-ის მომზადება
კალციუმის ლითონის ძალიან ძლიერი აქტივობის გამო, წარსულში იგი ძირითადად წარმოებული იყო ელექტროლიტური გამდნარი კალციუმის ქლორიდის ან კალციუმის ჰიდროქსიდის მიერ. ბოლო წლებში შემცირების მეთოდი თანდათან იქცა კალციუმის ლითონის წარმოების მთავარ მეთოდად.
შემცირების მეთოდი არის ლითონის ალუმინის გამოყენება ვაკუუმში და მაღალ ტემპერატურაზე ცაცხვის შესამცირებლად, შემდეგ კი გასწორება კალციუმის მისაღებად.
შემცირების მეთოდი ჩვეულებრივ იყენებს კირქვას, როგორც ნედლეულს, კალცინირებულ კალციუმის ოქსიდს და ალუმინის ფხვნილს, როგორც შემამცირებელ აგენტს.
დაფხვნილი კალციუმის ოქსიდი და ალუმინის ფხვნილი ერთნაირად შერეულია გარკვეული პროპორციით, დაჭერით ბლოკებად და რეაგირებენ 0.01 ვაკუუმზე და 1050-1200 ტემპერატურაზე. კალციუმის ორთქლის და კალციუმის ალუმინატის წარმოქმნა.
რეაქციის ფორმულა არის: 6CaO 2Alâ3Ca 3CaOâ¢Al2O3
შემცირებული კალციუმის ორთქლი კრისტალიზდება 750-400°C ტემპერატურაზე. შემდეგ კრისტალური კალციუმი დნება და ჩამოსხმა არგონის დაცვის ქვეშ კალციუმის მკვრივი კალციუმის მისაღებად.
შემცირების მეთოდით წარმოებული კალციუმის აღდგენის მაჩვენებელი ზოგადად დაახლოებით 60%-ია.
იმის გამო, რომ მისი ტექნოლოგიური პროცესი ასევე შედარებით მარტივია, რედუქციის მეთოდი ბოლო წლებში მეტალის კალციუმის წარმოების მთავარი მეთოდია.
წვას ნორმალურ პირობებში ადვილად შეუძლია მიაღწიოს მეტალის კალციუმის დნობის წერტილს, რაც გამოიწვევს მეტალის კალციუმის წვას.
ადრეული ელექტროლიზი იყო კონტაქტის მეთოდი, რომელიც მოგვიანებით გაუმჯობესდა თხევადი კათოდური ელექტროლიზით.
კონტაქტური ელექტროლიზი პირველად გამოიყენა W. Rathenau-მ 1904 წელს. გამოყენებული ელექტროლიტი არის CaCl2-ისა და CaF2-ის ნარევი. ელექტროლიტური უჯრედის ანოდი დაფარულია ნახშირბადით, როგორიცაა გრაფიტი, ხოლო კათოდი დამზადებულია ფოლადისგან.
ელექტროლიტური დეზორბირებული კალციუმი ცურავს ელექტროლიტის ზედაპირზე და კონდენსირდება კათოდზე ფოლადის კათოდთან კონტაქტში. ელექტროლიზის პროგრესირებასთან ერთად, კათოდი შესაბამისად იზრდება და კალციუმი ქმნის სტაფილოს ფორმის ღეროს კათოდზე.
კონტაქტური მეთოდით კალციუმის წარმოების უარყოფითი მხარეებია: ნედლეულის დიდი მოხმარება, კალციუმის ლითონის მაღალი ხსნადობა ელექტროლიტებში, დაბალი დენის ეფექტურობა და პროდუქტის ცუდი ხარისხი (დაახლოებით 1% ქლორის შემცველობა).
თხევადი კათოდის მეთოდი იყენებს სპილენძ-კალციუმის შენადნობას (10%-15% კალციუმის შემცველობით) როგორც თხევადი კათოდი და გრაფიტის ელექტროდს, როგორც ანოდს. ელექტროლიტური დეზორბირებული კალციუმი დეპონირდება კათოდზე.
ელექტროლიტური უჯრედის გარსი დამზადებულია თუჯისგან. ელექტროლიტი არის CaCl2-ისა და KCI-ის ნარევი. სპილენძი შერჩეულია თხევადი კათოდის შენადნობის შემადგენლობად, რადგან არის ძალიან ფართო დაბალი დნობის წერტილის რეგიონი კალციუმის მაღალი შემცველობის რეგიონში სპილენძ-კალციუმის ფაზის დიაგრამაში და სპილენძ-კალციუმის შენადნობი 60%-65 კალციუმის შემცველობით. % შეიძლება მომზადდეს 700 °C-ზე ქვემოთ.
ამავდროულად, სპილენძის მცირე ორთქლის წნევის გამო, ადვილია გამოყოფა დისტილაციის დროს. გარდა ამისა, სპილენძ-კალციუმის შენადნობებს, რომლებიც შეიცავს 60%-65% კალციუმს, აქვთ უფრო მაღალი სიმკვრივე (2,1-2,2 გ/სმ³), რაც უზრუნველყოფს ელექტროლიტის კარგ დელამინაციას. კათოდური შენადნობის კალციუმის შემცველობა არ უნდა აღემატებოდეს 62%-65%-ს. მიმდინარე ეფექტურობა არის დაახლოებით 70%. CaCl2 მოხმარება კილოგრამ კალციუმზე 3,4-3,5 კილოგრამია.
ელექტროლიზით წარმოქმნილი სპილენძ-კალციუმის შენადნობი ექვემდებარება ყოველ დისტილაციას 0,01 Torr ვაკუუმის და 750-800 ტემპერატურის პირობებში, რათა ამოიღონ აქროლადი მინარევები, როგორიცაა კალიუმი და ნატრიუმი.
შემდეგ ხდება მეორე ვაკუუმური დისტილაცია 1050-1100°C ტემპერატურაზე, კალციუმი კონდენსირებულია და კრისტალიზდება დისტილაციის ავზის ზედა ნაწილში, ხოლო ნარჩენი სპილენძი (10%-15% კალციუმის შემცველი) ტოვებს ძირში. ავზი და დაბრუნდა ელექტროლიზატორში გამოსაყენებლად.
ამოღებული კრისტალური კალციუმი არის სამრეწველო კალციუმი 98%-99%-იანი ხარისხის. თუ ნედლეულში CaCl2 ნატრიუმის და მაგნიუმის მთლიანი შემცველობა 0,15%-ზე ნაკლებია, სპილენძ-კალციუმის შენადნობი შეიძლება გამოხდეს ერთხელ, რათა მიიღოთ მეტალური კალციუმი ¥99% შემცველობით.
მაღალი სისუფთავის კალციუმის მიღება შესაძლებელია სამრეწველო კალციუმის დამუშავებით მაღალი ვაკუუმური დისტილაციით. ზოგადად, დისტილაციის ტემპერატურა კონტროლდება 780-820°C, ხოლო ვაკუუმის ხარისხი არის 1×10-4. დისტილაციური მკურნალობა ნაკლებად ეფექტურია კალციუმში ქლორიდების გასაწმენდად.
ნიტრიდი შეიძლება დაემატოს დისტილაციის ტემპერატურაზე ქვემოთ, რათა შეიქმნას ორმაგი მარილი CanCloNp-ის სახით. ამ ორმაგ მარილს აქვს დაბალი ორთქლის წნევა და არ არის ადვილად აქროლადი და რჩება დისტილაციის ნარჩენებში.
აზოტის ნაერთების დამატებით და ვაკუუმური დისტილაციით გაწმენდით, მინარევების ელემენტების ქლორი, მანგანუმი, სპილენძი, რკინა, სილიციუმი, ალუმინი და ნიკელი კალციუმში შეიძლება შემცირდეს 1000-100 ppm-მდე, ხოლო მაღალი სისუფთავის კალციუმი 99,9%-99-მდე. მიღება შეიძლება.
წნეხილი ან შემოხვეული ღეროებად და ფირფიტებად, ან დაჭრილი პატარა ნაჭრებად და შეფუთული ჰერმეტულ კონტეინერებში.
ზემოაღნიშნული სამი მომზადების მეთოდის მიხედვით ჩანს, რომ შემცირების მეთოდს აქვს მარტივი ტექნოლოგიური პროცესი, მოიხმარს ნაკლებ ენერგიას და ხარჯავს ნაკლებ დროს და უფრო შესაფერისია სამრეწველო წარმოებისთვის.
ამრიგად, შემცირების მეთოდი ბოლო წლების განმავლობაში კალციუმის ლითონის წარმოების მთავარი მეთოდია.
