Введение
1 Литературный обзор 6
1.1 Общие сведения 6
1.2 Минералы кальция 9
1.3 Области применения кальция и его соединений 13
1.4 Основные способы получения кальция 16
Выводы по главе 1 27
2 Алюминотермическое восстановление кальция из оксида 29
2.1 Термодинамический анализ процесса восстановления 29
2.2 Экспериментальное и расчётное определение состава шихт алюминотермического восстановления оксида кальция 41
2.3 Зависимость механической прочности брикетов от состава шихты и давления прессования 45
2.3.1 Методика проведения эксперимента 45
2.3.2 Зависимость механической прочности брикетов от состава шихты 48
2.3.3 Исследование пористости брикетов из шихт состава оксид кальция - порошок алюминия 48
2.4 Зависимость извлечения кальция от температуры и времени 52
2.4.1 Высокотемпературная вакуумная установка с автоматической записью длительности процесса и изменения массы образца 52
2.4.2 Методика проведения опытов 55
2.4.3 Результаты проведения экспериментов и их обсуждение 56
Выводы по главе 2 66
3 Алюминотермическое восстановление кальция из карбоната кальция (совмещённый процесс «диссоциация-восстановление») 67
3.1 Термодинамика диссоциации карбоната кальция 687
3.2 Термодинамическая оценка взаимодействия твёрдого и жидкого алюминия с продуктами диссоциации карбоната кальция 70
3.3 Экспериментальное определение параметров процесса «диссоциация-восстановление» 74
3.3.1 Изучение влияния состава шихт на механическую прочность брикетов 74
3.3.2 Исследование пористости брикетов в зависимости от состава шихт и давления прессования 75
3.4 Исследование окисляемости алюминия диоксидом углерода и процесса диссоциации карбоната кальция в условиях совмещённого процесса «диссоциация-восстановление» 78
3.4.1 Описание установки по проведению экспериментов 78
3.4.2 Экспериментальное определение окисляемости алюминия диоксидом углерода 79
3.4.3 Обсуждение результатов экспериментов 83
3.4.4 Исследование процесса диссоциации карбоната кальция в условиях совмещённого процесса «диссоциация-восстановление» 83
3.4.5 Кинетика диссоциации карбоната кальция в алюминотермических шихтах 85
3.4.6 Исследование процесса восстановления оксида кальция в условиях совмещённого процесса «диссоциация-восстановление» 90
Выводы по главе 3 92
4 Опытно-промышленное опробование технологии алюминотермического получения кальция на ОАО «Машиностроительный завод» г. Электросталь 95
4.1 Реконструкция реторты 95
4.2 Технологический регламент 95
4.3 Проведение опытных плавок 96
5 Изучение шлаков алюминотермического восстановления 102
6 Проектирование установок для реализации алюминотермического получения кальция 106
6.1 Изменение конструкции реторты дистилляции (восстановления) 109
6.2 Изменение конструкции печи при изменении способа нагрева 110
7 Технологические и экономические аспекты анализа различных схем получения металлического кальция 115
7.1 Сравнение электролитического и алюминотермического способов получения кальция 115
7.1.1 Технология электролитического получения кальция 115
7.1.2 Техника безопасности при работе с металлическим кальцием 123
7.1.3 Технология алюминотермического получения кальция 125
7.2 Сравнение двух алюминотермических способов получения кальция 130
7.3 Анализ технологической схемы получения кальция из карбоната при замене электронагрева печей на газовый обогрев 132
7.4 Экономическое сравнение рассматриваемых схем получения кальция 132
Общие выводы по работе 137
Список использованных источников
