RU2234557C1 - Способ получения кальция из его солей - Google Patents
Способ получения кальция из его солей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2234557C1 RU2234557C1 RU2003100200/02A RU2003100200A RU2234557C1 RU 2234557 C1 RU2234557 C1 RU 2234557C1 RU 2003100200/02 A RU2003100200/02 A RU 2003100200/02A RU 2003100200 A RU2003100200 A RU 2003100200A RU 2234557 C1 RU2234557 C1 RU 2234557C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calcium
- alloy
- cathode
- salts
- electrolysis
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в цветной металлургии, в частности, для получения чистых цветных металлов Са, Mg, и т.д. из их солей в два последовательных и взаимосвязанных процесса - электролитическое восстановление целевого металла из расплава солей с получением жидкого катодного сплава и последующее разделение компонентов сплава дистилляцией или ректификацией. Предложенный способ включает получение электролизом жидкого медно-кальциевого сплава из эвтектической смеси хлоридов кальция и калия при катодной плотности тока 0,7-0,8 А/см2, слив части обогащенного до концентрации кальция 56-58,5 вес.% катодного сплава в дистиллятор, вакуумную возгонку кальция, возврат и загрузку в электролизер обедненного по кальцию кубового остатка до достижения начальной концентрации кальция 38-42 вес.%, обеспечивается значительное увеличение выхода току, производительности электролизера, снижение удельного расхода исходных материалов. 1 табл., 1 ил.
Description
Изобретение может быть использовано в цветной металлургии, в частности, для получения чистых металлов Са, Mg, и др. из их солей в два последовательных и взаимосвязанных процесса: электролитическое восстановление целевого металла из расплава солей с получением жидкого катодного сплава и последующее разделение компонентов сплава дистилляцией.
Известен принятый авторами за прототип способ получения чистого кальция из его солей (Родякин В.В. Кальций, его соединения и сплавы. М.: Металлургия, 1967, с.84-89), включающий два последовательных и взаимосвязанных процесса: первый - получение электролизом на катоде медно-кальциевого жидкого сплава из солевого расплава эвтектической смеси хлоридов кальция и калия, второй - дистилляционная отгонка кальция из обогащенного по кальцию сплава.
В электролизере, состоящем из графитового анодного блока и чугунной ванны-катода, вмещающей жидкий катодный медно-кальциевый сплав и электролит CaCl2-KCl эвтектического состава СаСl2 80-83 вес.%, КСl 17-20 вес.%, при температуре 680-700°С, катодной плотности тока 0,8-1,0 А/см2, межполюсном расстоянии 10-40 мм на катоде в результате восстановления Са+2 и Ca+ ионов медно-кальциевый сплав обогащается кальцием с 56 вес.% до 63,5 вес.%. На аноде в результате окисления Сl- ионов происходит выделение хлора. После обогащения часть катодного сплава сливается и подвергается дистилляции в вакууме при температуре 1100-1200°С с получением чистого кальция. Обедненный кубовый остаток, содержащий 25-28 вес.% кальция, возвращается на электролиз. В результате смешения богатого и бедного сплавов концентрация кальция в сплаве перед очередным циклом устанавливается около 56 вес.%.
Недостатком данного способа получения чистого кальция является большая активность кальция в насыщаемом медно-кальциевом сплаве в пределах всего рабочего диапазона концентраций. Хлор, выделяющийся на аноде, в результате интенсивного массообмена в межполюсном пространстве, в значительной степени газонасыщает электролит. В процессе проведения электролиза солевого расплава при температуре 680-700°С кальций, имеющий температуру плавления 840°С, выделяется в кристаллическом виде на поверхности жидкого катода. Очевидным является тот факт, что сплавообразование происходит в месте контакта кальция с катодом, т.е. в пограничном с электролитом слое жидкого катода. Как следствие, часть восстановленного на катоде металла реагирует с хлором, что приводит к снижению выхода по току, к увеличению потерь электроэнергии и высокому удельному расходу исходных материалов.
При реализации выбранного за прототип способа получения чистого кальция из его солей средний выход по току составляет не выше 73%.
Заявляемый способ решает задачу повышения выхода по току, производительности процесса электролиза и снижения затрат на вспомогательные материалы.
Техническое решение задачи заключается в том, что в известный способ получения чистого кальция из его солей, включающий получение электролизом жидкого медно-кальциевого сплава из эвтектической смеси хлоридов кальция и калия при катодной плотности тока 0,8-1,0 А/см2, слив части обогащенного по кальцию сплава в дистиллятор, вакуумную возгонку кальция и возврат обедненного по кальцию кубового остатка на электролиз, введены следующие отличительные признаки: электролиз осуществляют при катодной плотности тока 0,7-0,8 А/см2, возврат обедненного кубового остатка в расплав ведут до достижения начальной концентрации кальция 38-42 вес.%, а слив медно-кальциевого сплава в дистиллятор производят при достижении концентрации кальция 56-58,5 вес.%.
При обеспечении заданных параметров процесса происходит связывание кальция в жидком катодном сплаве в термодинамически устойчивое интерметаллическое соединение Са2Сu, приводящее к снижению активности кальция в сплаве. За счет деполяризации при образовании соединения Са2Сu потенциал катода смещается в электроположительную сторону.
В соответствии представленной на чертеже диаграммой фазовых состояний системы медь-кальций (G.Bruzzone. - J. Less-Common Metafls, 1971, 25, 361) при сплавообразовании, путем насыщения меди кальцием, последовательно образуются три интерметаллических соединения - CaCu5, CaCu и Са2Сu, в которых кальций связан в химические соединения. Выше состава, соответствующего интерметаллиду Са2Сu, образуется непрерывный раствор кальция в Са2Сu, где не связанный в химическое соединение кальций обладает высокой активностью.
При насыщении медно-кальциевого сплава восстановленным кальцием потенциал разряда кальция на катоде определяется уравнением
Е(700)=Е°(700)+ΔЕ(700)+R×T/(n×F)×ln аCа,
где Е°(700) - потенциал выделения кальция при 700°С, В;
R×T/(n×F)×ln аCа - поляризация при сплавообразовании, В;
аCа - активность кальция в сплаве;
R - универсальная газовая постоянная;
F - постоянная Фарадея;
Т - температура, К;
n - число эквивалентов;
ΔЕ(700) - деполяризация при образования интерметаллического соединения, В, определяемая по уравнению
ΔЕ(700)=-ΔG/(n*F),
где n - число эквивалентов;
F - постоянная Фарадея;
ΔG - свободная энергия образования интерметаллида, кДж/моль.
Сплавообразование в области состава от СаСu5 до Са2Сu сопровождается связыванием кальция в термодинамически устойчивые интерметаллические соединения (ΔG<0), тем самым существенно снижается активность кальция в сплаве, и, следовательно, понижается скорость окисления кальция в солевом расплаве газонасыщенном анодным газом. В процессе последовательного образования интерметаллических соединений CaCu5, CaCu и Са2Сu деполяризация при образовании интерметаллических соединений ступенчато снижается. В области составов, более богатых по кальцию, чем Са2Сu, ΔE(700)=0, деполяризация при образовании интерметаллидов исчезает, и потенциал выделения кальция смещается в электроотрицательную сторону.
При связывании кальция в жидком катодном сплаве в интерметаллид Са2Сu достигается эффект, заключающийся в том, что при сливе богатого медно-кальциевого сплава при достижении конечной концентрации в нем кальция 56-58,5 вес.% (вместо 63,5 вес.% по прототипу) происходит повышение выхода по току и удельного съема кальция.
В проанализированных источниках научно-технической и патентной информации способ получения кальция из его солей, обладающий совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, не выявлен.
Заявляемый способ получения чистого кальция из его солей проверен при длительных испытаниях в промышленных условиях. Проведенные испытания подтвердили, что заявляемые параметры процесса обеспечивают выход по току более 80% и увеличивают средний съем кальция на 8-10%.
Пример осуществления способа получения кальция из его солей.
На дно чугунной ванны-катода загружали 217 кг медно-кальциевого сплава с массовой долей кальция 39%, устанавливали графитовый анод и заливали расплавленную смесь солей КСl-СаСl2 эвтектического состава (КСl 17-20 вес.%; СаСl2 80-83 вес.%). Через электрохимическую систему пропускали постоянный электрический ток. Электровосстановление Са2+ и Са+ ионов на поверхности медно-кальциевого сплава проводили при катодной плотности тока 0,75 А/см2 и температуре 680-700°С. Для поддержания состава электролита непрерывно подгружали хлорид кальция. Насыщение сплава осуществляли до достижения массовой доли кальция 56%. Часть обогащенного сплава (180 кг) сливали в дистиллятор и подвергали дистилляции кальция в вакууме при 1100-1200°С. Обедненный кубовый остаток в количестве 97 кг с массовой долей кальция 18,5% загружали в электролизер. После загрузки кубового остатка в ванне-катоде перед очередным циклом обогащения находилось 217 кг медно-кальциевого сплава с массовой долей кальция 39%.
Максимальные показатели способа получения кальция из его солей достигнуты при проведении процесса электролиза с начальной концентрацией кальция в катодном сплаве 40-42 вес.%, при температуре электролита 660-680°С, содержащем КСl 17-20 вес.%, CaCl2 80-83%, при катодной плотности тока 0,72-0,77 А/см2, межполюсном расстоянии 20-25 мм, сливе богатого катодного сплава для дистилляции Са 58-58,5 вес.%, Сu 41,5-42 вес.% и возврате после отгонки кальция кубового остатка, содержащего Са 19-20 вес.%.
Содержание примеси Сu в кальции дистиллированном <0,01 вес.%.
Практические результаты промышленных испытаний заявляемого способа и существующего представлены в таблице.
Заявляемый способ получения кальция из его солей может быть использован в технологии получения других металлов, например магния, лития и т.д.
Claims (1)
- Способ получения кальция из его солей, включающий получение электролизом жидкого медно-кальциевого сплава из эвтектической смеси хлоридов кальция и калия, слив части обогащенного по кальцию сплава в дистиллятор, вакуумную возгонку кальция и возврат обедненного по кальцию кубового остатка на электролиз, отличающийся тем, что электролиз проводят при катодной плотности тока 0,7÷0,8 А/см2, возврат кубового остатка в расплав ведут до достижения начальной концентрации кальция 38÷42 вес.%, а слив медно-кальциевого сплава в дистиллятор производят при достижении концентрации кальция 56÷58,5 вес.%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003100200/02A RU2234557C1 (ru) | 2003-01-04 | 2003-01-04 | Способ получения кальция из его солей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003100200/02A RU2234557C1 (ru) | 2003-01-04 | 2003-01-04 | Способ получения кальция из его солей |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003100200A RU2003100200A (ru) | 2004-07-20 |
RU2234557C1 true RU2234557C1 (ru) | 2004-08-20 |
Family
ID=33413717
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003100200/02A RU2234557C1 (ru) | 2003-01-04 | 2003-01-04 | Способ получения кальция из его солей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2234557C1 (ru) |
-
2003
- 2003-01-04 RU RU2003100200/02A patent/RU2234557C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
РОДЯКИН В.В. Кальций, его соединения и сплавы. - М.: Металлургия, 1967, с.84-89. БЕЛЯЕВ А.И. Металлургия легких металлов. - М.: Металлургия, 1970, с.350-354. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5024737A (en) | Process for producing a reactive metal-magnesium alloy | |
CA2176791C (en) | Electrolytic production process for magnesium and its alloys | |
US7744814B2 (en) | Method for producing a magnesium-lanthanum praseodymium cerium intermediate alloy | |
CN101570827B (zh) | 一种真空蒸馏提纯粗锡合金的方法 | |
EA199900722A1 (ru) | Способ электролитического получения металлов | |
RU2013117706A (ru) | Алюминиевый сплав, обладающий улучшенной устойчивостью к окислению, устойчивостью к коррозии или улучшенным сопротивлением усталости и отлитый под давлением материал, и экструдированный материал, полученный с применением алюминиевого сплава | |
JPS5942079B2 (ja) | アルミニウムの精製方法 | |
RU2234557C1 (ru) | Способ получения кальция из его солей | |
JP6095374B2 (ja) | チタンの製造方法。 | |
RO132597A2 (ro) | Procedeu de recuperare a metalelor preţioase din deşeuri electrice şi electronice prin dizolvare anodică în lichide ionice | |
RU2697127C1 (ru) | Способ получения лигатуры магний-неодим | |
RU2673597C1 (ru) | Способ получения алюминиевых сплавов | |
RU1770418C (ru) | Способ извлечени лити из отходов алюминиево-литиевых сплавов | |
SU1433081A1 (ru) | Способ электролитического получени титана и других металлов | |
US5395487A (en) | Electrolytic extraction of magnesium from a magnesium-containing aluminum alloy | |
SU377373A1 (ru) | Способ получения металлического натрия | |
RU2316617C1 (ru) | Способ получения магния электролизом расплавленных солей | |
JP7420001B2 (ja) | 金属カドミウムの製造方法 | |
US2850443A (en) | Method of treating alloys | |
US4410361A (en) | Method for desilverizing and removal of other metal values from lead bullion | |
Sommer et al. | Titanium molten salt electrolysis–latest developments | |
RU2188873C1 (ru) | Способ получения магниевого сплава | |
SU1258886A1 (ru) | Способ получени магниевокальциевых сплавов | |
SU644858A2 (ru) | Способ извлечени меди из вторичного медьсодержащего сырь | |
SU336371A1 (ru) | СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МАГНИЯ ИЗ СПЛАВОВбЕСОЮЗНАУГ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MZ4A | Patent is void |
Effective date: 20110527 |