Hur produceras kalciumkarbid? (Elektrisk ljusbågsugnsprocess)

Kalciumkarbid (CaC₂)syntetiseras viaelektrisk ljusbågsugnsprocess-en hög-temperatur-, energiintensiv-metod som har varit industristandard i över ett sekel. Denna process omvandlar kalk (kalciumoxid, CaO) och koks (kol, C) till kalciumkarbid genom karbotermisk reduktion, vilket utnyttjar extrem värme för att driva reaktionen. Nedan finns en detaljerad uppdelning av steg, utrustning och kemi som är involverade.

 

1. Råvaror: Lime och Cola​

Produktionen av kalciumkarbid börjar med två viktiga råvaror:

Kalk (kalciumoxid, CaO): Härrör från kalksten (CaCO₃) via kalcinering-uppvärmning av kalksten till ~900 grader i ugnar för att driva bort koldioxid:

CaCO3​Δ​CaO+CO2​↑

Lime must be high-purity (>95 % CaO) för att minimera föroreningar i slutprodukten.

Koks (kol, C): Ett bränsle med hög-kolhalt, vanligtvis antracit eller petroleumkoks, med låg svavelhalt (<0.5%) and ash content. Coke acts as both a reducing agent and an energy source.

2. Den elektriska ljusbågsugnen: kärnutrustning​

Hjärtat i produktionen av kalciumkarbid ärelektrisk ljusbågsugn-ett stort, cylindriskt stålkärl fodrat med eldfasta tegelstenar (t.ex. magnesit, dolomit) för att klara temperaturer som överstiger 2000 grader . Nyckelfunktioner inkluderar:

Grafitelektroder: Tre vertikala elektroder (positiva, negativa och neutrala) som genererar en ljusbåge när de drivs av hög-elektricitet.

Laddningssystem: Traktar och transportörer för att mata kalk och koks in i ugnen i exakta förhållanden.

Knacka på Portar: Utlopp vid ugnsbasen för att dränera smält kalciumkarbid.

Gasavgaser: Skorstenar för att fånga upp och ventilera kolmonoxid (CO) biprodukt.

3. Steg-för-produktionsprocess​

Steg 1: Blanda råvaror​

Lime och cola blandas i en1:3 molförhållande(i vikt, ~1 ton lime till 3 ton koks) för att säkerställa fullständig reaktion. Blandningen torkas noggrant för att avlägsna fukt, eftersom vatten skulle reagera medkalciumkarbidunder produktionen, vilket minskar avkastningen.

Steg 2: Ladda ugnen​

Den torkade kalk-koksblandningen matas in i ljusbågsugnen genom en tratt. Ugnen förvärms till ~1500 grader för att initiera reaktionen.

Steg 3: Generera den elektriska ljusbågen​

Hög-elektricitet (10 000–30 000 volt) leds genom grafitelektroderna, vilket skapar en intensiv elektrisk båge mellan dem. Denna ljusbåge värmer ugnens inre till2000–2500 grader-tillräckligt varmt för att smälta stål och driva den koltermiska reduktionsreaktionen.

Steg 4: Karbotermisk reduktionsreaktion​

Vid dessa extrema temperaturer reducerar koks (kol) kalciumoxid (kalk) till kalciumkarbid:

CaO+3C2000–2500∘C​CaC2​+CO↑

Viktiga anmärkningar:

Reaktionen är endoterm (kräver värme) men upprätthålls av den elektriska ljusbågen.

Kolmonoxid (CO) gas frigörs som en biprodukt och antingen förbränns för energi (för att driva ugnen) eller ventileras säkert.

Steg 5: Tappning och kylning​

Smält kalciumkarbid (densitet ~2,2 g/cm³) samlas vid ugnens botten, där den periodvis "tappas" i förvärmda stålformar eller skänkar. Den flytande karbiden svalnar och stelnar till gråaktiga-svarta klumpar eller granulat inom några minuter.

Steg 6: Krossning och sållning​

När den har svalnat krossas den fasta kalciumkarbiden till mindre bitar (10–50 mm klumpar) och siktas för att separera fina partiklar (pulver) från användbara bitar. Pulvret återvinns ofta tillbaka in i ugnen för att förbättra utbytet.

Steg 7: Förpackning och förvaring​

Färdig kalciumkarbid är förpackad ilufttäta, fuktsäkra-behållare(t.ex. stålfat, polypropenpåsar med torkmedel) för att förhindra reaktion med omgivande fukt, vilket skulle generera acetylengas och utgöra explosionsrisk.

4. Viktiga processkontroller​

För att säkerställa effektivitet och säkerhet övervakar tillverkare:

Temperatur: Att bibehålla 2000–2500 grader är kritiskt-för lågt, och reaktionen är ofullständig; för högt och energikostnaderna skjuter i höjden.

Råmaterialkvalitet: Föroreningar (t.ex. svavel, fosfor) i kalk eller koks kan kontaminera kalciumkarbid, vilket minskar dess användbarhet i hög-renhetstillämpningar (t.ex. livsmedel/jordbruk).

Gashantering: CO-utsläpp kontrolleras via skrubber eller förbränning för att uppfylla miljöbestämmelser.

5. Industriell skala och produktion​

En enda modern ljusbågsugn kan producera50–200 ton kalciumkarbid per dag. Stora producenter är koncentrerade till regioner med rikligt med kalksten och billig el (t.ex. Kina, Ryssland, Indien).

6. Säkerhets- och miljöhänsyn​

Faror: Extrem värme, giftig CO-gas och reaktiva smälta material kräver strikta säkerhetsprotokoll (t.ex. PPE, ventilation).

Avfall: Förbrukade eldfasta foder återvinns och CO-gas återanvänds ofta till kraftverksdrift, vilket minskar utsläppen.

 

 

Varför välja ZhenAn Company för hög-kalciumkarbid av hög kvalitet?​

ZhenAn Company köper kalciumkarbid från ISO-certifierade anläggningar som använder avancerad elektrisk ljusbågsugnsteknik. Våra produkter erbjuder:

Hög renhet: 80–98 % CaC₂ med låga föroreningar (arsenik<10 ppm, phosphorus <20 ppm).

Konsekvent kvalitet: Rigorösa tester (t.ex. titrering, XRF) för att säkerställa batch-till-batch-tillförlitlighet.

Anpassade storlekar: Klumpar, granulat eller pulver skräddarsydda för din applikation (svetsning, jordbruk, metallurgi).

 

 

📧 Kontakta oss på​ info@zaferroalloy.com för att lära dig mer om vår tillverkningsprocess för kalciumkarbid och produkterbjudanden. Låt ZhenAn vara din pålitliga partner för pålitliga industrikemikalier!