Príprava z
Vzhľadom na veľmi silnú aktivitu vápenatého kovu sa v minulosti vyrábal hlavne elektrolyticky roztaveným chloridom vápenatým alebo hydroxidom vápenatým. V posledných rokoch sa metóda redukcie postupne stala hlavnou metódou výroby vápenatého kovu.
Metóda redukcie spočíva v použití kovového hliníka na redukciu vápna vo vákuu a pri vysokej teplote a potom rektifikáciou na získanie vápnika.
Redukčná metóda zvyčajne používa vápenec ako surovinu, kalcinovaný oxid vápenatý a hliníkový prášok ako redukčné činidlo.
Práškový oxid vápenatý a prášok hliníka sa rovnomerne zmiešajú v určitom pomere, zlisujú sa do blokov a nechajú reagovať pri vákuu 0,01 a teplote 1050-1200 °C. Vytváranie pár vápnika a hlinitanu vápenatého.
Reakčný vzorec je: 6CaO 2Alâ3Ca 3CaOâ¢Al2O3
Redukovaná vápenatá para kryštalizuje pri 750-400 °C. Kryštalický vápnik sa potom roztaví a odleje pod ochranou argónu, aby sa získal hustý vápenatý ingot.
Výťažnosť vápnika produkovaného redukčnou metódou je vo všeobecnosti asi 60 %.
Pretože jeho technologický postup je tiež relatívne jednoduchý, redukčná metóda je v posledných rokoch hlavnou metódou výroby kovového vápnika.
Spaľovanie za normálnych podmienok môže ľahko dosiahnuť bod topenia kovového vápnika, takže spôsobí spaľovanie kovového vápnika.
Skoršia elektrolýza bola kontaktná metóda, ktorá sa neskôr zlepšila na elektrolýzu s kvapalnou katódou.
Kontaktnú elektrolýzu prvýkrát aplikoval W. Rathenau v roku 1904. Použitý elektrolyt je zmes CaCl2 a CaF2. Anóda elektrolytického článku je obložená uhlíkom, napríklad grafitom, a katóda je vyrobená z ocele.
Elektrolyticky desorbovaný vápnik pláva na povrchu elektrolytu a kondenzuje na katóde v kontakte s oceľovou katódou. Ako elektrolýza postupuje, katóda zodpovedajúcim spôsobom stúpa a vápnik vytvára na katóde tyčinku v tvare mrkvy.
Nevýhody výroby vápnika kontaktným spôsobom sú: veľká spotreba surovín, vysoká rozpustnosť kovového vápnika v elektrolyte, nízka prúdová účinnosť a nízka kvalita produktu (obsah chlóru asi 1 %).
Metóda kvapalnej katódy využíva zliatinu medi a vápnika (obsahujúcu 10 % - 15 % vápnika) ako kvapalnú katódu a grafitovú elektródu ako anódu. Elektrolyticky desorbovaný vápnik sa ukladá na katóde.
Plášť elektrolytického článku je vyrobený z liatiny. Elektrolytom je zmes CaCl2 a KCI. Meď je vybraná ako zliatinové zloženie kvapalnej katódy, pretože existuje veľmi široká oblasť s nízkou teplotou topenia v oblasti s vysokým obsahom vápnika vo fázovom diagrame medi a vápnika a zliatina medi a vápnika s obsahom vápnika 60 % - 65 % možno pripraviť pod 700 °C.
Zároveň sa vďaka malému tlaku pár medi pri destilácii ľahko oddeľuje. Okrem toho zliatiny medi a vápnika obsahujúce 60 % – 65 % vápnika majú vyššiu hustotu (2,1 – 2,2 g/cm³), čo môže zabezpečiť dobrú delamináciu elektrolytom. Obsah vápnika v katódovej zliatine by nemal presiahnuť 62 % - 65 %. Aktuálna účinnosť je asi 70%. Spotreba CaCl2 na kilogram vápnika je 3,4-3,5 kilogramu.
Zliatina medi a vápnika vyrobená elektrolýzou sa podrobí každej destilácii za podmienok vákua 0,01 Torr a teplote 750-800 °C, aby sa odstránili prchavé nečistoty, ako je draslík a sodík.
Potom sa uskutoční druhá vákuová destilácia pri 1050-1100 °C, vápnik kondenzuje a kryštalizuje v hornej časti destilačnej nádrže a zvyšková meď (obsahujúca 10 % - 15 % vápnika) zostáva na dne nádrž a vrátil sa do elektrolyzéra na použitie.
Odobratý kryštalický vápnik je priemyselný vápnik s čistotou 98 % až 99 %. Ak je celkový obsah sodíka a horčíka v surovine CaCl2 nižší ako 0,15 %, zliatinu medi a vápnika možno raz destilovať, aby sa získal kovový vápnik s obsahom ¥ 99 %.
Vysoko čistý vápnik možno získať úpravou priemyselného vápnika vysokovákuovou destiláciou. Vo všeobecnosti sa destilačná teplota reguluje na 780-820 °C a stupeň vákua je 1 x 10-4. Destilačná úprava je menej účinná na čistenie chloridov vo vápniku.
Nitrid sa môže pridať pod destilačnou teplotou za vzniku podvojnej soli vo forme CanCloNp. Táto podvojná soľ má nízky tlak pár a nie je ľahko prchavá a zostáva v destilačnom zvyšku.
Pridaním dusíkatých zlúčenín a čistením vákuovou destiláciou je možné znížiť súčet nečistôt chlór, mangán, meď, železo, kremík, hliník a nikel vo vápniku na 1000 – 100 ppm a vysoko čistý vápnik na 99,9 % – 99,99 % možno získať.
Extrudované alebo zvinuté do tyčiniek a plátov, prípadne nakrájané na malé kúsky a zabalené do vzduchotesných nádob.
Podľa vyššie uvedených troch spôsobov prípravy je vidieť, že redukčný spôsob má jednoduchý technologický postup, spotrebuje menej energie a spotrebuje menej času a je vhodnejší na priemyselnú výrobu
Preto je redukčná metóda hlavnou metódou výroby vápenatého kovu v posledných rokoch.
