Kalsiumkarbidi (CaC₂), joka tunnetaan yleisesti nimelläkovametallitaisähköinen kivi, tuotetaan pääasiassa teollisilla prosesseilla, joihin liittyy korkean lämpötilan reaktioita.
1. Valokaariuunimenetelmä (pääasiallinen teollinen prosessi)
Periaate
Tällä menetelmälläkalkkikivi (CaCO₃)Jakoksi (hiili)läpikäyvät reaktion valokaariuunissa lämpötilassa2000-2200 astetta. Reaktio tapahtuu kahdessa vaiheessa:
Kalkkikiven hajoaminen:CaCO₃ΔCaO+CO₂↑
Kalsiumoksidin pelkistys hiilellä:CaO+3CEEsähköinen kaariCaC₂+CO↑
Käsitellä
Raaka-aineiden valmistus:
Kalkkikivi(puhtaus Suurempi tai yhtä suuri kuin 90 %) murskataan tiettyyn hiukkaskokoon.
Koksi(paljon kiinteää hiiltä, vähän rikkiä) toimii pelkistimenä ja sähkön johtimena.
Sekoitus:
Kalkkikivi ja koksi sekoitetaan joukkoonmassasuhde 1:3ja syötetään uuniin.
Korkean lämpötilan reaktio:
Sähkövirran (200-400 V) vaikutuksesta muodostuu kaari, joka lämmittää seoksen yli 2000 asteen lämpötilaan.
Kalsiumoksidi reagoi hiilen kanssa muodostaen kalsiumkarbidia ja hiilimonoksidia (CO).
Tuotteen käsittely:
Sula kalsiumkarbidi jäähdytetään muoteissa kiinteiden lohkojen muodostamiseksi.
CO-kaasu joko vapautetaan (puhdistamalla) tai kierrätetään.
Edut
Korkea hyötysuhde, sopii laajamittaiseen tuotantoon (maailman vuosituotanto ylittää 100 miljoonaa tonnia).
Kustannustehokas asetyleenin tuotantoon teollisessa mittakaavassa.
Vikoja
Erittäin energiaintensiivinen (~3000-4000 kW/h per tonni CaC₂).
Vaaditaan erittäin puhdasta koksia ja syntyy hiilidioksidipäästöjä.
2. Korkean lämpötilan karboterminen pelkistys (laboratorio- tai erikoisprosessit)
Periaate
Piidioksidin (SiO₂) tai alumiinin käyttö pelkistimenä kalsiumkarbidin valmistamiseksi kalsiumoksidista:
CaO+3Korkea lämpötila.CaC₂+CO↑
tai
4CaO+Al2O3Korkea lämpötila 2CaC₂+2CaO\\cdotpAl₂O3
Käsitellä
Kalsinointi: Kalkkikiveä kuumennetaan kalsiumoksidin (CaO) tuottamiseksi.
Reaktio: CaO смешивается с углеродом (или кремнием/алюминием) и нагревается в печи (>2000 astetta).
Tuotteen puhdistus: Jäähtynyt tuote murskataan ja puhdistetaan CaC2:n vapauttamiseksi.
Edut
Soveltuu laboratoriosynteesiin tai pienimuotoiseen tuotantoon.
Mahdollistaa tarkan puhtauden hallinnan.
Vikoja
Alhainen hyötysuhde ja korkeat energiakustannukset rajoittavat teollista käyttöä.
3. Vaihtoehtoiset menetelmät
(1) Karboterminen pelkistys käyttämällä piidioksidia
Käyttää SiO₂:ta pelkistimenä: 2CaO+SiO₂+5CΔ2CaC₂+SiC+4CO↑.
Tuottaa sivutuotteena kalsiumkarbidia ja piikarbidia (SiC).
(2) Elektrodiuuni kaasumaisilla hiilen lähteillä
Koemenetelmä, jossa käytetään metaania (CH4) hiilen lähteenä: CaO+CH₄ΔCaC₂+2H₂↑
Vielä tutkittavana -teknisten ongelmien vuoksi.
(3) Biopelkistys (kokeellinen)
Käyttää mikro-organismeja CaCO3:n pelkistämiseen CaC2:ksi, mutta skaalautuvuus on rajallinen.