의 준비
금속칼슘은 활성이 매우 강하기 때문에 과거에는 주로 전기분해 용융 염화칼슘이나 수산화칼슘에 의해 생산되었습니다. 최근 몇 년 동안 환원법은 점차 금속칼슘을 생산하는 주요 방법이 되었습니다.
환원 방법은 금속 알루미늄을 사용하여 진공 및 고온에서 석회를 환원시킨 다음 정류하여 칼슘을 얻는 것입니다.
환원 방법은 일반적으로 석회석을 원료로, 소성 산화칼슘 및 알루미늄 분말을 환원제로 사용합니다.
분쇄된 산화칼슘과 알루미늄 분말을 일정한 비율로 균일하게 혼합하여 덩어리로 압축하고 0.01진공, 1050~1200℃의 온도에서 반응시킨다. 칼슘 증기 및 칼슘 알루미네이트 생성.
반응 공식은 다음과 같습니다. 6CaO 2Alâ3Ca 3CaOâ¢Al2O3
환원된 칼슘 증기는 750-400°C에서 결정화됩니다. 결정질 칼슘은 밀도가 높은 칼슘 주괴를 얻기 위해 아르곤의 보호 아래에서 녹고 주조됩니다.
환원법으로 생산된 칼슘의 회수율은 일반적으로 약 60%이다.
그것의 기술 공정도 상대적으로 간단하기 때문에 환원 방법은 최근 몇 년 동안 금속 칼슘을 생산하는 주요 방법입니다.
정상적인 조건에서 연소하면 금속 칼슘의 융점에 쉽게 도달할 수 있으므로 금속 칼슘의 연소를 유발합니다.
초기의 전기분해는 접촉 방식이었으나 나중에 액체 음극 전기분해로 개선되었습니다.
접촉 전기분해는 1904년 W. Rathenau에 의해 처음 적용되었습니다. 사용된 전해질은 CaCl2와 CaF2의 혼합물입니다. 전해 전지의 양극은 흑연과 같은 탄소로 라이닝되고 음극은 강철로 만들어집니다.
전해 탈리된 칼슘은 전해질 표면에 부유하고 강철 음극과 접촉하는 음극에서 응축됩니다. 전기 분해가 진행됨에 따라 음극이 그에 따라 상승하고 칼슘은 음극에서 당근 모양의 막대를 형성합니다.
접촉법에 의한 칼슘 생산의 단점은 원료의 많은 소비, 전해질에 대한 금속칼슘의 높은 용해도, 낮은 전류 효율 및 불량한 제품 품질(염소 함량 약 1%)입니다.
액체 음극 방법은 액체 음극으로 구리-칼슘 합금(칼슘 10%-15% 함유)을 사용하고 양극으로 흑연 전극을 사용합니다. 전해 탈착된 칼슘은 음극에 침전됩니다.
전해 전지의 외피는 주철로 만들어집니다. 전해질은 CaCl2와 KCI의 혼합물입니다. 구리는 구리-칼슘 상도에서 칼슘 함량이 높은 영역에 매우 넓은 저융점 영역이 있기 때문에 액체 음극의 합금 조성으로 구리를 선택하고, 칼슘 함량이 60%-65%인 구리-칼슘 합금을 사용한다. %는 700 °C 미만에서 준비할 수 있습니다.
동시에 구리의 증기압이 작기 때문에 증류 중에 분리하기 쉽습니다. 또한, 60%-65% 칼슘을 포함하는 구리-칼슘 합금은 더 높은 밀도(2.1-2.2g/cm³)를 가지므로 전해질과의 우수한 박리를 보장할 수 있습니다. 음극 합금의 칼슘 함량은 62%-65%를 초과해서는 안 됩니다. 현재 효율은 약 70%입니다. 칼슘 1kg당 CaCl2 소모량은 3.4~3.5kg입니다.
전기분해로 생산된 구리-칼슘 합금은 0.01 Torr 진공, 750~800℃의 온도 조건에서 각각 증류하여 칼륨, 나트륨 등 휘발성 불순물을 제거한다.
이후 1050~1100℃에서 2차 감압증류를 실시하여 증류조 상부에서 칼슘이 응축 및 결정화되고 증류조 하부에 잔류동(칼슘 10~15% 함유)이 남게 된다. 저장하고 사용을 위해 전해조로 돌려보냅니다.
빼낸 결정질 칼슘은 98%-99% 등급의 공업용 칼슘입니다. 원료 CaCl2의 나트륨과 마그네슘의 총 함량이 0.15% 미만이면 구리-칼슘 합금을 1회 증류하여 99% 이상의 금속 칼슘을 얻을 수 있다.
공업용 칼슘을 고진공 증류법으로 처리하여 고순도의 칼슘을 얻을 수 있습니다. 일반적으로 증류온도는 780~820℃, 진공도는 1×10-4로 조절한다. 증류 처리는 칼슘의 염화물을 정제하는 데 덜 효과적입니다.
CanCloNp 형태의 이중 염을 형성하기 위해 증류 온도 이하에서 질화물을 첨가할 수 있습니다. 이 이중 염은 증기압이 낮고 쉽게 휘발되지 않으며 증류 잔류물에 남아 있습니다.
질소화합물을 첨가하고 감압증류로 정제하여 칼슘에 포함된 불순물 원소인 염소, 망간, 구리, 철, 규소, 알루미늄, 니켈의 합을 1000~100ppm으로 감소시킬 수 있으며, 고순도 칼슘은 99.9%~99.99% 얻어 질 수있는.
막대와 판으로 압출 또는 압연하거나 작은 조각으로 자르고 밀폐 용기에 포장합니다.
위의 세 가지 준비 방법에 따르면 환원 방법은 기술 공정이 간단하고 에너지 소비가 적고 시간이 적게 소요되며 산업 생산에 더 적합하다는 것을 알 수 있습니다.
따라서 환원법은 최근 몇 년간 금속칼슘을 생산하는 주된 방법이다.
