Vápnik- prvok 4. periódy a PA-skupina periodickej sústavy, poradové číslo 20. Elektronický vzorec atóm [18Ar] 4s 2, oxidačné stavy +2 a 0. Vzťahuje sa na kovy alkalických zemín. Má nízku elektronegativitu (1,04), vykazuje kovové (základné) vlastnosti. Tvorí (ako katión) početné soli a binárne zlúčeniny. Mnohé vápenaté soli sú ťažko rozpustné vo vode. V prírode - šiesty z hľadiska chemického zastúpenia je prvok (tretí medzi kovmi) vo viazanej forme. Životne dôležitý prvok pre všetky organizmy Nedostatok vápnika v pôde dopĺňa aplikácia vápenných hnojív (CaCO 3 , CaO, kyanamid vápenatý CaCN 2 atď.). Vápnik, katión vápnika a jeho zlúčeniny farbia plameň plynového horáka do tmavooranžovej farby ( kvalitatívna detekcia).

Vápnik Ca

Strieborno-biely kov, mäkký, tvárny. Vo vlhkom vzduchu sa zafarbí a pokryje sa filmom CaO a Ca(OH) 2. Veľmi reaktívny; pri zahrievaní na vzduchu sa vznieti, reaguje s vodíkom, chlórom, sírou a grafitom:

Redukuje ostatné kovy z ich oxidov (priemyselne dôležitá metóda je kalciumthermia):

Potvrdenie vápnik v priemyslu:

Vápnik sa používa na odstraňovanie nekovových nečistôt z kovových zliatin, ako zložka ľahkých a antifrikčných zliatin, na izoláciu vzácnych kovov od ich oxidov.

Oxid vápenatý CaO

zásaditý oxid. Technický názov je nehasené vápno. Biela, vysoko hygroskopická. Má iónovú štruktúru Ca2+ O2-. Žiaruvzdorný, tepelne stabilný, prchavý pri zapálení. Absorbuje vlhkosť a oxid uhličitý zo vzduchu. Prudko reaguje s vodou (vysoká exo- efekt), tvorí silne alkalický roztok (je možné vyzrážanie hydroxidu), proces sa nazýva hasenie vápna. Reaguje s kyselinami, oxidmi kovov a nekovov. Používa sa na syntézu ďalších zlúčenín vápnika, pri výrobe Ca(OH) 2, CaC 2 a minerálnych hnojív, ako tavivo v metalurgii, katalyzátor v organickej syntéze, zložka spojív v stavebníctve.

Rovnice najdôležitejších reakcií:

Potvrdenie CaO v priemysle– praženie vápenca (900 – 1200 °С):

CaC03 = CaO + CO2

Hydroxid vápenatý Ca(OH) 2

zásaditý hydroxid. Odborný názov je hasené vápno. Biela, hygroskopická. Má iónovú štruktúru Ca2+ (OH-)2. Pri miernom teple sa rozkladá. Absorbuje vlhkosť a oxid uhličitý zo vzduchu. Málo rozpustný v studenej vode (tvorí sa zásaditý roztok), ešte menej vo vriacej vode. Číry roztok (vápenná voda) sa rýchlo zakalí v dôsledku vyzrážania hydroxidu (suspenzia sa nazýva vápenné mlieko). Kvalitatívnou reakciou na ión Ca 2+ je prechod oxidu uhličitého vápennou vodou s výskytom zrazeniny CaCO 3 a jej prechodom do roztoku. Reaguje s kyselinami a kyslými oxidmi, vstupuje do iónomeničových reakcií. Používa sa pri výrobe skla, vápna, vápenných minerálnych hnojív, na kaustifikáciu a zmäkčovanie sódy. sladkej vody, ako aj na prípravu vápenných mált - cestovitých zmesí (piesok + hasené vápno + voda), slúžiacich ako spojivo pre murivo a murivo, dokončovacie (omietky) stien a iné stavebné účely. Zatvrdnutie ("zachytenie") takýchto roztokov je spôsobené absorpciou oxidu uhličitého zo vzduchu.

vápnik - chemický prvok Skupina II s atómovým číslom 20 v periodickej sústave, označovaná symbolom Ca (lat. Calcium). Vápnik je mäkký, strieborno-šedý kov alkalických zemín.

20 prvok periodickej tabuľky Názov prvku pochádza z lat. calx (in genitív calcis) - "vápno", "mäkký kameň". Navrhol to anglický chemik Humphry Davy, ktorý v roku 1808 izoloval kovový vápnik.
Zlúčeniny vápnika – vápenec, mramor, sadra (ako aj vápno – produkt pálenia vápenca) sa v stavebníctve používali už pred niekoľkými tisícročiami.
Vápnik je jedným z najrozšírenejších prvkov na Zemi. Zlúčeniny vápnika sa nachádzajú takmer vo všetkých živočíšnych a rastlinných tkanivách. Tvorí 3,38 % hmotnosti zemskej kôry (5. miesto v hojnosti po kyslíku, kremíku, hliníku a železe).

Nájdenie vápnika v prírode

Vzhľadom na vysokú chemickú aktivitu vápnika vo voľnej forme v prírode nenájdete.
Vápnik tvorí 3,38 % hmotnosti zemskej kôry (5. miesto v množstve po kyslíku, kremíku, hliníku a železe). Obsah prvku v morská voda- 400 mg / l.

izotopy

Vápnik sa v prírode vyskytuje vo forme zmesi šiestich izotopov: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca a 48Ca, z ktorých najbežnejší - 40Ca - je 96,97%. Vápnikové jadrá obsahujú magický počet protónov: Z = 20. Izotopy
40
20
Ca20 a
48
20
Ca28 sú dve z piatich jadier s dvojitým magickým číslom, ktoré sa nachádzajú v prírode.
Zo šiestich prirodzene sa vyskytujúcich izotopov vápnika je päť stabilných. Šiesty izotop 48Ca, najťažší zo šiestich a veľmi vzácny (jeho izotopová abundancia je len 0,187 %), podlieha dvojitému beta rozpadu s polčasom rozpadu 1,6 1017 rokov.

V horninách a mineráloch

Najviac vápnika je obsiahnuté v zložení silikátov a hlinitokremičitanov rôznych hornín (žuly, ruly atď.), najmä v živcoch - anortite Ca.
Vo forme sedimentárnych hornín sú zlúčeniny vápnika zastúpené kriedou a vápencom, ktoré pozostávajú najmä z minerálu kalcit (CaCO3). Kryštalická forma kalcitu, mramoru, je v prírode oveľa menej bežná.
Pomerne rozšírené sú vápenaté minerály ako kalcit CaCO3, anhydrit CaSO4, alabaster CaSO4 0,5H2O a sadra CaSO4 2H2O, fluorit CaF2, apatity Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), dolomit MgCO3 CaCO3. Prítomnosť vápenatých a horečnatých solí v prírodnej vode určuje jej tvrdosť.
Vápnik, ktorý energicky migruje do zemská kôra a hromadí sa v rôznych geochemických systémoch, tvorí 385 minerálov (štvrté miesto z hľadiska počtu minerálov).

Biologická úloha vápnika

Vápnik je bežnou makroživinou rastlín, zvierat a ľudí. U ľudí a iných stavovcov je ho najviac v kostre a zuboch. Vápnik sa nachádza v kostiach vo forme hydroxyapatitu. Od rôzne formy uhličitan vápenatý (vápno) pozostáva z „kostričiek“ väčšiny skupín bezstavovcov (špongie, koralové polypy, mäkkýše atď.). Vápnikové ióny sa podieľajú na procesoch zrážania krvi a tiež slúžia ako jeden z univerzálnych druhých poslov vo vnútri buniek a regulujú celý rad vnútrobunkových procesov - svalovú kontrakciu, exocytózu vrátane sekrécie hormónov a neurotransmiterov. Koncentrácia vápnika v cytoplazme ľudských buniek je okolo 10−4 mmol/l, v medzibunkových tekutinách okolo 2,5 mmol/l.

Potreba vápnika závisí od veku. Pre dospelých vo veku 19 – 50 rokov a deti vo veku 4 – 8 rokov vrátane je denná potreba (RDA) 1 000 mg (obsiahnutých v približne 790 ml mlieka s obsahom tuku 1 %) a pre deti vo veku od 9 do 18 rokov vrátane - 1300 mg denne (obsiahnutých v približne 1030 ml mlieka s obsahom tuku 1%). V dospievaní je dostatočný príjem vápnika veľmi dôležitý vzhľadom na intenzívny rast kostry. Podľa výskumu v USA však len 11 % dievčat a 31 % chlapcov vo veku 12-19 rokov dosahuje svoje potreby. Vo vyváženej strave sa väčšina vápnika (asi 80 %) dostáva do tela dieťaťa s mliečnymi výrobkami. Zvyšný vápnik pochádza z obilnín (vrátane celozrnného chleba a pohánky), strukovín, pomarančov, zeleniny, orechov. Mliečne výrobky na báze mliečneho tuku (maslo, smotana, kyslá smotana, smotanová zmrzlina) neobsahujú prakticky žiadny vápnik. Čím viac mliečneho tuku obsahuje mliečny výrobok, tým menej vápnika obsahuje. K absorpcii vápnika v čreve dochádza dvoma spôsobmi: transcelulárnym (transcelulárnym) a medzibunkovým (paracelulárnym). Prvý mechanizmus je sprostredkovaný pôsobením aktívnej formy vitamínu D (kalcitriolu) a jeho črevných receptorov. Hrá veľkú úlohu pri nízkom až strednom príjme vápnika. Pri vyššom obsahu vápnika v strave začína hrať hlavnú úlohu medzibunková absorpcia, ktorá je spojená s veľkým gradientom koncentrácie vápnika. Vďaka transcelulárnemu mechanizmu sa vápnik vo väčšej miere vstrebáva v dvanástniku (kvôli tamojšej najvyššej koncentrácii receptorov v kalcitriole). Vďaka medzibunkovému pasívnemu prenosu je vstrebávanie vápnika najaktívnejšie vo všetkých troch častiach tenkého čreva. Vstrebávanie vápnika paracelulárne podporuje laktóza (mliečny cukor).

Absorpciu vápnika bránia niektoré živočíšne tuky (vrátane tuku z kravského mlieka a hovädzieho tuku, ale nie bravčová masť) a palmový olej. Kyselina palmitová a stearová obsiahnuté v takýchto tukoch mastné kyseliny sa pri trávení v čreve odštiepia a vo voľnej forme pevne viažu vápnik za vzniku palmitátu vápenatého a stearanu vápenatého (nerozpustné mydlá). Vo forme tohto mydla so stoličkou sa stráca vápnik aj tuk. Tento mechanizmus je zodpovedný za zníženú absorpciu vápnika, zníženú mineralizáciu kostí a znížené nepriame merania sily kostí u dojčiat s dojčenskou výživou na báze palmového oleja (palmový oleín). U týchto detí je tvorba vápenatých mydiel v črevách spojená s tvrdnutím stolice, znížením jej frekvencie, ako aj častejším regurgitáciou a kolikami.

Koncentrácia vápnika v krvi, vzhľadom na jeho význam pre Vysoké čísloživotne dôležité procesy sú presne regulované a pri správnej výžive a dostatočnom príjme nízkotučných mliečnych výrobkov a vitamínu D nedochádza k nedostatku. Dlhodobý nedostatok vápnika a/alebo vitamínu D v strave vedie k zvýšenému riziku osteoporózy a spôsobuje rachitu v detstve.

Nadmerné dávky vápnika a vitamínu D môžu spôsobiť hyperkalcémiu. Maximálna bezpečná dávka pre dospelých vo veku 19 až 50 rokov vrátane je 2500 mg denne (asi 340 g syra Eidam).

Tepelná vodivosť
Zlúčeniny vápnika.

CaO- oxid vápenatý alebo nehasené vápno, získava sa rozkladom vápenca: CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 je oxid kov alkalických zemín, takže aktívne interaguje s vodou: CaO + H 2 O \u003d Ca (OH) 2

Ca(OH) 2 - hydroxid vápenatý alebo hasené vápno, takže reakcia CaO + H 2 O \u003d Ca (OH) 2 sa nazýva hasenie vápna. Ak sa roztok prefiltruje, získa sa vápenná voda - ide o alkalický roztok, takže mení farbu fenolftaleínu na karmínovú.

Hydratované vápno je široko používané v stavebníctve. Jeho zmes s pieskom a vodou je dobrým spojivom. Pôsobením oxidu uhličitého zmes vytvrdzuje Ca (OH) 2 + CO 2 \u003d CaCO3 + H 2 O.

Zároveň sa časť piesku a zmes premení na kremičitan Ca (OH) 2 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + H20.

Rovnice Ca (OH) 2 + CO 2 \u003d CaCO 2 + H 2 O a CaCO 3 + H 2 O + CO 2 \u003d Ca (HCO 3) 2 hrajú dôležitú úlohu v prírode a pri formovaní vzhľadu našej planéty. . Oxid uhličitý v podobe sochára a architekta vytvára podzemné paláce vo vrstvách karbonátových hornín. Je schopný presunúť stovky a tisíce ton vápenca pod zem. Prasklinami v skalách sa voda s rozpusteným oxidom uhličitým dostáva do vápencových hrúbok a vytvára dutiny - kastrové jaskyne. Hydrogenuhličitan vápenatý existuje iba v roztoku. Podzemná voda sa pohybuje v zemskej kôre a za vhodných podmienok sa voda vyparuje: Ca (HCO3) 2 \u003d CaCO3 + H 2 O + CO 2 , takto vznikajú stalaktity a stalagmity, ktorých schému formovania navrhol známy geochemik A.E. Fersman. Na Kryme je veľa kastrových jaskýň. Veda ich skúma speleológie.

Používa sa v stavebníctve uhličitan vápenatý CaC03- to je krieda, vápenec, mramor. Všetci ste videli našu železničnú stanicu: je obložená bielym mramorom privezeným zo zahraničia.

skúsenosti: prefúknite hadičkou do roztoku vápennej vody, zakalí sa .

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O

K vytvorenej zrazenine sa pridá kyselina octová, pozoruje sa šumenie. sa uvoľňuje oxid uhličitý.

CaCO 3 +2CH 3 COOH \u003d Ca (CH 3 tak) 2 +H 2 O + CO 2

ROZPRÁVKA O BRATOCH UHLIKÁTOVÝCH.

Na zemi žijú traja bratia
Z rodiny Carbonate.
Starší brat je pekný MRAMOR,
Slávny v mene Karara,
Vynikajúci architekt. On
Postavil Rím a Parthenon.
Každý pozná VÁPENEC,
Preto sa to tak volá.
Preslávený svojou prácou
Stavba domu za domom.
Aj schopných aj schopných
Mladší mäkký brat MEL.
Ako kresliť, pozerať
Tento CaCO 3!
Bratia radi šantia
Vypálime v horúcej rúre
Potom sa vytvorí CaO a C02.
Je to oxid uhličitý
Každý z vás ho pozná,
Vydýchame to.
No, toto je Sao -
Horúce pálené nehasené vápno.
Pridajte k tomu vodu
Dôkladne premiešajte
Aby sa predišlo problémom
Chránime si ruky
Cool miešaná LIMEKA, ale HADENÁ!
limetkové mlieko
Steny sú ľahko vybielené.
Svetlý dom rozveselil
Premena vápna na kriedu.
Hókus pre ľudí:
Človek musí len fúkať cez vodu,
Aké je to jednoduché
Premenené na mlieko!
Teraz je to celkom múdre.
Dám si sódu
Mlieko plus ocot. Áno!
Pena leje cez okraj!
Všetko v starostiach, všetko v práci
Od úsvitu do úsvitu -
Títo bratia karbonátky,
Tieto CaCO 3!

Opakovanie: CaO– oxid vápenatý, nehasené vápno;
Ca(OH) 2 - hydroxid vápenatý (hasené vápno, vápenná voda, vápenné mlieko, v závislosti od koncentrácie roztoku).
Generál je rovnaký chemický vzorec Ca(OH)2. Rozdiel: vápenná voda je priehľadný nasýtený roztok Ca (OH) 2 a vápenné mlieko je biela suspenzia Ca (OH) 2 vo vode.
CaCl 2 - chlorid vápenatý, chlorid vápenatý;
CaCO 3 - uhličitan vápenatý, krieda, mušľový horninový mramor, vápenec.
Ľ/P: zbierky.Ďalej demonštrujeme zbierku minerálov dostupných v školskom laboratóriu: vápenec, krieda, mramor, mušle.
CaS0 4 ∙ 2 hod 2 0 - hydratovaný síran vápenatý, sadra;
CaCO 3 - kalcit, uhličitan vápenatý je súčasťou mnohých minerálov, ktoré pokrývajú 30 miliónov km 2 na zemi.

Najdôležitejším z týchto minerálov je vápenec. Mušľové horniny, vápence organického pôvodu. Ide do výroby cementu, karbidu vápnika, sódy, všetkých druhov vápna, v hutníctve. Vápenec je chrbtovou kosťou stavebného priemyslu a vyrába sa z neho veľa stavebných materiálov.

Krieda nie je to len zubný prášok a školská krieda. Je tiež cennou prísadou pri výrobe papiera (natieraný - najvyššia kvalita) a guma; pri výstavbe a opravách budov - ako vápno.

Mramor je hustá kryštalická hornina. Existuje farba - biela, ale najčastejšie ju rôzne nečistoty farbia do rôznych farieb. Čisto biely mramor je vzácny a využívajú ho najmä sochári (sochy Michelangelo, Rodin. V stavebníctve sa farebný mramor používa ako obkladový materiál (moskovské metro) alebo aj ako hlavný stavebný materiál palácov (Taj Mahal).

Vo svete zaujímavého "MAUSOLEA" Taj Mahal ""

Shah Jahan z dynastie Mughal držal v strachu a poslušnosti takmer celú Áziu. V roku 1629 Mumzat Mahal, milovaná manželka Shah Jahana, zomrela vo veku 39 rokov pri pôrode na kampani (bolo to ich 14. dieťa, všetci chlapci). Bola neobyčajne krásna, bystrá, inteligentná, cisár ju vo všetkom poslúchal. Pred smrťou požiadala manžela, aby postavil hrobku, postaral sa o deti a neoženil sa. Zarmútený kráľ poslal svojich poslov ku všetkým veľké mestá, hlavné mestá susedných štátov - do Buchary, Samarkandu, Bagdadu, Damasku, aby našiel a pozval najlepších remeselníkov - na pamiatku svojej manželky sa kráľ rozhodol postaviť najlepšiu budovu na svete. Zároveň poslovia poslali do Agra (India) plány všetkých najlepších budov v Ázii a najlepších stavebných materiálov. Malachit dokonca priviezli z Ruska a Uralu. Hlavní murári pochádzali z Dillí a Kandaháru; architekti - z Istanbulu, Samarkand; dekoratéri - z Bukhary; záhradníci z Bengálska; umelci sú z Damasku a Bagdadu a viedol to známy majster Ustad-Isa.

Spolu, viac ako 25 rokov, bola postavená melomramorová stavba obklopená zelenými záhradami, modrými fontánami a mešitou z červeného pieskovca. Tento zázrak 75 m (s 25-poschodovou budovou) postavilo 20 000 otrokov. Neďaleko si chcel postaviť druhé mauzóleum z čierneho mramoru, no nemal čas. Z trónu ho zvrhol jeho vlastný syn (2. a zabil aj všetkých svojich bratov).

Vládca a vládca Agry strávil posledné roky svojho života pohľadom z úzkeho okna svojho žalára. 7 rokov tak otec obdivoval jeho výtvor. Keď jeho otec oslepol, jeho syn mu vyrobil sústavu zrkadiel, aby mohol jeho otec obdivovať mauzóleum. Pochovali ho v Tádž Mahale vedľa svojej Mumtaz.

Tí, ktorí vstupujú do mauzólea, vidia kenotafy - falošné hrobky. Miesta večného odpočinku veľkého chána a jeho manželky sa nachádzajú nižšie, v suteréne. Všetko je tam obložené drahými kameňmi, ktoré žiaria ako živé, a konáre rozprávkových stromov, poprepletané kvetmi, zdobia steny hrobky zložitými vzormi. Tyrkysovo-modrý lapis lazuli, zeleno-čierne nefrity a červené ametysty spracované najlepšími rezbármi ospevujú lásku Shah Jahal a Mumzat Mahal.

Každý deň sa do Agry ponáhľajú turisti, ktorí chcú vidieť pravdu div sveta - mauzóleum Tádž Mahal, akoby sa vznášal nad zemou.

CaCO 3 - Toto Stavebný Materiál vonkajšia kostra mäkkýšov, koralov, ulity atď., vaječné škrupiny. (ilustrácie resp Živočíchy koralovej biocenózy“ a ukážka zbierky morských koralov, húb, mušlí).

V dávnych dobách ľudia používali zlúčeniny vápnika na stavbu. V podstate to bol uhličitan vápenatý, ktorý bol v horninách, alebo produkt jeho horenia – vápno. Použil sa aj mramor a omietka. Predtým vedci verili, že vápno, čo je oxid vápenatý, je jednoduchá látka. Táto mylná predstava existovala až do konca 18. storočia, kým Antoine Lavoisier nevyslovil svoje domnienky o tejto látke.

Ťažba vápna

IN začiatkom XIX storočí anglický vedec Humphrey Davy objavil vápnik v čistej forme pomocou elektrolýzy. Okrem toho dostal vápenatý amalgám z haseného vápna a oxidu ortuti. Potom, po destilácii ortuti, získal kovový vápnik.

Reakcia vápnika s vodou je búrlivá, ale nie je sprevádzaná vznietením. V dôsledku hojného uvoľňovania vodíka sa doska s vápnikom bude pohybovať vo vode. Vzniká aj látka – hydroxid vápenatý. Ak sa do kvapaliny pridá fenolftaleín, zmení sa na svetlo karmínovú - preto je Ca(OH)₂ zásada.

Ca + 2H20 -> Ca(OH)233 + H2

Reakcia vápnika s kyslíkom

Reakcia Ca a O₂ je veľmi zaujímavá, ale experiment nemožno vykonať doma, pretože je veľmi nebezpečný.

Zvážte reakciu vápnika s kyslíkom, konkrétne spaľovanie tejto látky vo vzduchu.

Pozor! Nepokúšajte sa zopakovať túto skúsenosť sami! nájdete bezpečné chemické experimenty, ktoré môžete robiť doma.

Zoberme si dusičnan draselný KNO₃ ako zdroj kyslíka. Ak bol vápnik uložený v petrolejovej kvapaline, potom sa musí pred experimentom vyčistiť horákom a držať ho nad plameňom. Potom sa vápnik ponorí do prášku KNO₃. Potom sa musí do plameňa horáka umiestniť vápnik s dusičnanom draselným. Dusičnan draselný sa rozkladá na dusitan draselný a kyslík. Uvoľnený kyslík zapáli vápnik a plameň sa zmení na červený.

KNO₃ → KNO₂ + O₂

2Ca + O₂ → 2CaO

Stojí za zmienku, že vápnik reaguje s niektorými prvkami iba pri zahrievaní, medzi ktoré patria: síra, bór, dusík a ďalšie.

Úvod

Vlastnosti a použitie vápnika

1 Fyzikálne vlastnosti

2 Chemické vlastnosti

3 Aplikácia

Získanie vápnika

1 Elektrolytická výroba vápnika a jeho zliatin

2 Tepelná príprava

3 Vákuovo-tepelná metóda získavania vápnika

3.1 Aluminotermická metóda redukcie vápnika

3.2 Silikotermická metóda redukcie vápnika

Praktická časť

Bibliografia

Úvod

Chemický prvok skupiny II periodický systém Mendelejev, atómové číslo 20, atómová hmotnosť 40,08; strieborno-biely ľahký kov. Prírodný prvok je zmesou šiestich stabilných izotopov: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca a 48Ca, z toho 40 najčastejšie Ca (96,97 %).

Zlúčeniny Ca - vápenec, mramor, sadra (ako aj vápno - produkt pálenia vápenca) sa v stavebníctve používali už od staroveku. Do konca 18. storočia považovali chemici vápno za jednoduchú látku. V roku 1789 A. Lavoisier navrhol, že vápno, horčík, baryt, oxid hlinitý a oxid kremičitý sú zložité látky. V roku 1808 G. Davy podrobil elektrolýze s ortuťovou katódou zmes vlhkého haseného vápna s oxidom ortuťovým, pripravil amalgám Ca a po vytlačení ortuti z neho získal kov s názvom „Vápnik“ (z lat. calx , rod case calcis - limetka) .

Schopnosť vápnika viazať kyslík a dusík umožnila jeho využitie na čistenie inertných plynov a ako getr (Geter je látka, ktorá slúži na pohlcovanie plynov a vytváranie hlbokého vákua v elektronických zariadeniach.) vo vákuových rádiových zariadeniach.

Vápnik sa používa aj v metalurgii medi, niklu, špeciálnych ocelí a bronzov; sú spojené so škodlivými nečistotami síry, fosforu, prebytočného uhlíka. Na rovnaké účely sa používajú zliatiny vápnika s kremíkom, lítiom, sodíkom, bórom a hliníkom.

V priemysle sa vápnik získava dvoma spôsobmi:

) Zahriatím briketovanej zmesi CaO a Al prášku na 1200 °C vo vákuu 0,01 - 0,02 mm. rt. čl.; uvoľnené reakciou:

CaO + 2Al = 3CaO Al2O3 + 3Ca

Pary vápnika kondenzujú na studenom povrchu.

) Elektrolýzou taveniny CaCl2 a KCl s tekutou meď-vápenatou katódou sa pripraví zliatina Cu - Ca (65 % Ca), z ktorej sa pri teplote 950 - 1000 °C vo vákuu oddestiluje vápnik. 0,1 - 0,001 mm Hg.

) Bol vyvinutý aj spôsob získavania vápnika tepelnou disociáciou karbidu vápnika CaC2.

Vápnik je v prírode veľmi rozšírený vo forme rôznych zlúčenín. V zemskej kôre zaberá piate miesto s podielom 3,25 % a najčastejšie sa vyskytuje vo forme vápenca CaCO 3, dolomit CaCO 3MgCO 3, sadrovec CaSO 42H 2O, fosforit Ca 3(PO 4)2 a kazivec CaF 2, nepočítajúc významný podiel vápnika v zložení silikátových hornín. Morská voda obsahuje v priemere 0,04 % (hm.) vápnika.

V tomto ročníková prácaštudujú sa vlastnosti a využitie vápnika, ako aj teória a technológia vákuovo-tepelných metód jeho výroby.

. Vlastnosti a použitie vápnika

.1 Fyzikálne vlastnosti

Vápnik je strieborný biely kov, ktorý však na vzduchu bledne v dôsledku tvorby oxidu na jeho povrchu. Je to tvárny kov tvrdší ako olovo. Kryštálová bunka ?-forma Ca (stabilná pri bežnej teplote) plošne centrovaná kubická, a = 5,56 Å . Atómový polomer 1,97 Å , iónový polomer Ca 2+, 1,04Å . Hustota 1,54 g/cm 3(20 °C). Stabilný šesťhranný pri teplotách nad 464 °C ?-formulár. teplota topenia 851 °C, t. t. 1482 °C; teplotný koeficient lineárnej rozťažnosti 22 10 -6 (0-300 °C); tepelná vodivosť pri 20 °C 125,6 W/(mK) alebo 0,3 cal/(cm s °C); merná tepelná kapacita (0-100 °C) 623,9 j/(kg K) alebo 0,149 cal/(g °C); elektrický odpor pri 20 °C 4,6 10 -8ohm m alebo 4,6 10 -6 ohm cm; teplotný koeficient elektrického odporu 4,57 10-3 (20 °C). Modul pružnosti 26 Gn/m 2(2600 kgf/mm 2); pevnosť v ťahu 60 MN/m 2(6 kgf/mm 2); medza pružnosti 4 MN/m 2(0,4 kgf/mm 2), medza klzu 38 MN/m 2(3,8 kgf/mm 2); predĺženie 50 %; Tvrdosť podľa Brinella 200-300 MN/m 2(20-30 kgf/mm 2). Vápnik dostatočne vysokej čistoty je plastický, dobre lisovaný, valcovaný a opracovateľný.

1.2 Chemické vlastnosti

Vápnik je aktívny kov. Takže pri normálnych podmienkachľahko interaguje so vzdušným kyslíkom a halogénmi:

Ca + O 2= 2 CaO (oxid vápenatý) (1)

Ca + Br 2= CaBr 2(bromid vápenatý). (2)

S vodíkom, dusíkom, sírou, fosforom, uhlíkom a inými nekovmi reaguje vápnik pri zahrievaní:

Ca + H 2= CaN 2(hydrid vápenatý) (3)

Ca + N 2= Ca 3N 2(nitrid vápenatý) (4)

Ca + S = CaS (sulfid vápenatý) (5)

Ca + 2 P \u003d Ca 3R 2(fosfid vápenatý) (6)

Ca + 2 C \u003d CaC 2 (karbid vápnika) (7)

Vápnik reaguje pomaly so studenou vodou a veľmi energicky s horúcou vodou, čím vzniká silná zásada Ca (OH) 2 :

Ca + 2 H 2O \u003d Ca (OH) 2 + H 2 (8)

Ako energetické redukčné činidlo môže vápnik odoberať kyslík alebo halogény z oxidov a halogenidov menej aktívnych kovov, t.j. obnovovacie vlastnosti:

Ca + Nb 2O5 = CaO + 2 Nb; (9)

Ca + 2 NbCl 5= 5 CaCl2 + 2 Nb (10)

Vápnik prudko reaguje s kyselinami za uvoľňovania vodíka, reaguje s halogénmi, so suchým vodíkom za vzniku hydridu CaH 2. Pri zahrievaní vápnika s grafitom vzniká karbid CaC 2. Vápnik sa získava elektrolýzou roztaveného CaCl 2alebo aluminotermická redukcia vo vákuu:

6СаО + 2Al = 3Ca + 3CaO Al2 O 3 (11)

Čistý kov sa používa na redukciu zlúčenín Cs, Rb, Cr, V, Zr, Th, U na kovy, na dezoxidáciu ocele.

1.3 Aplikácia

Vápnik nachádza stále väčšie využitie v rôznych priemyselných odvetví výroby. Nedávno získal veľký význam ako redukčné činidlo pri výrobe množstva kovov.

Čistý kov. Urán sa získava redukciou fluoridu uránu kovovým vápnikom. Oxidy titánu, ako aj oxidy zirkónu, tória, tantalu, nióbu a iných vzácnych kovov možno redukovať vápnikom alebo jeho hydridmi.

Vápnik je dobrý deoxidátor a odplyňovač pri výrobe medi, niklu, chrómniklových zliatin, špeciálnych ocelí, niklových a cínových bronzov; odstraňuje síru, fosfor, uhlík z kovov a zliatin.

Vápnik tvorí s bizmutom žiaruvzdorné zlúčeniny, preto sa používa na čistenie olova z bizmutu.

Vápnik sa pridáva do rôznych ľahkých zliatin. Prispieva k zlepšeniu povrchu ingotov, jemnosti a zníženiu oxidovateľnosti.

Zliatiny ložísk obsahujúce vápnik sú široko používané. Zliatiny olova (0,04 % Ca) možno použiť na výrobu plášťov káblov.

V strojárstve sa používajú antifrikčné zliatiny vápnika s olovom. Minerály vápnika sú široko používané. Vápenec sa teda používa pri výrobe vápna, cementu, silikátových tehál a priamo ako stavebný materiál, v metalurgii (tavivo), v chemickom priemysle na výrobu karbidu vápnika, sódy, hydroxidu sodného, ​​bielidiel, hnojív, v výroba cukru, skla.

Praktický význam má krieda, mramor, islandský trn, sadra, fluorit atď. Vďaka schopnosti viazať kyslík a dusík sa vápnik alebo zliatiny vápnika so sodíkom a inými kovmi používajú na čistenie vzácnych plynov a ako getr vo vákuových rádiových zariadeniach. Vápnik sa používa aj na výrobu hydridu, ktorý je zdrojom vodíka v teréne.

2. Získanie vápnika

Existuje niekoľko spôsobov, ako získať vápnik, sú to elektrolytické, tepelné, vákuovo tepelné.

.1 Elektrolytická výroba vápnika a jeho zliatin

Podstata metódy spočíva v tom, že katóda sa spočiatku dotýka roztaveného elektrolytu. V mieste dotyku sa vytvorí tekutá kvapka kovu, ktorá zmáča katódu, ktorá sa pri pomalom a rovnomernom zdvihnutí katódy spolu s ňou vyberie z taveniny a stuhne. V tomto prípade je tuhnúca kvapka pokrytá pevným filmom elektrolytu, ktorý chráni kov pred oxidáciou a nitridáciou. Nepretržitým a opatrným zdvíhaním katódy sa vápnik vťahuje do tyčiniek.

2.2 Tepelná príprava

vápnik chemický elektrolytický tepelný

· Chloridový proces: technológia pozostáva z tavenia a dehydratácie chloridu vápenatého, tavenia olova, získania dvojitej zliatiny olovo - sodík, získania ternárnej zliatiny olovo - sodík - vápnik a zriedenia ternárnej zliatiny olovom po odstránení solí. Reakcia s chloridom vápenatým prebieha podľa rovnice

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

· Karbidový proces: základom na získanie zliatiny olova a vápnika je reakcia medzi karbidom vápnika a roztaveným olovom podľa rovnice

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

2.3 Vákuovo-tepelná metóda získavania vápnika

Surovina pre vákuový tepelný proces

Surovinou na tepelnú redukciu oxidu vápenatého je vápno získané pražením vápenca. Hlavné požiadavky na suroviny sú nasledovné: vápno musí byť čo najčistejšie a obsahovať minimum nečistôt, ktoré je možné redukovať a premeniť na kov spolu s vápnikom, najmä alkalickými kovmi a horčíkom. Kalcinácia vápenca by sa mala vykonávať dovtedy, kým sa uhličitan úplne nerozloží, ale nie pred jeho spekaním, pretože redukovateľnosť spekaného materiálu je nižšia. Vypálený výrobok musí byť chránený pred absorpciou vlhkosti a oxidu uhličitého, ktorých uvoľňovanie počas regenerácie znižuje výkonnosť procesu. Technológia pálenia vápenca a spracovania vypáleného produktu je podobná ako pri spracovaní dolomitu na silikotermický spôsob získavania horčíka.

.3.1 Aluminotermická metóda redukcie vápnika

Diagram teplotnej závislosti zmeny voľnej energie oxidácie radu kovov (obr. 1) ukazuje, že oxid vápenatý je jedným z najtrvanlivejších a ťažko redukovateľných oxidov. Nedá sa redukovať inými kovmi bežným spôsobom – pri relatívne nízkej teplote a atmosférickom tlaku. Naopak, samotný vápnik je výborným redukčným činidlom pre iné ťažko redukovateľné zlúčeniny a deoxidačným činidlom pre mnohé kovy a zliatiny. Redukcia oxidu vápenatého uhlíkom je vo všeobecnosti nemožná v dôsledku tvorby karbidov vápnika. Avšak vzhľadom na to, že vápnik má relatívne vysoký tlak pár, jeho oxid sa môže redukovať vo vákuu hliníkom, kremíkom alebo ich zliatinami podľa reakcie.

CaO + ja? Ca + MeO (14).

Praktické využitie Doteraz našiel len aluminotermickú metódu získavania vápnika, keďže je oveľa jednoduchšie redukovať CaO hliníkom ako kremíkom. Existujú rôzne názory na chémiu redukcie oxidu vápenatého hliníkom. L. Pidgeon a I. Atkinson sa domnievajú, že reakcia prebieha za vzniku monoaluminátu vápenatého:

CaO + 2Al = CaO Al 2O3 + 3 Ca. (15)

V. A. Pazukhin a A. Ya. Fisher uvádzajú, že proces pokračuje tvorbou trikalciumhlinitanu:

CaO + 2Al = 3CaO Al 20 3+ 3 Ca. (16)

Podľa A. I. Voynitského v reakcii prevláda tvorba pentacicium trialuminátu:

CaO + 6Al = 5CaO3Al 2O3 + 9 Ca. (17)

Najnovší výskum A. Yu Taits a AI Voynitsky zistili, že aluminotermická redukcia vápnika prebieha postupne. Spočiatku je uvoľňovanie vápnika sprevádzané tvorbou 3CaO AI 2O 3, ktorý následne reaguje s oxidom vápenatým a hliníkom za vzniku 3CaO 3AI 2O 3. Reakcia prebieha podľa nasledujúcej schémy:

CaO + 6Al = 2 (3CaO Al 2O 3)+ 2CaO + 2Al + 6Ca

(3CaO Al 2O 3) + 2CaO + 2Al = 5CaO3Al 20 3+ 3 Са

CaO + 6A1 \u003d 5CaO 3Al 20 3+ 9 Ca

Pretože k redukcii oxidov dochádza pri uvoľňovaní parného vápnika a zvyšné reakčné produkty sú v kondenzovanom stave, je možné ho ľahko oddeliť a kondenzovať v chladených častiach pece. Hlavné podmienky potrebné na vákuovo-tepelnú redukciu oxidu vápenatého sú vysoká teplota a nízky zvyškový tlak v systéme. Vzťah medzi teplotou a rovnovážnym tlakom pár vápnika je uvedený nižšie. Voľná ​​energia reakcie (17), vypočítaná pre teploty 1124-1728°K, je vyjadrená ako

F T \u003d 184820 + 6,95 T – 12,1 T lg T.

Preto logaritmická závislosť rovnovážnej elasticity pár vápnika (mm Hg)

Lg p \u003d 3,59 – 4430 \ T.

L. Pidgeon a I. Atkinson experimentálne určili rovnovážny tlak pár vápnika. Podrobnú termodynamickú analýzu redukčnej reakcie oxidu vápenatého s hliníkom vykonal I. I. Matveenko, ktorý uviedol nasledujúce teplotné závislosti rovnovážneho tlaku vápenatých pár:

lgp Ca(1) \u003d 8,64 – 12930\T mm Hg

lgp Ca(2) \u003d 8,62 – 11780\T mm Hg

lgp Ca (3 )\u003d 8,75 – 12 500 \ T mm Hg.

Vypočítané a experimentálne údaje sú porovnané v tabuľke. 1.

Tabuľka 1 - Vplyv teploty na zmenu rovnovážnej elasticity pár vápnika v systémoch (1), (2), (3), (3), mm Hg.

Teplota °С Experimentálne údaje Vypočítané v systémoch(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

Z prezentovaných údajov je zrejmé, že interakcie v systémoch (2) a (3) alebo (3") sú za najpriaznivejších podmienok. To je v súlade s pozorovaniami, pretože vo zvyškoch vsádzky prevládajú trihlinitany vápenaté a trihlinitany vápenaté. po redukcii oxidu vápenatého hliníkom.

Údaje o rovnovážnej elasticite ukazujú, že redukcia oxidu vápenatého hliníkom je možná pri teplote 1100-1150 °C. Na dosiahnutie prakticky prijateľnej reakčnej rýchlosti musí byť zvyškový tlak v Rostovom systéme pod rovnovážnym P rovná sa , teda nerovnosť Р rovná sa >P ost a proces sa musí uskutočňovať pri teplotách rádovo 1200 °C. Štúdie preukázali, že pri teplote 1200-1250 ° sa dosahuje vysoké využitie (až 70-75%) a nízka špecifická spotreba hliníka (asi 0,6-0,65 kg na kg vápnika).

Podľa vyššie uvedenej interpretácie chémie procesu je optimálnym zložením zmes určená na tvorbu 5CaO 3Al vo zvyšku 2O 3. Na zvýšenie stupňa použitia hliníka je užitočné dať trochu nadbytku oxidu vápenatého, ale nie príliš veľa (10-20%), inak to nepriaznivo ovplyvní ďalšie ukazovatele procesu. So zvýšením stupňa mletia hliníka z častíc 0,8-0,2 mm na mínus 0,07 mm (podľa V. A. Pazukhina a A. Ya. Fishera) sa použitie hliníka v reakcii zvyšuje zo 63,7 na 78 %.

Použitie hliníka je ovplyvnené aj spôsobom briketovania vsádzky. Zmes vápna a hliníkového prášku by mala byť briketovaná bez spojív (aby sa zabránilo uvoľneniu plynov vo vákuu) pri tlaku 150 kg/cm 2. Pri nižších tlakoch sa použitie hliníka znižuje kvôli segregácii roztaveného hliníka v príliš poréznych briketách a pri vyšších tlakoch kvôli zlej priepustnosti plynu. Úplnosť a rýchlosť regenerácie závisí aj od hustoty balenia brikiet v retorte. Pri ich ukladaní bez medzier, kedy je plynová priepustnosť celej náplne nízka, sa výrazne znižuje použitie hliníka.

Obrázok 2 - Schéma získavania vápnika vákuovo-tepelnou metódou.

Technológia hliníkovo-tepelnej cesty

Technologická schéma výroby vápnika aluminotermickou metódou je na obr. 2. Ako surovina sa používa vápenec a ako redukčné činidlo hliníkový prášok pripravený z primárneho (lepšieho) alebo sekundárneho hliníka. Hliník používaný ako redukčné činidlo, ako aj suroviny, by nemali obsahovať nečistoty ľahko prchavých kovov: horčík, zinok, alkálie atď., Ktoré sa môžu vyparovať a premeniť na kondenzát. Toto je potrebné vziať do úvahy pri výbere tried recyklovaného hliníka.

Podľa opisu S. Loomisa a P. Stauba v USA v závode New England Lime Co. v Kanaane (Connecticut) sa vápnik získava aluminotermickou metódou. Používa sa vápno nasledujúceho typického zloženia, %: 97,5 CaO, 0,65 MgO, 0,7 SiO 20,6 Fe 2Oz + AlOz, 0,09 Na 2O+K 2Oh, 0,5 zvyšok. Kalcinovaný produkt sa melie v Raymondovom mlyne s odstredivým separátorom, jemnosť mletia je (60 %) mínus 200 mesh. Ako redukčné činidlo sa používa hliníkový prach, ktorý je odpadom pri výrobe hliníkového prášku. Vypálené vápno z uzavretých násypiek a hliník zo sudov sa privádza do dávkovacích váh a následne do miešačky. Po premiešaní sa zmes briketuje suchým spôsobom. V spomínanom závode sa vápnik redukuje v retortových peciach, ktoré sa predtým používali na získavanie horčíka silikotermickou metódou (obr. 3). Pece sú vykurované generátorovým plynom. Každá pec má 20 horizontálnych retort vyrobených zo žiaruvzdornej ocele s obsahom 28 % Cr a 15 % Ni.

Obrázok 3 - Retortová pec na výrobu vápnika

Dĺžka retorty 3 m, priemer 254 mm, hrúbka steny 28 mm. Vo vyhrievanej časti retorty dochádza k redukcii a na ochladenom konci vyčnievajúcom z reči dochádza ku kondenzácii. Brikety sa vložia do retorty v papierových vreckách, potom sa vložia kondenzátory a retorta sa uzavrie. Vzduch sa na začiatku cyklu odčerpáva mechanickými vývevami. Potom sa pripojí difúzne čerpadlá a zvyškový tlak sa zníži na 20 mikrónov.

Retorty sú vyhrievané až na 1200°. Po 12 hodinách. po naložení sa retorty otvoria a vyložia. Výsledný vápnik má tvar dutého valca hustej hmoty veľkých kryštálov uložených na povrchu oceľového puzdra. Hlavnou nečistotou vo vápniku je horčík, ktorý sa redukuje predovšetkým a koncentruje sa hlavne vo vrstve priliehajúcej k rukávu. Priemerný obsah nečistôt je; 0,5-1% Mg, asi 0,2% Al, 0,005-0,02% Mn, do 0,02% N, iné nečistoty - Cu, Pb, Zn, Ni, Si, Fe - sa nachádzajú v rozmedzí 0,005-0,04%. A. Yu.Taits a A. I. Voinitsky použili polotovárenskú elektrickú vákuovú pec s ohrievačmi na uhlie na získanie vápnika aluminotermickou metódou a dosiahli stupeň využitia hliníka 60 %, mernú spotrebu hliníka 0,78 kg, mernú spotrebu vsádzky 4,35 kg a merná spotreba elektrickej energie 14 kWh na 1 kg kovu.

Výsledný kov, s výnimkou horčíkovej nečistoty, sa vyznačoval pomerne vysokou čistotou. V priemere bol obsah nečistôt v ňom: 0,003-0,004 % Fe, 0,005-0,008 % Si, 0,04-0,15 % Mn, 0,0025-0,004 % Cu, 0,006-0,009 % N, 0,25 % Al.

2.3.2 Silikotermická redukčná metóda vápnik

Silotermická metóda je veľmi lákavá; redukčným činidlom je ferosilícium, činidlo je oveľa lacnejšie ako hliník. Silotermický proces je však ťažšie realizovateľný ako aluminotermický. Redukcia oxidu vápenatého kremíkom prebieha podľa rovnice

CaO + Si = 2 CaO Si02 + 2 Ca. (18)

Rovnovážna elasticita pár vápnika, vypočítaná z hodnôt voľnej energie, je:

°С1300140015001600Р, mm Hg st0.080.150.752.05

Preto vo vákuu rádovo 0,01 mm Hg. čl. redukcia oxidu vápenatého je termodynamicky možná pri teplote 1300°. V praxi, aby sa zabezpečila prijateľná rýchlosť, proces by sa mal vykonávať pri teplote 1400-1500 °.

O niečo jednoduchšie prebieha redukčná reakcia oxidu vápenatého s kremičitým hliníkom, pri ktorej ako redukčné činidlo slúži hliník aj kremík zliatiny. Experimentálne sa zistilo, že na začiatku prevláda redukcia hliníkom; okrem toho reakcia pokračuje s konečnou tvorbou bCaO3Al 2Oz podľa schémy načrtnutej vyššie (obr. 1). Redukcia kremíka sa stáva významnou pri vyšších teplotách, keď väčšina hliníka zreagovala; reakcia prebieha za vzniku 2CaO SiO 2. V súhrnnej forme je redukčná reakcia oxidu vápenatého s kremičitým hliníkom vyjadrená nasledujúcou rovnicou:

mSi + n Al + (4 m +2 ?) CaO \u003d m (2 CaO SiO 2) + ?n(5CaO Al 2O3 ) + (2 m + 1, 5 n) Ca.

Výskum A. Yu. Taitsa a A. I. Voinitského zistil, že oxid vápenatý je redukovaný o 75 % ferosilicia s kovovým výťažkom 50-75 % pri teplote 1400-1450 ° vo vákuu 0,01-0,03 mm Hg. čl.; kremíkhliník obsahujúci 60-30% Si a 32-58% Al (zvyšok je železo, titán atď.) redukuje oxid vápenatý s výťažnosťou kovu približne 70% pri teplotách 1350-1400 ° vo vákuu 0,01-0,05 mm Hg . čl. Experimenty v polotovárenskom meradle preukázali zásadnú možnosť získania vápnika na vápne pomocou ferosilicia a kremíka hliníka. Hlavným hardvérovým problémom je výber obloženia, ktoré je odolné voči tomuto procesu.

Pri riešení tohto problému môže byť metóda implementovaná v priemysle. Rozklad karbidu vápnika Výroba kovového vápnika rozkladom karbidu vápnika

CaC2 = Ca + 2C

treba považovať za sľubné. V tomto prípade sa ako druhý produkt získa grafit. W. Mauderly, E. Moser a W. Treadwell, ktorí vypočítali voľnú energiu tvorby karbidu vápnika z termochemických údajov, získali nasledujúci výraz pre tlak pár vápnika nad čistým karbidom vápnika:

cca \u003d 1,35 – 4505 \ T (1124 – 1712 °K),

lgp cca \u003d 6,62 - 13523 \ T (1712-2000 ° K).

Komerčný karbid vápnika sa zjavne rozkladá pri oveľa vyšších teplotách, ako vyplýva z týchto výrazov. Tí istí autori uvádzajú tepelný rozklad karbidu vápnika v kompaktných kúskoch pri 1600-1800°C vo vákuu 1 mm Hg. čl. Výťažnosť grafitu bola 94 %, vápnik sa získal vo forme hustého povlaku na chladničke. A. S. Mikulinsky, F. S. Morii, R. Sh. Shklyar na stanovenie vlastností grafitu získaného rozkladom karbidu vápnika, ktorý bol zahrievaný vo vákuu 0,3-1 mm Hg. čl. pri teplote 1630-1750°. Výsledný grafit sa od Achesonovho líši väčšími zrnami, vyššou elektrickou vodivosťou a nižšou objemovou hmotnosťou.

3. Praktická časť

Denný výtok horčíka z elektrolyzéra pre prúd 100 kA bol 960 kg pri napájaní kúpeľa chloridom horečnatým. Napätie na článku je 0,6 V. Určte:

)Prúdový výstup na katóde;

)Množstvo chlóru získané za deň za predpokladu, že aktuálny výstup na anóde sa rovná aktuálnemu výstupu na kode;

)Denná náplň MgCl 2do elektrolyzéra za predpokladu, že strata MgCl 2 sa vyskytujú hlavne pri kaloch a sublimácii. Množstvo kalu 0,1 na 1 tonu Mg s obsahom MgCl 2 v sublimácii 50%. Množstvo sublimácie je 0,05 t na 1 t Mg. Zloženie naliateho chloridu horečnatého, %: 92 MgCl2 a 8 NaCI.

.Určite výstup prúdu na katóde:

m atď = ja ?k mg · ?

?=m atď \I ?k mg \u003d 960000\100000 0,454 24 \u003d 0,881 alebo 88,1 %

.Určte množstvo prijatého Cl za deň:

x \u003d 960 000 g \ 24 g \ mol \u003d 40 000 mol

Prevod na objem:

х=126785,7 m3

3.a) Nájdeme čistý MgCl 2, na výrobu 960 kg Mg.

x \u003d 95 960 \ 24,3 \u003d 3753 kg \u003d 37,53 ton.

b) straty s kalom. Zo zloženia magnéziových elektrolyzérov %: 20-35 MgO, 2-5 Mg, 2-6 Fe, 2-4 SiO 20,8-2 TiO 20,4-1,0 °C, 35 MgCl2 .

kg - 1000 kg

m shl \u003d 960 kg - hmotnosť kalu za deň.

Za deň 96 kg kalu: 96 0,35 (MgCl2 s kalom).

c) straty so sublimátmi:

kg - 1000 kg

kg sublimácií: 48 0,5 = 24 kg MgCl 2 so sublimátmi.

Všetko, čo potrebujete na vyplnenie Mg:

33,6+24 = 3810,6 kg MgCl2 za deň

Bibliografia

Základy hutníctva III

<#"justify">metalurgia Al a Mg. Vetyukov M.M., Cyplokov A.M.

Doučovanie

Potrebujete pomôcť s učením témy?

Naši odborníci vám poradia alebo poskytnú doučovacie služby na témy, ktoré vás zaujímajú.
Odoslať žiadosť s uvedením témy práve teraz, aby ste sa dozvedeli o možnosti konzultácie.