Падрыхтоўка
З-за вельмі моцнай актыўнасці металічнага кальцыя ў мінулым ён у асноўным вырабляўся з дапамогай электралітычнага расплаўленага хларыду або гідраксіду кальцыя. У апошнія гады метад аднаўлення паступова стаў асноўным метадам вытворчасці металічнага кальцыя.
Метад аднаўлення заключаецца ў выкарыстанні металічнага алюмінія для аднаўлення вапны пад вакуумам і высокай тэмпературай, а затым рэктыфікацыі для атрымання кальцыя.
Метад аднаўлення звычайна выкарыстоўвае вапняк у якасці сыравіны, кальцыніраваны аксід кальцыя і алюмініевы парашок у якасці аднаўляльніка.
Здробнены аксід кальцыя і алюмініевы парашок раўнамерна змешваюць у пэўнай прапорцыі, прэсуюць у блокі і ўводзяць у рэакцыю пры 0,01 вакууму і тэмпературы 1050-1200 °C. Атрыманне пары кальцыя і алюмінату кальцыя.
Формула рэакцыі: 6CaO 2Alâ3Ca 3CaOâ¢Al2O3
Адноўленыя пары кальцыя крышталізуюцца пры 750-400°С. Затым крышталічны кальцый плавіцца і адліваецца пад абаронай аргону, каб атрымаць шчыльны кальцыевы злітак.
Хуткасць аднаўлення кальцыя, атрыманага метадам аднаўлення, звычайна складае каля 60%.
Паколькі яго тэхналагічны працэс таксама адносна просты, метад аднаўлення з'яўляецца асноўным спосабам атрымання металічнага кальцыя ў апошнія гады.
Гарэнне ў нармальных умовах можа лёгка дасягнуць тэмпературы плаўлення металічнага кальцыя, таму гэта прывядзе да ўзгарання металічнага кальцыя.
Ранейшы электроліз быў кантактным метадам, які пазней быў пераўтвораны ў электроліз з вадкім катодам.
Упершыню кантактны электроліз быў ужыты В. Ратэнау ў 1904 г. У якасці электраліта выкарыстоўваецца сумесь CaCl2 і CaF2. Анод электралітычнай ячэйкі футераваны вугляродам, такім як графіт, а катод зроблены са сталі.
Электралітычна дэсарбаваны кальцый плавае на паверхні электраліта і кандэнсуецца на катодзе ў кантакце са сталёвым катодам. Па меры развіцця электролізу катод адпаведна падымаецца, і кальцый утварае на катодзе стрыжань у форме морквы.
Недахопамі вытворчасці кальцыя кантактным спосабам з'яўляюцца: вялікі расход сыравіны, высокая растваральнасць металічнага кальцыя ў электраліце, нізкая эфектыўнасць па току, нізкая якасць прадукцыі (утрыманне хлору каля 1%).
У метадзе з вадкім катодам у якасці вадкага катода выкарыстоўваецца медна-кальцыевы сплаў (які змяшчае 10-15% кальцыя), а ў якасці анода - графітавы электрод. На катодзе адкладаецца электролитическидесорбированный кальцый.
Абалонка электралізера выканана з чыгуну. Электраліт - сумесь CaCl2 і KCI. У якасці складу сплаву вадкага катода выбрана медзь, таму што ў медна-кальцыевай фазавай дыяграме ёсць вельмі шырокая вобласць з нізкай тэмпературай плаўлення ў вобласці з высокім утрыманнем кальцыя, і медна-кальцыевы сплаў з утрыманнем кальцыя 60%-65 % можна прыгатаваць пры тэмпературы ніжэй за 700 °C.
У той жа час з-за невялікага ціску пароў медзі яе лёгка аддзяліць пры дыстыляцыі. Акрамя таго, медна-кальцыевыя сплавы, якія змяшчаюць 60-65% кальцыя, маюць больш высокую шчыльнасць (2,1-2,2 г/см³), што можа забяспечыць добрае расслаенне электралітам. Утрыманне кальцыя ў катодным сплаве не павінна перавышаць 62%-65%. ККД па току каля 70%. Выдатак CaCl2 на кілаграм кальцыя складае 3,4-3,5 кілаграма.
Медна-кальцыевы сплаў, атрыманы электролізам, падвяргаецца кожнай дыстыляцыі ва ўмовах вакууму 0,01 Тор і тэмпературы 750-800 °C для выдалення лятучых прымешак, такіх як калій і натрый.
Затым праводзіцца другая вакуумная дыстыляцыя пры 1050-1100 ° C, кальцый кандэнсуецца і крышталізуецца ў верхняй частцы дыстыляцыйнай ёмістасці, а рэшткавая медзь (якая змяшчае 10% -15% кальцыя) застаецца на дне ёмістасці. бак і вярнуўся ў электралізер для выкарыстання.
Выняты крышталічны кальцый з'яўляецца прамысловым кальцыем са зместам 98%-99%. Калі агульнае ўтрыманне натрыю і магнію ў сыравіне CaCl2 складае менш за 0,15%, медна-кальцыевы сплаў можа быць перагнаны адзін раз для атрымання металічнага кальцыя з утрыманнем â¥99%.
Кальцый высокай чысціні можа быць атрыманы шляхам апрацоўкі прамысловага кальцыя высокавакуумнай дыстыляцыяй. Як правіла, тэмпература дыстыляцыі кантралюецца на ўзроўні 780-820°C, а ступень вакууму роўная 1×10-4. Апрацоўка дыстыляцыяй менш эфектыўная для ачысткі хларыдаў кальцыя.
Нітрыд можа быць дададзены ніжэй тэмпературы дыстыляцыі з адукацыяй падвойнай солі ў выглядзе CanCloNp. Гэтая двайная соль мае нізкі ціск пары і не з'яўляецца лёгка лятучай і застаецца ў астатку дыстыляцыі.
Дадаючы злучэнні азоту і ачышчаючы вакуумнай дыстыляцыяй, суму прымешак хлору, марганца, медзі, жалеза, крэмнію, алюмінія і нікеля ў кальцыі можна паменшыць да 1000-100 частак на мільён, а кальцыя высокай чысціні - да 99,9%-99,99% можна атрымаць.
Экструдаваны або згорнуты ў стрыжні і пласціны, або нарэзаны невялікімі кавалачкамі і спакаваны ў герметычныя кантэйнеры.
У адпаведнасці з трыма прыведзенымі вышэй метадамі падрыхтоўкі відаць, што метад аднаўлення мае просты тэхналагічны працэс, спажывае менш энергіі і менш часу і больш падыходзіць для прамысловай вытворчасці
Такім чынам, метад аднаўлення з'яўляецца асноўным метадам вытворчасці металічнага кальцыя ў апошнія гады.
