Kalciumkarbid

Som ett resultat av samspelet mellan kol och metaller vid höga temperaturer erhålles karbider. Till exempel kalciumkarbid: Ca + 2C → CaC2. Av alla karbider har den den största praktiska betydelsen. Rent CaC2 är en brunnkristalliserande fast substans, färglösa kristaller bildas av Ca2 + och C2-joner. Andra namn är kalciumacetylenid eller kalciumkarbonat. Molmassan är 64,1 g / mol. Det är inte flyktigt och är inte lösligt i något av de kända lösningsmedlen, men sönderdelas under verkan av vatten. Dess densitet är 2,22 g / cm3. Smältpunkten är 2160 ° C och kokpunkten är 2300 ° C. Med graden av påverkan på kroppen refererar till ämnen som är extremt farliga (1: a klassen av fara).

För första gången erhölls kalciumacetylenid 1862 av den tyska kemisten Friedrich Weller när den upphettades med kol från en legering av zink och kalcium. Han beskrev också reaktionen av kolhaltigt kalcium med H2O. Även med sina spår (till exempel med atmosfärisk fukt) reagerar kalciumkarbid kraftigt, med frisättning av en stor mängd värme. Men i händelse av brist på vatten kan det resulterande acetylenet självantändas. Kalciumkarbid reagerar våldsamt med utspädda oorganiska syror och vattenhaltiga lösningar av alkalier. Samtidigt frisätts också acetylen. Som ett starkt reduktionsmedel kan CaC2 återställa alla metalloxider till karbider eller rena metaller.

Produktionen av kalciumkarbid är lämpligare inte från kalciumet, men från dess oxid. Vid en hög temperatur (2000 till 2300 ° C) återställs den. I detta fall förenas metallen och kolet: CaO + 3C → CO ↑ + CaC2. Processen sker i en elektrisk ljusbågsugn, där en blandning av snabbkalk och koks eller antracit värms upp. Den tekniska produkten är färgad, har en gråaktig färg, eftersom den innehåller orenheter i form av fria kol, oxid, liksom sulfid, kalciumfosfid och andra kemiska föreningar. Massfraktionen av CaC2 i den är 80-85%.

I samspelet mellan karbider och vatten frigörs antingen metall eller acetylen. I den andra varianten reagerar kalciumkarbid med vatten. Acetylen, erhållen som ett resultat av reaktionen, som har det industriella värdet: 2H2O + CaC2 → C2H2 + Ca (OH) 2, är tekniskt och har en obehaglig lukt, eftersom den innehåller ett antal föroreningar (NH3, H2S, PH3 och andra). Även om det i sin rena form är en färglös gas med en karakteristisk liten lukt, och den löses ganska bra i vatten. Det är av stor vikt att få kalciumcyanamid (det är ett råmaterial vid framställning av cyanidföreningar eller använd som gödningsmedel) från karbid genom dess växelverkan med kväve enligt reaktionsekvationen: N2 + CaC2 → CaCN2 + C.

Tidigare användes CaC2 ofta i karbidlampor, där det fungerade som en källa till acetylenflamma. För närvarande är användningen av en sådan ljuskälla begränsad huvudsakligen till speleologi, den används också i bojar och fyrar. Andra viktiga användningsområden för CaC2 är kemiska tekniker, där det är ett råmaterial. Till exempel, vid framställning av organiska syntetprodukter är huvuddelen syntetiskt gummi. Även från kolhaltigt kalcium erhålles acetylen-svart, vinylklorid, ättiksyra, akrylnitril, etylen, aceton, artificiella hartser, styren. Vid metallurgi tjänar det att desoxidera metaller och desulfurize (reducera respektive syre och svavelhalt). Kalciumkarbid används för att göra växttillväxtregulator, pulverkarbidreagens (acetylensvetsning).

Kvitton av varje ton CaC2 kräver ungefär 3 000 kW / h el. Därför är det motiverat i närvaro av låga priser för det. Men i allmänhet växer världens produktion av kolcalcium. Om under 70 år av föregående århundradet producerades upp till 5 miljoner ton årligen, så har det här numret ökat ungefär två gånger i detta århundrade. Således är produktionen av acetylen baserad på kalciumkarbid i Kina den viktigaste källan till råmaterial för kemisk industri, särskilt för tillverkning av PVC. Acetylenproduktionen från dess råvaror är mer ekonomisk än att använda importerad olja. Därför växer sin produktion i Kina. År 2005 nådde den 8,94 miljoner ton, och det fanns en verklig möjlighet att producera 17 miljoner ton.

I motsats till Kina, i USA, Europa och Japan, brukar kalciumkonsumtionen vanligtvis minskas. Nivån på sin produktion i USA på 90-talet var bara 236 tusen ton per år. I vårt land produceras kalciumkarbid enligt specifikationerna i GOST 1460-81. Dess främsta konsumenter är Ukraina, Uzbekistan, Rumänien och Slovakien. På grund av produktens höga energiintensitet och ökningen av elpriserna har konsumtionen av kalciumacetylid i Ryssland och exportländerna halverats.