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鈣的生產工藝

發布日期:2018-04-27 作者: 點擊:

  鈣的生產工藝簡介

  

  鈣的製備主要有還原法、電解法和鈣精煉。由於金屬鈣的活潑性非常強,過去主要用電解熔融氯化鈣或氫氧化鈣才能製成,近幾年還原法逐漸成為生產金屬鈣的主要方法。

  

  還原法

  

  還原法:還原法是使用金屬鋁在真空和高溫下還原石灰,再經精餾而得鈣。

  

  還原法通常用石灰石為原料,經燒成氧化鈣,以鋁粉作還原劑,將粉碎的氧化鈣與鋁粉按一定比例混合均勻,壓製成塊,在0.01真空和1050-1200℃溫度下反應,生成鈣蒸氣和鋁酸鈣。其反應式是:6CaO+2Al→3Ca+3CaO•Al2O3

  

  還原出來的鈣蒸氣在750-400℃下結晶。結晶鈣再在氬氣保護下熔融鑄錠,得到致密的鈣錠。還原法生產鈣的回收率一般在60%左右,工藝流程見下圖:

  

  還原法生產鈣

  

  由於其工藝過程也比較簡單,近幾年還原法是生產金屬鈣的主要方法。正常狀態下的燃燒很容易達到金屬鈣的熔點,所以會引起金屬鈣的燃燒。

  

  電解法

  

  較早的電解是接觸法,後來改進為液體陰極法電解。

  

  接觸法電解是拉特瑙(W.Rathenau)於1904年首先應用的。所用的電解質為CaCl2和CaF2的混合物。電解槽陽極用碳素如石墨等作內襯,陰極用鋼製成。電解析出的鈣漂浮在電解質表麵,同鋼製陰極接觸而冷凝在陰極上。隨著電解的進行,陰極相應提升,鈣在陰極形成一個胡蘿卜形的棒狀物。

  

  電解法生產鈣

  

  接觸法生產鈣的缺點是:原料消耗大,金屬鈣在電解質中的溶解度高,電流效率低,產品質量差(含氯1%左右)等。

  

  液體陰極法是以銅鈣合金(含鈣10%-15%)作為液體陰極,石墨電極作陽極。電解析出的鈣沉積在陰極上。電解槽槽殼用鑄鐵製作。電解質是CaCl2和KCI的混合物。選擇銅作液體陰極的合金成分是因為銅鈣相圖中在高鈣含量區域內,存在著非常廣泛的低熔點區域,可以在低於700℃製取含鈣60%-65%的銅鈣合金。同時由於銅的蒸氣壓小,在蒸餾時容易分離。此外,含鈣60%-65%的銅鈣合金的密度較大(2.1-2.2g/cm³),能保證與電解質很好地分層。陰極合金中鈣含量不超過62%-65%。電流效率約為70%。每公斤鈣消耗CaCl2為3.4-3.5公斤。

  

  電解生產的銅鈣合金在0.01托真空和750-800℃溫度條件下進行每一次蒸餾,以除去易揮發的鉀、鈉等雜質。然後在1050-1100℃下進行第二次真空蒸餾,鈣在蒸餾罐上部冷凝、結晶,而殘銅(含鈣10%-15%)留在罐底,返回電解槽使用。取出的結晶鈣即為工業鈣,品位為98%-99%。如果原料CaCl2中鈉、鎂總含量<0.15%,則銅鈣合金經過一次蒸餾,即可得到含量≥99%的金屬鈣。

  

  電解法生產鈣方程式

  

  鈣精煉

  

  工業鈣再經高真空蒸留處理可得到高純度鈣。一般控製蒸餾溫度為780-820℃,真空度1×10-4。蒸餾處理對淨化鈣中氯化物效果較差,可在低於蒸餾溫度時,添加氮化物,使形成CanCloNp形式的複鹽。這種複鹽蒸氣壓小,不易揮發而殘留在蒸餾殘渣中。通過添中氮化物和真空蒸餾淨化,鈣中雜質元素氯、錳、銅、鐵、矽、鋁、鎳的總和可降到1000-100ppm,即可得到99.9%-99.99%的高純度鈣,再經擠壓或軋製成棒和板,或切成小片,分裝在密閉容器中。

  

  根據以上三種製備方式,可以看出還原法工藝流程簡單,耗能、耗時少,多方考慮更適於工業上生產金屬鈣,因此,近幾年還原法是生產金屬鈣的主要方法。


本文網址:http://www.compiar.com/news/376.html

關鍵詞:真人ag平台,金屬鈣

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