A preparación de
Debido á moi forte actividade do metal de calcio, no pasado producíase principalmente por cloruro de calcio fundido electrolítico ou hidróxido de calcio. Nos últimos anos, o método de redución converteuse gradualmente no principal método de produción de Calcio Metal.
O método de redución é usar aluminio metálico para reducir a cal ao baleiro e a alta temperatura, e despois rectificar para obter calcio.
O método de redución adoita empregar pedra caliza como materia prima, óxido de calcio calcinado e po de aluminio como axente redutor.
O óxido de calcio pulverizado e o po de aluminio mestúranse uniformemente nunha determinada proporción, preséntanse en bloques e reaccionan a un baleiro de 0,01 e unha temperatura de 1050-1200 ℃. Xeración de vapor de calcio e aluminato de calcio.
A fórmula da reacción é: 6CaO 2Alâ3Ca 3CaOâ¢Al2O3
O vapor de calcio reducido cristaliza a 750-400 °C. Despois, o calcio cristalino funde e bótase baixo a protección de argón para obter un denso lingote de calcio.
A taxa de recuperación do calcio producido polo método de redución é xeralmente dun 60%.
Debido a que o seu proceso tecnolóxico tamén é relativamente sinxelo, o método de redución é o principal método para producir calcio metálico nos últimos anos.
A combustión en condicións normais pode alcanzar facilmente o punto de fusión do calcio metálico, polo que provocará a combustión do calcio metálico.
A electrólise anterior foi o método de contacto, que máis tarde foi mellorado para a electrólise do cátodo líquido.
A electrólise de contacto foi aplicada por primeira vez por W. Rathenau en 1904. O electrólito utilizado é unha mestura de CaCl2 e CaF2. O ánodo da cela electrolítica está revestido de carbono como o grafito e o cátodo está feito de aceiro.
O calcio desorbido electrolíticamente flota na superficie do electrólito e condénsase no cátodo en contacto co cátodo de aceiro. A medida que avanza a electrólise, o cátodo sobe en consecuencia e o calcio forma unha vara en forma de cenoria no cátodo.
As desvantaxes da produción de calcio polo método de contacto son: gran consumo de materias primas, alta solubilidade do calcio metálico en electrólitos, baixa eficiencia de corrente e mala calidade do produto (contido de cloro preto do 1%).
O método do cátodo líquido usa unha aliaxe de cobre e calcio (que contén 10%-15% de calcio) como cátodo líquido e o electrodo de grafito como ánodo. O calcio desorbido electrolíticamente deposítase no cátodo.
A capa da cela electrolítica está feita de ferro fundido. O electrólito é unha mestura de CaCl2 e KCI. O cobre elíxese como a composición da aliaxe do cátodo líquido porque hai unha rexión moi ampla de baixo punto de fusión na rexión de alto contido de calcio no diagrama de fases de cobre-calcio e unha aliaxe de cobre-calcio cun contido de calcio do 60%-65. % pódese preparar por debaixo de 700 °C.
Ao mesmo tempo, debido á pequena presión de vapor do cobre, é fácil de separar durante a destilación. Ademais, as aliaxes de cobre e calcio que conteñen un 60%-65% de calcio teñen unha densidade maior (2,1-2,2 g/cm³), o que pode garantir unha boa delaminación co electrólito. O contido de calcio na aliaxe do cátodo non debe superar o 62%-65%. A eficiencia actual é de preto do 70%. O consumo de CaCl2 por quilo de calcio é de 3,4-3,5 quilogramos.
A aliaxe de cobre e calcio producida por electrólise é sometida a cada destilación en condicións de baleiro de 0,01 Torr e temperatura de 750-800 â para eliminar impurezas volátiles como potasio e sodio.
A continuación, a segunda destilación ao baleiro lévase a cabo a 1050-1100 ° C, o calcio condénsase e cristalízase na parte superior do tanque de destilación e o cobre residual (que contén un 10% -15% de calcio) déixase na parte inferior do tanque e devolto ao electrolizador para o seu uso.
O calcio cristalino retirado é calcio industrial cun grao de 98%-99%. Se o contido total de sodio e magnesio na materia prima CaCl2 é inferior ao 0,15%, a aliaxe de cobre e calcio pódese destilar unha vez para obter calcio metálico cun contido de â¥99%.
O calcio de alta pureza pódese obter tratando o calcio industrial mediante destilación a alto baleiro. Xeralmente, a temperatura de destilación é controlada para ser 780-820 ° C, e o grao de baleiro é 1 × 10-4. O tratamento de destilación é menos eficaz para purificar cloruros en calcio.
Pódese engadir nitruro por debaixo da temperatura de destilación para formar un dobre sal en forma de CanCloNp. Este sal dobre ten unha presión de vapor baixa e non é facilmente volátil e permanece no residuo da destilación.
Engadindo compostos de nitróxeno e purificando por destilación ao baleiro, a suma dos elementos impurezas cloro, manganeso, cobre, ferro, silicio, aluminio e níquel en calcio pódese reducir a 1000-100 ppm e calcio de alta pureza de 99,9% -99,99%. pódese obter.
Extruído ou enrolado en varillas e placas, ou cortado en anacos pequenos e envasado en recipientes herméticos.
Segundo os tres métodos de preparación anteriores, pódese ver que o método de redución ten un proceso tecnolóxico sinxelo, consome menos enerxía e consome menos tempo e é máis adecuado para a produción industrial de
Polo tanto, o método de redución é o principal método para a produción de Calcio Metal nos últimos anos.
