طرق إنتاج كربيد الكالسيوم (CAC₂)
كربيد الكالسيوم (CAC₂) ، المعروف باسمكربيدأوحجر كهربائي، يتم إنتاجه بشكل أساسي من خلال الأساليب الصناعية التي تنطوي على ردود فعل عالية الحرارة.
1. طريقة فرن القوس الكهربائي (العملية الصناعية السائدة)
مبدأ
في هذه الطريقة ،الحجر الجيري (caco₃)وفحم الكوك (الكربون)تتفاعل في فرن القوس الكهربائي في درجات حرارة2000-2200 درجة. يحدث التفاعل على مرحلتين:
تحلل الحجر الجيري: caco₃δ Cao+co₂ ↑
تقليل أكسيد الكالسيوم بالكربون: Cao +3 celectric arc cac₂+co ↑
تدفق العملية
تحضير المواد الخام:
الحجر الجيري(نقاء أكبر من أو يساوي 90 ٪) يتم سحقه بحجم جسيم معين.
فحم الكوك(محتوى الكربون الثابت العالي ، الكبريت المنخفض) يعمل كعامل تقليل وموصل كهربائي.
خلط:
يتم خلط الحجر الجيري وفحم الكوك في أ1: 3 نسبة الكتلةوتغذية في الفرن.
رد فعل درجات الحرارة العالية:
يولد التيار الكهربائي (200-400 فولت) قوسًا ، وتسخين الخليط لأكثر من 2000 درجة.
يتفاعل أكسيد الكالسيوم مع الكربون لتشكيل كربيد الكالسيوم وأول أكسيد الكربون (CO).
معالجة المنتجات:
يتم تبريد كربيد الكالسيوم المنصهر في قوالب لتشكيل كتل صلبة.
غاز ثاني أكسيد الكربون إما تنفيس (مع التنظيف) أو إعادة تدويره.
المزايا
كفاءة عالية ، مناسبة للإنتاج على نطاق واسع (الناتج السنوي العالمي يتجاوز 100 مليون طن).
فعال من حيث التكلفة لإنتاج الأسيتيلين على نطاق صناعي.
عيوب
كثيفة الطاقة للغاية (حوالي 3000-4000 كيلو واط في الساعة لكل طن من cac₂).
يتطلب فحم الكوك العالي ويولد انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.
2. انخفاض في درجة الحرارة العالية للحرارة (العمليات المعملية أو المتخصصة)
مبدأ
يستخدم ثاني أكسيد السيليكون (SIO₂) أو الألومنيوم كعامل تقليل لإنتاج كربيد الكالسيوم من أكسيد الكالسيوم:
Cao +3 chigh temp. cac₂+co ↑
أو
4cao+al₂o₃high temp. 2cac₂ +2 cao \ cdotpal₂o₃
تدفق العملية
التكاليف: يتم تسخين الحجر الجيري لإنتاج أكسيد الكالسيوم (CAO).
رد فعل: CaO is mixed with carbon (or silicon/aluminum) and heated in a furnace (>2000 درجة).
تنقية المنتج: يتم سحق المنتج المبرد وتكريره لعزل cac₂.
المزايا
مناسبة لتوليف المختبر أو الإنتاج على نطاق صغير.
يسمح بالتحكم الدقيق في النقاء.
عيوب
انخفاض الكفاءة وتكاليف الطاقة المرتفعة تحد من الاستخدام الصناعي.
3. طرق بديلة
(1) تقليل الكربوثرفال مع ثاني أكسيد السيليكون
يستخدم SiO₂ كعامل تخفيض: 2Cao+Sio₂ +5 Cδ 2Cac₂+Sic +4
ينتج كربيد الكالسيوم وكربيد السيليكون (SIC) كمنتج ثانوي.
(2) فرن القطب مع مصادر الكربون الغازية
الطريقة التجريبية باستخدام الميثان (CH₄) كمصدر للكربون: CAO+CH₄δ cac₂ +2 H₂ ↑
لا يزال في مرحلة البحث بسبب التحديات التقنية.
(3) تقليل البيو (التجريبي)
يستخدم الكائنات الحية الدقيقة لتقليل caco₃ إلى cac₂ ، ولكن قابلية التوسع محدودة.
