Изобретение относится к области химии и может быть использовано для анализа кальция и получения чистого безводного хлорида кальция. Хлорид кальция применяется в химической, нефтехимической, нефтяной, нефтеперерабатывающей, лесной, деревообрабатывающей промышленности, в холодильной технике, в производстве люминофоров, в строительстве и эксплуатации автомобильных дорог, для борьбы с зимней скользкостью. Его используют в цветной металлургии для получения металлического кальция методом электролиза. Хлорид кальция используют в производстве хлористого бария. В настоящее время для получения хлорид кальция проводят хлорирование известняка путем растворения в соляной кислоте с последующей очисткой образующего раствора CaCl2 и обезвоживании последнего [1]. Для этого сначала навески известняка растворяют в соляной кислоте, затем фильтруют полученный раствор. Нагревают полученный фильтрат до образования сухой соли. В результате образуется гексагидрат хлорида кальция CaCl2·6H2O, который расплывается на воздухе из-за энергичного поглощения влаги. Для высушивания и отделения кристаллизационной воды расплав нагревают при температуре 260 оС до образования сухой соли.
В литературе имеются сведения о хлорирования СаО или СаСО3 сухим способом. Хлорирование СаО четыреххлористым углеродом осуществляли аргоном, насыщенным парами CCl4. Навеску брали 0,7-1,0 г, расход хлорирующего агента в пересчете на хлор составляла 3-5 л/час [2].
Показано, что сначала происходит термическое разложение четыреххлористого углерода при температуре выше, чем 350 оС в течение 5 часов, а затем происходит хлорирование оксида кальция.
К недостаткам перечисленных способов относятся:
Сложности получения газообразного хлора;
Сложности техники хлорирования;
Относительно высокой температуры хлорирования.
Цель изобретения заключается в разработке способа хлорирования металлического кальция с применением хлорорганических соединений при повышенном давлении и температуры.
Сущность изобретения заключается в хлорировании металлического кальция парами четыреххлористого углерода. Хлорирование осуществляли в аналитических автоклавах при температуре реакционной смеси 240±5 оС в соотношении масс кальций: четыреххлористый углерод 1:30-1:40 в течение 3,75 ±0,25 ч с последующей охлаждении до комнатной температуры и отделение продукта реакции. В результате хлорирования образуется безводный хлорид кальция и углерод.
Преимущество этого способа заключается в том, что схема производства CaCl2 значительно упрощается-выпадает стадии растворения, фильтрации, сушки и обезвоживания гексагидрата хлористого кальция. Хлорирование проводят при относительно низкой температуре с применением единственного реагента- четыреххлористый углерод.
Состав продуктов хлорирования определяли с помощью метода поглощения инфракрасного спектра на приборе IRAffinity-1.
Результат элементного анализа продуктов хлорирования, проведенного на элементном CSNH-анализаторе vario micro cube показал, что в продуктах реакции имеется углерод. Результат рентгенофазового анализа полученных продуктов показало, что при хлорировании образуется CаCl2. В рентгенограмме не обнаружено линии, принадлежащие кристаллического углерода. Полученные результаты свидетельствуют о том, что при хлорировании кальция образуется CаCl2 и аморфного углерода.
Предпологается что хлорирование кальция происходит по следующих схемах:
2Cа + CCl4 → 2CаCl2 + C
Экспериментально было установлено, что при температуре менее чем 180°С процесс хлорирования не происходит. При увеличении температуры до 200 оС наблюдается начало процесс хлорирования, однако для полного хлорирования требуется намного больше времени. При повышении температуры до 240°С увеличивается скорость хлорирования.
Автоклавное хлорирование кальция исследовали в однокамерных и двухкамерных реакционных емкостях. Преимущества двухкамерных реакционных емкостях, по сравнению с однокамерных заключается в том, что после окончания процесса хлорирования и охлаждение автоклава непрореагировавший четыреххлористый углерод конденсируется на дне общей реакционной емкости, а твердый продукт хлорирования остается в стаканчике-вкладыше. При хлорировании в однокамерных реакционных емкостях твердый продукт реакции и жидкий непрореагировавший четыреххлористый углерод конденсируются на дне сосуда.
Аморфный углерод, который образуется в результате хлорирования, обладает сорбционной способностью и удерживает примеси элементов состава кальция. Поэтому предложенный способ можно использовать для анализа металлического кальция. Для этого полученный продукт хлорирования высушивают при температуре 60–70 °С и анализируют методом атомно- эмиссионного анализа.
Предложенный способ также может быть использован для получения безводного хлорида кальция. Эффективность предложенного способа заключается в том, что для его осуществления используется только один реагент-четырехлористый углерод.
Преимущества предложенного способа заключается в том, что процесс хлорировании проводится при нагревании в закрытой системе. При этом, повышается давление в реакционной камеры автоклава. Исключается возможности испарения реагента в ходе реакции. Предложенный способ предоставляет возможность получения чистого безводного хлорида кальция, поскольку процесс проводится в неводной среде. Исключается возможности загрязнения пробы примесями состава атмосферы лаборатории.
