¿Cuál es el proceso de producción de carburo de calcio?
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La química de la producción de carburo de calcio.
El carburo de calcio se obtiene haciendo reaccionar cal viva con una fuente de carbono a alta temperatura en un horno eléctrico. La reacción general es CaO + 3C a CaC2 + CO. Es fuertemente endotérmica, absorbe aproximadamente 466 kJ por mol de carburo formado y solo procederá a una velocidad útil por encima de aproximadamente 1900 C. Por eso el carburo es un producto de horno eléctrico: la energía debe suministrarse eléctricamente, mediante calentamiento por resistencia a través de la carga misma, en lugar de quemar combustible en la zona de reacción. El producto se extrae como líquido, se enfría, se tritura y se clasifica, y se vende según el rendimiento de acetileno que liberará, en lugar de mediante un simple ensayo químico.
Materias primas y sus requisitos
La cal es el primer insumo. Debe tener un alto contenido de óxido de calcio y un bajo contenido de sílice, hierro y azufre, porque la sílice y el hierro se reducen en el horno y consumen energía, mientras que el azufre pasa parcialmente al carburo y crea problemas en la generación de acetileno aguas abajo. La fuente de carbono suele ser coque, antracita, coque de petróleo o lignito con bajo contenido de cenizas y volátiles; las cenizas aportan óxidos no deseados y la materia volátil aumenta la carga de gas. La clasificación del tamaño de la carga es importante en ambos casos: la carga del horno debe permanecer permeable para que el camino de la corriente permanezca estable y el monóxido de carbono ascendente pueda escapar sin canalización, y los finos generalmente se eliminan porque bloquean la carga y promueven la formación de puentes.
Operación del horno y calidad del producto
| Parámetro | Rango de funcionamiento típico |
|---|---|
| Temperatura de reacción | Alrededor de 1900 C a 2200 C |
| Entalpía de reacción | Aproximadamente 466 kJ por mol, endotérmico |
| tipo de horno | Horno eléctrico de arco sumergido trifásico- |
| Mezcla de carga | Fuente de cal y carbón, calibrada y tamizada. |
| Entrada de energía | Varios miles de kWh por tonelada de carburo |
| Clasificación de productos | Triturado y tamizado en tamaños de grumos y gránulos. |
Clasificación, embalaje y uso posterior
Después del roscado, el carburo enfriado se tritura y tamiza. Las piezas se clasifican por tamaño y el material más fino, a veces llamado carburo fino o polvo, es un producto separado con sus propios requisitos de manipulación. Debido a que el carburo de calcio reacciona con la humedad para liberar acetileno, el empaque debe proteger el producto del aire y el agua, y el espacio de gas en un contenedor debe tratarse como potencialmente peligroso. Posteriormente, el carburo se utiliza para generar acetileno para soldadura y corte, como desulfurante en el tratamiento del hierro y el acero y como materia prima en síntesis química. Cada una de estas aplicaciones favorece una fracción de tamaño diferente y un rendimiento de acetileno diferente, razón por la cual la clasificación y la tasa de generación, no solo el contenido de carburo de calcio, están escritas en las especificaciones de compra.
Prácticas de seguridad y manejo
El carburo de calcio es un material-que reacciona con el agua. Debe almacenarse seco y lejos de suelos húmedos, y cualquier área de manipulación necesita protección contra la entrada de agua y chispas. El acetileno generado accidentalmente en un espacio confinado presenta riesgo de incendio y explosión, por lo que la ventilación y el monitoreo del gas son parte de la práctica normal dondequiera que se almacene o triture carburo. El contacto con la humedad también degrada el producto, por lo que la inspección de recepción siempre incluye una verificación de que los contenedores estén intactos y que el material-fluya libremente en lugar de apelmazarse. El análisis de pantalla y las pruebas de generación de acetileno son los controles de aceptación estándar.
Preguntas frecuentes
Q:¿Cuál es la reacción que produce carburo de calcio?
R: CaO + 3C a CaC2 + CO. La reacción es endotérmica, absorbe alrededor de 466 kJ por mol y necesita aproximadamente entre 1900 C y 2200 C para realizarse a una velocidad útil.
Q:¿Por qué se fabrica carburo en un horno eléctrico?
R: Porque la reacción necesita una temperatura muy alta y una gran cantidad de energía. El calentamiento por resistencia eléctrica a través de la carga entrega esa energía directamente, algo que los hornos alimentados con combustible-no pueden hacer en este rango de temperatura.
Q:¿Qué fuente de carbono se utiliza?
R: Coque, antracita, coque de petróleo o lignito con bajo contenido de cenizas. Los requisitos clave son un bajo nivel de cenizas y materia volátil, junto con una clasificación de tamaño que mantenga la carga permeable.
Q:¿Qué determina el valor comercial del carburo de calcio?
R: El rendimiento de generación de acetileno por unidad de masa, junto con la clasificación por tamaño. Los compradores prueban el rendimiento del gas en lugar de confiar únicamente en el contenido nominal de carburo.
Q:¿Cómo se debe almacenar el carburo de calcio?
R: Seco, en envases sellados-a prueba de humedad, alejados de pisos húmedos y de fuentes de ignición. Reacciona con el agua para liberar acetileno, por lo que se requiere ventilación y monitoreo de gases en las áreas de almacenamiento y trituración.
Q:¿Importa el tamaño del carburo para el tratamiento del acero?
R: Sí. La práctica de desulfuración generalmente funciona con una fracción cribada específica, y un lote fuera de tamaño-cambia tanto la velocidad de alimentación como la respuesta de desulfuración.
