ההכנה של
בשל הפעילות החזקה מאוד של מתכת סידן, היא הופקה בעיקר על ידי סידן כלורי מותך אלקטרוליטי או סידן הידרוקסיד בעבר. בשנים האחרונות, שיטת ההפחתה הפכה בהדרגה לשיטה העיקרית לייצור מתכת סידן.
שיטת ההפחתה היא להשתמש באלומיניום מתכתי להפחתת סיד בוואקום ובטמפרטורה גבוהה, ולאחר מכן לתקן כדי להשיג סידן.
שיטת ההפחתה משתמשת בדרך כלל באבן גיר כחומר גלם, תחמוצת סידן מבושל ואבקת אלומיניום כחומר מצמצם.
תחמוצת הסידן המרוסקת ואבקת האלומיניום מעורבבים באופן אחיד בפרופורציה מסוימת, נלחצים לבלוקים ומגיבים תחת 0.01 ואקום וטמפרטורה של 1050-1200 â. יצירת אדי סידן וסידן אלומינאט.
נוסחת התגובה היא: 6CaO 2Alâ3Ca 3CaOâ¢Al2O3
אדי הסידן המופחתים מתגבשים ב-750-400 מעלות צלזיוס. לאחר מכן נמס הסידן הגבישי ויוצק תחת הגנה של ארגון לקבלת מטיל סידן צפוף.
שיעור ההחלמה של סידן המיוצר בשיטת ההפחתה הוא בדרך כלל כ-60%.
מכיוון שגם התהליך הטכנולוגי שלה פשוט יחסית, שיטת ההפחתה היא השיטה העיקרית לייצור סידן מתכתי בשנים האחרונות.
הבעירה בתנאים רגילים יכולה להגיע בקלות לנקודת התכה של סידן מתכתי, ולכן היא תגרום לבעירה של סידן מתכתי.
האלקטרוליזה המוקדמת יותר הייתה שיטת המגע, ששופרה מאוחר יותר לאלקטרוליזה קתודה נוזלית.
אלקטרוליזה מגע בוצעה לראשונה על ידי W. Rathenau בשנת 1904. האלקטרוליט המשמש הוא תערובת של CaCl2 ו- CaF2. האנודה של התא האלקטרוליטי מרופדת בפחמן כמו גרפיט, והקתודה עשויה מפלדה.
סידן ספוג אלקטרוליטי צף על פני האלקטרוליט ומתעבה על הקתודה במגע עם קתודה הפלדה. ככל שהאלקטרוליזה מתקדמת, הקתודה עולה בהתאם, והסידן יוצר מוט בצורת גזר בקתודה.
החסרונות של ייצור סידן בשיטת מגע הם: צריכה גדולה של חומרי גלם, מסיסות גבוהה של מתכת סידן באלקטרוליט, יעילות זרם נמוכה ואיכות מוצר ירודה (כ-1% תכולת כלור).
שיטת הקתודה הנוזלית משתמשת בסגסוגת נחושת-סידן (המכילה 10%-15% סידן) כקתודה הנוזלית ואלקטרודת הגרפיט כאנודה. על הקתודה מופקד סידן ספוג אלקטרוליטי.
המעטפת של התא האלקטרוליטי עשויה מברזל יצוק. האלקטרוליט הוא תערובת של CaCl2 ו-KCI. הנחושת נבחרה כהרכב הסגסוגת של הקתודה הנוזלית מכיוון שקיים אזור רחב מאוד של נקודת התכה נמוכה באזור תכולת הסידן הגבוהה בתרשים פאזות הנחושת-סידן, וסגסוגת נחושת-סידן עם תכולת סידן של 60%-65 ניתן להכין % מתחת ל-700 מעלות צלזיוס.
יחד עם זאת, בשל לחץ האדים הקטן של הנחושת, קל להפריד אותה במהלך הזיקוק. בנוסף, לסגסוגות נחושת-סידן המכילות 60%-65% סידן יש צפיפות גבוהה יותר (2.1-2.2g/cm³), מה שיכול להבטיח דלמינציה טובה עם האלקטרוליט. תכולת הסידן בסגסוגת הקתודה לא תעלה על 62%-65%. היעילות הנוכחית היא כ-70%. צריכת CaCl2 לק"ג סידן היא 3.4-3.5 ק"ג.
סגסוגת הנחושת-סידן המיוצרת על ידי אלקטרוליזה נתונה לכל זיקוק בתנאים של 0.01 טור ואקום וטמפרטורה של 750-800 â כדי להסיר זיהומים נדיפים כמו אשלגן ונתרן.
לאחר מכן מתבצע הזיקוק השני בוואקום ב-1050-1100 מעלות צלזיוס, הסידן מתעבה ומתגבש בחלק העליון של מיכל הזיקוק, ושארית הנחושת (המכילה 10%-15% סידן) נשארת בתחתית המיכל. מיכל והוחזר לאלקטרוליזר לשימוש.
הסידן הגבישי שהוצא הוא סידן תעשייתי בדרגה של 98%-99%. אם התכולה הכוללת של נתרן ומגנזיום בחומר הגלם CaCl2 היא פחות מ-0.15%, ניתן לזקק את סגסוגת הנחושת-סידן פעם אחת לקבלת סידן מתכתי עם תכולה של â¥99%.
ניתן להשיג סידן בטוהר גבוה על ידי טיפול בסידן תעשייתי על ידי זיקוק ואקום גבוה. בדרך כלל, טמפרטורת הזיקוק נשלטת להיות 780-820 מעלות צלזיוס, ודרגת הוואקום היא 1×10-4. טיפול זיקוק פחות יעיל לטיהור כלורידים בסידן.
ניתן להוסיף ניטריד מתחת לטמפרטורת הזיקוק ליצירת מלח כפול בצורה של CanCloNp. למלח כפול זה לחץ אדים נמוך ואינו נדיף בקלות ונשאר בשאריות הזיקוק.
על ידי הוספת תרכובות חנקן וטיהור על ידי זיקוק ואקום, ניתן להפחית את סכום יסודות הטומאה כלור, מנגן, נחושת, ברזל, סיליקון, אלומיניום וניקל בסידן ל-1000-100ppm, וסידן בטוהר גבוה של 99.9%-99.99% ניתן לרוכשו.
שחול או מגולגל למוטות וצלחות, או לחתוך לחתיכות קטנות וארוז בכלים אטומים.
לפי שלוש שיטות ההכנה הנ"ל, ניתן לראות כי שיטת ההפחתה היא בעלת תהליך טכנולוגי פשוט, צורכת פחות אנרגיה וצורכת פחות זמן ומתאימה יותר לייצור תעשייתי של
לכן, שיטת ההפחתה היא השיטה העיקרית לייצור מתכת סידן בשנים האחרונות.
