Kaedah Pengeluaran Kalsium Karbida (CAC₂)
Kalsium karbida (CAC₂), biasanya dikenali sebagaiKarbidaAtauBatu elektrik, Terutamanya dihasilkan melalui kaedah perindustrian yang melibatkan tindak balas suhu tinggi.
1. Kaedah relau arka elektrik (proses perindustrian arus perdana)
Prinsip
Dalam kaedah ini,Batu kapur (Caco₃)DanCoke (Karbon)Bertindak balas dalam relau arka elektrik pada suhu2000-2200 darjah. Reaksi berlaku dalam dua peringkat:
Penguraian batu kapur: Caco₃δ cao+co₂ ↑
Pengurangan kalsium oksida oleh karbon: Cao +3 celectric arc cac₂+co ↑
Aliran proses
Penyediaan bahan mentah:
Batu kapur(Kesucian lebih besar daripada atau sama dengan 90%) dihancurkan kepada saiz zarah tertentu.
Coke(Kandungan karbon tetap tinggi, sulfur rendah) bertindak sebagai ejen pengurangan dan konduktor elektrik.
Mencampurkan:
Batu kapur dan kok dicampur dalam aNisbah Massa 1: 3Dan dimasukkan ke dalam relau.
Tindak balas suhu tinggi:
Arus elektrik (200-400 V) menjana arka, memanaskan campuran hingga lebih dari 2000 darjah.
Kalsium oksida bertindak balas dengan karbon untuk membentuk kalsium karbida dan karbon monoksida (CO).
Pengendalian produk:
Calcium carbide cair disejukkan dalam acuan untuk membentuk blok pepejal.
Gas Co sama ada dibuang (dengan menggosok) atau dikitar semula.
Kelebihan
Kecekapan tinggi, sesuai untuk pengeluaran berskala besar (output tahunan global melebihi 100 juta tan).
Kos efektif untuk pengeluaran asetilena skala industri.
Kekurangan
Sangat intensif tenaga (~ 3000-4000 kWh per tan CAC₂).
Memerlukan Coke Kecaman Tinggi dan menghasilkan pelepasan CO.
2. Pengurangan karbhotermik suhu tinggi (proses makmal atau khusus)
Prinsip
Menggunakan silikon dioksida (SIO₂) atau aluminium sebagai agen pengurangan untuk menghasilkan kalsium karbida dari kalsium oksida:
Cao +3 Chigh temp. Cac₂+Co ↑
atau
4cao+al₂o₃high temp. 2cac₂ +2 cao \ cdotpal₂o₃
Aliran proses
Kalkinasi: Batu kapur dipanaskan untuk menghasilkan kalsium oksida (CAO).
Tindak balas: CaO is mixed with carbon (or silicon/aluminum) and heated in a furnace (>2000 darjah).
Pembersihan produk: Produk yang disejukkan dihancurkan dan ditapis untuk mengasingkan Cac₂.
Kelebihan
Sesuai untuk sintesis makmal atau pengeluaran berskala kecil.
Membolehkan kawalan yang tepat ke atas kesucian.
Kekurangan
Kecekapan yang rendah dan kos tenaga yang tinggi mengehadkan penggunaan perindustrian.
3. Kaedah alternatif
(1) Pengurangan karboter dengan silikon dioksida
Menggunakan SIO₂ sebagai ejen pengurangan: 2cao+sio₂ +5 cδ 2Cac₂+sic +4 Co ↑
Menghasilkan kalsium karbida dan silikon karbida (sic) sebagai produk sampingan.
(2) relau elektrod dengan sumber karbon gas
Kaedah eksperimen menggunakan metana (CH₄) sebagai sumber karbon: Cao+ch₄δ Cac₂ +2 h₂ ↑
Masih dalam fasa penyelidikan disebabkan oleh cabaran teknikal.
(3) pengurangan bio (eksperimen)
Menggunakan mikroorganisma untuk mengurangkan Caco₃ ke CAC₂, tetapi skalabiliti adalah terhad.
