Kalcija karbīda (CAC₂) ražošanas metodes
Kalcija karbīds (CAC₂), plaši pazīstams kāKarbīdsVaiElektrības akmens, Galvenokārt ražo, izmantojot rūpnieciskas metodes, kas ietver augstas temperatūras reakcijas.
1. Elektriskās loka krāsns metode (galvenais rūpniecības process)
Princips
Šajā metodē,Kaļķakmens (caco₃)UnKokss (ogleklis)Tiek reaģēti elektriskās loka krāsnī2000–2200 grādsApvidū Reakcija notiek divos posmos:
Kaļķakmens sadalīšanās: Caco₃δ cao+co₂ ↑
Kalcija oksīda samazināšana ar oglekli: Cao +3 Celektriskā loka Cac₂+CO ↑
Procesa plūsma
Izejvielu sagatavošana:
Kaļķakmens(Tīrība lielāka vai vienāda ar 90%) tiek sasmalcināta līdz noteiktam daļiņu lielumam.
Kokss(Augsts fiksēts oglekļa saturs, zems sēra) darbojas gan kā reducējošs līdzeklis, gan elektriskais vadītājs.
Sajaukšana:
Kaļķakmens un kokss ir sajaukti a1: 3 masas attiecībaUn ievadīts krāsnī.
Augstas temperatūras reakcija:
Elektriskā strāva (200–400 V) ģenerē loku, sildot maisījumu līdz vairāk nekā 2000 grādiem.
Kalcija oksīds reaģē ar oglekli, veidojot kalcija karbīdu un oglekļa monoksīdu (CO).
Produktu apstrāde:
Izkausēto kalcija karbīdu atdzesē veidnēs, veidojot cietus blokus.
CO gāze tiek vai nu ventilēta (ar tīrīšanu), vai arī pārstrādāta.
Priekšrocības
Augsta efektivitāte, kas piemērota liela mēroga ražošanai (globālā gada izlaide pārsniedz 100 miljonus tonnu).
Rentabla rūpnieciskā mēroga acetilēna ražošanai.
Trūkumi
Īpaši energoietilpīgs (~ 3000–4000 kWh uz tonnu cac₂).
Nepieciešams augstas tīrības kokss un ģenerē CO emisijas.
2. Augstas temperatūras karbotermiskā reducēšana (laboratorijas mēroga vai specializēti procesi)
Princips
Izmanto silīcija dioksīdu (sio₂) vai alumīniju kā reducējošu līdzekli, lai iegūtu kalcija karbīdu no kalcija oksīda:
Cao +3 chigh temp. Cac₂+co ↑
vai
4cao+al₂o₃high temp. 2cac₂ +2 cao \ cdotpal₂o₃
Procesa plūsma
Kalcinēšana: Kaļķakmens tiek sildīts, lai iegūtu kalcija oksīdu (CAO).
Reakcija: CaO is mixed with carbon (or silicon/aluminum) and heated in a furnace (>2000 grāds).
Produktu attīrīšana: Atdzesēts produkts tiek sasmalcināts un izsmalcināts, lai izolētu CAC₂.
Priekšrocības
Piemērots laboratorijas sintēzei vai maza mēroga ražošanai.
Ļauj precīzi kontrolēt tīrību.
Trūkumi
Zema efektivitāte un augstas enerģijas izmaksas ierobežo rūpniecisko izmantošanu.
3. Alternatīvas metodes
(1) karbotermiska reducēšana ar silīcija dioksīdu
Izmanto Sio₂ kā reducējošu līdzekli: 2cao+sio₂ +5 cδ 2cac₂+sic +4 co ↑
Ražo kalcija karbīdu un silīcija karbīdu (SIC) kā blakusproduktu.
(2) Elektrodu krāsns ar gāzveida oglekļa avotiem
Eksperimentālā metode, izmantojot metānu (ch₄) kā oglekļa avotu: Cao+ch₄δ cac₂ +2 h₂ ↑
Joprojām pētniecības posmā tehnisko izaicinājumu dēļ.
(3) Bio-reducēšana (eksperimentāla)
Izmanto mikroorganismus, lai samazinātu kako₃ līdz CAC₂, bet mērogojamība ir ierobežota.
