Кальцій Кальція в організмі 1,1–1,2 кг у розрахунку на середню вагу здорового чоловіка та 900 р. – на середню вагу здорової жінки. Майже весь кальцій міститься в зубах і кістках, за винятком 1%, який міститься в крові, лімфі та клітинах (!). Найвідоміша функція кальцію -

Вступ

Властивості та застосування кальцію

1 Фізичні властивості

2 Хімічні властивості

3 Застосування

Отримання кальцію

1 Електролітичне отримання кальцію та його сплавів

2 Термічне отримання

3 Вакуум-термічний спосіб отримання кальцію

3.1 Алюмінотермічний спосіб відновлення кальцію

3.2 Силікотермічний спосіб відновлення кальцію

Практична частина

Список використаної літератури

Вступ

Хімічний елемент ІІ групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 20, атомна маса 40,08; срібно-білий легкий метал. Природний елемент є сумішшю шести стабільних ізотопів: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca та 48Ca, з яких найбільш поширений 40 Ca (96, 97%).

З'єднання Ca - вапняк, мармур, гіпс (а також вапно - продукт випалу вапняку) вже в давнину застосовувалися в будівельній справі. До кінця 18 століття хіміки вважали вапно простим тілом. У 1789 році А. Лавуазьє припустив, що вапно, магнезія, барит, глинозем та кремнезем – речовини складні. У 1808 році Г. Деві, піддаючи електролізу з ртутним катодом суміш вологого гашеного вапна з оксидом ртуті, приготував амальгаму Ca, а відігнавши з неї ртуть, отримав метал, названий "Кальцій" (від лат. calx, рід. відмінок calcis - вапно) .

Здатність кальцію зв'язувати кисень і азот дозволила застосувати його для очищення інертних газів і як геттер (Геттер - речовина, що служить для поглинання газів та створення глибокого вакууму в електронних приладах) у вакуумній радіоапаратурі.

Кальцій використовують і в металургії міді, нікелю, спеціальних сталей та бронз; їм пов'язують шкідливі домішки сірки, фосфору, надлишкового вуглецю. З тією ж метою застосовують сплави кальцію з кремнієм, літієм, натрієм, бором, алюмінієм.

У промисловості кальцій одержують двома способами:

) Нагріванням брикетованої суміші СаО та порошку Аl при 1200 ° С у вакуумі 0,01 - 0,02 мм. рт. ст.; що виділяються по реакції:

СаО + 2Аl = 3CaO · Al2O3 + 3Ca

Пара кальцію кондонсується на холодній поверхні.

) Електролізом розплаву СаСl2 і КСl з рідким мідно-кальцієвим катодом готують сплав Сu - Ca (65% Ca), з якого відганяють кальцій при температурі 950 - 1000 ° С у вакуумі 0,1 - 0,001 мм.рт.ст.

) Розроблено також спосіб отримання кальцію термічною дисоціацією карбіду кальцію СаС2.

Кальцій дуже поширений у природі у вигляді різних сполук. У земній корі він займає п'яте місце, становлячи 3,25%, і найчастіше зустрічається у вигляді вапняку CaCO 3, доломіту CaCO 3· Mg CO 3, гіпсу CaSO 4· 2H 2O, фосфориту Ca 3(PO 4)2 та плавикового шпату CaF 2, Крім значної частки кальцію у складі силікатних порід. У морській воді міститься в середньому 0,04% (ваг.) Кальцію.

У цій роботі вивчені властивості та застосування кальцію, а так само докладно розглянута теорія та технології вакуум-термічних способів його отримання.

. Властивості та застосування кальцію

.1 Фізичні властивості

Кальцій – сріблясто-білий метал, але на повітрі тьмяніє через утворення оксиду на його поверхні. Це пластичний метал твердіший за свинець. Кристалічна решітка ?-форми Ca (стійкої за нормальної температури) гранецентрована кубічна, а = 5,56 Å . Атомний радіус 1,97 Å , іонний радіус Ca 2+, 1,04Å . Щільність 1,54 г/см 3(20 ° C). Вище 464 °C стійка гексагональна ?-форма. tпл 851 °C, tкіп 1482 °C; температурний коефіцієнт лінійного розширення 22·10 -6 (0-300 ° C); теплопровідність при 20 °C 125,6 Вт/(м·К) або 0,3 кал/(см·сек·°C); питома теплоємність (0-100 °C) 623,9 дж/(кг·К) або 0,149 кал/(г·°C); питомий електроопір при 20 °C 4,6·10 -8ом·м або 4,6·10 -6 ом · см; температурний коефіцієнт електроопору 4,57 · 10-3 (20 ° C). Модуль пружності 26 Гн/м 2(2600 кгс/мм 2); межа міцності при розтягуванні 60 Мн/м 2(6 кгс/мм 2); межа пружності 4 Мн/м 2(0,4 кгс/мм 2), межа плинності 38 Мн/м 2(3,8 кгс/мм 2); відносне подовження 50%; твердість по Брінеллю 200-300 Мн/м 2(20-30 кгс/мм 2). Кальцій досить високої чистоти пластичний, добре пресується, прокочується і піддається обробці різанням.

1.2 Хімічні характеристики

Кальцій – активний метал. Так за звичайних умов він легко взаємодіє з киснем повітря та галогенами:

Са+О 2= 2 СаО (оксид кальцію) (1)

Са + Вr 2= СаВr 2(Бромид кальцію). (2)

З воднем, азотом, сіркою, фосфором, вуглецем та іншими неметалами кальцій реагує при нагріванні:

Са+Н 2= СаН 2(гідрид кальцію) (3)

Са+N 2= Са 3N 2(нітрид кальцію) (4)

Са + S = СаS (сульфід кальцію) (5)

Са + 2 Р = Са 3Р 2(фосфід кальцію) (6)

Са + 2 С = СаС 2 (карбід кальцію) (7)

З холодною водою кальцій взаємодіє повільно, а з гарячою - дуже енергійно, даючи сильну основу Са(ОН)2 :

Са + 2 Н 2О = Са(ОН)2 + Н 2 (8)

Будучи енергійним відновником, кальцій може віднімати кисень або галогени від оксидів та галогенідів менш активних металів, тобто має відновлювальні властивості:

Са + Nb 2О5 = СаО + 2 Nb; (9)

Са + 2 NbСl 5= 5 СаСl2 + 2 Nb (10)

Кальцій енергійно взаємодіє з кислотами з виділенням водню, реагує з галогенами, сухим воднем з утворенням гідриду СаН 2. При нагріванні Кальцій з графітом утворюється карбід СаС 2. Кальцій одержують електролізом розплавленого CaCl 2або алюмінотермічним відновленням у вакуумі:

6СаО + 2Al = 3Ca + 3CaO·Al2 Про 3 (11)

Чистий метал використовують для відновлення сполук Cs, Rb, Cr, V, Zr, Th, U до металів для розкислення сталей .

1.3 Застосування

Застосування в різних галузях виробництва. Останнім часом він набув великого значення як відновник при отриманні низки металів.

Чистий металевий. уран виходить відновленням металевим кальцієм фтористого урану. Кальцієм або його гідридами можна відновлювати оксиди титану, а також оксиди цирконію, торію, танталу, ніобію, інших рідкісних металів.

Кальцій є хорошим розкислювачем та дегазатором при отриманні міді, нікелю, хромонікелевих сплавів, спеціальних сталей, нікелевих та олов'янистих бронз; він видаляє з металів та сплавів сірку, фосфор, вуглець.

Кальцій утворює з вісмутом тугоплавкі сполуки, тому його застосовують для очищення свинцю від вісмуту.

Кальцій додають у різні легкі сплави. Він сприяє поліпшенню поверхні злитків, дрібнозернистості та зниженню окислюваності.

Велике поширення мають кальцій підшипникові сплави. Свинцеві сплави (0,04% Са) можуть застосовуватися виготовлення оболонок кабелю .

У техніці застосовуються антифрикційні метали Кальція зі свинцем. Широко використовуються мінерали Кальція. Так, вапняк використовують у виробництві вапна, цементу, силікатної цегли і безпосередньо як будівельний матеріал, у металургії (флюс), у хімічній промисловості для виробництва карбіду кальцію, соди, їдкого натру, хлорного вапна, добрив, у виробництві цукру, скла.

Практичне значення мають крейда, мармур, ісландський шпат, гіпс, флуорит та ін. Завдяки здатності зв'язувати кисень і азот кальцій або сплави кальцію з натрієм та іншими металами застосовують для очищення шляхетних газів та як геттер у вакуумній радіоапаратурі. Кальцій також застосовується для отримання гідриду, який є джерелом водню в польових умовах.

2. Отримання кальцію

Існує кілька способів одержання кальцію, це електролітичне, термічне, вакуум-термічне.

.1 Електролітичне отримання кальцію та його сплавів

Сутність методу у тому, що катод спочатку стосується розплавленого електроліту. У місці зіткнення утворюється рідка крапля металу, що добре змочує катод, яка при повільному і рівномірному піднятті катода виводиться разом з ним з розплаву і застигає. При цьому застигаюча крапля покривається твердою плівкою електроліту, що захищає метал від окиснення та азотування. Шляхом безперервного та обережного підйому катода кальцій витягується у стрижні.

2.2 Термічне отримання

кальцій хімічний електролітичний термічний

· Хлоридний процес: технологія складається з розплавлення та зневоднення хлористого кальцію, розплавлення свинцю, отримання подвійного сплаву свинець – натрій, отримання потрійного сплаву свинець – натрій – кальцій та розведення потрійного сплаву свинцем після видалення солей. Реакція з хлористим кальцієм протікає згідно з рівнянням

CaCl 2 + Na 2Pb 5 = 2NaCl + PbCa + 2Pb (12)

· Карбідний процес: в основі отримання свинцево-кальцієвого сплаву лежить реакція між карбідом кальцію та розплавленим свинцем згідно з рівнянням

CaC 2+ 3Pb = Pb3 Ca + 2C. (13)

2.3 Вакуум-термічний спосіб одержання кальцію

Сировина для вакуум-термічного способу

Сировиною для термічного відновлення окису кальцію є вапно, одержуване випалом вапняку. Основні вимоги до сировини полягають у наступному: вапно має бути якомога чистіше і містити мінімум домішок, здатних відновлюватися і переходити в метал поряд з кальцієм, особливо лужних металів та магнію. Випалювання вапняку повинно проводитися до повного розкладання карбонату, проте не до його спікання, оскільки відновлюваність спеченого матеріалу нижча. Обпалений продукт необхідно оберігати від поглинання ним вологи та вуглекислоти, виділення яких при відновленні знижує показники процесу. Технологія випалу вапняку та переробки обпаленого продукту аналогічна обробці доломіту для силікотермічного способу одержання магнію.

.3.1 Алюмінотермічний спосіб відновлення кальцію

На діаграмі температурної залежності зміни вільної енергії окиснення ряду металів (рис. 1) видно, що окис кальцію є одним з найбільш міцних оксидів, що важко відновлюються. Вона не може бути відновлена ​​іншими металами звичайним шляхом – при відносно невисокій температурі та атмосферному тиску. Навпаки, кальцій сам є відмінним відновником інших з'єднань, що важко відновлюються, і розкислювачем для багатьох металів і сплавів. Відновлення окису кальцію вуглецем взагалі неможливе внаслідок утворення карбідів кальцію. Однак завдяки тому, що кальцій має відносно високу пружність пари, його окис може бути відновлений у вакуумі алюмінієм, кремнієм або їх сплавами згідно реакції

CaO + Me? Ca + MeO (14).

Практичне застосування поки що знайшов тільки алюмінотермічний спосіб отримання кальцію, оскільки відновити СаО алюмінієм значно легше, ніж кремнієм. Щодо питання хімізму відновлення окису кальцію алюмінієм є різні погляди. Л. Піджен та І. Еткінсон вважають, що реакція протікає з утворенням моноалюмінату кальцію:

СаО + 2Аl = СаО · Al 2O3 + 3Са. (15)

В. А. Пазухін та А. Я. Фішер вказують, що процес йде з утворенням трикальцієвого алюмінату:

СаО + 2Аl = 3СаО·Al 2O 3+ 3Са. (16)

За А. І. Войницьким, переважним у реакції є утворення п'ятикальцієвого триалюмінату:

СаО + 6Аl = 5СаО · 3Al 2O3 + 9Са. (17)

Найновішими дослідженнями, А. Ю. Тайця та А. І. Войницького встановлено, що алюмінотермічне відновлення кальцію протікає східчасто. Спочатку виділення кальцію супроводжується утворенням ЗСаО·AI 2O 3, який потім реагує з окисом кальцію та алюмінієм з утворенням ЗСаО·3AI 2O 3. Реакція протікає за такою схемою:

СаО + 6Аl = 2 (3СаО·Al 2O 3)+ 2СаО + 2Аl + 6Са

(3СаО·Al 2O 3) + 2СаО + 2Аl = 5СаО · 3Al 2O 3+ 3Са

CaO+ 6А1 = 5СаО·3Al 2O 3+ 9Са

Оскільки відновлення окису відбувається із виділенням пароподібного кальцію, інші продукти реакції перебувають у конденсованому стані, вдається легко відокремити і сконденсувати їх у охолоджуваних ділянках печі. Основними умовами, необхідними для вакуум-термічного відновлення окису кальцію, є висока температура та низький залишковий тиск у системі. Нижче наводиться залежність між температурою та рівноважною пружністю парів кальцію. Вільна енергія реакції (17), обчислена для температур 1124-1728°

F T = 184820 + 6,95 Т-12,1 T lg Т.

Звідси логарифмічна залежність рівноважної пружності пари кальцію (мм рт. ст.)

Lg p = 3,59 – 4430\Т.

Л. Піджен та І. Еткінсон визначили експериментально рівноважну пружність пари кальцію. Грунтовний термодинамічний аналіз реакції відновлення окису кальцію алюмінієм виконаний І. І. Матвєєнком, який дав наступні температурні залежності рівноважного тиску парів кальцію:

Lg p Ca(1) = 8,64 - 12930 мм рт.ст.

Lg p Ca(2) = 8,62 - 11780 мм рт.ст.

Lg p Ca(3) )= 8,75 - 12500 мм рт.ст.

Обчислені та експериментальні дані зіставлені в табл. 1.

Таблиця 1- Вплив температури на зміну рівноважної пружності парів кальцію в системах (1), (2), (3), (3), мм рт.

Температура °Дослідні дані Обчислені в системах(1)(2)(3)(3 )1401 1451 1500 1600 17000,791 1016 - - -0,37 0,55 1,2 3,9 11,01,7 3,2 5,6 18,2 492,7 3,5 4,4 6,6 9,50,66 1,4 2,5 8,5 25,7

З наведених даних видно, що в найбільш сприятливих умовах знаходяться взаємодії в системах (2) і (3) або (3") Це відповідає спостереженням, так як у залишках шихти після відновлення окису кальцію алюмінієм переважають п'ятикальцієвий триалюмінат і трикальцієвий алюмінат.

Дані про рівноважну пружність показують, що відновлення окису кальцію алюмінієм можливе при температурі 1100-1150° С. Для досягнення практично прийнятної швидкості реакції залишковий тиск в системі Зростання має бути нижче рівноважного Р рівн , Т. е. повинна дотримуватися нерівність Р рівн >Р ост і процес повинен проводитися при температурах порядку 1200°. Дослідженнями встановлено, що при температурі 1200-1250° досягається високе використання (до 70-75%) та низька питома витрата алюмінію (близько 0,6-0,65 кг на кг кальцію).

Згідно з наведеним вище трактуванням хімізму процесу, оптимальною за складом є шихта, розрахована на освіту в залишку 5СаО·3Al 2O 3. Для підвищення ступеня використання алюмінію корисно давати деякий надлишок окису кальцію, проте не дуже великий (10-20%), інакше це негативно позначиться на інших показниках процесу. Зі збільшенням ступеня подрібнення алюмінію від частинок 0,8-0,2 мм до мінус 0,07 мм (за даними В. А. Пазухіна та А. Я. Фішера) використання алюмінію в реакції зростає від 63,7 до 78%.

На використання алюмінію впливає також режим брикетування шихти. Суміш вапна і порошкового алюмінію слід брикетувати без сполучних (щоб уникнути виділення газів у вакуумі) при тиску 150 кг/см 2. При менших тисках використання алюмінію зменшується внаслідок ліквації розплавленого алюмінію в надмірно пористих брикетах, а при більших тисках через погану газопроникність. Повнота і швидкість відновлення також залежить від щільності укладання брикетів в реторті. При укладанні їх без зазорів, коли газопроникність усієї садки мала, використання алюмінію значно знижується.

Малюнок 2 – Схема отримання кальцію вакуум-термічним способом.

Технологія алюмінієво-термічного способу

Технологічну схему виробництва кальцію алюмінотермічним способом зображено на рис. 2. Як вихідна сировина застосовується вапняк, як відновник - алюмінієвий порошок, приготований з первинного (краще) або вторинного алюмінію. Застосовуваний як відновник алюміній, так само як і сировина, не повинен містити домішок легко летких металів: магнію, цинку, лугів та ін, здатних випаровуватися і переходити в конденсат. Це необхідно враховувати під час вибору марок вторинного алюмінію.

За описом С. Луміса та П. Штауба, у США на заводі фірми Нью Інгленд Лайм Ко в Ханаані (штат Коннектикут) отримують кальцій алюмінотермічним способом. Застосовується вапно наступного типового складу %: 97,5 СаО, 0,65 MgO, 0,7SiO 2, 0,6 Fe 2Оз + АlОз, 0,09 Na 2Про + K 2О, 0,5 інше. Обпалений продукт розмелюється на млині Раймонда з відцентровим сепаратором, тонкість млива становить (60%) мінус 200 меш. Як відновник застосовують алюмінієвий пил, що є відходом при виробництві алюмінієвого порошку. Обпалена вапно із закритих бункерів та алюміній з барабанів надходять на дозувальні ваги і потім змішувач. Після змішування шихта брикетується сухим способом. На згаданому заводі відновлюють кальцій у ретортних печах, які раніше застосовувалися для отримання магнію силікотермічним способом (рис. 3). Печі обігрівають генераторним газом. Кожна піч має 20 горизонтальних реторт з жаростійкої сталі, що містить 28% Сг і 15% Ni.

Малюнок 3- Ретортна піч для отримання кальцію

Довжина реторти 3 м, діаметр 254 мм, товщина стінки 28 мм. Відновлення відбувається в частині реторти, що обігрівається, а конденсація в охолоджуваному кінці, що виступає з мови. Брикети вводяться в реторту в паперових мішках, потім вставляються конденсатори і закривають реторту. Відкачування повітря проводиться механічними вакуум-насосами на початку циклу. Потім підключають дифузні насоси і залишковий тиск знижується до 20 мк.

Реторти нагрівають до 1200°. Через 12 год. після завантаження реторти відкривають та розвантажують. Отриманий кальцій має форму пустотілого циліндра із щільної маси великих кристалів, обложених на поверхні сталевої гільзи. Основною домішкою в кальції є магній, який відновлюється в першу чергу і в основному концентрується в шарі, що прилягає до гільзи. У середньому вміст домішок становить; 0,5- 1% Mg, близько 0,2% Аl, 0,005-0,02% Мn, до 0,02% N, інші домішки - Сі, РЬ, Zn, Ni, Si, Fe – зустрічаються в межах 0,005-0,04%. А. Ю. Тайц та А. І. Войницький для отримання кальцію алюмінієвим способом застосовували напівзаводську електричну вакуумну піч з вугільними нагрівачами і досягали ступеня використання алюмінію 60%, питомої витрати алюмінію 0,78 кг, питомої витрати шихти відповідно 4,35 кг та питомої. витрати електроенергії 14 кВтч на 1 кг металу.

Отриманий метал, крім домішки магнію, відрізнявся щодо високої чистотою. У середньому вміст домішок у ньому становило: 0,003-0,004% Fe, 0,005-0,008% Si, 0,04-0,15% Mn, 0,0025-0,004% Су, 0,006-0,009% N, 0,25% Al.

2.3.2 Силикотермічний спосіб відновлення кальцію

Дуже привабливим є силікотермічний спосіб; відновник - феросиліцій, реагент значно дешевший, ніж алюміній. Однак силікотермічний процес важче здійснити, ніж алюмінотермічний. Відновлення окису кальцію кремнієм протікає відповідно до рівняння

СаО + Si = 2СаО · SiO2 + 2Са. (18)

Рівноважна пружність пари кальцію, обчислена за величинами вільної енергії, становить:

°С1300140015001600Р, мм рт. ст0,080,150,752,05

Отже, у вакуумі близько 0,01 мм рт. ст. відновлення окису кальцію термодинамічно можливе за температури 1300°. Практично для забезпечення прийнятної швидкості процес повинен проводитись за температури 1400-1500°.

Дещо легше йде реакція відновлення окису кальцію силікоалюмінієм, в якій відновниками служать і алюміній, і кремній сплаву. Досвідами встановлено, що спочатку переважає відновлення алюмінієм; причому реакція протікає з кінцевим утворенням бСаО · 3Al 2Оз за схемою, викладеною вище (рис. 1). Відновлення кремнієм стає значним при вищій температурі, коли більшість алюмінію прореагувала; реакція протікає з утворенням 2CaO SiO 2. У сумарному вигляді реакція відновлення окису кальцію силікоалюмінієм виражається наступним рівнянням:

mSi + п Аl + (4m +2 ?) СаО = m(2СаО · SiO 2) + ?n(5СаО·Al 2O3 ) + (2m +1, 5n) Са.

Дослідженнями A. Ю. Тайця та A. І. Войницького встановлено, що окис кальцію відновлюється 75%-ним феросиліцієм з виходом металу 50-75% при температурі 1400-1450° у вакуумі 0,01-0,03 мм рт. ст.; силікоалюміній, що містить 60-30% Si та 32-58% Аl (решта заліза, титан та ін.), відновлює окис кальцію з виходом металу приблизно 70% при температурах 1350-1400° у вакуумі 0,01-0,05 мм рт. . ст. Досвідами в напівзаводському масштабі доведено принципову можливість отримання кальцію на вапні феросиліцієм та силікоалюмінієм. Основною апаратурною складністю є підбір стійкою в умовах цього процесу футерування.

При вирішенні цього завдання спосіб може бути реалізований у промисловості. Розкладання карбіду кальцію Отримання металевого кальцію розкладанням карбіду кальцію

СаС2 = Са + 2С

слід зарахувати до перспективним способам. При цьому як другий продукт отримують графіт. В. Маудерлі, Е. Мозер, І В. Тредвелл обчисливши вільну енергію утворення карбіду кальцію з термохімічних даних, отримали такий вираз для пружності пари кальцію над чистим карбідом кальцію:

ca = 1,35 - 4505 Т (1124 - 1712 ° К),

lgp ca = 6,62 - 13523 Т (1712-2000 ° К).

Очевидно, технічний карбід кальцію розкладається при значно вищих температурах, ніж це випливає з даних виразів. Ті ж автори повідомляють про термічне розкладання карбіду кальцію в компактних шматках при 1600-1800 ° у вакуумі 1 мм рт. ст. Вихід графіту становив 94%, кальцій виходив як щільного нальоту на холодильнику. А. С. Микулинський, Ф. С. Морії, Р. Ш. Шкляр для визначення властивостей графіту, отриманого розкладанням карбіду кальцію, нагрівали останній у вакуумі 0,3-1 мм рт. ст. за температури 1630-1750°. Отриманий графіт відрізняється від ачесонівського більшими зернами, більшою електропровідністю та меншою об'ємною вагою.

3. Практична частина

Добове виливання магнію з електролізера на силу струму 100 кА склала 960 кг при живленні ванни хлористим магнієм. Напруга на жартівні електролізера 0,6 В. Визначити:

)Вихід струмом на катоді;

)Кількість хлору, отриманого за добу, за умови, що вихід струму на аноді дорівнює виходу струму на хтось;

)Добову заливку MgCl 2в електролізер за умови, що втрати MgCl 2 відбуваються в основному зі шламом та відгоном. Кількість шламу 0,1 на 1т Mg, що містить MgCl 2 у відгоні 50%. Кількість відгону 0,05 т на 1т Mg. Склад хлориду магнію, що заливається, %: 92 MgCl2 та 8 NaCl.

.Визначити вихід струму на катоді:

m пр =I · ?·k Mg · ?

?=m пр \I· ?· k Mg = 960000 \ 100000 · 0,454 · 24 = 0,881 або 88,1%

.Визначити кількість Cl, одержаного за добу:

x=960000г \ 24 г\моль=40000 моль

Перекладаємо в об'єм:

х = 126785,7 м3

3.а) Знаходимо чистий MgCl 2для виробництва 960 кг Mg.

x = 95 · 960 \ 24,3 = 3753 кг = 37,53 т.

б) втрати зі шламом. Зі складу магнієвих електролізерів, %: 20-35 MgO, 2-5 Mg, 2-6 Fe, 2-4 SiO 2, 0,8-2 TiO 2, 0,4-1,0 C, 35 MgCl2 .

кг – 1000 кг

m шл = 960 кг – маса шламу за добу.

За добу 96 кг шламу: 96 0,35 (MgCl2 зі шламом).

в) втрати з сублімацією:

кг – 1000 кг

кг відгонів: 48 · 0,5 = 24 кг MgCl 2 з сублімаціями.

Усього треба залити Mg:

33,6 +24 = 3810,6 кг MgCl2 на добу.

Список використаної літератури

Основи металургії ІІІ

<#"justify">металургія Al та Mg. Ветюков М.М., Циплоков А.М.

Репетиторство

Потрібна допомога з вивчення якоїсь теми?

Наші фахівці проконсультують або нададуть репетиторські послуги з цікавої для вас тематики.
Надішліть заявкуіз зазначенням теми прямо зараз, щоб дізнатися про можливість отримання консультації.

Кальцій- Елемент 4-го періоду та ПА-групи Періодичної системи, порядковий номер 20. Електронна формула атома [ 18 Ar]4s 2 , ступеня окислення +2 і 0. Належить до лужноземельних металів. Має низьку електронегативність (1,04), виявляє металеві (основні) властивості. Утворює (як катіон) численні солі та бінарні сполуки. Багато солі кальцію малорозчинні у воді. В природі - шостийпо хімічній поширеності елемент (третій серед металів) знаходиться у зв'язаному вигляді. Життєво важливий елемент для всіх організмів. Нестача кальцію в ґрунті поповнюється внесенням вапняних добрив (СаС03, СаО, ціанамід кальцію CaCN2 та ін.). Кальцій, катіон кальцію та його сполуки забарвлюють полум'я газового пальника у темно-оранжевий колір ( якісне виявлення).

Кальцій Са

Сріблясто-білий метал, м'який, пластичний. У вологому повітрі тьмяніє і покривається плівкою з СаО і Са(ОН) 2 .Дуже реакційноздатний; займається при нагріванні на повітрі, реагує з воднем, хлором, сіркою та графітом:

Відновлює інші метали з їх оксидів (промислово важливий метод кальційтермія):

Отриманнякальцію в промисловості:

Кальцій застосовується видалення домішок неметалів з металевих сплавів, як компонент легких і антифрикційних сплавів, виділення рідкісних металів з їх оксидів.

Оксид кальцію СаО

Основний оксид. Технічна назва негашене вапно. Білий, дуже гігроскопічний. Має іонну будову Ca 2+ O 2- . Тугоплавкий, термічно стійкий, леткий при прожарюванні. Поглинає вологу та вуглекислий газ із повітря. Енергійно реагує з водою (з високим екзо-ефектом), утворює сильно лужний розчин (можливий осад гідроксиду), процес називається гасіння вапна. Реагує з кислотами, оксидами металів та неметалів. Застосовується для синтезу інших сполук кальцію, у виробництві Са(ОН) 2 , СаС 2 та мінеральних добрив, як флюс у металургії, каталізатор в органічному синтезі, компонент в'яжучих матеріалів у будівництві.

Рівняння найважливіших реакцій:

ОтриманняСаО у промисловості- Випалення вапняку (900-1200 ° С):

СаСО3 = СаО + СО2

Гідроксид кальцію Са(ОН) 2

Основний гідроксид. Технічна назва гашене вапно. Білий, гігроскопічний. Має іонну будову Са 2+ (ОН -) 2 . Розкладається при помірному нагріванні. Поглинає вологу та вуглекислий газ із повітря. Малорозчинний у холодній воді (утворюється лужний розчин), ще менше – у киплячій воді. Прозорий розчин (вапняна вода) швидко каламутніє через випадання осаду гідроксиду (суспензію називають вапняне молоко). Якісна реакція на іон Са 2+ - Пропускання вуглекислого газу через вапняну воду з появою осаду СаС0 3 і переходом його в розчин. Реагує з кислотами та кислотними оксидами, вступає в реакції іонного обміну. Застосовується у виробництві скла, білильного вапна, вапняних мінеральних добрив, для каустифікації соди та пом'якшення прісної води, а також для приготування вапняних будівельних розчинів - тістоподібних сумішей (пісок + гашене вапно + вода), службовців сполучним матеріалом. оштукатурювання) стін та інших будівельних цілей. Затвердіння («схоплювання») таких розчинів обумовлено поглинанням вуглекислого газу з повітря.

Історія кальцію

Кальцій був відкритий в 1808 році Хемфрі Деві, який шляхом електролізу гашеного вапна і оксиду ртуті отримав амальгаму кальцію, в результаті процесу вигонки ртуті з якої і залишився метал, що отримав назву кальцію.Латиною вапнозвучить як calx, саме ця назва була обрана англійським хіміком для відкритої речовини.

Кальцій є елементом головної підгрупи ІІ групи IV періоду періодичної системи хімічних елементів Д.І. Менделєєва має атомний номер 20 і атомну масу 40,08. Прийняте позначення – Ca (від латинського – Calcium).

Фізичні та хімічні властивості

Кальцій є хімічно активним м'яким лужним металом сріблясто-білого кольору. Через взаємодію з киснем і вуглекислим газом поверхня металу тьмяніє, тому кальцій потребує особливого режиму зберігання - обов'язково щільно закрита ємність, в якій метал заливають шаром рідкого парафіну або гасу.

Кальцій - найбільш відомий з необхідних людині мікроелементів, добова потреба у ньому становить від 700 до 1500 мг для здорової дорослої людини, але вона збільшується під час вагітності та лактації, це потрібно враховувати та отримувати кальцій у вигляді препаратів.

Знаходження у природі

Кальцій має дуже високу хімічну активність, тому у вільному (чистому) вигляді не зустрічається у природі. Тим не менш, є п'ятим за поширеністю в земній корі, у вигляді сполук є в осадових (вапняк, крейда) та гірських породах (граніт), багато кальцію містить польовий шпат анорит.

У живих організмах поширений досить широко, його наявність виявлено в рослинах, організмах тварин і людини, де він присутній, в основному, у складі зубів та кісткової тканини.

Засвоюваність кальцію

Перешкодою для нормального засвоєння кальцію з харчових продуктів є вживання в їжу вуглеводів у вигляді солодощів та лугів, що нейтралізують соляну кислоту шлунка, необхідну для розчинення кальцію. Процес засвоєння кальцію досить складний, тому іноді недостатньо отримувати його тільки з їжею, потрібний додатковий прийом мікроелемента.

Взаємодія з іншими

Для поліпшення всмоктування кальцію в кишечнику необхідний, який має властивість полегшувати процес засвоєння кальцію. При прийомі кальцію (у вигляді добавок) в процесі їжі відбувається блокування всмоктування, але прийом препаратів кальцію окремо від їжі не впливає на цей процес.

Майже весь кальцій організму (від 1 до 1,5 кг) знаходиться у кістках та зубах. Кальцій бере участь у процесах збудливості нервової тканини, скоротливості м'язів, процесах згортання крові, входить до складу ядра і мембран клітин, клітинних і тканинних рідин, має антиалергічну та протизапальну дію, запобігає ацидозу, активує ряд ферментів і гормонів. Кальцій також бере участь у регуляції проникності клітинних мембран, має дію, протилежну.

Ознаки нестачі кальцію

Ознаками нестачі кальцію в організмі є такі, на перший погляд, не пов'язані між собою симптоми:

• знервованість, погіршення настрою;
• прискорене серцебиття;
• судоми, оніміння кінцівок;
• уповільнення зростання та дітей;
• підвищений артеріальний тиск;
• розшарування та ламкість нігтів;
• біль у суглобах, зниження «больового порога»;
• рясні менструації.

Причини нестачі кальцію

Причинами нестачі кальцію можуть бути незбалансовані дієти (особливо голодування), низький вміст кальцію в їжі, куріння та захоплення кавою та кофеїнсодержащими напоями, дисбактеріоз, хвороби нирок, щитовидної залози, вагітність, періоди лактації та менопаузи.

Надлишок кальцію, який може виникнути при надмірному вживанні молочних продуктів або неконтрольованому прийомі препаратів, характеризується сильною спрагою, нудотою, блюванням, втратою апетиту, слабкістю та посиленим сечовиділенням.

Застосування кальцію у житті

Кальцій знайшов застосування в металотермічному одержанні урану, у вигляді природних сполук використовується як сировина для виробництва гіпсу та цемент, як засіб дезінфекції (усім відома) хлорка).