La preparación de
Debido a la actividad muy fuerte de Calcium Metal, en el pasado se producía principalmente mediante cloruro de calcio fundido electrolítico o hidróxido de calcio. En los últimos años, el método de reducción se ha convertido gradualmente en el método principal para producir calcio metálico.
El método de reducción consiste en utilizar aluminio metálico para reducir la cal al vacío y alta temperatura, y luego rectificar para obtener calcio.
El método de reducción generalmente utiliza piedra caliza como materia prima, óxido de calcio calcinado y polvo de aluminio como agente reductor.
El óxido de calcio pulverizado y el polvo de aluminio se mezclan uniformemente en una determinada proporción, se prensan en bloques y se hacen reaccionar bajo un vacío de 0,01 y una temperatura de 1050-1200 °. Generación de vapor de calcio y aluminato de calcio.
La fórmula de la reacción es: 6CaO 2Alâ3Ca 3CaOâ¢Al2O3
El vapor de calcio reducido cristaliza a 750-400°C. Luego, el calcio cristalino se funde y se moldea bajo la protección de argón para obtener un lingote de calcio denso.
La tasa de recuperación del calcio producido por el método de reducción es generalmente de alrededor del 60%.
Debido a que su proceso tecnológico también es relativamente simple, el método de reducción es el método principal para producir calcio metálico en los últimos años.
La combustión en condiciones normales puede alcanzar fácilmente el punto de fusión del calcio metálico, por lo que provocará la combustión del calcio metálico.
La electrólisis anterior era el método de contacto, que luego se mejoró a la electrólisis de cátodo líquido.
La electrólisis de contacto fue aplicada por primera vez por W. Rathenau en 1904. El electrolito utilizado es una mezcla de CaCl2 y CaF2. El ánodo de la celda electrolítica está revestido con carbono como el grafito y el cátodo está hecho de acero.
El calcio desorbido electrolíticamente flota en la superficie del electrolito y se condensa en el cátodo en contacto con el cátodo de acero. A medida que avanza la electrólisis, el cátodo se eleva en consecuencia y el calcio forma una varilla con forma de zanahoria en el cátodo.
Las desventajas de la producción de calcio por el método de contacto son: gran consumo de materias primas, alta solubilidad del calcio metálico en electrolitos, baja eficiencia de corriente y mala calidad del producto (alrededor del 1% de contenido de cloro).
El método del cátodo líquido utiliza una aleación de cobre y calcio (que contiene entre un 10 % y un 15 % de calcio) como cátodo líquido y un electrodo de grafito como ánodo. El calcio desorbido electrolíticamente se deposita en el cátodo.
La carcasa de la celda electrolítica está hecha de hierro fundido. El electrolito es una mezcla de CaCl2 y KCI. El cobre se selecciona como la composición de la aleación del cátodo líquido porque hay una región de punto de fusión bajo muy amplia en la región de alto contenido de calcio en el diagrama de fase de cobre-calcio, y una aleación de cobre-calcio con un contenido de calcio de 60%-65 % se puede preparar por debajo de 700 °C.
Al mismo tiempo, debido a la pequeña presión de vapor del cobre, es fácil de separar durante la destilación. Además, las aleaciones de cobre y calcio que contienen entre un 60 % y un 65 % de calcio tienen una mayor densidad (2,1-2,2 g/cm³), lo que puede garantizar una buena deslaminación con el electrolito. El contenido de calcio en la aleación del cátodo no debe exceder el 62 %-65 %. La eficiencia actual es de alrededor del 70%. El consumo de CaCl2 por kilogramo de calcio es de 3,4-3,5 kilogramos.
La aleación de cobre y calcio producida por electrólisis se somete a cada destilación en condiciones de vacío de 0,01 Torr y temperatura de 750 a 800 â para eliminar las impurezas volátiles como el potasio y el sodio.
Luego se realiza la segunda destilación al vacío a 1050-1100°C, el calcio se condensa y cristaliza en la parte superior del tanque de destilación, y el cobre residual (que contiene 10%-15% de calcio) se deja en el fondo del tanque y devuelto al electrolizador para su uso.
El calcio cristalino extraído es calcio industrial con una ley de 98%-99%. Si el contenido total de sodio y magnesio en la materia prima CaCl2 es inferior al 0,15 %, la aleación de cobre y calcio se puede destilar una vez para obtener calcio metálico con un contenido de â¥99 %.
El calcio de alta pureza se puede obtener mediante el tratamiento del calcio industrial mediante destilación a alto vacío. Generalmente, la temperatura de destilación se controla para que sea de 780-820°C y el grado de vacío es de 1×10-4. El tratamiento de destilación es menos efectivo para purificar cloruros en calcio.
El nitruro se puede agregar por debajo de la temperatura de destilación para formar una sal doble en forma de CanCloNp. Esta sal doble tiene una presión de vapor baja y no es fácilmente volátil y permanece en el residuo de la destilación.
Al agregar compuestos de nitrógeno y purificar por destilación al vacío, la suma de los elementos de impureza cloro, manganeso, cobre, hierro, silicio, aluminio y níquel en el calcio se puede reducir a 1000-100 ppm, y calcio de alta pureza de 99.9% -99.99% Puede ser obtenido.
Extruidos o laminados en varillas y placas, o cortados en pequeños trozos y envasados en recipientes herméticos.
De acuerdo con los tres métodos de preparación anteriores, se puede ver que el método de reducción tiene un proceso tecnológico simple, consume menos energía y consume menos tiempo, y es más adecuado para la producción industrial de
Por lo tanto, el método de reducción es el método principal para la producción de Calcium Metal en los últimos años.
