Методи виробництва карбіду кальцію (CAC₂)
Карбід кальцію (CAC₂), загальновідомий якКарбідАбоЕлектричний камінь, В першу чергу виробляється за допомогою промислових методів, що включають високотемпературні реакції.
1. Метод електричної дугової печі (основний промисловий процес)
Принцип
У цьому методі,Вапняк (caco₃)ІКокс (вуглець)Реагують на електричну дугову піч при температурі2000–2200 градусів. Реакція відбувається на двох етапах:
Розкладання вапняку: Caco₃Δ cao+co₂ ↑
Зниження оксиду кальцію вуглецем: Cao +3 целектрична дуга cac₂+co ↑
Потік процесу
Підготовка сировини:
Вапняк(Чистота, що більше або дорівнює 90%) подрібнюється до певного розміру частинок.
Кокс(Високий вміст фіксованого вуглецю, низька сірка) діє як відновлюючий засіб, так і електропровідник.
Змішування:
Вапняк і кокс змішуються в1: 3 співвідношення масиІ подавати в печі.
Високотемпературна реакція:
Електричний струм (200–400 В) генерує дугу, нагріваючи суміш до понад 2000 градусів.
Оксид кальцію реагує з вуглецем, утворюючи карбід кальцію та оксид вуглецю (CO).
Обробка продуктів:
Розплавлений карбід кальцію охолоджується у формах для утворення суцільних блоків.
Газ CO або вентилюється (з очищенням), або переробляється.
Переваги
Висока ефективність, що підходить для масштабного виробництва (глобальний річний результат перевищує 100 мільйонів тонн).
Ефективний для виробництва ацетилену промислового масштабу.
Недоліки
Надзвичайно інтенсивно (~ 3000–4000 кВт / год на тонну CAC₂).
Вимагає коксу з високою чистотою та генерує викиди СО.
2. Високотемпературне карботермічне зменшення (лабораторні або спеціалізовані процеси)
Принцип
Використання діоксиду кремнію (Sio₂) або алюмінію як відновлюючий засіб для отримання карбіду кальцію з оксиду кальцію:
Cao +3 them temp. Cac₂+co ↑
або
4cao+al₂o₃high temp. 2cac₂ +2 cao \ cdotpal₂o₃
Потік процесу
Прожарювання: Вапняк нагрівається для отримання оксиду кальцію (CAO).
Реакція: CaO is mixed with carbon (or silicon/aluminum) and heated in a furnace (>2000 градус).
Очищення продукту: Охолоджений продукт подрібнюється і вдосконалюється для ізоляції CAC₂.
Переваги
Підходить для лабораторного синтезу або дрібного виробництва.
Дозволяє точний контроль над чистотою.
Недоліки
Низька ефективність та високі витрати на енергію обмежують промислове використання.
3. Альтернативні методи
(1) Карботермальне зниження за допомогою кремнієвого діоксиду
Використовує sio₂ як агент, що відновлюється: 2cao+sio₂ +5 cδ 2cac₂+sic +4 co ↑
Виробляє карбід кальцію та карбід кремнію (sic) як побічний продукт.
(2) Електродна піч з газоподібними джерелами вуглецю
Експериментальний метод з використанням метану (CH₄) як джерело вуглецю: Cao+Ch₄δ CAC₂ +2 H₂ ↑
Ще на етапі досліджень через технічні проблеми.
(3) Біо-зменшення (експериментальна)
Використовує мікроорганізми для зменшення Caco₃ до CAC₂, але масштабованість обмежена.
