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金属钙的资源

发布日期:2019-03-20 作者:客服 点击:

  钙的资源

  

  自然界钙分布很广,资源十分丰富。主要的含钙矿物有石灰石(CaCO3)、白云石[CaMg(CO3)2]、石膏(CaSO4)、萤石(CaF2)、磷灰石[Ca5(PO4)3F]、石棉(CaSiO3·3MgSiO3)等。成分为CaCO3的矿物,除石灰石外,还有白垩、方解石和冰洲石等。中国东北产白云石,西藏、山东、江苏、宁夏、山西产石膏,浙江产萤石,云南产大理石。此外,中国还有大量的冰洲石和方解石。近年来世界金属钙的产量1000-2000公斤。

  

  钙的制取

  

  1.还原法

  

  该法是生产金属钙的主要方法。通常用石灰石为原料,经煅烧成氧化钙,以铝粉作还原剂。粉碎的氧化钙与铝粉按一定比例混合均匀,压制成块,在0.01真空和1050-1200℃温度下反应,生成钙蒸气和铝酸钙,其反应式是:6CaO+2Al→3Ca+3CaO·Al2O3

  

  还原出来的钙蒸气在750-400℃下结晶。结晶钙再在氩气保护下熔融铸锭,得到致密的钙锭。还原法生产钙的回收率一般在60%左右,

  

金属钙


  还原法制钙流程

  

  钙锭

  

  2.电解法

  

  较早的电解是接触法,后来改进为液体阴极法电解。

  

  接触法电解是拉特瑙(W.Rathenau)于1904年首先应用的。所用的电解质为CaCl2和CaF2的混合物。电解槽阳极用碳素如石墨等作内衬,阴极用钢制成。电解析出的钙漂浮在电解质表面,同钢制阴极接触而冷凝在阴极上。随着电解的进行,阴极相应提升,钙在阴极形成一个胡萝卜形的棒状物。1000安培的电解槽,电解质的温度约为800℃,阴极电流密度为40-60A/cm2,槽电压25-30伏。接触法生产钙的缺点是:原料消耗大,金属钙在电解质中的溶解度高,电流效率低,产品质量差(含氯1%左右)等。

  

  液体阴极法是以铜钙合金(含钙10%-15%)作为液体阴极,石墨电极作阳极。电解析出的钙沉积在阴极上。电解槽槽壳用铸铁制作。电解质是CaCl2和KCI的混合物。选择铜作液体阴极的合金成分是因为铜钙相图中在高钙含量区域内,存在着非常广泛的低熔点区域,可以在低于700℃制取含钙60%-65%的铜钙合金。同时由于铜的蒸气压小,在蒸馏时容易分离。此外,含钙60%-65%的铜钙合金的密度较大(2.1-2.2g/cm3),能保证与电解质很好地分层。一台电流强度为7600-8000安的电解槽,槽电压为9.5-10.5伏,电解质温度670-700℃,阳极电流密度为1.9-2.1A/cm2,电解质组分控制在CaCl2:KCI=(78%-82%):(22%-18%)。阴极合金中钙含量不超过62%-65%。电流效率约为70%。每公斤钙消耗CaCl2为3.4-3.5公斤。

  

  电解生产的铜钙合金在0.01托真空和750-800℃温度条件下进行每一次蒸馏,以除去易挥发的钾、钠等杂质。然后在1050-1100℃下进行第二次真空蒸馏,钙在蒸馏罐上部冷凝、结晶,而残铜(含钙10%-15%)留在罐底,返回电解槽使用。取出的结晶钙即为工业钙,品位为98%-99%。如果原料CaCl2中钠、镁总含量<0.15%,则铜钙合金经过一次蒸馏,即可得到含量≥99%的金属钙。

  

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关键词:金属钙

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