Jaki jest proces produkcji węglika wapnia?

Chemia produkcji węglika wapnia

Węglik wapnia wytwarza się w wyniku reakcji wapna palonego ze źródłem węgla w wysokiej temperaturze w piecu elektrycznym. Ogólna reakcja to CaO + 3C do CaC2 + CO. Jest ona silnie endotermiczna, pochłania około 466 kJ na mol utworzonego węglika i przebiega z użyteczną szybkością dopiero powyżej około 1900 C. Dlatego węglik jest produktem pieca elektrycznego: energia musi być dostarczana elektrycznie, poprzez ogrzewanie oporowe przez sam wsad, a nie przez spalanie paliwa w strefie reakcji. Produkt jest spuszczany w postaci płynnej, chłodzony, kruszony i sortowany, a następnie sprzedawany na podstawie ilości uwolnionego acetylenu, a nie na podstawie prostego testu chemicznego.

Surowce i ich wymagania

Wapno jest pierwszym wejściem. Musi zawierać dużo tlenku wapnia i niską zawartość krzemionki, żelaza i siarki, ponieważ krzemionka i żelazo ulegają redukcji w piecu i zużywają energię, podczas gdy siarka częściowo przechodzi do węglika i stwarza problemy w dalszym wytwarzaniu acetylenu. Źródłem węgla jest zwykle koks, antracyt, koks naftowy lub węgiel brunatny o niskiej zawartości popiołu i niskiej zawartości substancji lotnych; popiół dostarcza niepożądanych tlenków, a substancje lotne zwiększają ładunek gazu. W obu przypadkach liczy się klasyfikacja wielkości wsadu: wsad pieca musi pozostać przepuszczalny, tak aby ścieżka prądu pozostała stabilna, a wznoszący się tlenek węgla mógł wydostawać się bez tworzenia kanałów, a drobne cząstki są zwykle odsiewane, ponieważ blokują wsad i sprzyjają mostkowaniu.

Działanie pieca i jakość produktu

Klasyfikacja, pakowanie i dalsze wykorzystanie

Po stuknięciu schłodzony węglik jest kruszony i przesiewany. Kawałki są klasyfikowane według wielkości, a drobniejszy materiał, czasami nazywany drobnym węglikiem lub proszkiem, jest oddzielnym produktem mającym własne wymagania dotyczące postępowania. Ponieważ węglik wapnia reaguje z wilgocią, uwalniając acetylen, opakowanie musi chronić produkt przed powietrzem i wodą, a przestrzeń gazową w pojemniku należy traktować jako potencjalnie niebezpieczną. W dalszej części procesu węglik jest wykorzystywany do wytwarzania acetylenu do spawania i cięcia, jako odsiarczacz w obróbce żelaza i stali oraz jako surowiec w syntezie chemicznej. Każde z tych zastosowań preferuje inną frakcję wielkości i inną wydajność acetylenu, dlatego też klasyfikacja i stopień wytwarzania, a nie tylko zawartość węglika wapnia, są zapisane w specyfikacjach zakupu.

Praktyka bezpieczeństwa i obsługi

Węglik wapnia jest materiałem-reagującym z wodą. Należy go przechowywać w suchym miejscu, z dala od wilgotnych podłóg, a każdy obszar manipulacji wymaga ochrony przed wnikaniem wody i iskrami. Acetylen powstający przypadkowo w zamkniętej przestrzeni stwarza ryzyko pożaru i wybuchu, dlatego wentylacja i monitorowanie gazów są częścią normalnej praktyki wszędzie tam, gdzie przechowywany lub kruszony jest węglik. Kontakt z wilgocią również powoduje degradację produktu, dlatego kontrola przy odbiorze zawsze obejmuje sprawdzenie, czy pojemniki są nienaruszone i czy materiał-jest sypki, a nie zbrylony. Analiza przesiewowa i badanie wytwarzania acetylenu to standardowe kontrole akceptacji.

Często zadawane pytania

Q:Jaka jest reakcja, w wyniku której powstaje węglik wapnia?
A: CaO + 3C do CaC2 + CO. Reakcja jest endotermiczna, absorbuje około 466 kJ na mol i potrzebuje około 1900 do 2200 C, aby przebiegać z użyteczną szybkością.

Q:Dlaczego węglik jest wytwarzany w piecu elektrycznym?
O: Ponieważ reakcja wymaga bardzo wysokiej temperatury i dużej ilości energii. Ogrzewanie elektryczne poprzez wsad dostarcza tę energię bezpośrednio, czego nie są w stanie uzyskać piece opalane paliwem-w tym zakresie temperatur.

Q:Jakie źródło węgla jest wykorzystywane?
Odp.: Koks, antracyt, koks naftowy lub węgiel brunatny o niskiej zawartości popiołu. Kluczowymi wymaganiami są niska zawartość popiołu i substancji lotnych, a także klasyfikacja wielkości zapewniająca przepuszczalność wsadu.

Q:Co decyduje o wartości handlowej węglika wapnia?
Odp.: Wydajność wytwarzania acetylenu na jednostkę masy wraz ze stopniem wielkości. Kupujący testują wydajność gazu, zamiast polegać wyłącznie na nominalnej zawartości węglików.

Q:Jak należy przechowywać węglik wapnia?
Odp.: Suszyć, w szczelnie zamkniętym-odpornym na wilgoć opakowaniu, z dala od wilgotnych podłóg i z dala od źródeł zapłonu. Reaguje z wodą uwalniając acetylen, dlatego w obszarach przechowywania i kruszenia wymagana jest wentylacja i monitorowanie gazu.

Q:Czy wielkość węglika ma znaczenie przy obróbce stali?
O: Tak. Praktyka odsiarczania zwykle opiera się na określonej przesianej frakcji, a partia o nietypowych-wymiarach zmienia zarówno szybkość podawania, jak i reakcję odsiarczania.