Kalcio karbido naudojimas: acetileno išeiga, plieno desulfuravimas ir cheminės sintezės būdai

Reakcija, kuri apibrėžia produktą

Kalcio karbidas, CaC2, yra nuo pilkos iki juodos spalvos, kieta kristalinė medžiaga, gaminama elektros lanko krosnyje, aukštoje temperatūroje redukuojant kalkes anglimi. Jo pramoninė vertė priklauso nuo vienos reakcijos: susilietus su vandeniu, jis greitai hidrolizuojasi ir išskiria acetileno dujas, todėl kalcio hidroksidas lieka kaip šalutinis produktas. Stechiometrija yra CaC2 + 2H2O=C2H2 + Ca(OH)2. Vienas kilogramas chemiškai gryno kalcio karbido atitinka apytiksliai 15,6 molio, o tai standartinėmis nulio laipsnių Celsijaus sąlygomis ir viena atmosfera atitinka teorinę dujų išeigą, kuri yra maždaug 348 litrai acetileno kilogramui. Komercinėje medžiagoje yra priemaišų ir nesureagavusių kalkių, todėl rūšiuotas karbidas parduodamas pagal dujų išeigos specifikaciją, o ne vien tik laboratorinio grynumo rodiklį, o praktinė išeiga nukrenta žemiau teorinio maksimumo, nes dalis karbido prarandama dėl smulkių dalelių, drėgmės ir nebaigios reakcijos.

Acetileno generavimas suvirinimui, pjovimui ir metalo apdirbimui

Seniausias didelio masto{0}}naudojimas yra acetileno gamyba. Karbidas įpilamas į generatorių, vanduo įleidžiamas kontroliuojamu būdu, o susidariusios dujos ištraukiamos, atšaldomos, išdžiovinamos ir tiekiamos į suvirinimo degiklius, pjovimo antgalius, kietinimo liepsna{2} stotis ir litavimo stendus. Deguonies -acetileno liepsna pasiekia maždaug 3 100 laipsnių Celsijaus vidiniame kūgyje, kuris yra pakankamai karštas, kad laivų statyklose, gamybos ir remonto dirbtuvėse būtų galima pjaustyti ir suvirinti anglies ir mažai-legiruotą plieną. Gamyklos, kurios sunaudoja acetileną, vis dažniau jį gamina vietoje iš karbido, o ne perka dujas balionuose, nes ištirpusio acetileno transportavimas yra reguliuojamas ir brangus, palyginti su žaliava.

Cheminė sintezė: PVC, cianamidas ir tarpiniai produktai

Kalcio karbidas yra cheminių medžiagų šeimos žaliava. Acetilenas iš karbido hidrochlorinamas iki vinilo chlorido monomero, o po to polimerizuojamas į polivinilchloridą – toks būdas išlieka svarbus, kai iš karbido -gaunamas acetilenas yra pigesnis nei naftos chemijos etilenas. Acetilenas taip pat yra 1,4-butandiolio ir įvairių vinilinimo reakcijų pradinis taškas. Atskirai karbidas reaguoja su azotu aukštoje temperatūroje ir gaunamas kalcio cianamidas, naudojamas kaip lėtai-atsipalaiduojanti azoto trąša, defoliantas ir cianido druskų tarpinė medžiaga. Hidrolizės metu išgautas kalcio hidroksidas, žinomas kaip karbido kalkės, naudojamas neutralizavimui, vandens valymui ir kaip dirvožemio gerinimo priemonė, o tai pagerina bendrą karbido chemijos gamyklos ekonomiką.

Metalurgija: plieno nusierinimas ir šlako kontrolė

Geležies ir plieno metalurgijoje kalcio karbidas naudojamas kaip karšto metalo ir plieno sieros šalinimo priemonė. Kadangi kalcis turi didelį afinitetą sierai, į kaušą įpurškus arba maišant karbido{1}} pagrindo medžiagą, ištirpusi siera paverčiama kalcio sulfidu, kurį pasisavina šlakas ir pašalina. Tai taikoma karšto-metalo desulfuravimo stotyse prieš konverterį ir antrinėje metalurgijoje metalurgijoje, kurioms reikia labai mažo sieros kiekio, pvz., vamzdynų plieno, bėgių plieno ir tam tikrų kalimo rūšių. Medžiaga tiekiama kaip sijotas gabalėlis, skirtas maitinti per svorio netekimo sistemą, arba kaip smulkūs milteliai, pernešami azotu įpurškimo vamzdyje. Liejyklų ir plieno gamybos srityse karbidas taip pat dalyvauja kondicionuojant šlaką ir karbiuruojant, kai reikalingas kontroliuojamas anglies papildymas.

Dydis, laikymas ir tvarkymas

Karbidas klasifikuojamas pagal dydžio frakciją, nes tiekimo sistema nustato specifikaciją. Smulkios klasės tinka pneumatiniam įpurškimui ir briketavimui, o stambios gumbų rūšys – įprastiems generatoriams, kurie priklauso nuo vandens sąlyčio kameroje. Visoms rūšims taikomi vienodi tvarkymo reikalavimai: medžiaga turi būti laikoma sausa, sandariose, vėdinamose ir aiškiai pažymėtose talpyklose, atokiai nuo vandens, garų linijų ir drėgnos atmosferos, nes bet kokia drėgmė pradeda hidrolizės reakciją ir išskiria acetileno dujas. Sandėliavimo vietos turi būti klasifikuojamos kaip degios dujos, be atviros liepsnos ar kibirkščių šaltinių, o acetilenas niekada neturi būti uždarytas ten, kur gali kauptis. Pirkėjai turėtų nurodyti dydžio frakciją, mažiausią dujų išeigą, didžiausią smulkių dalelių kiekį ir būgno arba maišelio formatą bei reikalauti su kiekviena partija pateikti dujų -išeigos sertifikatą, nes šis bandymas yra vienintelis praktinis pristatyto karbido metalurginės kokybės patikrinimas.

Dažnai užduodami klausimai

Q:Kiek acetileno pagamina vienas kilogramas kalcio karbido?
A: Grynas CaC2 duoda teorinį maždaug 348 litrų acetileno išeigą kilogramui esant nuliui Celsijaus laipsnių ir vienai atmosferai. Komercinės markės klasifikuojamos pagal išmatuotą dujų išeigą, kuri yra mažesnė už šį teorinį skaičių.

Q:Kam, be suvirinimo, naudojamas kalcio karbidas?
A: Tai yra acetileno{0}}cheminių medžiagų, pvz., PVC vinilo chlorido monomero, kalcio cianamido žaliavos, plieno ir karšto{1} metalo apdorojimo sieros šalinimo agento ir šlako kondicionavimo priedas liejykloje, žaliava.

Q:Kodėl karbidas tiekiamas skirtingo dydžio frakcijomis?
A: Kadangi šėrimo sistema nustato reikalavimą. Sijotas gabalėlis maitina įprastus generatorius ir gravitacijos sistemas, o smulkūs milteliai azotu perduodami įpurškimo pistoletuose arba presuojami į briketus.

Q:Ar kalcio karbidas pavojingas sandėliuojant?
A: Tai pavojinga ta prasme, kad bet koks kontaktas su drėgme išskiria degų acetileną. Jis turi būti laikomas sausas, sandariai uždarytose ir vėdinamose talpyklose, atokiai nuo vandens, garų ir uždegimo šaltinių, ir tvarkomas atitinkamai klasifikuotose vietose.

Q:Kas turėtų būti kalcio karbido pirkimo specifikacijoje?
A: Dydžio frakcija, mažiausia dujų išeiga litrais acetileno kilograme, didžiausias smulkių dalelių kiekis, pakuotės formatas ir analizės sertifikatas, įskaitant pristatytos partijos dujų išsiskyrimo{0}} tyrimo rezultatus.