Kalsiyum Karbür Üretim Yöntemleri (CAC₂)
Yaygın olarak bilinen kalsiyum karbür (CAC₂)KarbürVeyaElektrikli taş, Öncelikle yüksek sıcaklık reaksiyonları içeren endüstriyel yöntemlerle üretilir.
1. Elektrik Arc Fırın Yöntemi (ana akım endüstriyel işlem)
İlke
Bu yöntemde,Kireçtaşı (Caco₃)VeKola (Karbon)Sıcaklıklarda elektrik ark fırında reaksiyona sokulur2000–2200 derece. Reaksiyon iki aşamada gerçekleşir:
Kireçtaşının ayrışması: Caco₃δ cao+co₂ ↑
Kalsiyum oksitin karbon tarafından azaltılması: Cao +3 celectric ark cac₂+co ↑
İşlem akışı
Hammadde hazırlığı:
Kireçtaşı(Saflık%90'a eşit veya eşit) belirli bir parçacık boyutuna ezilir.
Kola(Yüksek sabit karbon içeriği, düşük kükürt) hem indirgeyici bir ajan hem de elektrik iletkeni görevi görür.
Karıştırma:
Kireçtaşı ve kola1: 3 kütle oranıVe fırına beslendi.
Yüksek sıcaklık reaksiyonu:
Bir elektrik akımı (200-400 V) bir ark üretir ve karışımı 2000'den fazla dereceye kadar ısıtır.
Kalsiyum oksit, kalsiyum karbür ve karbon monoksit (CO) oluşturmak için karbon ile reaksiyona girer.
Ürün işleme:
Erimiş kalsiyum karbür, katı bloklar oluşturmak için kalıplarda soğutulur.
CO gazı ya havalandırılır (ovma ile) veya geri dönüştürülür.
Avantajlar
Yüksek verimlilik, büyük ölçekli üretim için uygun (küresel yıllık üretim 100 milyon tonu aşıyor).
Endüstriyel ölçekli asetilen üretimi için uygun maliyetli.
Dezavantajlar
Son derece enerji yoğun (ton CAC₂ başına ~ 3000-4000 kWh).
Yüksek saflıkta kola gerektirir ve ortak emisyonlar üretir.
2. Yüksek sıcaklık karbotermik indirgeme (laboratuvar ölçekli veya özel süreçler)
İlke
Kalsiyum oksitten kalsiyum karbür üretmek için indirgeyici bir ajan olarak silikon dioksit (SIO₂) veya alüminyum kullanır:
Cao +3 chigh sıcaklığı. Cac₂+co ↑
veya
4cao+al₂o₃high sıcaklık. 2Cac₂ +2 cao \ cdotpal₂o₃
İşlem akışı
Kalesat: Kireçtaşı kalsiyum oksit (CAO) üretmek için ısıtılır.
Tepki: CaO is mixed with carbon (or silicon/aluminum) and heated in a furnace (>2000 derece).
Ürün saflaştırma: Soğutulmuş ürün ezilir ve CAC₂ izole etmek için rafine edilir.
Avantajlar
Laboratuvar sentezi veya küçük ölçekli üretim için uygundur.
Saflık üzerinde hassas kontrol sağlar.
Dezavantajlar
Düşük verimlilik ve yüksek enerji maliyetleri endüstriyel kullanımını sınırlar.
3. Alternatif yöntemler
(1) Silikon dioksit ile karbotermal azalma
Sio₂'yu indirgeyici bir ajan olarak kullanır: 2CAO+Sio₂ +5 CΔ 2Cac₂+Sic +4 Co ↑
Bir yan ürün olarak kalsiyum karbür ve silikon karbür (sic) üretir.
(2) Gazlı karbon kaynakları olan elektrot fırını
Karbon kaynağı olarak metan (CH₄) kullanan deneysel yöntem: CAO+CH₄δ CAC₂ +2 H₂ ↑
Teknik zorluklar nedeniyle hala araştırma aşamasında.
(3) Biyo-azaltma (deneysel)
Caco₃'u CAC₂ olarak azaltmak için mikroorganizmalar kullanır, ancak ölçeklenebilirlik sınırlıdır.
