Способ получения металлического кальция Российский патент 2017 года по МПК C22B26/20 C25C5/02 C25C1/02 B22F9/24 

Изобретение относится к металлургии и касается способа получения кальция. Изобретение может быть использовано для получения щелочных и щелочноземельных металлов, но преимущественно оно предназначено для получения кальция в режиме электролиза неводного раствора кальциевой соли.

Аналогом предложенного изобретения является металлотермический процесс восстановления металлического кальция из его окиси при помощи алюминия (патент РФ №2205241 - В.К. Кулифеев и соавт.). Недостатком данного способа является его большая металлоемкость, сложность аппаратурного оформления, исключительно высокая энергоемкость - процесс проводят при температуре выше +1000°С в течение длительного времени.

Прототипом предложенного изобретения является способ получения кальция, состоящий из пяти основных операций: обжига известняка, перевода гидроксида кальция в сухую соль хлорида кальция, электролитического выделения металла на медно-кальциевом катоде, дистилляции кальция из медно-кальциевого сплава и переплавки конденсата в слиток (Доронин Н.А. Кальций. М.: Госатомиздат, 1962, с. 14-123).

Способ получения кальция, основанный на электролизе расплавленной хлористой соли кальция, характеризуется значительной энергоемкостью - процесс проводят при температуре выше +800°С в течение длительного времени с последующей дистилляцией кальция из медно-кальциевого сплава в условиях глубокого вакуума при высоких - порядка 1000°С температурах. Процессы эти исключительно энергозатратны.

Недостатком данного способа является исключительно высокая энергоемкость процесса производства целевого продукта - металлического кальция - электролиз расплавленного хлорида кальция осуществляют при +800°С и выше в течение нескольких часов. Полученный кальций в виде медно-кальциевого сплава требует проведения очистки путем дистилляции в высоком вакууме при температуре порядка 1000°С. Этот этап также является высокоэнергозатратным процессом и «мертвым грузом» ложится на себестоимость конечной продукции - металлического кальция. Все это повышает затраты при производстве кальция: увеличивает его себестоимость, приводит к значительным затратам топлива и электроэнергии на нагрев технологических аппаратов.

В предлагаемом изобретении достигается цель, заключающаяся в повышении удельной производительности, снижении энергозатрат, сокращении количества технологических операций при значительном сокращении трудовых затрат, получении кальция в мелкодисперсном виде, сразу пригодном для производства кальциевой проволоки.

Указанная цель достигается следующим образом.

Приготавливают раствор соли кальция, например хлористого кальция, либо ацетата кальция в неводном апротонном растворителе. Используют или диметилсульфоксид, или диметилацетамид, или их смесь. Далее данный раствор перемещают в аппарат-электролизер и подвергают действию постоянного тока. Электролиз проводят на металлическом катоде и графитовом аноде. Процесс электролиза производят при комнатной температуре от 18 до 25°С. Время электролиза зависит от концентрации исходно взятой кальциевой соли, составляет от 1 до 3 часов. Целевой продукт - металлический кальций осаждается на катоде в виде мелкокристаллического порошка-«крупки». По завершении процесса электролиза металлический кальций отделяют простым отстаиванием от растворителя, промывают инертным растворителем, например гексаном, сушат в вакууме, после чего затаривают в сосуды с аргоном и отправляют на последующие возможные переделы: изготовление кальциевой проволоки, отливок и т.д. Способ получения кальция, осуществляемый согласно вышеописанному способу, позволяет существенно снизить энергозатраты.

В таблице 1 приведены конкретные примеры осуществления способа.

Изобретение относится к получению металлического кальция. Способ включает электролиз растворов его солей, который проводят в апротонном растворителе в виде диметилсульфоксида, или диметилацетамида, или их смеси. В качестве солей кальция может быть использован хлорид или ацетат кальция. Обеспечивается получение металлического кальция при комнатной температуре. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения металлического кальция, включающий электролиз растворов его солей, отличающийся тем, что электролиз раствора солей кальция проводят в апротонном растворителе в виде диметилсульфоксида, или диметилацетамида, или их смеси.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве солей кальция используют хлорид или ацетат кальция.