ثلاث عمليات إنتاج لمعدن الكالسيوم

التحضيرات ل

نظرًا للنشاط القوي جدًا لمعدن الكالسيوم ، فقد تم إنتاجه بشكل أساسي بواسطة كلوريد الكالسيوم المصهور كهربائياً أو هيدروكسيد الكالسيوم في الماضي. في السنوات الأخيرة ، أصبحت طريقة الاختزال تدريجياً هي الطريقة الرئيسية لإنتاج معدن الكالسيوم.

طريقة التخفيض

طريقة الاختزال هي استخدام معدن الألمنيوم لتقليل الجير تحت الفراغ ودرجة الحرارة المرتفعة ، ثم تصحيحه للحصول على الكالسيوم.

عادة ما تستخدم طريقة الاختزال الحجر الجيري كمادة خام وأكسيد الكالسيوم المكلس ومسحوق الألومنيوم كعامل اختزال.

يتم خلط مسحوق أكسيد الكالسيوم المسحوق ومسحوق الألومنيوم بشكل موحد في نسبة معينة ، ويتم ضغطهما في كتل ، ويتفاعلون تحت ضغط 0.01 و 1050-1200 درجة حرارة. توليد بخار الكالسيوم وألومينات الكالسيوم.

صيغة التفاعل هي: 6CaO 2Alâ 3Ca 3CaOâ Al2O3

يتبلور بخار الكالسيوم المخفض عند 750-400 درجة مئوية. يتم بعد ذلك إذابة الكالسيوم المتبلور وصبه تحت حماية الأرجون للحصول على سبيكة كالسيوم كثيفة.

معدل استرداد الكالسيوم الناتج عن طريق الاختزال بشكل عام حوالي 60٪.

نظرًا لأن عمليتها التكنولوجية بسيطة نسبيًا أيضًا ، فإن طريقة الاختزال هي الطريقة الرئيسية لإنتاج الكالسيوم المعدني في السنوات الأخيرة.

يمكن أن يصل الاحتراق في ظل الظروف العادية بسهولة إلى نقطة انصهار الكالسيوم المعدني ، لذلك سوف يتسبب في احتراق الكالسيوم المعدني.

التحليل الكهربائي

كان التحليل الكهربائي السابق هو طريقة الاتصال ، والتي تم تحسينها لاحقًا إلى التحليل الكهربائي للكاثود السائل.

تم تطبيق التحليل الكهربائي التلامسي لأول مرة بواسطة W. Rathenau في عام 1904. والإلكتروليت المستخدم عبارة عن خليط من CaCl2 و CaF2. أنود الخلية الإلكتروليتية مبطن بالكربون مثل الجرافيت ، والكاثود مصنوع من الفولاذ.

يطفو الكالسيوم الممتز كهربائيا على سطح المنحل بالكهرباء ويتكثف على القطب السالب عند ملامسة القطب السالب الفولاذي. مع تقدم التحليل الكهربائي ، يرتفع الكاثود وفقًا لذلك ، ويشكل الكالسيوم قضيبًا على شكل جزرة عند الكاثود.

عيوب إنتاج الكالسيوم بطريقة التلامس هي: الاستهلاك الكبير للمواد الخام ، قابلية الذوبان العالية لمعدن الكالسيوم في الإلكتروليت ، كفاءة التيار المنخفض ، وضعف جودة المنتج (حوالي 1٪ محتوى الكلور).

تستخدم طريقة الكاثود السائل سبيكة من النحاس والكالسيوم (تحتوي على 10٪ -15٪ كالسيوم) ككاثود سائل وقطب الجرافيت كقطب موجب. يترسب الكالسيوم الممتز كهربائيا على الكاثود.

يتكون غلاف الخلية الإلكتروليتية من الحديد الزهر. المحلول الكهربائي عبارة عن خليط من CaCl2 و KCI. يتم اختيار النحاس كمركب سبيكة للكاثود السائل نظرًا لوجود منطقة انصهار منخفضة للغاية في منطقة المحتوى العالي من الكالسيوم في مخطط طور النحاس والكالسيوم ، وسبائك النحاس والكالسيوم بمحتوى كالسيوم 60٪ -65 يمكن تحضير٪ أقل من 700 درجة مئوية.

في الوقت نفسه ، بسبب ضغط بخار النحاس الصغير ، من السهل فصله أثناء التقطير. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي سبائك النحاس والكالسيوم التي تحتوي على 60٪ -65٪ كالسيوم على كثافة أعلى (2.1-2.2 جم / سم مكعب) ، والتي يمكن أن تضمن تفريغ جيد للإلكتروليت. يجب ألا يتجاوز محتوى الكالسيوم في سبيكة الكاثود 62٪ -65٪. تبلغ الكفاءة الحالية حوالي 70٪. استهلاك CaCl2 لكل كيلوجرام من الكالسيوم هو 3.4-3.5 كجم.

تخضع سبائك النحاس والكالسيوم الناتجة عن التحليل الكهربائي لكل عملية تقطير تحت ظروف تفريغ 0.01 Tor ودرجة حرارة 750-800 درجة مئوية لإزالة الشوائب المتطايرة مثل البوتاسيوم والصوديوم.

ثم يتم إجراء التقطير الفراغي الثاني عند درجة حرارة 1050-1100 درجة مئوية ، ويتم تكثيف الكالسيوم وتبلوره في الجزء العلوي من خزان التقطير ، ويترك النحاس المتبقي (الذي يحتوي على 10٪ -15٪ كالسيوم) في قاع وعاد الخزان إلى المحلل الكهربائي للاستخدام.

الكالسيوم البلوري المأخوذ هو كالسيوم صناعي بدرجة 98٪ -99٪. إذا كان المحتوى الكلي للصوديوم والمغنيسيوم في المادة الخام CaCl2 أقل من 0.15٪ ، يمكن تقطير سبيكة النحاس والكالسيوم مرة واحدة للحصول على الكالسيوم المعدني بمحتوى â 99٪.

تكرير معادن الكالسيوم

يمكن الحصول على الكالسيوم عالي النقاء بمعالجة الكالسيوم الصناعي عن طريق التقطير الفراغي العالي. بشكل عام ، يتم التحكم في درجة حرارة التقطير لتكون 780-820 درجة مئوية ، ودرجة الفراغ هي 1 × 10-4. العلاج بالتقطير أقل فعالية لتنقية الكلوريدات في الكالسيوم.

يمكن إضافة النيتريد تحت درجة حرارة التقطير لتكوين ملح مزدوج على شكل CanCloNp. يحتوي هذا الملح المزدوج على ضغط بخار منخفض ولا يتطاير بسهولة ويبقى في بقايا التقطير.

بإضافة مركبات النيتروجين والتنقية بالتقطير الفراغي ، يمكن تقليل مجموع عناصر الشوائب الكلور والمنغنيز والنحاس والحديد والسيليكون والألمنيوم والنيكل في الكالسيوم إلى 1000-100 جزء في المليون ، والكالسيوم عالي النقاوة 99.9٪ -99.99٪ يمكن الحصول عليها.

مبثوقة أو ملفوفة إلى قضبان وألواح ، أو مقطعة إلى قطع صغيرة ومعبأة في حاويات محكمة الإغلاق.

وفقًا لطرق التحضير الثلاثة المذكورة أعلاه ، يمكن ملاحظة أن طريقة التخفيض لها عملية تكنولوجية بسيطة ، وتستهلك طاقة أقل وتستهلك وقتًا أقل ، وهي أكثر ملاءمة للإنتاج الصناعي لـ

لذلك ، فإن طريقة الاختزال هي الطريقة الرئيسية لإنتاج معدن الكالسيوم في السنوات الأخيرة.