A preparação de
Devido à atividade muito forte de cálcio metálico, foi produzido principalmente por cloreto de cálcio fundido eletrolítico ou hidróxido de cálcio no passado. Nos últimos anos, o método de redução tornou-se gradualmente o principal método de produção de cálcio metálico.
O método de redução é usar o metal alumínio para reduzir a cal sob vácuo e alta temperatura e depois retificar para obter cálcio.
O método de redução geralmente utiliza calcário como matéria-prima, óxido de cálcio calcinado e pó de alumínio como agente redutor.
O óxido de cálcio pulverizado e o pó de alumínio são misturados uniformemente em uma certa proporção, pressionados em blocos e reagidos sob vácuo de 0,01 e temperatura de 1050-1200 °C. Gerando vapor de cálcio e aluminato de cálcio.
A fórmula da reação é: 6CaO 2Al3Ca 3CaO¢Al2O3
O vapor de cálcio reduzido cristaliza a 750-400°C. O cálcio cristalino é então fundido e fundido sob a proteção do argônio para obter um lingote de cálcio denso.
A taxa de recuperação do cálcio produzido pelo método de redução é geralmente de cerca de 60%.
Por seu processo tecnológico também ser relativamente simples, o método de redução é o principal método de produção de cálcio metálico nos últimos anos.
A combustão em condições normais pode atingir facilmente o ponto de fusão do cálcio metálico, por isso provocará a combustão do cálcio metálico.
A eletrólise anterior era o método de contato, que mais tarde foi aprimorado para a eletrólise de cátodo líquido.
A eletrólise de contato foi aplicada pela primeira vez por W. Rathenau em 1904. O eletrólito usado é uma mistura de CaCl2 e CaF2. O ânodo da célula eletrolítica é revestido com carbono, como grafite, e o cátodo é feito de aço.
O cálcio dessorvido eletroliticamente flutua na superfície do eletrólito e condensa no cátodo em contato com o cátodo de aço. À medida que a eletrólise progride, o cátodo sobe de acordo e o cálcio forma uma haste em forma de cenoura no cátodo.
As desvantagens da produção de cálcio pelo método de contato são: grande consumo de matérias-primas, alta solubilidade do cálcio metálico no eletrólito, baixa eficiência de corrente e baixa qualidade do produto (cerca de 1% de teor de cloro).
O método do cátodo líquido usa uma liga de cobre-cálcio (contendo 10%-15% de cálcio) como cátodo líquido e o eletrodo de grafite como ânodo. O cálcio dessorvido eletroliticamente é depositado no cátodo.
O invólucro da célula eletrolítica é feito de ferro fundido. O eletrólito é uma mistura de CaCl2 e KCl. O cobre é selecionado como a composição da liga do cátodo líquido porque há uma região de baixo ponto de fusão muito ampla na região de alto teor de cálcio no diagrama de fases de cobre-cálcio e uma liga de cobre-cálcio com um teor de cálcio de 60%-65 % pode ser preparado abaixo de 700 °C.
Ao mesmo tempo, devido à pequena pressão de vapor do cobre, é fácil separá-lo durante a destilação. Além disso, as ligas de cobre-cálcio contendo 60%-65% de cálcio têm uma densidade maior (2,1-2,2g/cm³), o que pode garantir uma boa delaminação com o eletrólito. O teor de cálcio na liga do cátodo não deve exceder 62%-65%. A eficiência atual é de cerca de 70%. O consumo de CaCl2 por quilograma de cálcio é de 3,4-3,5 quilos.
A liga de cobre-cálcio produzida por eletrólise é submetida a cada destilação sob condições de vácuo de 0,01 Torr e temperatura de 750-800 °C para remover impurezas voláteis, como potássio e sódio.
Em seguida, a segunda destilação a vácuo é realizada a 1050-1100 ° C, o cálcio é condensado e cristalizado na parte superior do tanque de destilação e o cobre residual (contendo 10%-15% de cálcio) é deixado no fundo do tanque e devolvido ao eletrolisador para uso.
O cálcio cristalino retirado é cálcio industrial com um grau de 98%-99%. Se o teor total de sódio e magnésio na matéria-prima CaCl2 for inferior a 0,15%, a liga de cobre-cálcio pode ser destilada uma vez para obter cálcio metálico com teor de â¥99%.
O cálcio de alta pureza pode ser obtido pelo tratamento do cálcio industrial por destilação a alto vácuo. Geralmente, a temperatura de destilação é controlada para ser 780-820°C, e o grau de vácuo é 1×10-4. O tratamento por destilação é menos eficaz para purificar cloretos em cálcio.
O nitreto pode ser adicionado abaixo da temperatura de destilação para formar um sal duplo na forma de CanCloNp. Este sal duplo tem uma baixa pressão de vapor e não é facilmente volátil e permanece no resíduo da destilação.
Ao adicionar compostos de nitrogênio e purificar por destilação a vácuo, a soma dos elementos impuros cloro, manganês, cobre, ferro, silício, alumínio e níquel em cálcio pode ser reduzida para 1000-100 ppm e cálcio de alta pureza de 99,9%-99,99% pode ser obtido.
Extrudados ou enrolados em varetas e chapas, ou cortados em pequenos pedaços e embalados em recipientes herméticos.
De acordo com os três métodos de preparo acima, pode-se observar que o método de redução possui um processo tecnológico simples, consome menos energia e consome menos tempo, sendo mais adequado para a produção industrial de
Portanto, o método de redução é o principal método para a produção de Cálcio Metálico nos últimos anos.
