Pregătirea de
Datorită activității foarte puternice a calciului metalului, acesta a fost produs în principal de clorură de calciu topită electrolitică sau hidroxid de calciu în trecut. În ultimii ani, metoda de reducere a devenit treptat principala metodă de producere a calciului metal.
Metoda de reducere este de a folosi aluminiu metalic pentru a reduce varul sub vid și temperatură ridicată, apoi rectificați pentru a obține calciu.
Metoda de reducere folosește de obicei calcar ca materie primă, oxid de calciu calcinat și pulbere de aluminiu ca agent reducător.
Oxidul de calciu pulverizat și pulberea de aluminiu sunt amestecate uniform într-o anumită proporție, presate în blocuri și reacționate la 0,01 vid și la o temperatură de 1050-1200 â. Generarea de vapori de calciu și aluminat de calciu.
Formula reacției este: 6CaO 2Alâ3Ca 3CaOâ¢Al2O3
Vaporii de calciu redusi cristalizează la 750-400°C. Calciul cristalin este apoi topit și turnat sub protecția argonului pentru a obține un lingou dens de calciu.
Rata de recuperare a calciului produs prin metoda de reducere este în general de aproximativ 60%.
Deoarece procesul său tehnologic este și relativ simplu, metoda de reducere este principala metodă de producere a calciului metalic în ultimii ani.
Arderea în condiții normale poate atinge cu ușurință punctul de topire al calciului metalic, deci va provoca arderea calciului metalic.
Electroliza anterioară a fost metoda de contact, care a fost ulterior îmbunătățită la electroliza cu catod lichid.
Electroliza de contact a fost aplicată pentru prima dată de W. Rathenau în 1904. Electrolitul folosit este un amestec de CaCl2 și CaF2. Anodul celulei electrolitice este căptușit cu carbon, cum ar fi grafitul, iar catodul este din oțel.
Calciul desorbit electrolitic plutește pe suprafața electrolitului și se condensează pe catod în contact cu catodul de oțel. Pe măsură ce electroliza progresează, catodul se ridică în mod corespunzător, iar calciul formează o tijă în formă de morcov la catod.
Dezavantajele producției de calciu prin metoda de contact sunt: consumul mare de materii prime, solubilitatea ridicată a calciului metalului în electrolit, eficiența curentă scăzută și calitatea slabă a produsului (conținut de clor de aproximativ 1%).
Metoda catodului lichid folosește un aliaj de cupru-calciu (conținând 10%-15% calciu) ca catod lichid și electrodul de grafit ca anod. Pe catod se depune calciu desorbit electrolitic.
Carcasa celulei electrolitice este realizată din fontă. Electrolitul este un amestec de CaCl2 și KCI. Cuprul este selectat ca compoziție de aliaj a catodului lichid, deoarece există o regiune foarte largă cu punct de topire scăzut în regiunea cu conținut ridicat de calciu din diagrama de fază cupru-calciu și un aliaj de cupru-calciu cu un conținut de calciu de 60%-65. % pot fi preparate sub 700 °C.
În același timp, datorită presiunii mici de vapori a cuprului, este ușor de separat în timpul distilării. În plus, aliajele de cupru-calciu care conțin 60%-65% calciu au o densitate mai mare (2,1-2,2g/cm³), ceea ce poate asigura o bună delaminare cu electrolit. Conținutul de calciu din aliajul catodic nu trebuie să depășească 62%-65%. Eficiența actuală este de aproximativ 70%. Consumul de CaCl2 per kilogram de calciu este de 3,4-3,5 kilograme.
Aliajul de cupru-calciu produs prin electroliză este supus fiecărei distilare în condiții de vid de 0,01 Torr și temperatură de 750-800 â pentru a îndepărta impuritățile volatile precum potasiul și sodiul.
Apoi, a doua distilare în vid se efectuează la 1050-1100 ° C, calciul este condensat și cristalizat în partea superioară a rezervorului de distilare, iar cuprul rezidual (conținând 10%-15% calciu) este lăsat în partea de jos a rezervor și returnat la electrolizor pentru utilizare.
Calciul cristalin scos este calciu industrial cu un grad de 98%-99%. Dacă conținutul total de sodiu și magneziu din materia primă CaCl2 este mai mic de 0,15%, aliajul de cupru-calciu poate fi distilat o dată pentru a obține calciu metalic cu un conținut de â¥99%.
Calciul de înaltă puritate poate fi obținut prin tratarea calciului industrial prin distilare în vid înalt. În general, temperatura de distilare este controlată să fie 780-820°C, iar gradul de vid este 1×10-4. Tratamentul de distilare este mai puțin eficient pentru purificarea clorurilor din calciu.
Nitrura poate fi adăugată sub temperatura de distilare pentru a forma o sare dublă sub formă de CanCloNp. Această sare dublă are o presiune scăzută de vapori și nu este ușor volatilă și rămâne în reziduul de distilare.
Prin adăugarea de compuși de azot și purificarea prin distilare în vid, suma elementelor de impurități clor, mangan, cupru, fier, siliciu, aluminiu și nichel din calciu poate fi redusă la 1000-100 ppm, iar calciul de înaltă puritate de 99,9%-99,99% poate fi obtinut.
Extrudat sau rulat în tije și plăci sau tăiat în bucăți mici și ambalat în recipiente etanșe.
Conform celor trei metode de preparare de mai sus, se poate observa că metoda de reducere are un proces tehnologic simplu, consumă mai puțină energie și consumă mai puțin timp și este mai potrivită pentru producția industrială de
Prin urmare, metoda de reducere este principala metodă de producere a Calciuului Metal în ultimii ani.
