Qual é o processo de produção do carboneto de cálcio?
Deixe um recado
A Química da Produção de Carboneto de Cálcio
O carboneto de cálcio é produzido pela reação da cal virgem com uma fonte de carbono em alta temperatura em um forno elétrico. A reação geral é CaO + 3C a CaC2 + CO. É fortemente endotérmica, absorvendo cerca de 466 kJ por mol de carboneto formado, e só prosseguirá a uma taxa útil acima de cerca de 1900 C. É por isso que o carboneto é um produto de forno elétrico: a energia deve ser fornecida eletricamente, por aquecimento por resistência através da própria carga, em vez de queimar combustível na zona de reação. O produto é aproveitado como líquido, resfriado, triturado e classificado, e é vendido pelo rendimento de acetileno que irá liberar, e não por um simples ensaio químico.
Matérias-primas e seus requisitos
A cal é a primeira entrada. Deve ser rico em óxido de cálcio e pobre em sílica, ferro e enxofre, porque a sílica e o ferro são reduzidos no forno e consomem energia, enquanto o enxofre reporta-se parcialmente ao carboneto e cria problemas na geração de acetileno a jusante. A fonte de carbono é normalmente coque, antracite, coque de petróleo ou lenhite com baixo teor de cinzas e baixo teor de voláteis; as cinzas contribuem com óxidos indesejados e a matéria volátil aumenta a carga de gás. A classificação do tamanho da carga é importante em ambos os casos: a carga do forno deve permanecer permeável para que o caminho da corrente permaneça estável e o monóxido de carbono ascendente possa escapar sem canalização, e os finos geralmente são filtrados porque bloqueiam a carga e promovem a formação de pontes.
Operação do Forno e Qualidade do Produto
| Parâmetro | Faixa operacional típica |
|---|---|
| Temperatura de reação | Cerca de 1900 C a 2200 C |
| Entalpia de reação | Aproximadamente 466 kJ por mol, endotérmico |
| Tipo de forno | Forno elétrico-de arco submerso trifásico |
| Mistura de carga | Fonte de cal e carbono, dimensionada e peneirada |
| Entrada de energia | Vários milhares de kWh por tonelada de metal duro |
| Classificação do produto | Triturado e peneirado em pedaços e grânulos |
Classificação, embalagem e uso downstream
Após o rosqueamento, o metal duro resfriado é triturado e peneirado. As peças são classificadas por tamanho, e o material mais fino, às vezes chamado de finos de metal duro ou pó, é um produto separado com seus próprios requisitos de manuseio. Como o carboneto de cálcio reage com a umidade para liberar acetileno, a embalagem deve proteger o produto do ar e da água, e o espaço de gás em um recipiente deve ser tratado como potencialmente perigoso. A jusante, o carboneto é usado para gerar acetileno para soldagem e corte, como dessulfurizador no tratamento de ferro e aço e como matéria-prima em síntese química. Cada uma dessas aplicações favorece uma fração de tamanho diferente e um rendimento de acetileno diferente, razão pela qual a classificação e a taxa de geração, e não apenas o teor de carboneto de cálcio, estão incluídas nas especificações de compra.
Prática de segurança e manuseio
O carboneto de cálcio é um material reativo-à água. Deve ser armazenado seco e longe de pisos úmidos, e qualquer área de manuseio necessita de proteção contra entrada de água e faíscas. O acetileno gerado acidentalmente em um espaço confinado apresenta risco de incêndio e explosão, portanto a ventilação e o monitoramento de gás fazem parte da prática normal onde quer que o metal duro seja armazenado ou triturado. O contato com a umidade também degrada o produto, por isso a inspeção de recebimento sempre inclui uma verificação de que os recipientes estão intactos e que o material flui-livre e não endurecido. A análise de tela e os testes de geração de acetileno são as verificações de aceitação padrão.
Perguntas frequentes
Q:Qual é a reação que produz carboneto de cálcio?
R: CaO + 3C para CaC2 + CO. A reação é endotérmica, absorvendo cerca de 466 kJ por mol, e precisa de aproximadamente 1.900 C a 2.200 C para ocorrer a uma taxa útil.
Q:Por que o metal duro é feito em um forno elétrico?
R: Porque a reação necessita de uma temperatura muito alta e uma grande quantidade de energia. O aquecimento por resistência elétrica por meio da carga fornece essa energia diretamente, o que os fornos-que funcionam com combustível não conseguem fazer nesta faixa de temperatura.
Q:Qual fonte de carbono é usada?
R: Coque, antracito, coque de petróleo ou linhita com baixo teor de-cinza. Os principais requisitos são baixo teor de cinzas e matéria volátil, juntamente com uma classificação de tamanho que mantenha a carga permeável.
Q:O que determina o valor comercial do carboneto de cálcio?
R: O rendimento de geração de acetileno por unidade de massa, juntamente com a classificação granulométrica. Os compradores testam o rendimento do gás em vez de confiar apenas no conteúdo nominal de metal duro.
Q:Como o carboneto de cálcio deve ser armazenado?
R: Seque, em embalagens seladas-à prova de umidade, longe de pisos úmidos e longe de fontes de ignição. Ele reage com a água para liberar acetileno, portanto, ventilação e monitoramento de gases são necessários nas áreas de armazenamento e britagem.
Q:O tamanho do metal duro é importante para o tratamento do aço?
R: Sim. A prática de dessulfurização geralmente funciona com uma fração filtrada específica, e um lote fora do-tamanho altera tanto a taxa de alimentação quanto a resposta de dessulfurização.
