金属热还原法生产钙(prodlaction  of  calcium  by  metallothermic  reduction)

石灰石原料经煅烧后，用金属热还原法制取金属钙的过程。主要由石灰石煅烧和石灰还原两大步骤组成。即将石灰石煅烧成石灰(氧化钙)，然后用金属铝将石灰还原产出金属钙(见图)。

石灰石除主要成分碳酸钙CaCO₃外，还含有构成其泥质部分的硅酸铝和氧化硅等杂质。石灰石的颜色随所含杂质不同而异，最纯的石灰石为白色、黄色和微红色等。金属热还原法生产钙通常采用优质石灰石原料。

石灰石煅烧通常在回转窑内进行。石灰石破碎到1～50mm的粒度，为保证煅烧产物石灰的质量，一般采用重油或煤气燃料。窑内温度最高可达1473K。石灰石在此高温下分解生成CaO：

                       CaCO₃=CaO+CO₂

石灰石分解为吸热反应，提高煅烧温度和降低CO₂的分压可使反应向右进行。在煅烧过程中不断排除CO₂，可使CaCO₃分解完全。CaCO₃在稍高于873K温度时开始分解，此时CO₂的分压很小；温度达到1023～1048K之前，CO₂的分压缓慢增加；当温度达到1073～1123K时，CO₂的分压增加较快；温度达到1123～11’73K或更高时，CO₂的分压便急剧增加。石灰石煅烧的分解程度除主要受温度影响外，也与物料的粒度有关。当其他条件相同时，小块石灰石在一定煅烧时间内可完全分解。煅烧好的石灰块由窑内排出。新煅烧成的石灰脆而易碎，长时间暴露在空气中，因吸收水分和CO₂而更易碎裂成风化石灰，所以用于生产钙的石灰要密封储存，且储存时间不宜过长。

石灰用球磨机磨细，按一定配料比与铝粉混合均匀，然后用特制压球机在压力不低于0.2MPa下压制成块料。压好的块料装入耐热钢制还原罐中，在真空压力1.332Pa和温度1323K下还原。还原反应为：

                                             6CaO+2Al=3Ca+3CaO•A1₂O₃

生成的钙蒸气在还原罐冷端1023～673K的温度带结晶。还原结束将结晶钙取出。产品钙的纯度为98％～99％，经重复蒸馏后可得到纯度更高的钙。热．还原法生产金属钙的回收率一般在60％左右。