Metódy výroby karbidu vápnika (CAC₂)
Karbid vápenatý (CAC₂), bežne známy akoKarbidAleboElektrický kameň, Je primárne produkovaný priemyselnými metódami, ktoré zahŕňajú vysokoteplotné reakcie.
1. Metóda elektrickej oblúkovej pece (hlavný priemyselný proces)
Zásada
V tejto metóde,Vápenec (Caco₃)AKoks (uhlík)Reagujú v elektrickej oblúkovej peci pri teplotách2000 - 2200 stupňov. Reakcia sa vyskytuje v dvoch fázach:
Rozklad vápenca: Caco₃5 CAO+CO₂ ↑
Redukcia oxidu vápenatého uhlíkom: Cao +3 Celectric Arc Cac₂+Co ↑
Tok procesu
Príprava surovín:
Vápencový(Čistota väčšia alebo rovná 90%) je rozdrvená na špecifickú veľkosť častíc.
Koks(Vysoký obsah fixného obsahu uhlíka, nízka síra) pôsobí ako redukčné činidlo aj elektrický vodič.
Miešanie:
Vápenec a koks sú zmiešané v a1: 3 pomer hmotnostiA privádzané do pece.
Vysokoteplotná reakcia:
Elektrický prúd (200 - 400 V) generuje oblúk a zahrieva zmes na viac ako 2000 stupňov.
Oxid vápenatý reaguje s uhlíkom za vzniku karbidu vápenatého a oxidu uhoľnatého (CO).
Manipulácia s výrobkom:
Karbid roztaveného vápnika sa ochladí vo formách za vzniku tuhých blokov.
Co plyn sa buď vetraje (s čistením) alebo recykluje.
Výhody
Vysoká účinnosť, vhodná na rozsiahlu výrobu (globálna ročná produkcia presahuje 100 miliónov ton).
Nákladovo efektívne pre výrobu acetylénu priemyselného rozsahu.
Nevýhody
Mimoriadne energeticky náročné (~ 3000-4000 kWh na tonu CAC₂).
Vyžaduje vysokokvalitný koks a generuje emisie CO.
2. Vysokoteplotná karbothermická redukcia (laboratórne alebo špecializované procesy)
Zásada
Používa oxid kremíka (SIO₂) alebo hliník ako redukčné činidlo na výrobu karbidu vápenatého z oxidu vápenatého:
Cao +3 Chigh Temp. CAC₂+CO ↑
alebo
4Cao+al₂o₃high temp. 2Cac₂ +2 cao \ cdotpal₂o₃
Tok procesu
Kalcinácia: Vápenec sa zahrieva na výrobu oxidu vápenatého (CAO).
Reakcia: CaO is mixed with carbon (or silicon/aluminum) and heated in a furnace (>2000 stupňov).
Čistenie produktu: Chladený produkt je rozdrvený a vylepšený na izoláciu CAC₂.
Výhody
Vhodné pre laboratórnu syntézu alebo výrobu malého rozsahu.
Umožňuje presnú kontrolu nad čistotou.
Nevýhody
Nízka účinnosť a vysoké náklady na energiu obmedzujú priemyselné využitie.
3. Alternatívne metódy
(1) Karbottermálna redukcia oxidom kremíka
Používa sio₂ ako redukčný agent: 2CAO+sio₂ +5 c5 2cac₂+sic +4 co ↑
Produkuje karbid vápenatý a karbid kremíka (SIC) ako vedľajší produkt.
(2) Elektródová pec s plynovými zdrojmi uhlíka
Experimentálna metóda s použitím metánu (CH₄) ako zdroja uhlíka: CAO+CH₄A CAC₂ +2 H₂ ↑
Stále vo fáze výskumu z dôvodu technických výziev.
(3) Bio-redukcia (experimentálne)
Používa mikroorganizmy na zníženie Caco₃ na CAC₂, ale škálovateľnosť je obmedzená.
