FOR EN DEL ÅR TILBAKE HADDE MAN LYKTER MED KALSIUMKARBAID…( vI KALTE DE FOR KARBITTLYKTER) FOR DE SOM HUSKER. STOFFET ER ET GRÅTT PULVER (LAGET AV KALK OG KOKS).
NEDENFOR VISES EN DEL SOM HAR MED KALSIUMKARBID.
Kalsiumkarbid , også kjent som kalsiumacetylid , er en kjemisk forbindelse med den kjemiske formelen Ca C 2 . Dens hovedbruk industrielt er i produksjonen av acetylen og kalsiumcyanamid . [3]
Det rene materialet er fargeløst, mens biter av kalsiumkarbid av teknisk kvalitet er grå eller brune og består av ca. 80–85 % av CaC 2 (resten er CaO ( kalsiumoksid ), Ca 3 P 2 ( kalsiumfosfid ), CaS ( kalsiumsulfid ), Ca 3 N 2 ( kalsiumnitrid ), SiC ( silisiumkarbid ), etc.). I nærvær av sporfuktighet avgir kalsiumkarbid av teknisk kvalitet en ubehagelig lukt som minner om hvitløk. [4]
Anvendelser av kalsiumkarbid inkluderer produksjon av acetylengass , generering av acetylen i karbidlamper , produksjon av kjemikalier for gjødsel og stålproduksjon.
Produksjon [ rediger ]
Kalsiumkarbid produseres industrielt i en lysbueovn fra en blanding av kalk og koks ved omtrent 2200 °C (3990 °F). [5] Dette er en endoterm reaksjon som krever 110 kilokalorier (460 kJ) per mol [6] og høye temperaturer for å drive bort karbonmonoksidet. Denne metoden har ikke endret seg siden oppfinnelsen i 1892:CaO + 3 C → CaC 2 + CO
Den høye temperaturen som kreves for denne reaksjonen er praktisk talt ikke oppnåelig ved tradisjonell forbrenning, så reaksjonen utføres i en elektrisk lysbueovn med grafittelektroder . Karbidproduktet som produseres inneholder generelt rundt 80 vekt% kalsiumkarbid. Karbidet knuses for å produsere små klumper som kan variere fra noen få mm opp til 50 mm. Urenhetene konsentreres i de finere fraksjonene. CaC2 – innholdet i produktet analyseres ved å måle mengden acetylen som produseres ved hydrolyse . Som et eksempel er de britiske og tyske standardene for innholdet i de grovere fraksjonene henholdsvis 295 L/kg og 300 L/kg (ved 101 kPa trykk og 20 °C (68 °F) temperatur). Urenheter som er tilstede i karbiden inkludererkalsiumfosfid , som produserer fosfin når det hydrolyseres. [7]
Denne reaksjonen var en viktig del av den industrielle revolusjonen innen kjemi, og ble gjort mulig i USA som et resultat av enorme mengder rimelig vannkraft produsert ved Niagara Falls før begynnelsen av 1900-tallet. [8] Den elektriske lysbueovnsmetoden ble oppdaget i 1892 av TL Willson , og uavhengig samme år av H. Moissan . [9] [10] [11] I Jajce , Bosnia-Hercegovina , den østerrikske industrimannen Josef Kranz og hans «Bosnische-Elektrizitäts AG» -selskap, hvis etterfølger senere ble«Elektro-Bosna» , åpnet den største kjemiske fabrikken for produksjon av kalsiumkarbid på den tiden i Europa i 1899. Et vannkraftverk ved Pliva -elven med en installert effekt på 8 MW ble bygget for å levere strøm til fabrikken. første kraftstasjon i sitt slag i Sørøst-Europa, og ble satt i drift 24. mars 1899. [12]
Krystallstruktur [ rediger ]
Rent kalsiumkarbid er et fargeløst fast stoff. Den vanlige krystallinske formen ved romtemperatur er en forvrengt steinsaltstruktur med C 2 2−- enhetene liggende parallelt. [13] Det er tre forskjellige polymorfer som vises ved romtemperatur: den tetragonale strukturen og to forskjellige monokliniske strukturer. [1]
Applikasjoner [ rediger ]
Produksjon av acetylen [ rediger ]
Reaksjonen mellom kalsiumkarbid og vann, som produserer acetylen og kalsiumhydroksid , [5] ble oppdaget av Friedrich Wöhler i 1862.CaC 2 ( s ) + 2H 2 O ( aq ) → C 2 H 2 ( g ) + Ca(OH) 2 (aq)
Denne reaksjonen var grunnlaget for industriell produksjon av acetylen , og er den viktigste industrielle bruken av kalsiumkarbid.
I dag produseres acetylen hovedsakelig ved delvis forbrenning av metan eller fremstår som et biprodukt i etylenstrømmen fra krakking av hydrokarboner. Omtrent 400 000 tonn produseres på denne måten årlig (se Acetylenpreparat ).
I Kina forblir acetylen avledet fra kalsiumkarbid et råmateriale for den kjemiske industrien , spesielt for produksjon av polyvinylklorid . Lokalt produsert acetylen er mer økonomisk enn å bruke importert olje. [14] Produksjonen av kalsiumkarbid i Kina har vært økende. I 2005 var produksjonen 8,94 millioner tonn, med kapasitet til å produsere 17 millioner tonn. [15]
I USA, Europa og Japan er forbruket av kalsiumkarbid generelt synkende. [16] Produksjonsnivåene i USA på 1990-tallet var 236 000 tonn per år. [1. 3]
Produksjon av kalsiumcyanamid [ rediger ]
Kalsiumkarbid reagerer med nitrogen ved høy temperatur for å danne kalsiumcyanamid : [5]CaC 2 + N 2 → CaCN 2 + C
Vanligvis kjent som nitrolim , brukes kalsiumcyanamid som gjødsel. Det hydrolyseres til cyanamid , H 2 NCN. [5]
Stålproduksjon [ rediger ]
Kalsiumkarbid brukes:
- ved avsvovling av jern ( råjern , støpejern og stål) [7]
- som drivstoff i stålproduksjon for å utvide skrapforholdet til flytende jern, avhengig av økonomi.
- som et kraftig deoksideringsmiddel ved behandlingsanlegg for øse .
Karbidlamper [ rediger ]
Hovedartikkel:
Kalsiumkarbid brukes i karbidlamper . Vann som drypper på karbid produserer acetylengass, som brenner og produserer lys. Mens disse lampene ga jevnere og sterkere lys enn stearinlys, var de farlige i kullgruver , der brennbar metangass gjorde dem til en alvorlig fare. Tilstedeværelsen av brannfarlige gasser i kullgruver førte til sikkerhetslamper for gruvearbeidere som Davy-lampen , der en trådgass reduserer risikoen for metanantennelse. Karbidlamper ble fortsatt brukt mye i skifer- , kobber- og tinngruver der metan ikke er en alvorlig fare. De fleste gruvearbeiderlamper er nå erstattet av elektriske lamper .
Karbidlamper brukes fortsatt til gruvedrift i noen mindre velstående land, for eksempel i sølvgruvene nær Potosí , Bolivia . Karbidlamper brukes også fortsatt av noen grottearbeidere som utforsker huler og andre underjordiske områder, [17] selv om de i økende grad blir erstattet i denne bruken av LED- lys.
Karbidlamper ble også brukt mye som frontlykter i tidlige biler, motorsykler og sykler, men har blitt erstattet helt av elektriske lamper. [18]
Annen bruk [ rediger ]
Kalsiumkarbid brukes noen ganger som kilde til acetylen, som i likhet med etylengass er et modningsmiddel . [19] Dette er imidlertid ulovlig i noen land, da forurensning ved produksjon av acetylen fra kalsiumkarbid ofte fører til sporproduksjon av fosfin og arsin . [20] [21] Disse urenhetene kan fjernes ved å føre acetylengassen gjennom surgjort kobbersulfatløsning , men i utviklingsland blir denne forholdsregelen ofte neglisjert.
Kalsiumkarbid brukes i leketøyskanoner som Big-Bang Cannon , så vel som i bambuskanoner . I Nederland brukes kalsiumkarbid rundt nyttår for å skyte med melkekjerner. [22]
Kalsiumkarbid, sammen med kalsiumfosfid , brukes i flytende, selvantennende sjøsignalbluss , slik som de som produseres av Holmes’ Marine Life Protection Association .
Kalsiumkarbid brukes til å bestemme fuktighetsinnholdet i jord. Når jord og kalsiumkarbid blandes i en lukket trykksylinder, reagerer vanninnholdet i jord med kalsiumkarbid for å frigjøre acetylen hvis trykk kan måles for å bestemme fuktinnholdet. [23] [24]
Kalsiumkarbid selges kommersielt som et føflekkmiddel . [25] Når den kommer i kontakt med vann, driver gassen som produseres føflekker bort. [26]
+ There are no comments
Add yours