La preparació de
A causa de l'activitat molt forta del metall de calci, en el passat es va produir principalment per clorur de calci fos electrolític o hidròxid de calci. En els darrers anys, el mètode de reducció s'ha convertit gradualment en el principal mètode de producció de calci metàl·lic.
El mètode de reducció és utilitzar alumini metàl·lic per reduir la calç al buit ia alta temperatura, i després rectificar per obtenir calci.
El mètode de reducció normalment utilitza pedra calcària com a matèria primera, òxid de calci calcinat i pols d'alumini com a agent reductor.
L'òxid de calci polveritzat i la pols d'alumini es barregen uniformement en una certa proporció, es pressionen en blocs i es reaccionen a 0,01 buit i una temperatura de 1050-1200 ℃. Genera vapor de calci i aluminat de calci.
La fórmula de la reacció és: 6CaO 2Alâ3Ca 3CaOâ¢Al2O3
El vapor de calci reduït cristal·litza a 750-400 °C. A continuació, el calci cristal·lí es fon i es col·loca sota la protecció d'argó per obtenir un lingot de calci dens.
La taxa de recuperació del calci produït pel mètode de reducció és generalment d'un 60%.
Com que el seu procés tecnològic també és relativament senzill, el mètode de reducció és el principal mètode per produir calci metàl·lic en els últims anys.
La combustió en condicions normals pot arribar fàcilment al punt de fusió del calci metàl·lic, de manera que provocarà la combustió del calci metàl·lic.
L'electròlisi anterior era el mètode de contacte, que més tard es va millorar a l'electròlisi del càtode líquid.
L'electròlisi de contacte va ser aplicada per primera vegada per W. Rathenau l'any 1904. L'electròlit utilitzat és una barreja de CaCl2 i CaF2. L'ànode de la cèl·lula electrolítica està revestit de carboni com el grafit i el càtode està fet d'acer.
El calci desorbit electrolíticament flota a la superfície de l'electròlit i es condensa sobre el càtode en contacte amb el càtode d'acer. A mesura que avança l'electròlisi, el càtode augmenta en conseqüència i el calci forma una vareta en forma de pastanaga al càtode.
Els inconvenients de la producció de calci mitjançant el mètode de contacte són: gran consum de matèries primeres, alta solubilitat del metall de calci en electròlit, baixa eficiència de corrent i mala qualitat del producte (aproximadament un 1% de contingut de clor).
El mètode del càtode líquid utilitza un aliatge de coure i calci (que conté un 10%-15% de calci) com a càtode líquid i l'elèctrode de grafit com a ànode. El calci desorbit electrolíticament es diposita al càtode.
La carcassa de la cel·la electrolítica està feta de ferro colat. L'electròlit és una barreja de CaCl2 i KCI. El coure es selecciona com a composició d'aliatge del càtode líquid perquè hi ha una regió molt àmplia de baix punt de fusió a la regió d'alt contingut de calci al diagrama de fases de coure-calci i un aliatge de coure-calci amb un contingut de calci del 60%-65. % es pot preparar per sota dels 700 °C.
Al mateix temps, a causa de la petita pressió de vapor del coure, és fàcil de separar durant la destil·lació. A més, els aliatges de coure i calci que contenen entre el 60% i el 65% de calci tenen una densitat més alta (2,1-2,2 g/cm³), cosa que pot garantir una bona delaminació amb l'electròlit. El contingut de calci de l'aliatge del càtode no ha de superar el 62%-65%. L'eficiència actual és d'un 70%. El consum de CaCl2 per quilogram de calci és de 3,4-3,5 quilograms.
L'aliatge de coure-calci produït per electròlisi es sotmet a cada destil·lació en condicions de buit de 0,01 Torr i temperatura de 750-800 ℃ per eliminar impureses volàtils com el potassi i el sodi.
A continuació, es realitza la segona destil·lació al buit a 1050-1100 ° C, el calci es condensa i cristal·litza a la part superior del dipòsit de destil·lació i el coure residual (que conté entre un 10% i un 15% de calci) es deixa a la part inferior del dipòsit. dipòsit i retornat a l'electrolitzador per utilitzar-lo.
El calci cristal·lí extret és calci industrial amb un grau del 98%-99%. Si el contingut total de sodi i magnesi a la matèria primera CaCl2 és inferior al 0,15%, l'aliatge de coure-calci es pot destil·lar una vegada per obtenir calci metàl·lic amb un contingut de ⥠99%.
El calci d'alta puresa es pot obtenir tractant el calci industrial mitjançant destil·lació al buit elevat. En general, la temperatura de destil·lació es controla entre 780 i 820 °C i el grau de buit és 1 × 10-4. El tractament de destil·lació és menys efectiu per purificar els clorurs en calci.
El nitrur es pot afegir per sota de la temperatura de destil·lació per formar una sal doble en forma de CanCloNp. Aquesta sal doble té una pressió de vapor baixa i no és fàcilment volàtil i roman en el residu de la destil·lació.
Afegint compostos de nitrogen i purificant per destil·lació al buit, la suma dels elements d'impureses clor, manganès, coure, ferro, silici, alumini i níquel en calci es pot reduir a 1000-100 ppm i calci d'alta puresa del 99,9% al 99,99% es pot obtenir.
Extrusionat o enrotllat en varetes i plaques, o tallat a trossos petits i envasat en recipients hermètics.
Segons els tres mètodes de preparació anteriors, es pot veure que el mètode de reducció té un procés tecnològic senzill, consumeix menys energia i consumeix menys temps i és més adequat per a la producció industrial de
Per tant, el mètode de reducció és el principal mètode per a la producció de calci metàl·lic en els últims anys.
