфид кадмияминерал гринокит (CdS)–самостоятельно встречается крайне редко. Напротив, небольшие количества CdS почти всегда содержатся в цинковой обманке. Важной рудой цинка является также минерал галмей (ZnСО3 ). Минералы цинка очень часто встречаются совместно со свинцовыми и серебряными. В состав большинства подобных полиметаллических (содержащих несколько металлов) руд входит также и кадмий.

Процесс получения элементарного цинка из руд проводится в две стадии. Сначала обжигом на воздухе переводят сульфид в окись, а затем восстанавливают ее углем:

2ZnS + ЗО2 = 2SO2 + 2ZnO

и

ZnO + С = СО + Zn

Образующиеся по второй реакции пары цинка увлекаются током СО и сгущаются в конденсаторах. Однако часть их уносится далее и оседает затем в виде тонкого порошка. Основная масса последнего подвергается повторной переработке, частично же он поступает в продажу под названием цинковой пыли.

Для выделения цинка часто пользуются также электролизом. В этом случае полученную путем окислительного обжига руды ZnO обрабатывают серной кислотой. Образующийся раствор ZnSO4 и служит электролитом, из которого затем осаждают цинк.

Вследствие большей летучести кадмия по сравнению с цинком он накапливается в цинковой пыли. Последнюю растворяют в H2 SO4 и на раствор действуют металлическим цинком. При этом по схеме

Cd2+ + Zn = Zn2+ Cd

происходит выделение кадмия.

Ввиду нестойкости HgO при высоких температурах получение металлическей ртути сводится к одной реакции:

HgS + O2 = SO2 + Hg

Выделяющиеся пары ртути улавливают в специальных приемниках, где они и сжижаются.