Yaygın olarak bilinen kalsiyum karbür (CaC₂)karbürveyaelektrikli taş, esas olarak yüksek sıcaklık reaksiyonlarını içeren endüstriyel işlemlerle üretilir.
1. Elektrik ark ocağı yöntemi (ana endüstriyel süreç)
Prensip
Bu yöntemlekireçtaşı (CaCO₃)Vekok (karbon)sıcaklıkta bir elektrik ark ocağında reaksiyona girer2000-2200 derece. Reaksiyon iki aşamada gerçekleşir:
Kireçtaşı ayrışması:CaCO₃ΔCaO+CO₂↑
Kalsiyum oksidin karbonla indirgenmesi:CaO+3CEElektrik arkCaC₂+CO↑
İşlem
Hammaddelerin hazırlanması:
Kireçtaşı(saflık %90'dan büyük veya eşit) belirli bir parçacık boyutuna kadar ezilir.
Kola(yüksek sabit karbon, düşük kükürt) indirgeyici bir madde ve elektrik iletkeni olarak görev yapar.
Karıştırma:
Kireçtaşı ve kok karıştırılırkütle oranı 1:3ve fırına verilir.
Yüksek sıcaklık reaksiyonu:
Elektrik akımının (200-400 V) etkisi altında, karışımı 2000 derecenin üzerinde bir sıcaklığa ısıtan bir ark oluşur.
Kalsiyum oksit, kalsiyum karbür ve karbon monoksit (CO) oluşturmak üzere karbonla reaksiyona girer.
Ürün işleme:
Erimiş kalsiyum karbür, katı bloklar oluşturmak üzere kalıplarda soğutulur.
CO gazı ya serbest bırakılır (saflaştırılarak) ya da geri dönüştürülür.
Avantajları
Yüksek verimlilik, büyük ölçekli üretime uygun (dünyanın yıllık üretimi 100 milyon tonu aşıyor).
Endüstriyel ölçekte asetilen üretimi için uygun maliyetli.
Kusurlar
Son derece enerji yoğun (ton CaC₂ başına ~3000-4000 kW/saat).
Yüksek saflıkta kok gerekir ve CO emisyonları oluşur.
2. Yüksek sıcaklıkta karbotermik indirgeme (laboratuar veya özel işlemler)
Prensip
Kalsiyum oksitten kalsiyum karbür üretmek için indirgeyici madde olarak silikon dioksit (SiO₂) veya alüminyumun kullanılması:
CaO+3CYüksek sıcaklık.CaC₂+CO↑
veya
4CaO+Al₂O₃Yüksek sıcaklık.2CaC₂+2CaO\\cdotpAl₂O₃
İşlem
Kalsinasyon: Kireçtaşı ısıtılarak kalsiyum oksit (CaO) üretilir.
Reaksiyon: CaO смешивается с углеродом (или кремнием/алюминием) и нагревается в печи (>2000 derece).
Ürün Temizliği: Soğutulan ürün CaC₂ açığa çıkaracak şekilde ezilir ve saflaştırılır.
Avantajları
Laboratuvar sentezi veya küçük ölçekli üretim için uygundur.
Temizliğin hassas kontrolünü sağlar.
Kusurlar
Düşük verimlilik ve yüksek enerji maliyetleri endüstriyel kullanımı sınırlamaktadır.
3. Alternatif Yöntemler
(1) Silika kullanılarak karbotermik indirgeme
İndirgeyici madde olarak SiO₂ kullanır: 2CaO+SiO₂+5CΔ2CaC₂+SiC+4CO↑.
Yan ürün olarak kalsiyum karbür ve silisyum karbür (SiC) üretir.
(2) Gazlı karbon kaynaklarına sahip elektrot fırını
Karbon kaynağı olarak metan (CH₄) kullanan deneysel yöntem: CaO+CH₄ΔCaC₂+2H₂↑
-Teknik sorunlar nedeniyle hâlâ araştırma aşamasında.
(3) Biyoredüksiyon (deneysel)
CaCO₃'yu CaC₂'ye indirgemek için mikroorganizmaları kullanır, ancak ölçeklenebilirlik sınırlıdır.