金属钙的性质.docx

物理性质:质软.密度1.54gcm3,熔点8392.沸点1484.用途: 用作合金的脱氧剂、油类的脱水剂、冶金的还原剂、铁和铁合金的脱硫与脱碳剂以及电子管中的吸气剂等。制备或来源: 金属钙可由电解熔融的氯化钙而制得。也可用金属铝在真空和高温下还原石灰，再经精馏而得元素类型：金属元素 质子数：20 中子数：20 原子序数：20 所属周期：3 所属族数：iia 电子层分布：2-8-8-2晶体结构：晶胞为面心立方晶胞，每个晶胞含有4个金属原子化学性质: 化学性质活泼，能与水、酸反应，有氢气产生。在空气在其表面会形成一层氧化物和氮化物薄膜，以防止继续受到腐蚀。加热时，几乎能还原所有的金属氧化物.化合价+2。电离能6.113电子伏特。金属钙是英国化学家戴维和瑞典化学家柏齐利乌斯在1809年制得的。钙是银白色的金属，比锂、钠、钾都要硬、重；在815熔化。 金属钙的化学性质很活泼。在空气中，钙会很快被氧化，蒙上一层氧化膜。加热时，钙会燃烧，射出砖红色的美丽的光芒。钙和冷水的作用较慢，在热水中会发生激烈的化学反应，放出氢气(锂、钠、钾即使是在冷水中，也会发生激烈的化学反应)。钙也很容易与卤素、硫、氮等化合。金属钙的工业生产方法第一步：将大理石（caco3）煅烧，俗称煅白，制成生石灰（cao）; 第二步：将生石灰（cao）快速与铝粉（al）混合，用压球机压制成长度为4cm左右的扁球； 第三步：将扁球放入1200度高温的还原罐中，然后抽真空； 第四步：铝粉与生石灰在真空高温条件下发生置换反应，生成氧化铝和金属钙蒸汽； 第五步：金属钙蒸汽在还原罐的水冷段凝结，形成金属钙结晶。 第六步：金属钙结晶冷却后就可以加工成所需规格的金属钙制品了，如金属钙粒、金属钙粉。钙的用途目前在钢铁工业中，金属钙的主要用途是加工成金属钙粒，然后制成钙铁线或者纯钙线，最终用于钢铁的炉外精炼，其作用是脱硫、脱氧，增加钢水的流动性，促进钢水中夹杂物的快速上浮，一般用于优质钢的生产；用作脱水剂，制造无水酒精；在石油工业上，用作脱硫剂，在冶金工业上，用它去氧或去硫。然而，钙的化合物，却有着极为广泛的用途，特别是在建筑工业上。 还是从大理石说起吧。大理石是很名贵的建筑材料；因盛产于我国云南省大理县而得名，别的地方也出产，但也叫“大理石”。大理石是石灰石中的一种。石灰石的化学成分是碳酸钙。石灰石大都是青灰色，坚硬、很脆。在大自然中，常常一大片地区的地层都是由石灰岩组成的。石灰石被用来修水库、铺路、筑桥。如河南林县著名的“红旗渠”，就是用当地盛产的石灰石彻成的。 石灰石在石灰窑中，和焦炭混合在一起燃烧后，制成生石灰(图40)。生石灰的化学成分是氧化钙。生石灰是白色的石头，它很有趣，一遇水会发生激烈的化学反应，变成白色的粉末熟石灰，同时放出大量的热(图41)。在建筑工地上，你常可看见人们往生石灰中加水。这时，如果往里放个鸡蛋，足以把它煮熟。熟石灰的化学成分是氢氧化钙，能溶于水。石灰水，就是氢氧化钙溶液、石灰水刷在墙上，起初，并不怎么白、过了一会儿，却会越来越白。这是一场有趣的循环：熟石灰和空气中的二氧化碳作用，又重新变成了碳酸钙；然而，人们在石灰窑中，却是用石灰石(碳酸钙)来烧成生石灰。燃烧时，石灰石放出了二氧化碳，变成氧化钙。 硫酸钙也是钙的重要化合物，俗名石膏，不溶于水。在工业上，人们用石膏做成各种模型，来浇铸金、银、铝、镁、铜以及这些非铁金属的合金。石膏还大量用来制造各种石膏象。不过，天然的石膏矿并不是雪白色的致密固体，外貌倒是象石蜡，它是含水结晶体。生石膏燃烧后，才变成熟石膏。 天然水，如河水、湖水、江水中，常含有一些可溶性的钙化合物，如碳酸氢钙。这种水，被称为硬水。硬水给人们带来不少麻烦，用它烧开水，原先溶解在水中的碳酸氢钙受热会转化成不溶性的碳酸钙，沉淀出来，变成锅垢。工厂里的锅炉如果锅垢太厚了，不仅浪费燃料，甚至会因受热不均匀而引起爆炸；用它洗衣服，碳酸氢钙会和肥皂起化学作用，成硬脂酸钙沉淀出来，浪费了肥皂。为了克服硬水的这些缺点，人们常要把硬水软化，如加入苏打(碳酸钠)，便可以使碳酸氢钙变成碳酸钙沉淀出来，滤掉。也有的用煮沸的方法使硬水软化。金属钙的工业生产方法第一步：将大理石（caco3）煅烧，俗称煅白，制成生石灰（cao）; 第二步：将生石灰（cao）快速与铝粉（al）混合，用压球机压制成长度为4cm左右的扁球； 第三步：将扁球放入1200度高温的还原罐中，然后抽真空； 第四步：铝粉与生石灰在真空高温条件下发生置换反应，生成氧化铝和金属钙蒸汽； 第五步：金属钙蒸汽在还原罐的水冷段凝结，形成金属钙结晶。 第六步：金属钙结晶冷却后就可以加工成所需规格的金属钙制品了，如金属钙粒、金属钙粉。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110-4。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。 热还原提取金属钙的工艺 本发明提出了一种热还原提取金属钙的工艺，它依次按备料、球磨、配料、制团、热还原和凝华的步骤进行。利用铝粉强还原特性，在特定的真空还原罐内加热进行热还原反应，还原出的气态钙由盘绕有冷却管的结晶盒吸收凝华成金属钙锭，热还原反应后的工业废渣可用作生产水泥的配料，无废气、废渣排放，不污染生态环境。本发明具有工艺简捷、科学合理，所用设备简单、操作容易，维护管理极其方便，生产运行安全稳定，生产成本低等优点，有十分明显的经济效益和社会生态环保效应。它依次按以下步骤进行： (1)备料：将石灰石原料送入窑炉内，在10731373k的温度下进行高温煅烧，制得生石灰； (2)球磨：将制得的生石灰经隔湿冷却后送入球磨机进行粉碎球磨，制得生石灰粉料，控制生石灰粉料的粒度为80200目；其特征在于它还依次按以下步骤进行： (3)配料：(按重量计)：生石灰粉 (80200目) 1份还原剂 (30150目) 0.150.35份经计量分别称取生石灰粉和还原剂加入混合罐内，经搅拌充分混合制得混合料； (4)制团：将制得的混合料送入制球机内压制成球团状块料，控制块度为1.55厘米； (5)热还原：将制得的球团状块料加入还原罐内，加盖密闭后抽真空，控制真空度为110-3110-2pa；加热还原罐，控制还原罐内球团状块料的温度在13231573k之间，进行热还原反应1416小时； (6)凝华：经热还原反应升华制得的金属钙蒸气，由还原罐盖体内的结晶盒吸收凝华成金属钙锭状产品，控制结晶盒内的凝华温度在523673k之间。金属钙品种有：钙锭、钙块、钙屑、钙粒、钙铝合金等系列化产品金属衍生产品包芯线品种有：钙铁线，纯钙线，硅钙线、铝钙线，稀土线、钛铁线、碳线等。用于钢铁、合金、蓄电池、医药等行业。一金属钙 1 钙块：规格：30-100mm不规则块 2 钙粒：规格：0-2mm,0-2.5 mm ，0-3mm，颗粒状 3 钙屑：规格：长3080mm,宽68mm,厚0.73.6mm 成份：ca98.5% 4，钙铝合金：ca70-85,al30-15,规格：块状30100mm，粒状330mm。 二钙铁线 直径：13.0mm，立式，卧式，内抽 成份：ca30%,fe?q70% 三纯钙线： 直径：13.0 mm，立式，卧式，内抽 成份:ca:100%1、根据gb50016-2006建筑设计防火规范表3.1.1生产的火灾危险性分类和表3.1.3储存物品的火灾危险性分类及钙的理化性质可以判定原料（金属钙锭）仓库、加工车间、成品仓库的火灾危险性为甲类。2、根据gb50016-2006建筑设计防火规范表3.4.1甲类厂房之间的防火间距不小于12米，表3.5.1甲类仓库这间的防火间距不小于20米；另外根据表3.5.1注：甲类仓库之间的防火间距，当第3、4项物品储量小于等于2t，第1、2、5、6项物品储量小于等于5t时，不应小于12.0m，甲类仓库与高层仓库之间的防火间距不应小于13m。3、根据gb50016-2006建筑设计防火规范3.1.1生产的火灾危险性应根据生产中使用或产生的物质性质及其数量等因素，分为甲、乙、丙、丁、戊类，并应符合表3.1.1的规定。3.1.3储存物品的火灾危险性应根据储存物品的性质和储存物品中的可燃物数量等因素，分为甲、乙、丙、丁、戊类，并应符合表3.1.3的规定。因此，对于该项目无论采用何措施都不能降低其火灾危险等级。金属钙的化学品安全技术说明书（msds）即物质安全数据表，包括物质的理化常数，.对环境的影响，现场应急监测方法，实验室监测方法，环境标准，应急处理处置方法（急救措施，防护措施）1.物质的理化常数:国标编号42002cas号7440-70-2中文名称金属钙英文名称calcium别 名钙分子式ca外观与性状银白色稍软的金属，有光泽分子量40.08蒸汽压1.33kpa(983)熔 点842 沸点：1484溶解性不溶于苯，微溶于醇，溶于酸、液氨密 度相对密度(水=1)1.54稳定性不稳定危险标记9(自燃物品)主要用途用于与铝、铜、铅制合金，也用作制铍的还原剂、合金的脱氧剂、油脂脱氢等2.对环境的影响:一、健康危害侵入途径：吸入、食入。 健康危害：吸入本品粉尘刺激呼吸道和肺，引起咳嗽、呼吸困难。对眼有刺激性，甚至引起灼伤，造成永久性损害。皮肤接触可致灼伤。二、毒理学资料及环境行为危险特性： 微细粉末在室温下遇潮湿空气能自燃。受高热或接触强氧化剂，有发生燃烧爆炸的危险。燃烧时放出有毒的刺激性烟雾。遇水或酸发生反应放出氢气及热量，能引起燃烧。粉尘与湿气接触能灼伤眼睛和皮肤。燃烧(分解)产物：氧化钙。3.现场应急监测方法:离子色谱法离子色谱法快速测定钙和镁，朱岩/岩矿测试.-1989，8(2).1331664.实验室监测方法:监测方法来源类别原子吸收法gb11905-89水质原子吸收法gb13580.12-92大气降水edta滴定法gb7476-87水质原子吸收法固体废弃物试验分析评价手册中国环境监测总站等译固体废弃物5.环境标准:欧洲共同体(1975)饮用水水质标准：指导标准 100mg/l；最低要求浓度 10mg/l6.应急处理处置方法:一、泄漏应急处理 隔离泄漏污染区,限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给式呼吸器,穿消防防护服。不要直接接触泄漏物。小量泄漏：用大量水冲洗，洗水稀释后放入废水系统。 大量泄漏：用水润湿，然后收集回收或运至废物处理场所处置。二、防护措施 呼吸系统防护： 可能接触其粉尘时,佩戴头罩型电动送风过滤式防尘呼吸器。 眼睛防护：呼吸系统防护中已作防护。 身体防护：穿胶布防毒衣。 手防护：戴橡胶手套。 其它：工作现场严禁吸烟。三