कैल्शियम धातु की तीन उत्पादन प्रक्रियाएं

की तैयारी

कैल्शियम धातु की बहुत मजबूत गतिविधि के कारण, यह मुख्य रूप से अतीत में इलेक्ट्रोलाइटिक पिघला हुआ कैल्शियम क्लोराइड या कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड द्वारा निर्मित होता था। हाल के वर्षों में, कमी विधि धीरे-धीरे कैल्शियम धातु के उत्पादन की मुख्य विधि बन गई है।

कमी विधि

कटौती विधि वैक्यूम और उच्च तापमान के तहत चूने को कम करने के लिए धातु एल्यूमीनियम का उपयोग करना है, और फिर कैल्शियम प्राप्त करने के लिए सुधार करना है।

कमी विधि आमतौर पर चूना पत्थर को कच्चे माल के रूप में, कैलक्लाइंड कैल्शियम ऑक्साइड और एल्यूमीनियम पाउडर को कम करने वाले एजेंट के रूप में उपयोग करती है।

चूर्णित कैल्शियम ऑक्साइड और एल्यूमीनियम पाउडर एक निश्चित अनुपात में समान रूप से मिश्रित होते हैं, ब्लॉकों में दबाए जाते हैं, और 0.01 वैक्यूम और 1050-1200 â तापमान के तहत प्रतिक्रिया करते हैं। कैल्शियम वाष्प और कैल्शियम एल्युमिनेट उत्पन्न करना।

प्रतिक्रिया सूत्र है: 6CaO 2Alâ3Ca 3CaOâ¢Al2O3

कम कैल्शियम वाष्प 750-400 डिग्री सेल्सियस पर क्रिस्टलीकृत होता है। क्रिस्टलीय कैल्शियम को तब पिघलाया जाता है और घने कैल्शियम पिंड प्राप्त करने के लिए आर्गन के संरक्षण में डाला जाता है।

कमी विधि द्वारा उत्पादित कैल्शियम की पुनर्प्राप्ति दर आम तौर पर लगभग 60% होती है।

क्योंकि इसकी तकनीकी प्रक्रिया भी अपेक्षाकृत सरल है, हाल के वर्षों में धात्विक कैल्शियम के उत्पादन के लिए कमी विधि मुख्य विधि है।

सामान्य परिस्थितियों में दहन आसानी से धात्विक कैल्शियम के गलनांक तक पहुँच सकता है, इसलिए यह धात्विक कैल्शियम के दहन का कारण बनेगा।

इलेक्ट्रोलीज़

पहले का इलेक्ट्रोलिसिस संपर्क विधि थी, जिसे बाद में तरल कैथोड इलेक्ट्रोलिसिस में सुधार किया गया था।

संपर्क इलेक्ट्रोलिसिस पहली बार 1904 में डब्ल्यू राथेनौ द्वारा लागू किया गया था। प्रयुक्त इलेक्ट्रोलाइट CaCl2 और CaF2 का मिश्रण है। इलेक्ट्रोलाइटिक सेल का एनोड ग्रेफाइट जैसे कार्बन के साथ पंक्तिबद्ध होता है, और कैथोड स्टील से बना होता है।

इलेक्ट्रोलाइटिक रूप से निर्जलित कैल्शियम इलेक्ट्रोलाइट की सतह पर तैरता है और स्टील कैथोड के संपर्क में कैथोड पर संघनित होता है। जैसे-जैसे इलेक्ट्रोलिसिस आगे बढ़ता है, कैथोड तदनुसार ऊपर उठता है, और कैल्शियम कैथोड पर गाजर के आकार की छड़ बनाता है।

संपर्क विधि द्वारा कैल्शियम उत्पादन के नुकसान हैं: कच्चे माल की बड़ी खपत, इलेक्ट्रोलाइट में कैल्शियम धातु की उच्च घुलनशीलता, कम वर्तमान दक्षता और खराब उत्पाद की गुणवत्ता (लगभग 1% क्लोरीन सामग्री)।

तरल कैथोड विधि एक तांबे-कैल्शियम मिश्र धातु (10% -15% कैल्शियम युक्त) का उपयोग तरल कैथोड और ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड के रूप में एनोड के रूप में करती है। कैथोड पर इलेक्ट्रोलाइटिक रूप से निर्जलित कैल्शियम जमा होता है।

इलेक्ट्रोलाइटिक सेल का खोल कच्चा लोहा का बना होता है। इलेक्ट्रोलाइट CaCl2 और KCI का मिश्रण है। कॉपर को तरल कैथोड की मिश्र धातु संरचना के रूप में चुना जाता है क्योंकि कॉपर-कैल्शियम चरण आरेख में उच्च कैल्शियम सामग्री क्षेत्र में एक बहुत व्यापक निम्न गलनांक क्षेत्र है, और 60% -65 की कैल्शियम सामग्री के साथ एक कॉपर-कैल्शियम मिश्र धातु है। 700 डिग्री सेल्सियस से नीचे% तैयार किया जा सकता है।

इसी समय, तांबे के छोटे वाष्प दबाव के कारण आसवन के दौरान इसे अलग करना आसान होता है। इसके अलावा, 60% -65% कैल्शियम वाले कॉपर-कैल्शियम मिश्र धातुओं में उच्च घनत्व (2.1-2.2g/cm³) होता है, जो इलेक्ट्रोलाइट के साथ अच्छा प्रदूषण सुनिश्चित कर सकता है। कैथोड मिश्र धातु में कैल्शियम की मात्रा 62% -65% से अधिक नहीं होनी चाहिए। वर्तमान दक्षता लगभग 70% है। CaCl2 प्रति किलोग्राम कैल्शियम की खपत 3.4-3.5 किलोग्राम है।

इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा उत्पादित तांबे-कैल्शियम मिश्र धातु को पोटेशियम और सोडियम जैसी अस्थिर अशुद्धियों को दूर करने के लिए 0.01 Torr वैक्यूम और 750-800 तापमान की शर्तों के तहत प्रत्येक आसवन के अधीन किया जाता है।

फिर दूसरा वैक्यूम डिस्टिलेशन 1050-1100 डिग्री सेल्सियस पर किया जाता है, आसवन टैंक के ऊपरी हिस्से में कैल्शियम को संघनित और क्रिस्टलीकृत किया जाता है, और अवशिष्ट कॉपर (10% -15% कैल्शियम युक्त) तल पर छोड़ दिया जाता है। टैंक और उपयोग के लिए इलेक्ट्रोलाइज़र पर लौट आया।

निकाला गया क्रिस्टलीय कैल्शियम 98% -99% के ग्रेड के साथ औद्योगिक कैल्शियम है। यदि कच्चे माल CaCl2 में सोडियम और मैग्नीशियम की कुल सामग्री 0.15% से कम है, तो तांबे-कैल्शियम मिश्र धातु को â¥99% की सामग्री के साथ धात्विक कैल्शियम प्राप्त करने के लिए एक बार डिस्टिल किया जा सकता है।

कैल्शियम धातु शोधन

उच्च निर्वात आसवन द्वारा औद्योगिक कैल्शियम का उपचार करके उच्च शुद्धता वाला कैल्शियम प्राप्त किया जा सकता है। आम तौर पर, आसवन तापमान 780-820 डिग्री सेल्सियस तक नियंत्रित होता है, और वैक्यूम डिग्री 1 × 10-4 होती है। कैल्शियम में क्लोराइड को शुद्ध करने के लिए आसवन उपचार कम प्रभावी है।

CanCloNp के रूप में दोहरा नमक बनाने के लिए नाइट्राइड को आसवन तापमान से नीचे जोड़ा जा सकता है। इस दोहरे नमक में वाष्प का दबाव कम होता है और यह आसानी से अस्थिर नहीं होता है और आसवन अवशेषों में रहता है।

नाइट्रोजन यौगिकों को जोड़कर और वैक्यूम आसवन द्वारा शुद्ध करके, कैल्शियम में अशुद्धता तत्वों क्लोरीन, मैंगनीज, तांबा, लोहा, सिलिकॉन, एल्यूमीनियम और निकल का योग 1000-100ppm तक कम किया जा सकता है, और उच्च शुद्धता वाला कैल्शियम 99.9% -99.99% प्राप्त किया जा सकता है।

एक्सट्रूडेड या रॉड्स और प्लेट्स में रोल किया जाता है, या छोटे टुकड़ों में काटा जाता है और एयरटाइट कंटेनर में पैक किया जाता है।

उपरोक्त तीन तैयारी विधियों के अनुसार, यह देखा जा सकता है कि कमी विधि में एक सरल तकनीकी प्रक्रिया है, कम ऊर्जा की खपत होती है और कम समय लगता है, और औद्योगिक उत्पादन के लिए अधिक उपयुक्त है

इसलिए, हाल के वर्षों में कैल्शियम धातु के उत्पादन के लिए कमी विधि मुख्य विधि है।