કેલ્શિયમ ધાતુની ત્રણ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ

ની તૈયારી

કેલ્શિયમ ધાતુની ખૂબ જ મજબૂત પ્રવૃત્તિને લીધે, તે મુખ્યત્વે ભૂતકાળમાં ઇલેક્ટ્રોલિટીક પીગળેલા કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ અથવા કેલ્શિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ દ્વારા બનાવવામાં આવતું હતું. તાજેતરના વર્ષોમાં, ઘટાડો પદ્ધતિ ધીમે ધીમે કેલ્શિયમ ધાતુના ઉત્પાદનની મુખ્ય પદ્ધતિ બની ગઈ છે.

ઘટાડો પદ્ધતિ

શૂન્યાવકાશ અને ઉચ્ચ તાપમાન હેઠળ ચૂનો ઘટાડવા માટે મેટલ એલ્યુમિનિયમનો ઉપયોગ કરવો અને પછી કેલ્શિયમ મેળવવા માટે તેને સુધારવાની પદ્ધતિ છે.

ઘટાડાની પદ્ધતિ સામાન્ય રીતે કાચા માલ તરીકે ચૂનાના પત્થર, કેલ્સાઈન્ડ કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ અને એલ્યુમિનિયમ પાવડરનો ઉપયોગ ઘટાડનાર એજન્ટ તરીકે કરે છે.

પલ્વરાઇઝ્ડ કેલ્શિયમ ઓક્સાઇડ અને એલ્યુમિનિયમ પાવડર ચોક્કસ પ્રમાણમાં એકસરખી રીતે મિશ્રિત થાય છે, બ્લોકમાં દબાવવામાં આવે છે અને 0.01 વેક્યૂમ અને 1050-1200 ° તાપમાન હેઠળ પ્રતિક્રિયા આપે છે. કેલ્શિયમ વરાળ અને કેલ્શિયમ એલ્યુમિનેટ પેદા કરે છે.

પ્રતિક્રિયા સૂત્ર છે: 6CaO 2Alâ3Ca 3CaOâ¢Al2O3

ઘટાડો થયેલ કેલ્શિયમ વરાળ 750-400 °C પર સ્ફટિકીકરણ કરે છે. સ્ફટિકીય કેલ્શિયમને પછી ઓગળવામાં આવે છે અને ગાઢ કેલ્શિયમ પિંડ મેળવવા માટે આર્ગોનના રક્ષણ હેઠળ કાસ્ટ કરવામાં આવે છે.

ઘટાડો પદ્ધતિ દ્વારા ઉત્પાદિત કેલ્શિયમનો પુનઃપ્રાપ્તિ દર સામાન્ય રીતે લગભગ 60% છે.

કારણ કે તેની તકનીકી પ્રક્રિયા પણ પ્રમાણમાં સરળ છે, તાજેતરના વર્ષોમાં મેટાલિક કેલ્શિયમ ઉત્પન્ન કરવાની મુખ્ય પદ્ધતિ ઘટાડો પદ્ધતિ છે.

સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં દહન સરળતાથી મેટાલિક કેલ્શિયમના ગલનબિંદુ સુધી પહોંચી શકે છે, તેથી તે મેટાલિક કેલ્શિયમના દહનનું કારણ બનશે.

ઇલેક્ટ્રોલિસિસ

અગાઉનું વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ એ સંપર્ક પદ્ધતિ હતી, જે બાદમાં પ્રવાહી કેથોડ વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણમાં સુધારો કરવામાં આવ્યો હતો.

સંપર્ક વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ સૌપ્રથમ 1904માં ડબલ્યુ. રાથેનાઉ દ્વારા લાગુ કરવામાં આવ્યું હતું. વપરાયેલ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ CaCl2 અને CaF2નું મિશ્રણ છે. ઇલેક્ટ્રોલિટીક કોષનો એનોડ ગ્રેફાઇટ જેવા કાર્બન સાથે રેખાંકિત છે, અને કેથોડ સ્ટીલનો બનેલો છે.

ઇલેક્ટ્રોલાઇટિકલી ડીસોર્બ કરેલ કેલ્શિયમ ઇલેક્ટ્રોલાઇટની સપાટી પર તરે છે અને સ્ટીલ કેથોડના સંપર્કમાં કેથોડ પર કન્ડેન્સ થાય છે. જેમ જેમ વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ આગળ વધે છે, કેથોડ તે મુજબ વધે છે, અને કેલ્શિયમ કેથોડ પર ગાજર-આકારની લાકડી બનાવે છે.

સંપર્ક પદ્ધતિ દ્વારા કેલ્શિયમ ઉત્પાદનના ગેરફાયદા છે: કાચા માલનો મોટો વપરાશ, ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં કેલ્શિયમ ધાતુની ઊંચી દ્રાવ્યતા, ઓછી વર્તમાન કાર્યક્ષમતા અને નબળી ઉત્પાદન ગુણવત્તા (આશરે 1% ક્લોરિન સામગ્રી).

લિક્વિડ કેથોડ પદ્ધતિ કોપર-કેલ્શિયમ એલોય (10%-15% કેલ્શિયમ ધરાવતું) પ્રવાહી કેથોડ તરીકે અને ગ્રેફાઇટ ઇલેક્ટ્રોડનો એનોડ તરીકે ઉપયોગ કરે છે. કેથોડ પર ઇલેક્ટ્રોલિટીકલી ડિસોર્બ્ડ કેલ્શિયમ જમા થાય છે.

ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક કોષનું શેલ કાસ્ટ આયર્નથી બનેલું છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ એ CaCl2 અને KCI નું મિશ્રણ છે. કોપરને લિક્વિડ કેથોડની એલોય કમ્પોઝિશન તરીકે પસંદ કરવામાં આવે છે કારણ કે કોપર-કેલ્શિયમ ફેઝ ડાયાગ્રામમાં ઉચ્ચ કેલ્શિયમ સામગ્રીવાળા પ્રદેશમાં ખૂબ જ વિશાળ નીચા ગલનબિંદુનો પ્રદેશ છે, અને 60% -65 ની કેલ્શિયમ સામગ્રી સાથે કોપર-કેલ્શિયમ એલોય છે. % 700 °C થી નીચે તૈયાર કરી શકાય છે.

તે જ સમયે, તાંબાના નાના વરાળના દબાણને કારણે, નિસ્યંદન દરમિયાન તેને અલગ કરવું સરળ છે. વધુમાં, કોપર-કેલ્શિયમ એલોય જેમાં 60%-65% કેલ્શિયમ હોય છે તેની ઘનતા વધારે હોય છે (2.1-2.2g/cm³), જે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાથે સારી ડિલેમિનેશનની ખાતરી કરી શકે છે. કેથોડ એલોયમાં કેલ્શિયમનું પ્રમાણ 62%-65% થી વધુ ન હોવું જોઈએ. વર્તમાન કાર્યક્ષમતા લગભગ 70% છે. કેલ્શિયમના કિલોગ્રામ દીઠ CaCl2 વપરાશ 3.4-3.5 કિલોગ્રામ છે.

વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દ્વારા ઉત્પાદિત કોપર-કેલ્શિયમ એલોય પોટેશિયમ અને સોડિયમ જેવી અસ્થિર અશુદ્ધિઓને દૂર કરવા માટે 0.01 ટોર વેક્યૂમ અને 750-800 તાપમાનની શરતો હેઠળ દરેક નિસ્યંદનને આધિન છે.

પછી બીજું શૂન્યાવકાશ નિસ્યંદન 1050-1100 ° સે પર હાથ ધરવામાં આવે છે, કેલ્શિયમ નિસ્યંદન ટાંકીના ઉપરના ભાગમાં કન્ડેન્સ્ડ અને સ્ફટિકીકરણ થાય છે, અને શેષ કોપર (10% -15% કેલ્શિયમ ધરાવતું) તળિયે છોડી દેવામાં આવે છે. ટાંકી અને ઉપયોગ માટે ઇલેક્ટ્રોલાઇઝર પર પાછા ફર્યા.

સ્ફટિકીય કેલ્શિયમ જે 98%-99% ના ગ્રેડ સાથે ઔદ્યોગિક કેલ્શિયમ છે. જો કાચા માલ CaCl2 માં સોડિયમ અને મેગ્નેશિયમની કુલ સામગ્રી 0.15% કરતા ઓછી હોય, તો કોપર-કેલ્શિયમ એલોયને 1¥99% ની સામગ્રી સાથે મેટાલિક કેલ્શિયમ મેળવવા માટે એકવાર નિસ્યંદિત કરી શકાય છે.

કેલ્શિયમ મેટલ રિફાઇનિંગ

ઉચ્ચ શુદ્ધતા કેલ્શિયમ ઉચ્ચ વેક્યૂમ નિસ્યંદન દ્વારા ઔદ્યોગિક કેલ્શિયમની સારવાર કરીને મેળવી શકાય છે. સામાન્ય રીતે, નિસ્યંદન તાપમાન 780-820 ° સે નિયંત્રિત થાય છે, અને વેક્યુમ ડિગ્રી 1×10-4 છે. કેલ્શિયમમાં ક્લોરાઇડને શુદ્ધ કરવા માટે નિસ્યંદન સારવાર ઓછી અસરકારક છે.

CanCloNp ના સ્વરૂપમાં ડબલ મીઠું બનાવવા માટે નિસ્યંદન તાપમાનની નીચે નાઇટ્રાઇડ ઉમેરી શકાય છે. આ ડબલ સોલ્ટમાં વરાળનું ઓછું દબાણ હોય છે અને તે સરળતાથી અસ્થિર હોતું નથી અને નિસ્યંદન અવશેષોમાં રહે છે.

નાઇટ્રોજન સંયોજનો ઉમેરીને અને વેક્યૂમ ડિસ્ટિલેશન દ્વારા શુદ્ધ કરીને, કેલ્શિયમમાં અશુદ્ધ તત્વો ક્લોરિન, મેંગેનીઝ, કોપર, આયર્ન, સિલિકોન, એલ્યુમિનિયમ અને નિકલનો સરવાળો 1000-100ppm અને ઉચ્ચ શુદ્ધતા કેલ્શિયમ 99%-99.9% સુધી ઘટાડી શકાય છે. મેળવી શકાય છે.

સળિયા અને પ્લેટોમાં બહાર કાઢીને અથવા વળેલું, અથવા નાના ટુકડાઓમાં કાપીને હવાચુસ્ત કન્ટેનરમાં પેક કરવામાં આવે છે.

ઉપરોક્ત ત્રણ તૈયારી પદ્ધતિઓ અનુસાર, તે જોઈ શકાય છે કે ઘટાડા પદ્ધતિમાં એક સરળ તકનીકી પ્રક્રિયા છે, તે ઓછી ઉર્જા વાપરે છે અને ઓછો સમય વાપરે છે, અને ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન માટે વધુ યોગ્ય છે.

તેથી, તાજેતરના વર્ષોમાં કેલ્શિયમ ધાતુના ઉત્પાદન માટે ઘટાડો પદ્ધતિ એ મુખ્ય પદ્ધતિ છે.