Méthodes de production de carbure de calcium (CAC₂)
Carbure de calcium (CAC₂), communément appeléCarbureOuPierre électrique, Est principalement produit par des méthodes industrielles qui impliquent des réactions à haute température.
1 et 1 Méthode de la fournaise à arc électrique (processus industriel grand public)
Principe
Dans cette méthode,Calcaire (caco₃)EtCoke (carbone)Sont réagis dans un four à arc électrique à des températures de2000-2200 degré. La réaction se produit en deux étapes:
Décomposition du calcaire: Caco₃Δ cao + co₂ ↑
Réduction de l'oxyde de calcium par le carbone: Cao +3 Arc Celectric Cac₂ + Co ↑
Flux de processus
Préparation des matières premières:
Calcaire(Pureté supérieure ou égale à 90%) est écrasée à une taille de particules spécifique.
Coke(Une teneur élevée en carbone fixe, faible soufre) agit à la fois comme un agent réducteur et un conducteur électrique.
Mélange:
Le calcaire et le coke sont mélangés dans unRatio de masse 1: 3Et alimenté dans la fournaise.
Réaction à haute température:
Un courant électrique (200–400 V) génère un arc, chauffant le mélange à plus de 2000 degrés.
L'oxyde de calcium réagit avec le carbone pour former du carbure de calcium et du monoxyde de carbone (CO).
Manipulation des produits:
Le carbure de calcium fondu est refroidi dans les moules pour former des blocs solides.
Le gaz CO est soit ventilé (avec lavage) ou recyclé.
Avantages
Une efficacité élevée, adaptée à une production à grande échelle (la production annuelle mondiale dépasse 100 millions de tonnes).
Corpare pour la production d'acétylène à l'échelle industrielle.
Désavantage
Extrêmement intensif d'énergie (~ 3000–4000 kWh par tonne de cac₂).
Nécessite du coke de haute pureté et génère des émissions de CO.
2 Réduction carbothermique à haute température (procédés à l'échelle de laboratoire ou spécialisés)
Principe
Utilise du dioxyde de silicium (Sio₂) ou de l'aluminium comme agent réducteur pour produire du carbure de calcium à partir de l'oxyde de calcium:
Cao +3 Chigh Temp. Cac₂ + Co ↑
ou
4cao + al₂o₃high temp. 2cac₂ +2 cao \ cdotpal₂o₃
Flux de processus
Calcination: Le calcaire est chauffé pour produire de l'oxyde de calcium (CAO).
Réaction: CaO is mixed with carbon (or silicon/aluminum) and heated in a furnace (>2000 degré).
Purification des produits: Le produit refroidi est écrasé et raffiné pour isoler CAC₂.
Avantages
Convient à la synthèse de laboratoire ou à la production à petite échelle.
Permet un contrôle précis sur la pureté.
Désavantage
Une faible efficacité et des coûts énergétiques élevés limitent l'utilisation industrielle.
3 et 3 Méthodes alternatives
(1) Réduction carbothermique avec le dioxyde de silicium
Utilise sio₂ comme agent réducteur: 2cao + sio₂ +5 cδ 2cac₂ + sic +4 co ↑
Produit du carbure de calcium et du carbure de silicium (sic) comme sous-produit.
(2) fournaise d'électrode avec des sources de carbone gazeux
Méthode expérimentale utilisant le méthane (Ch₄) comme source de carbone: Cao + ch₄Δ cac₂ +2 h₂ ↑ ↑
Toujours en phase de recherche en raison de défis techniques.
(3) Bio-réduction (expérimentale)
Utilise des micro-organismes pour réduire le caco₃ en cac₂, mais l'évolutivité est limitée.
