Электролит для получения кальция

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 120281 (21) 3249684/22-02 1511 М. Кп. З с присоединением заявки ЙВС 25 С 3/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53 УДК 669.8911088.8) Дата опубликования описания 0709.82 А.В.Проценко и А.С.КирюхатоДнепродзержинский индустриальный инстит т сим.М.И.Арсеничева(54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КАЛЬЦИЯ 20 Изобретение относится к металлур-гии щелочных и щелочноземельных металлов, а именно к получению кальцияэлектролизом из расплавленных электролитов, и может быть применено в от .раслях промышленности, связанных сполучением кальция и с использованием его в качестве раскислителя, дегазатора и восстановителя при получении стали, меди, никеля, чугуна,урана, титана, циркония, для получения антифрикционных сплавов и др.Известен электролит для получениякальция электролизом из расплава,состоящего из 75-85 вес.Ъ хлоридакальция и 15-25 вес.% хлорида калия 13,Однако при электролизе на твердом катоде (в промышленности этот вариант не используется в настоящее время ) получают кальций, загрязненный примесями продуктов взаимодействия кальция с электролитом и включенйями электролита.При использовании жидкого медного катода (современный промышленный вариант получения кальция) в результате электролиза получают медно-кальциевый сглав с содержанием кальция 60-65 вес.32. Для получения кальция без примесей требуется дополнительная операция. по разгонке выделенного продукта (в загрязненном состоянии кальция не может быть использован впрактических целях), Кроме того,из-за высокой температуры плавления электролита электролиз ведут привысокой рабочей температуре700-750 оС и выше, чтр приводит кпреждевременному износу аппаратуры и повышению энергОзатрат; высокая каторжная плотность тока 0,81,0 А/см требует большого количест ва электроэнергии; хлоридный электролит вызывает коррозию аппаратурыи ее износ; получение кальция ввиде медно-кальциевого сплава снижает выход основного продукта,Цель изобретения - повышение чистоты целевого продукта при электролизе, а также повышение выхода продукта и уменьшение энергетических затрат за счет снижения температуры плавления электролита, уменьшение износа аппаратуры в результате отсутствия агрессивных в коррозионном отношении компонентов электролита и проведения электролиза при более низкой температуре, уменьшение расКатоднаяплотностьтока,А/см Выходметалла потоку, Ъ Чистота Са,Ъ Анодныепродукты Нитрат кальцияНитрат калия 44 1 0,03 99,4 Двуокисьазота икислород 56 2 3 4 46 10,06 0,09 0,12 0,03 82 81 80 89 99,6 99,6 99,8 99,5 Нитрат кальция Двуокисьазота икислород Нитрат калия 82 81 80 89 54 2 3 4 48 10,06 0,09 0,12 0,03 99,6 99,8 99,4 99,6 Нитрат кальцияНитрат калия Двуокисьазота и кислород 52 2 30,12 0,03 80 83 99,8 99,8 Нитрат кальция Двуокисьазота икислород Нитрат калия 60 2 30,060,09 81 78 99,6 99,4 0,12 994 0,03 99,5 Двуокисьазота икислород 48 2 0,06 Нитрат калия 99,5 99,6 0,09 77 0,12 75 99,4 хода электроэнергии за счет снижения катодной плотности тока.Пехп достигается тем, что электролит на основе солей кальция и калия содержит в качестве солей металлов их нитраты при следующем соот ношении компонентов, вес.ЪНитрат кальция . 44-48Нитрат калия 52-56Еще не удавалось получить кальций без примесей из нитратного электролита и неизвестны закономерности между составом нитратов и получаемым металлом 1 сплавом ), в частности кальция.Электролит готовят смешением без водных нитратов кальция (44-48 вес.Ъ) и калия (52-.56 вес.Ъ) . Электролит в таком виде готов для работы и может длительно храниться в герметической таре во избежание поглощения паров 2 п воды известно, что нитраты металлов гигроскопичны). Электролит помещают .в электролизер и плавят при перемешивании. Электролиз ведут в Ч-образ ном зле кт роли з ере, в который введе ны железный (никелевый ) катод и платиновый или графитовый) анод, при Нитрат кальция . 52 1 катодной плотности тока 0,030,12 А/см , напряжении 10-15 В и температуре электролиза,(без охлаждения) 180-200 С,В результате электролиза на катоде выделяется кальций в виде плотно пристающего осадка, а на аноде газы: двуокись азота и кислород.Реакции, протекающие на катоде и аноде, могут быть выражены уравнениямиФкатод Са + 2 е = Са;анод 2 ИО е = 2 МОл+ О Выход металла по току, составляющий 80-89 Ъ, определяют по известной методике 113. Металл переводят в раствор с последующим определением кальция двумя различными способами: титрованием раствором соляной кислоты и трилонометрическим, В обоих случаях анализа содержание кальция одинаковое. Степень чистоты кальция 99,4-99,8 Ъ. Результаты лабораторных испытаний при напряжении 10-15 В, температуре 180-200 С, в том числе с други ми концентрациями компонентов, приведены в таблице,956623 формула изобретения Составитель В.БадовскийТехред М. Надь Корректор А.ференц Редактор Т.Парфенова Заказ 6527/8 Тираж 686 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 На основании лабсраторных испытаний можно сделать вывод, что электролит, содержащий нитраты кальция и калия в указанных соотношениях, может служить для получения кальция без примесей электролизом из расплава с выходом по току 80-89 и степенью чистоты 99,4 -99,8. Отклонение в содержании компонентов электролита в меньшую или большую сторону от указанного состава электроли та нецелесообразно,так как,хотя кальций и выДеляется достаточной степе-ни чистоты, но при этом снижается выход металла по току и растет температура электролиза. 15Преимущество предлагаемого электролита состоит в том, что получается кальций без примесей других металлов, вместо меднокальциевого сплава,содержащего только 62-65 каль ция, по сравнению с известным электролитом, с более высоким выходом по току 80-89, по сравнению с известным электролитом (70-75), температура плавления электролита 146 ОС вместо 750 ОС в известном, рабочая температура электролиза 180- 200 ОС вместо 760-800 ОС, катодная плотность тока 0,03-0,12 А/смвместо 0.8-1.0 А/см 1 Кроме того. распла вы нитратов, в отличие от хлоридов, не разрушают, а пассивируют металлическую поверхность электролизера - процесс оксиазотирования, аанодные газыдвуокись азота и кислород), в отличие от хлора в известном электролите могут быть утилизированы. Таким образом, при использовании предлагаемого электролита могут быть снижены общие энергозатраты при производстве кальция засчет ликвидации операции по его.очистке от примесей, экономии электроэнергии, уменьшения износа аппаратуры и утилизации анодных газов. Электролит для получения кальция, содержащий соли кальция и калия, о т л и ч а ю щ и й.с я тем,что, с целью повышения чистоты целевого продукта, в качестве солей кальция и клелия электролит содержит ихнитраты при следующем соотношениикомпонентов, вес,:Нитрат кальция 44-48Нитрат калия 52-56Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Баймаков О.В, и Ветюков М.М.Электролиз расплавленных солей. М.,