Quel est le processus de production du carbure de calcium ?
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La chimie de la production de carbure de calcium
Le carbure de calcium est obtenu en faisant réagir de la chaux vive avec une source de carbone à haute température dans un four électrique. La réaction globale est CaO + 3C en CaC2 + CO. Elle est fortement endothermique, absorbant environ 466 kJ par mole de carbure formé, et elle ne se déroulera qu'à un taux utile au-dessus d'environ 1 900 C. C'est pourquoi le carbure est un produit de four électrique : l'énergie doit être fournie électriquement, par chauffage par résistance à travers la charge elle-même, plutôt qu'en brûlant du carburant dans la zone de réaction. Le produit est exploité sous forme liquide, refroidi, broyé et calibré, et il est vendu en fonction du rendement en acétylène qu'il libérera plutôt que par un simple test chimique.
Matières premières et leurs exigences
La chaux est le premier apport. Il doit être riche en oxyde de calcium et pauvre en silice, en fer et en soufre, car la silice et le fer sont réduits dans le four et consomment de l'énergie, tandis que le soufre se rapporte en partie au carbure et crée des problèmes dans la production d'acétylène en aval. La source de carbone est normalement du coke, de l'anthracite, du coke de pétrole ou du lignite à faible teneur en cendres et en matières volatiles ; les cendres apportent des oxydes indésirables et les matières volatiles s'ajoutent à la charge de gaz. La taille de la charge est importante dans les deux cas : la charge du four doit rester perméable pour que le chemin du courant reste stable et que le monoxyde de carbone ascendant puisse s'échapper sans canalisation, et les fines sont généralement filtrées car elles bloquent la charge et favorisent le pontage.
Fonctionnement du four et qualité des produits
| Paramètre | Plage de fonctionnement typique |
|---|---|
| Température de réaction | Environ 1900°C à 2200°C |
| Enthalpie de réaction | Environ 466 kJ par mole, endothermique |
| Type de four | Four électrique triphasé à arc submergé |
| Mélange de charges | Source de chaux et de carbone, dimensionnée et tamisée |
| Apport d'énergie | Plusieurs milliers de kWh par tonne de carbure |
| Classement des produits | Broyé et tamisé en morceaux et en granulés |
Classement, emballage et utilisation en aval
Après taraudage, le carbure refroidi est broyé et criblé. Les pièces sont classées par taille et le matériau le plus fin, parfois appelé fines ou poudre de carbure, est un produit distinct avec ses propres exigences de manipulation. Étant donné que le carbure de calcium réagit avec l'humidité pour libérer de l'acétylène, l'emballage doit protéger le produit de l'air et de l'eau, et l'espace gazeux dans un conteneur doit être traité comme potentiellement dangereux. En aval, le carbure est utilisé pour générer de l’acétylène pour le soudage et le découpage, comme désulfurant dans le traitement du fer et de l’acier et comme matière première dans la synthèse chimique. Chacune de ces applications favorise une fraction granulométrique différente et un rendement en acétylène différent, c'est pourquoi la qualité et le taux de génération, et pas seulement la teneur en carbure de calcium, sont inscrits dans les spécifications d'achat.
Pratiques de sécurité et de manipulation
Le carbure de calcium est un matériau réactif à l'eau. Il doit être stocké au sec et à l’écart des sols humides, et toute zone de manipulation doit être protégée de la pénétration d’eau et des étincelles. L'acétylène généré accidentellement dans un espace confiné présente un risque d'incendie et d'explosion. La ventilation et la surveillance des gaz font donc partie des pratiques normales partout où le carbure est stocké ou broyé. Le contact avec l'humidité dégrade également le produit, de sorte que l'inspection à la réception comprend toujours une vérification que les conteneurs sont intacts et que le matériau s'écoule librement plutôt qu'agglutiné. L'analyse du tamis et les tests de génération d'acétylène sont les contrôles d'acceptation standard.
Foire aux questions
Q:Quelle est la réaction qui produit du carbure de calcium ?
A : CaO + 3C en CaC2 + CO. La réaction est endothermique, absorbant environ 466 kJ par mole et nécessite environ 1 900 C à 2 200 C pour se dérouler à une vitesse utile.
Q:Pourquoi le carbure est-il fabriqué dans un four électrique ?
R : Parce que la réaction nécessite une température très élevée et une grande quantité d’énergie. Le chauffage par résistance électrique via la charge fournit cette énergie directement, ce que les fours à combustible ne peuvent pas faire dans cette plage de température.
Q:Quelle source de carbone est utilisée ?
R : Coke, anthracite, coke de pétrole ou lignite à faible teneur en cendres. Les principales exigences sont une faible teneur en cendres et en matières volatiles, ainsi qu'une granulométrie qui maintient la charge perméable.
Q:Qu’est-ce qui détermine la valeur commerciale du carbure de calcium ?
R : Le rendement de génération d'acétylène par unité de masse, ainsi que la granulométrie. Les acheteurs testent le rendement en gaz plutôt que de se fier uniquement à la teneur nominale en carbure.
Q:Comment doit-on stocker le carbure de calcium ?
R : Sécher, dans un emballage scellé-résistant à l'humidité, sur les sols humides et loin des sources d'inflammation. Il réagit avec l'eau pour libérer de l'acétylène, c'est pourquoi une ventilation et une surveillance des gaz sont nécessaires dans les zones de stockage et de concassage.
Q:La taille du carbure est-elle importante pour le traitement de l'acier ?
R : Oui. La pratique de désulfuration fonctionne généralement avec une fraction filtrée spécifique, et un lot hors -modifie à la fois le débit d'alimentation et la réponse de désulfuration.
