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一、發現小史

鈣即“石灰”之意，calcium一詞來源于拉丁文calx（石灰）。1808年英國科學家戴維（H.Davy）首先通過電解石灰和氧化汞的混合物制取了鈣汞劑，后再蒸餾得到金屬鈣。

二、鈣的性質

鈣在常溫下與空氣中氧生成一灰黃色氧化鈣。與水作用生產氫及氫氧化鈣。易與稀酸作用。鈣的主要物理性質見鈣表-1。

鈣表-1      鈣的主要物理性質

三、鈣的資源

自然界鈣分布很廣，資源十分豐富。主要的含鈣礦物有石灰石（CaCO3）、白云石[CaMg（CO3）2]、石膏（CaSO4）、螢石（CaF2）、磷灰石[Ca5（PO4）3F]、石棉（CaSiO3·3MgSiO3）等。成分為CaCO3的礦物，除石灰石外，還有白堊、方解石和冰洲石等。中國東北產白云石，西藏、山東、江蘇、寧夏、山西產石膏，浙江產螢石，云南產大理石。此外，中國還有大量的冰洲石和方解石。近年來世界金屬鈣的產量1000-2000公斤。

四、鈣的制取

1.還原法

該法是生產金屬鈣的主要方法。通常用石灰石為原料，經煅燒成氧化鈣，以鋁粉作還原劑。粉碎的氧化鈣與鋁粉按一定比例混合均勻，壓制成塊，在0.01真空和1050-1200℃溫度下反應，生成鈣蒸氣和鋁酸鈣，其反應式是：6CaO+2Al→3Ca+3CaO·Al2O3

還原出來的鈣蒸氣在750-400℃下結晶。結晶鈣再在氬氣保護下熔融鑄錠，得到致密的鈣錠。還原法生產鈣的回收率一般在60%左右。

2.電解法

較早的電解是接觸法，后來改進為液體陰極法電解。

接觸法電解是拉特瑙（W.Rathenau）于1904年首先應用的。所用的電解質為CaCl2和CaF2的混合物。電解槽陽極用碳素如石墨等作內襯，陰極用鋼制成。電解析出的鈣漂浮在電解質表面，同鋼制陰極接觸而冷凝在陰極上。隨著電解的進行，陰極相應提升，鈣在陰極形成一個胡蘿卜形的棒狀物。1000安培的電解槽，電解質的溫度約為800℃，陰極電流密度為40-60A/cm2，槽電壓25-30伏。接觸法生產鈣的缺點是：原料消耗大，金屬鈣在電解質中的溶解度高，電流效率低，產品質量差（含氯1%左右）等。

液體陰極法是以銅鈣合金（含鈣10%-15%）作為液體陰極，石墨電極作陽極。電解析出的鈣沉積在陰極上。電解槽槽殼用鑄鐵制作。電解質是CaCl2和KCI的混合物。選擇銅作液體陰極的合金成分是因為銅鈣相圖中在高鈣含量區域內，存在著非常廣泛的低熔點區域，可以在低于700℃制取含鈣60%-65%的銅鈣合金。同時由于銅的蒸氣壓小，在蒸餾時容易分離。此外，含鈣60%-65%的銅鈣合金的密度較大（2.1-2.2g/cm3），能保證與電解質很好地分層。一臺電流強度為7600-8000安的電解槽，槽電壓為9.5-10.5伏，電解質溫度670-700℃，陽極電流密度為1.9-2.1A/cm2，電解質組分控制在CaCl2:KCI=（78%-82%）：（22%-18%）。陰極合金中鈣含量不超過62%-65%。電流效率約為70%。每公斤鈣消耗CaCl2為3.4-3.5公斤。

電解生產的銅鈣合金在0.01托真空和750-800℃溫度條件下進行每一次蒸餾，以除去易揮發的鉀、鈉等雜質。然后在1050-1100℃下進行第二次真空蒸餾，鈣在蒸餾罐上部冷凝、結晶，而殘銅（含鈣10%-15%）留在罐底，返回電解槽使用。取出的結晶鈣即為工業鈣，品位為98%-99%。如果原料CaCl2中鈉、鎂總含量<0.15%，則銅鈣合金經過一次蒸餾，即可得到含量≥99%的金屬鈣。

3.鈣精煉

工業鈣再經高真空蒸留處理可得到高純度鈣。一般控制蒸餾溫度為780-820℃，真空度1×10-4。蒸餾處理對凈化鈣中氯化物效果較差，可在低于蒸餾溫度時，添加氮化物，使形成CanCloNp形式的復鹽。這種復鹽蒸氣壓小，不易揮發而殘留在蒸餾殘渣中。通過添中氮化物和真空蒸餾凈化，鈣中雜質元素氯、錳、銅、鐵、硅、鋁、鎳等的總和可降到1000-100ppm，即得99.9%-99.99%的高純度鈣，再經擠壓或軋制成棒和板，或切成小片，分裝在密閉容器中。

五、鈣的用途

鈣可用作鋼和生鐵熔煉時的脫氧、脫硫和脫磷劑。在鑄鐵中添加少量的鋰鈣合金能增加其流動性，并可顯著提高強度。在有色冶金中，利用鈣去除鋁和錫中的鉍和銻。鈣是多種元素的方便而有效的還原劑，它已用來制取釷、釩、鋯、鈹、鈮、鈾、鉭及其它難熔金屬。鈣用于銅、鎳、特種鋼和青銅的冶煉，它能化合硫、磷、過量碳雜質。已經有鈣分別和硅、鋰、鈉、硼、鋁制成的合金。把鈣加到鉛中能增加鉛的硬度，制造軸承時可用鈣鉛合金。

鈣具有化合氧和氮的性能，所以鈣可以用來凈化惰性氣體，還可用作真空無線電設備的去氣劑。此外，在石油工業上，鈣用作脫硫劑和脫碳劑。

近些年來，以無機鈣鹽為主要原料制成的鈣塑料廣泛用于建筑業、包裝、日用品材料等方面。這種材料的化學性能穩定、能耐高溫低溫，有良好的隔熱性、耐水性、耐溶劑性，還有優越的粘結性和可印刷性，可以像木材一樣進行切削、層壓成型等加工。鈣塑料的另一些優點是燃燒速度慢、煙量少、不易引起火災，也不會造成公害。此外，鈣的化合物在醫藥工業中是制造維生素A及其他藥物的原料。鈣（calcium）

一、發現小史

鈣即“石灰”之意，calcium一詞來源于拉丁文calx（石灰）。1808年英國科學家戴維（H.Davy）首先通過電解石灰和氧化汞的混合物制取了鈣汞劑，后再蒸餾得到金屬鈣。

二、鈣的性質

鈣在常溫下與空氣中氧生成一灰黃色氧化鈣。與水作用生產氫及氫氧化鈣。易與稀酸作用。鈣的主要物理性質見鈣表-1。

鈣表-1      鈣的主要物理性質

三、鈣的資源

自然界鈣分布很廣，資源十分豐富。主要的含鈣礦物有石灰石（CaCO3）、白云石[CaMg（CO3）2]、石膏（CaSO4）、螢石（CaF2）、磷灰石[Ca5（PO4）3F]、石棉（CaSiO3·3MgSiO3）等。成分為CaCO3的礦物，除石灰石外，還有白堊、方解石和冰洲石等。中國東北產白云石，西藏、山東、江蘇、寧夏、山西產石膏，浙江產螢石，云南產大理石。此外，中國還有大量的冰洲石和方解石。近年來世界金屬鈣的產量1000-2000公斤。

四、鈣的制取

1.還原法

該法是生產金屬鈣的主要方法。通常用石灰石為原料，經煅燒成氧化鈣，以鋁粉作還原劑。粉碎的氧化鈣與鋁粉按一定比例混合均勻，壓制成塊，在0.01真空和1050-1200℃溫度下反應，生成鈣蒸氣和鋁酸鈣，其反應式是：6CaO+2Al→3Ca+3CaO·Al2O3

還原出來的鈣蒸氣在750-400℃下結晶。結晶鈣再在氬氣保護下熔融鑄錠，得到致密的鈣錠。還原法生產鈣的回收率一般在60%左右。

2.電解法

較早的電解是接觸法，后來改進為液體陰極法電解。

接觸法電解是拉特瑙（W.Rathenau）于1904年首先應用的。所用的電解質為CaCl2和CaF2的混合物。電解槽陽極用碳素如石墨等作內襯，陰極用鋼制成。電解析出的鈣漂浮在電解質表面，同鋼制陰極接觸而冷凝在陰極上。隨著電解的進行，陰極相應提升，鈣在陰極形成一個胡蘿卜形的棒狀物。1000安培的電解槽，電解質的溫度約為800℃，陰極電流密度為40-60A/cm2，槽電壓25-30伏。接觸法生產鈣的缺點是：原料消耗大，金屬鈣在電解質中的溶解度高，電流效率低，產品質量差（含氯1%左右）等。

液體陰極法是以銅鈣合金（含鈣10%-15%）作為液體陰極，石墨電極作陽極。電解析出的鈣沉積在陰極上。電解槽槽殼用鑄鐵制作。電解質是CaCl2和KCI的混合物。選擇銅作液體陰極的合金成分是因為銅鈣相圖中在高鈣含量區域內，存在著非常廣泛的低熔點區域，可以在低于700℃制取含鈣60%-65%的銅鈣合金。同時由于銅的蒸氣壓小，在蒸餾時容易分離。此外，含鈣60%-65%的銅鈣合金的密度較大（2.1-2.2g/cm3），能保證與電解質很好地分層。一臺電流強度為7600-8000安的電解槽，槽電壓為9.5-10.5伏，電解質溫度670-700℃，陽極電流密度為1.9-2.1A/cm2，電解質組分控制在CaCl2:KCI=（78%-82%）：（22%-18%）。陰極合金中鈣含量不超過62%-65%。電流效率約為70%。每公斤鈣消耗CaCl2為3.4-3.5公斤。

電解生產的銅鈣合金在0.01托真空和750-800℃溫度條件下進行每一次蒸餾，以除去易揮發的鉀、鈉等雜質。然后在1050-1100℃下進行第二次真空蒸餾，鈣在蒸餾罐上部冷凝、結晶，而殘銅（含鈣10%-15%）留在罐底，返回電解槽使用。取出的結晶鈣即為工業鈣，品位為98%-99%。如果原料CaCl2中鈉、鎂總含量<0.15%，則銅鈣合金經過一次蒸餾，即可得到含量≥99%的金屬鈣。

3.鈣精煉

工業鈣再經高真空蒸留處理可得到高純度鈣。一般控制蒸餾溫度為780-820℃，真空度1×10-4。蒸餾處理對凈化鈣中氯化物效果較差，可在低于蒸餾溫度時，添加氮化物，使形成CanCloNp形式的復鹽。這種復鹽蒸氣壓小，不易揮發而殘留在蒸餾殘渣中。通過添中氮化物和真空蒸餾凈化，鈣中雜質元素氯、錳、銅、鐵、硅、鋁、鎳等的總和可降到1000-100ppm，即得99.9%-99.99%的高純度鈣，再經擠壓或軋制成棒和板，或切成小片，分裝在密閉容器中。

五、鈣的用途

鈣可用作鋼和生鐵熔煉時的脫氧、脫硫和脫磷劑。在鑄鐵中添加少量的鋰鈣合金能增加其流動性，并可顯著提高強度。在有色冶金中，利用鈣去除鋁和錫中的鉍和銻。鈣是多種元素的方便而有效的還原劑，它已用來制取釷、釩、鋯、鈹、鈮、鈾、鉭及其它難熔金屬。鈣用于銅、鎳、特種鋼和青銅的冶煉，它能化合硫、磷、過量碳雜質。已經有鈣分別和硅、鋰、鈉、硼、鋁制成的合金。把鈣加到鉛中能增加鉛的硬度，制造軸承時可用鈣鉛合金。

鈣具有化合氧和氮的性能，所以鈣可以用來凈化惰性氣體，還可用作真空無線電設備的去氣劑。此外，在石油工業上，鈣用作脫硫劑和脫碳劑。

近些年來，以無機鈣鹽為主要原料制成的鈣塑料廣泛用于建筑業、包裝、日用品材料等方面。這種材料的化學性能穩定、能耐高溫低溫，有良好的隔熱性、耐水性、耐溶劑性，還有優越的粘結性和可印刷性，可以像木材一樣進行切削、層壓成型等加工。鈣塑料的另一些優點是燃燒速度慢、煙量少、不易引起火災，也不會造成公害。此外，鈣的化合物在醫藥工業中是制造維生素A及其他藥物的原料。鈣（calcium）

一、發現小史

鈣即“石灰”之意，calcium一詞來源于拉丁文calx（石灰）。1808年英國科學家戴維（H.Davy）首先通過電解石灰和氧化汞的混合物制取了鈣汞劑，后再蒸餾得到金屬鈣。

二、鈣的性質

鈣在常溫下與空氣中氧生成一灰黃色氧化鈣。與水作用生產氫及氫氧化鈣。易與稀酸作用。鈣的主要物理性質見鈣表-1。

鈣表-1      鈣的主要物理性質

三、鈣的資源

自然界鈣分布很廣，資源十分豐富。主要的含鈣礦物有石灰石（CaCO3）、白云石[CaMg（CO3）2]、石膏（CaSO4）、螢石（CaF2）、磷灰石[Ca5（PO4）3F]、石棉（CaSiO3·3MgSiO3）等。成分為CaCO3的礦物，除石灰石外，還有白堊、方解石和冰洲石等。中國東北產白云石，西藏、山東、江蘇、寧夏、山西產石膏，浙江產螢石，云南產大理石。此外，中國還有大量的冰洲石和方解石。近年來世界金屬鈣的產量1000-2000公斤。

四、鈣的制取

1.還原法

該法是生產金屬鈣的主要方法。通常用石灰石為原料，經煅燒成氧化鈣，以鋁粉作還原劑。粉碎的氧化鈣與鋁粉按一定比例混合均勻，壓制成塊，在0.01真空和1050-1200℃溫度下反應，生成鈣蒸氣和鋁酸鈣，其反應式是：6CaO+2Al→3Ca+3CaO·Al2O3

還原出來的鈣蒸氣在750-400℃下結晶。結晶鈣再在氬氣保護下熔融鑄錠，得到致密的鈣錠。還原法生產鈣的回收率一般在60%左右。

2.電解法

較早的電解是接觸法，后來改進為液體陰極法電解。

接觸法電解是拉特瑙（W.Rathenau）于1904年首先應用的。所用的電解質為CaCl2和CaF2的混合物。電解槽陽極用碳素如石墨等作內襯，陰極用鋼制成。電解析出的鈣漂浮在電解質表面，同鋼制陰極接觸而冷凝在陰極上。隨著電解的進行，陰極相應提升，鈣在陰極形成一個胡蘿卜形的棒狀物。1000安培的電解槽，電解質的溫度約為800℃，陰極電流密度為40-60A/cm2，槽電壓25-30伏。接觸法生產鈣的缺點是：原料消耗大，金屬鈣在電解質中的溶解度高，電流效率低，產品質量差（含氯1%左右）等。

液體陰極法是以銅鈣合金（含鈣10%-15%）作為液體陰極，石墨電極作陽極。電解析出的鈣沉積在陰極上。電解槽槽殼用鑄鐵制作。電解質是CaCl2和KCI的混合物。選擇銅作液體陰極的合金成分是因為銅鈣相圖中在高鈣含量區域內，存在著非常廣泛的低熔點區域，可以在低于700℃制取含鈣60%-65%的銅鈣合金。同時由于銅的蒸氣壓小，在蒸餾時容易分離。此外，含鈣60%-65%的銅鈣合金的密度較大（2.1-2.2g/cm3），能保證與電解質很好地分層。一臺電流強度為7600-8000安的電解槽，槽電壓為9.5-10.5伏，電解質溫度670-700℃，陽極電流密度為1.9-2.1A/cm2，電解質組分控制在CaCl2:KCI=（78%-82%）：（22%-18%）。陰極合金中鈣含量不超過62%-65%。電流效率約為70%。每公斤鈣消耗CaCl2為3.4-3.5公斤。

電解生產的銅鈣合金在0.01托真空和750-800℃溫度條件下進行每一次蒸餾，以除去易揮發的鉀、鈉等雜質。然后在1050-1100℃下進行第二次真空蒸餾，鈣在蒸餾罐上部冷凝、結晶，而殘銅（含鈣10%-15%）留在罐底，返回電解槽使用。取出的結晶鈣即為工業鈣，品位為98%-99%。如果原料CaCl2中鈉、鎂總含量<0.15%，則銅鈣合金經過一次蒸餾，即可得到含量≥99%的金屬鈣。

3.鈣精煉

工業鈣再經高真空蒸留處理可得到高純度鈣。一般控制蒸餾溫度為780-820℃，真空度1×10-4。蒸餾處理對凈化鈣中氯化物效果較差，可在低于蒸餾溫度時，添加氮化物，使形成CanCloNp形式的復鹽。這種復鹽蒸氣壓小，不易揮發而殘留在蒸餾殘渣中。通過添中氮化物和真空蒸餾凈化，鈣中雜質元素氯、錳、銅、鐵、硅、鋁、鎳等的總和可降到1000-100ppm，即得99.9%-99.99%的高純度鈣，再經擠壓或軋制成棒和板，或切成小片，分裝在密閉容器中。

五、鈣的用途

鈣可用作鋼和生鐵熔煉時的脫氧、脫硫和脫磷劑。在鑄鐵中添加少量的鋰鈣合金能增加其流動性，并可顯著提高強度。在有色冶金中，利用鈣去除鋁和錫中的鉍和銻。鈣是多種元素的方便而有效的還原劑，它已用來制取釷、釩、鋯、鈹、鈮、鈾、鉭及其它難熔金屬。鈣用于銅、鎳、特種鋼和青銅的冶煉，它能化合硫、磷、過量碳雜質。已經有鈣分別和硅、鋰、鈉、硼、鋁制成的合金。把鈣加到鉛中能增加鉛的硬度，制造軸承時可用鈣鉛合金。

鈣具有化合氧和氮的性能，所以鈣可以用來凈化惰性氣體，還可用作真空無線電設備的去氣劑。此外，在石油工業上，鈣用作脫硫劑和脫碳劑。

近些年來，以無機鈣鹽為主要原料制成的鈣塑料廣泛用于建筑業、包裝、日用品材料等方面。這種材料的化學性能穩定、能耐高溫低溫，有良好的隔熱性、耐水性、耐溶劑性，還有優越的粘結性和可印刷性，可以像木材一樣進行切削、層壓成型等加工。鈣塑料的另一些優點是燃燒速度慢、煙量少、不易引起火災，也不會造成公害。此外，鈣的化合物在醫藥工業中是制造維生素A及其他藥物的原料。

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