Kalsiumkarbid (CaC₂), ofte kjent somkarbidellerelektrisk stein, produseres hovedsakelig ved industrielle prosesser som involverer høytemperaturreaksjoner.
1. Elektrisk lysbueovnsmetode (hovedindustriell prosess)
Prinsipp
Med denne metodenkalkstein (CaCO₃)Ogkoks (karbon)gjennomgå en reaksjon i en lysbueovn ved en temperatur2000-2200 grader. Reaksjonen foregår i to trinn:
Nedbryting av kalkstein:CaCO₃ΔCaO+CO₂↑
Reduksjon av kalsiumoksid med karbon:CaO+3CEEelektrisk lysbueCaC₂+CO↑
Behandle
Klargjøring av råvarer:
Kalkstein(renhet Større enn eller lik 90%) knuses til en viss partikkelstørrelse.
Cola(høyt fiksert karbon, lavt svovel) fungerer som et reduksjonsmiddel og leder av elektrisitet.
Blanding:
Kalkstein og koks blandes innmasseforhold 1:3og mates inn i ovnen.
Høy temperatur reaksjon:
Under påvirkning av elektrisk strøm (200-400 V) dannes en lysbue som oppvarmer blandingen til en temperatur på mer enn 2000 grader.
Kalsiumoksid reagerer med karbon og danner kalsiumkarbid og karbonmonoksid (CO).
Produktbehandling:
Smeltet kalsiumkarbid avkjøles i former for å danne solide blokker.
CO-gassen frigjøres enten (med rensing) eller resirkuleres.
Fordeler
Høy effektivitet, egnet for storskala produksjon (verdens årlige produksjon overstiger 100 millioner tonn).
Kostnadseffektiv for produksjon av acetylen i industriell skala.
Feil
Ekstremt energikrevende (~3000-4000 kW/t per tonn CaC₂).
Koks med høy renhet er nødvendig og CO-utslipp genereres.
2. Høytemperatur karbotermisk reduksjon (laboratorium eller spesialiserte prosesser)
Prinsipp
Bruk av silisiumdioksid (SiO₂) eller aluminium som reduksjonsmiddel for å produsere kalsiumkarbid fra kalsiumoksid:
CaO+3Høy temp.CaC₂+CO↑
eller
4CaO+Al₂O₃Høy temp.2CaC₂+2CaO\\cdotpAl₂O₃
Behandle
Kalsinering: Kalkstein varmes opp for å produsere kalsiumoksid (CaO).
Reaksjon: CaO смешивается с углеродом (или кремнием/алюминием) и нагревается в печи (>2000 grader).
Produktrengjøring: Det avkjølte produktet knuses og renses for å frigjøre CaC2.
Fordeler
Egnet for laboratoriesyntese eller småskala produksjon.
Gir presis kontroll av renslighet.
Feil
Lav effektivitet og høye energikostnader begrenser industriell bruk.
3. Alternative metoder
(1) Karbotermisk reduksjon ved bruk av silika
Bruker SiO₂ som et reduksjonsmiddel: 2CaO+SiO₂+5CΔ2CaC₂+SiC+4CO↑.
Produserer kalsiumkarbid og silisiumkarbid (SiC) som et biprodukt.
(2) Elektrodeovn med gassformige karbonkilder
Eksperimentell metode med metan (CH₄) som karbonkilde: CaO+CH₄ΔCaC₂+2H₂↑
Fortsatt under forskning på grunn av -tekniske problemer.
(3) Bioreduksjon (eksperimentell)
Bruker mikroorganismer for å redusere CaCO₃ til CaC₂, men skalerbarheten er begrenset.