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科普知识——钙

发布时间:2016-09-09

发现小史

·钙即“石灰”之意,Calciumg 一词来源于拉丁文calx(石灰)。1808年英国科学家戴维(H.Davy)首先通过电解石灰和氧化汞的混合物制取了钙汞齐,后再蒸馏得到金属钙。

金属性质

·钙在常温下与空气中氧生成一灰黄色氧化钙。与水作用生成氢及氢氧化钙。易与稀酸作用。

资源

·自然界钙的分布很广,资源十分丰富。主要的含钙矿物有石灰石、白云石、石膏、萤石、磷灰石、石棉等。成分为CaCO3的矿物,除石灰石外,还白垩、方解石和冰洲石等。中国东北产白云石,西藏、山东、江苏、宁夏、山西产石膏,浙江产萤石,云南产大理石。此外,中国还有大量的冰洲石和方解石。近年来世界金属钙的产量1000-2000公斤。

制取

·钙的制取方法有还原法、电解法、钙精炼三种。 还原法是生产金属钙的主要方法。通常用石灰石为原料,经煅烧成氧化钙,以铝粉作还原剂。粉碎的氧化钙与铝粉按一定比例混合均匀,压制成块,在0.01真空和1050-1200℃温度下反应,生成钙蒸气和铝酸钙,还原出来的钙蒸气在750-400℃下结晶。结晶钙再在氩气保护下熔融铸锭,得到致密的钙锭。还原法生产钙的回收率一般在60%左右。 较早的电解是接触法,因该法原料消耗大,金属钙在电解质中的溶解度高,电流效率低,产品质量差(含氯1%左右)等,后来改进为液体阴极法电解。 钙精炼:工业钙再经高真空蒸馏处理可得高纯度钙。一般控制蒸馏温度为780-820℃,真空度1×10-4。蒸馏处理对净化钙中氯化物效果较差,可在低于蒸馏温度时,添加氮化物,使之形成复盐。通过添加氮化物和真空蒸馏净化,钙中杂质元素氯、锰、铜、铁、硅、铝、镍等的总和可降到1000-100ppm,即得99.9%-99.99%的高纯度钙。

发现小史

·钙可用作钢和生铁熔炼时的脱氧、脱硫和脱磷剂。在铸铁中添加少量的锂钙合金能增加其流动性,并可显著提高强度。在有色冶金中,利用钙去除铝和锡中的饿和锑。钙是多种元素的方便而有效的还原剂,它已用来制取钍、钒、锆、铍、铌、铀、钽及其它难熔金属。钙用于铜、镍、特种钢和青铜的冶炼,它能化合硫、磷、过量碳杂质。已经有钙分别和硅、锂、钠、硼、铝制成的合金。把钙加到铅中能增加铅的硬度,制造轴承时可用钙铅合金。钙具有化合氧和氮的性能,所以钙可以用来净化惰性气体,还可用作真空无线电设备的去气剂。此外,在石油工业上,钙用作脱硫剂和脱碳剂。 近些年来,以无机钙盐为主要原料制成的钙塑料广泛用于建筑业、包装、日用品材料等方面。这种材料的化学性能稳定、能耐高温低温,有良好的隔热性、耐水性、耐溶剂性,还有优越的粘结性的可印刷性,可以像木材一样进行切削、层压成型等加工。钙塑料的另一些优点是燃烧速度慢、烟量少、不易引起火灾,也不会造成公害。此外,钙的化合物在医药工业中是制造维生素A及其他药物的原料。


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