Productiemethoden van calciumcarbide (CAC₂)
Calciumcarbide (CAC₂), algemeen bekend alsCarbideOfElektrische steen, Wordt voornamelijk geproduceerd via industriële methoden die reacties op hoge temperatuur omvatten.
1. Electric Arc Furnace -methode (mainstream industrieel proces)
Principe
In deze methode,Kalksteen (caco₃)EnCola (koolstof)Worden gereageerd in een elektrische boogoven bij temperaturen van2000–2200 graden. De reactie vindt plaats in twee fasen:
Ontleding van kalksteen: Caco₃δ Cao+co₂ ↑
Vermindering van calciumoxide door koolstof: Cao +3 celectric boog cac₂+co ↑
Processtroom
Grondstofvoorbereiding:
Kalksteen(Zuiverheid groter dan of gelijk aan 90%) wordt verpletterd tot een specifieke deeltjesgrootte.
Cola(Hoog vast koolstofgehalte, lage zwavel) werkt als zowel een reductiemiddel als een elektrische geleider.
Mengsel:
Kalksteen en cola zijn gemengd in een1: 3 massaverhoudingEn gevoed in de oven.
Hoge-temperatuurreactie:
Een elektrische stroom (200 - 400 V) genereert een boog en verwarmt het mengsel tot meer dan 2000 graden.
Calciumoxide reageert met koolstof om calciumcarbide en koolmonoxide (CO) te vormen.
Productbehandeling:
Molten calciumcarbide wordt gekoeld in vormen om vaste blokken te vormen.
CO -gas wordt geventileerd (met schrobben) of gerecycled.
Voordelen
Hoog efficiëntie, geschikt voor grootschalige productie (wereldwijde jaarlijkse output is meer dan 100 miljoen ton).
Kosteneffectief voor industriële acetyleenproductie.
Nadelen
Extreem energie-intensief (~ 3000–4000 kWh per ton CAC₂).
Vereist hoogwaardige cola en genereert CO-emissies.
2. Karbotherme reductie op hoge temperatuur (lab-schaal of gespecialiseerde processen)
Principe
Gebruikt siliciumdioxide (SIO₂) of aluminium als een reductiemiddel om calciumcarbide uit calciumoxide te produceren:
Cao +3 Chigh Temp. Cac₂+Co ↑
of
4cao+al₂o₃high temp. 2cac₂ +2 cao \ cdotpal₂o₃
Processtroom
Verkalking: Kalksteen wordt verwarmd om calciumoxide (CaO) te produceren.
Reactie: CaO is mixed with carbon (or silicon/aluminum) and heated in a furnace (>2000 graden).
Productzuivering: Het gekoelde product is verpletterd en verfijnd om CAC₂ te isoleren.
Voordelen
Geschikt voor laboratoriumsynthese of kleinschalige productie.
Maakt nauwkeurige controle over zuiverheid mogelijk.
Nadelen
Lage efficiëntie en hoge energiekosten beperken industrieel gebruik.
3. Alternatieve methoden
(1) Carbothermische reductie met siliciumdioxide
Gebruikt Sio₂ als een reducerende agent: 2cao+Sio₂ +5 CA 2CAC₂+SIC +4 Co ↑
Produceert calciumcarbide en siliciumcarbide (sic) als bijproduct.
(2) Elektrode -oven met gasvormige koolstofbronnen
Experimentele methode met methaan (ch₄) als koolstofbron: CaO+ch₄δ cac₂ +2 h₂ ↑
Nog steeds in onderzoeksfase vanwege technische uitdagingen.
(3) Bio-reductie (experimenteel)
Gebruikt micro -organismen om CACO₃ te verminderen tot CAC₂, maar de schaalbaarheid is beperkt.
