Kalsium karbida (CAC₂), biasanya dikenali sebagaikarbidaataubatu elektrik, terutamanya dihasilkan oleh proses perindustrian yang melibatkan tindak balas suhu tinggi.
1. Kaedah relau arka elektrik (proses perindustrian utama)
Prinsip
Dengan kaedah inibatu kapur (Caco₃)DanCoke (Karbon)menjalani tindak balas dalam relau arka elektrik pada suhu2000-2200 darjah. Reaksi berlaku dalam dua peringkat:
Penguraian batu kapur: Caco₃Δcao+co₂ ↑
Pengurangan kalsium oksida oleh karbon: Cao +3 ceelectric arccac₂+co ↑
Proses
Penyediaan bahan mentah:
Batu kapur(kesucian lebih besar daripada atau sama dengan 90%) dihancurkan kepada saiz zarah tertentu.
Coke(karbon tetap tinggi, sulfur rendah) bertindak sebagai ejen pengurangan dan konduktor elektrik.
Mencampurkan:
Batu kapur dan kok dicampurNisbah Massa 1: 3dan dimasukkan ke dalam ketuhar.
Tindak balas suhu tinggi:
Di bawah pengaruh arus elektrik (200-400 V), arka terbentuk, memanaskan campuran ke suhu lebih daripada 2000 darjah.
Kalsium oksida bertindak balas dengan karbon untuk membentuk kalsium karbida dan karbon monoksida (CO).
Pemprosesan produk:
Calcium carbide cair disejukkan dalam acuan untuk membentuk blok pepejal.
Gas CO sama ada dikeluarkan (dengan pembersihan) atau dikitar semula.
Kelebihan
Kecekapan tinggi, sesuai untuk pengeluaran berskala besar (pengeluaran tahunan dunia melebihi 100 juta tan).
Kos efektif untuk pengeluaran asetilena pada skala perindustrian.
Kelemahan
Sangat intensif tenaga (~ 3000-4000 kW/j per tan CAC₂).
Coke kemelut tinggi diperlukan dan pelepasan CO dijana.
2. Pengurangan karbhotermik suhu tinggi (proses makmal atau khusus)
Prinsip
Menggunakan silikon dioksida (SIO₂) atau aluminium sebagai ejen pengurangan untuk menghasilkan kalsium karbida dari kalsium oksida:
Cao +3 Chigh Temp.cac₂+Co ↑
atau
4cao+al₂o₃high temp.2cac₂ +2 cao \\ cdotpal₂o₃
Proses
Kalkinasi: Batu kapur dipanaskan untuk menghasilkan kalsium oksida (CAO).
Tindak balas: CaO смешивается с углеродом (или кремнием/алюминием) и нагревается в печи (>2000 darjah).
Pembersihan produk: Produk yang disejukkan dihancurkan dan disucikan untuk melepaskan CAC₂.
Kelebihan
Sesuai untuk sintesis makmal atau pengeluaran berskala kecil.
Membolehkan kawalan kebersihan yang tepat.
Kelemahan
Kecekapan yang rendah dan kos tenaga yang tinggi mengehadkan penggunaan perindustrian.
3. Kaedah alternatif
(1) pengurangan karboker menggunakan silika
Menggunakan SIO₂ sebagai ejen pengurangan: 2cao+sio₂ +5 cΔ2cac₂+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+ch₄Δcac₂ +2 h₂ ↑
Masih di bawah penyelidikan kerana masalah teknikal -.
(3) bioreduction (eksperimen)
Menggunakan mikroorganisma untuk mengurangkan Caco₃ ke CAC₂, tetapi skalabiliti adalah terhad.