» » Приготовления сырья для получения кальция
28.04.2015

Сырье для электролитического способа

Сырьем для электролитического получения кальция или его сплавов служит безводный хлористый кальций. Существует ряд способов получения безводного хлористого кальция с использованием в качестве исходного сырья известняка или содержащих хлористый кальций щелоков, которые получаются в виде отходов на содово-аммиачных заводах.
Из известняка безводный хлористый кальций может быть получен хлорированием его (из извести) в присутствии угля по реакциям:
CaO + Cl2 + С = CaCl2 + CO

и
2СаО + 2Сl2 + C = 2СаСl2 + CO2.

Однако этот способ не получил практического применения Из растворов хлористый кальций кристаллизуется в виде шестивод-кой соли Шестиводный хлористый кальций обезвоживают плавлением его в две стадии в смеси с хлористым аммонием
Первая стадия обезвоживания осуществляется в сушильных печах. При этом соль плавится в своей кристаллизационной воде и растворяет хлористый аммоний При 200—250° получается двухводный продукт. В этой стадии обезвоживания гидролиз соли незначителен. Хлористый аммоний образует стойкий комплекс NH4Cl*CaCl2*2Н2О, что понижает гидролиз хлористого кальция.
Вторая стадия (окончательное обезвоживание) ведется с расплавлением соли В этих условиях гидролиз может достигнуть значительных размеров. Благодаря диссоциации хлористого аммония создается высокая парциальная упругость хлористого водорода, препятствующая гидролизу. Этого же можно достигнуть пропусканием хлористого водорода. Быстрое сплавление соли дает лучшие результаты, чем медленное. Плавку рекомендуется проводить при температуре <800°.
При этом способе обезвоживания получают полностью безводный продукт. Однако способ не экономичен и не обеспечивает получения соли необходимой чистоты. В применяемой для электролиза с катодом касания соли не должно быть примесей более 0,06% SO4-, 0,004% Fe и 0,15% щелочных металлов и магния.
Чистый хлористый кальций получают из известняка, содержащего не менее 95,5% СаСО3, по следующей технологии, дробленый известняк растворяют в соляной кислоте (31%), при этом происходит реакция
CaCO3 + 2НСl + H2O = CaCl2 + CO2 + 2Н2O.

Одновременно с карбонатом кальция растворяются примеси полуторных окислов, окиси магния и др. с образованием хлоридов соответствующих металлов. Для полного выделения в осадок соли железа окисляются до FeCl3 добавкой хлорной извести.
Затем в раствор вводится известковое молоко для нейтрализации свободной кислоты и осаждения примесей в виде их гидроокисей по реакции
Me Cl + Ca (OH)2 = Me (ОН) + CaCl2,

Добавкой в раствор хлористого бария ион SO4в2- осаждается в виде нерастворимой соли BaSO4.
Очистку раствора от примесей проводят в щелочной среде избытком окиси кальция. Осадок отфильтровывают и раствор нейтрализуют соляной кислотой. Полученный раствор содержит 400—500 г CaCl2 на 1 л.
Выпарку воды из очищенного раствора производят в сушильной башне во взвешенном состоянии горячим воздухом, нагретым до 260—300°. Сухой хлористый кальций осаждается в башне и циклонах.
В последнее время разработан способ получения хлористого кальция с использованием хлора, получающегося при электролизе хлористого кальция (рис. 1). Хлор в присутствии катализатора (гидроокиси никеля, меди и железа в соотношении 1:1:3), подавляющего реакцию образования гипохлорита кальция, поглощается известковым молоком, содержащим 110—130 г CaO на 1 л жидкости. При этом выделяется кислород и получается раствор хлористого кальция согласно реакции
Приготовления сырья для получения кальция

Поглощение хлора происходит в механических сорбционных камерах, снабженных разбрызгивающими крыльчатками В результате разбрызгивания известковое молоко распыляется в туман, который поглощает хлор из горячего газа, проходящего последовательно через отсеки камеры. После сорбции щелоки поступают в реакторы для доразложения оставшегося гипохлорита. Затем щелоки перерабатывают описанным выше способом, т. е. очищают от примесей, фильтруют и выпаривают в распылительных сушилах. В результате получают сухой хлористый кальций, имеющий около 5% влаги. Таким методом регенерируется до 80% хлора, получающегося при электролизе Потери хлора компенсируются добавлением в цикл 20% раствора хлористого кальция со стороны.
Приготовления сырья для получения кальция

Сырье для вакуум-термического способа

Сырьем для термического восстановления окиси кальция является известь, получаемая обжигом известняка. Вопросы обжига известняка широко освещены в специальной литературе. Теория диссоциации угле кислого кальция изложена С.Т. Ростовцевым, О.А. Есиным и П.В. Гельдом. Основные требования к сырью заключаются в еле дующем, известь должна быть как можно чище и содержать минимум примесей, способных восстанавливаться и переходить в металл наряду с кальцием, особенно щелочных металлов и магния. Обжиг известняка должен производиться до полного разложения карбоната, однако не до его спекания, так как восстановимость спеченного материала ниже Обожженный продукт необходимо предохранять от поглощения им влаги и углекислоты, выделение которых при восстановлении снижает показатели процесса. Технология обжига известняка и переработки обожженного продукта аналогична обработке доломита для силикотермического способа получения магния.