Bagaimana Kalsium Karbida Dihasilkan? (Proses Relau Arka Elektrik)

Kalsium karbida (CaC₂)disintesis melaluiproses relau arka elektrik-kaedah-suhu tinggi, tenaga-intensif yang telah menjadi piawaian industri selama lebih satu abad. Proses ini menukarkan kapur (kalsium oksida, CaO) dan kok (karbon, C) kepada kalsium karbida melalui pengurangan karboterma, memanfaatkan haba yang melampau untuk memacu tindak balas. Di bawah ialah pecahan terperinci langkah, peralatan dan kimia yang terlibat.

 

1. Bahan Mentah: Limau nipis dan Coke​

Pengeluaran kalsium karbida bermula dengan dua bahan mentah utama:

Kapur (Kalsium Oksida, CaO): Diperolehi daripada batu kapur (CaCO₃) melalui pengkalsinan-memanaskan batu kapur hingga ~900 darjah dalam tanur untuk menghalau karbon dioksida:

CaCO3​Δ​CaO+CO2​↑

Lime must be high-purity (>95% CaO) untuk meminimumkan kekotoran dalam produk akhir.

Coke (Karbon, C): Bahan api-karbon tinggi, biasanya antrasit atau kok petroleum, dengan sulfur rendah (<0.5%) and ash content. Coke acts as both a reducing agent and an energy source.

2. Relau Arka Elektrik: Peralatan Teras​

Jantung penghasilan kalsium karbida ialahrelau arka elektrik-bekas keluli silinder yang besar yang dialas dengan bata refraktori (cth, magnesit, dolomit) untuk menahan suhu melebihi 2000 darjah . Ciri-ciri utama termasuk:

Elektrod Grafit: Tiga elektrod menegak (positif, negatif dan neutral) yang menjana arka elektrik apabila dikuasakan oleh-elektrik voltan tinggi.

Sistem Pengecasan: Corong dan penghantar untuk menyuap kapur dan kok ke dalam relau dalam nisbah yang tepat.

Mengetik Pelabuhan: Saluran keluar di dasar relau untuk mengalirkan kalsium karbida cair.

Gas Ekzos: Cerobong untuk menangkap dan mengeluarkan karbon monoksida (CO) hasil sampingan.

3. Langkah-demi-Proses Pengeluaran Langkah​

Langkah 1: Mencampurkan Bahan Mentah​

Limau nipis dan kok dicampur dalam anisbah 1:3 molar(mengikut berat, ~1 tan kapur hingga 3 tan kok) untuk memastikan tindak balas yang lengkap. Campuran dikeringkan dengan teliti untuk menghilangkan lembapan, kerana air akan bertindak balas dengankalsium karbidasemasa pengeluaran, mengurangkan hasil.

Langkah 2: Mengecas Relau​

Campuran kapur kering-kok dimasukkan ke dalam relau arka elektrik melalui corong. Relau dipanaskan hingga ~1500 darjah untuk memulakan tindak balas.

Langkah 3: Menjana Arka Elektrik​

Elektrik-voltan tinggi (10,000–30,000 volt) disalurkan melalui elektrod grafit, mewujudkan arka elektrik yang sengit di antara mereka. Arka ini memanaskan bahagian dalam relau2000–2500 darjah-cukup panas untuk mencairkan keluli dan memacu tindak balas pengurangan karboterma.

Langkah 4: Tindak balas Pengurangan Karboterma​

Pada suhu yang melampau ini, kok (karbon) mengurangkan kalsium oksida (limau) kepada kalsium karbida:

CaO+3C2000–2500∘C​CaC2​+CO↑

Nota Utama:

Tindak balas adalah endotermik (memerlukan haba) tetapi dikekalkan oleh arka elektrik.

Gas karbon monoksida (CO) dibebaskan sebagai hasil sampingan dan sama ada dibakar untuk tenaga (untuk menghidupkan relau) atau dibuang dengan selamat.

Langkah 5: Mengetik dan Menyejukkan​

Kalsium karbida cair (ketumpatan ~2.2 g/cm³) terkumpul di bahagian bawah relau, di mana ia secara berkala "disetuk" ke dalam acuan atau senduk keluli yang telah dipanaskan terlebih dahulu. Cecair karbida menyejuk dan menjadi pejal menjadi-ketulan hitam kelabu atau butiran dalam beberapa minit.

Langkah 6: Penghancuran dan Penapisan​

Setelah disejukkan, pepejal kalsium karbida dihancurkan kepada kepingan yang lebih kecil (10–50 mm ketulan) dan disaring untuk memisahkan halus (serbuk) daripada ketulan yang boleh digunakan. Serbuk sering dikitar semula ke dalam relau untuk meningkatkan hasil.

Langkah 7: Pembungkusan dan Penyimpanan​

Kalsium karbida siap dibungkusbekas kedap udara, kalis lembapan-.(cth, dram keluli, beg polipropilena dengan bahan pengering) untuk mengelakkan tindak balas dengan kelembapan ambien, yang akan menjana gas asetilena dan menimbulkan risiko letupan.

4. Kawalan Proses Utama​

Untuk memastikan kecekapan dan keselamatan, pengeluar memantau:

Suhu: Mengekalkan 2000–2500 darjah adalah kritikal-terlalu rendah, dan tindak balasnya tidak lengkap; terlalu tinggi, dan kos tenaga melambung tinggi.

Kualiti Bahan Mentah: Kekotoran (cth, sulfur, fosforus) dalam kapur atau kok boleh mencemarkan kalsium karbida, mengurangkan kebolehgunaannya dalam-aplikasi ketulenan tinggi (cth, makanan/pertanian).

Pengurusan Gas: Pelepasan CO dikawal melalui penyental atau pembakaran untuk memenuhi peraturan alam sekitar.

5. Skala dan Output Perindustrian​

Satu relau arka elektrik moden boleh menghasilkan50–200 tan kalsium karbida setiap hari. Pengeluar utama tertumpu di kawasan yang mempunyai batu kapur yang banyak dan elektrik murah (cth, China, Rusia, India).

6. Keselamatan dan Pertimbangan Alam Sekitar​

Bahaya: Haba melampau, gas CO toksik dan bahan cair reaktif memerlukan protokol keselamatan yang ketat (cth, PPE, pengudaraan).

Membazir: Lapisan refraktori yang dibelanjakan dikitar semula, dan gas CO sering digunakan semula untuk operasi loji kuasa, mengurangkan pelepasan.

 

 

Mengapa Memilih Syarikat ZhenAn untuk-Karbida Kalsium Berkualiti Tinggi?​

Syarikat ZhenAn memperoleh kalsium karbida daripada loji-yang diperakui ISO yang menggunakan teknologi relau arka elektrik termaju. Produk kami menawarkan:

Kesucian Tinggi: 80–98% CaC₂ dengan kekotoran rendah (arsenik<10 ppm, phosphorus <20 ppm).

Kualiti Konsisten: Ujian ketat (cth, pentitratan, XRF) untuk memastikan kebolehpercayaan kelompok-ke-kelompok.

Saiz Tersuai: Ketulan, butiran atau serbuk yang disesuaikan dengan aplikasi anda (kimpalan, pertanian, metalurgi).

 

 

📧 Hubungi kami di​ info@zaferroalloy.com untuk mengetahui lebih lanjut tentang proses pengeluaran kalsium karbida kami dan penawaran produk. Biarkan ZhenAn menjadi rakan kongsi anda yang dipercayai untuk bahan kimia industri yang boleh dipercayai!