дайындау
Кальций металының өте күшті белсенділігіне байланысты ол негізінен электролиттік балқытылған кальций хлориді немесе бұрын кальций гидроксиді арқылы өндірілген. Соңғы жылдары қалпына келтіру әдісі біртіндеп кальций металын алудың негізгі әдісіне айналды.
Тотықсыздандыру әдісі - вакуумда және жоғары температурада әкті азайту үшін металл алюминийін пайдалану, содан кейін кальций алу үшін түзетіледі.
Тотықсыздандыру әдісі әдетте шикізат ретінде әктасты, күйдірілген кальций оксидін және тотықсыздандырғыш ретінде алюминий ұнтағын пайдаланады.
Ұнтақталған кальций оксиді мен алюминий ұнтағы белгілі бір пропорцияда біркелкі араласады, блоктарға сығымдалады және 0,01 вакуумда және 1050-1200 ° C температурада әрекеттеседі. Кальций буы мен кальций алюминатының түзілуі.
Реакция формуласы: 6CaO 2Alâ3Ca 3CaOâ¢Al2O3
Тотықсызданған кальций буы 750-400°С температурада кристалданады. Содан кейін кристалды кальций балқытылады және тығыз кальций құймасын алу үшін аргонның қорғауымен құйылады.
Қалпына келтіру әдісімен өндірілген кальцийді қалпына келтіру жылдамдығы әдетте шамамен 60% құрайды.
Оның технологиялық процесі де салыстырмалы түрде қарапайым болғандықтан, қалпына келтіру әдісі соңғы жылдары металл кальцийін алудың негізгі әдісі болып табылады.
Қалыпты жағдайда жану металл кальцийдің балқу температурасына оңай жетуі мүмкін, сондықтан ол металл кальцийдің жануын тудырады.
Бұрынғы электролиз контакт әдісі болды, кейінірек ол сұйық катодты электролизге дейін жетілдірілді.
Контактілі электролизді алғаш рет 1904 жылы В.Рэтенау қолданған. Қолданылатын электролит CaCl2 және CaF2 қоспасы. Электролиттік ұяшықтың аноды графит сияқты көміртекпен қапталған, ал катод болаттан жасалған.
Электролиттік жолмен десорбцияланған кальций электролит бетінде қалқып шығады және болат катодымен жанасатын катодта конденсацияланады. Электролиз ілгерілеген сайын катод сәйкесінше көтеріледі, ал кальций катодта сәбіз тәрізді таяқша түзеді.
Кальцийді контактілі әдіспен өндірудің кемшіліктері: шикізаттың көп шығыны, кальций металының электролитте жоғары ерігіштігі, токтың төмен тиімділігі, өнім сапасының төмендігі (шамамен 1% хлор мөлшері).
Сұйық катодты әдісте сұйық катод ретінде мыс-кальций қорытпасы (құрамында 10%-15% кальций бар) және анод ретінде графит электрод қолданылады. Электролиттік жолмен десорбцияланған кальций катодта тұндырылады.
Электролиттік элементтің қабығы шойыннан жасалған. Электролит CaCl2 және KCI қоспасы болып табылады. Сұйық катодтың қорытпа құрамы ретінде мыс таңдалады, себебі мыс-кальций фазасының диаграммасында кальций мөлшері жоғары аймақта өте кең төмен балқу температурасы аймағы және кальций мөлшері 60%-65 мыс-кальций қорытпасы бар. % 700 °C төмен температурада дайындауға болады.
Сонымен бірге мыстың бу қысымы аз болғандықтан, айдау кезінде оңай бөлінеді. Сонымен қатар, құрамында 60%-65% кальций бар мыс-кальций қорытпаларының тығыздығы жоғары (2,1-2,2 г/см³), бұл электролитпен жақсы қабаттасуды қамтамасыз ете алады. Катодты қорытпадағы кальций мөлшері 62%-65%-дан аспауы керек. Қазіргі тиімділік шамамен 70% құрайды. Кальцийдің килограммына CaCl2 шығыны 3,4-3,5 килограммды құрайды.
Электролиз арқылы алынған мыс-кальций қорытпасы калий мен натрий сияқты ұшпа қоспаларды кетіру үшін 0,01 Торр вакуумы және 750-800 температура жағдайында әрбір айдауға ұшырайды.
Содан кейін екінші вакуумды айдау 1050-1100°С жүргізіледі, кальций ректификациялық резервуардың жоғарғы бөлігінде конденсацияланады және кристалданады, ал қалдық мыс (құрамында 10%-15% кальций бар) ыдыстың түбінде қалдырылады. резервуарға салып, пайдалану үшін электролизерге қайтарылады.
Алынған кристалды кальций 98%-99% дәрежесі бар өнеркәсіптік кальций болып табылады. CaCl2 шикізатының құрамындағы натрий мен магнийдің жалпы мөлшері 0,15%-дан аз болса, мыс-кальций қорытпасын бір рет дистилляциялауға болады, ол ¥99% құрайтын металл кальцийді алады.
Жоғары тазалықтағы кальцийді өнеркәсіптік кальцийді жоғары вакуумды айдау арқылы өңдеу арқылы алуға болады. Әдетте айдау температурасы 780-820°C, ал вакуумдық дәрежесі 1×10-4 болып басқарылады. Кальцийдегі хлоридтерді тазарту үшін дистилляциялық өңдеудің тиімділігі төмен.
CanCloNp түріндегі қос тұзды қалыптастыру үшін нитридті айдау температурасынан төмен қосуға болады. Бұл қос тұздың төмен бу қысымы бар және оңай ұшпайды және айдау қалдықтарында қалады.
Азот қосылыстарын қосу және вакуумды айдау арқылы тазарту арқылы кальцийдегі хлор, марганец, мыс, темір, кремний, алюминий және никель қоспа элементтерінің қосындысын 1000-100 ppm дейін, ал жоғары таза кальцийді 99,9%-99,9% дейін азайтуға болады. алуға болады.
Шыбықтар мен табақтарға экструдталған немесе илемделген немесе кішкене бөліктерге кесілген және ауа өткізбейтін контейнерлерге оралған.
Жоғарыда келтірілген үш дайындау әдісіне сәйкес, қалпына келтіру әдісі қарапайым технологиялық процеске ие, аз энергия және аз уақыт жұмсайды және өнеркәсіптік өндіріс үшін қолайлы екенін көруге болады.
Сондықтан қалпына келтіру әдісі соңғы жылдардағы кальций металын өндірудің негізгі әдісі болып табылады.
