Kaltsiumkarbiid (CaC₂), üldtuntud kuikarbiidvõielektriline kivi, toodetakse peamiselt kõrgtemperatuursete reaktsioonidega seotud tööstuslike protsesside käigus.
1. Elektrikaarahju meetod (peamine tööstusprotsess)
Põhimõte
Selle meetodigalubjakivi (CaCO₃)Jakoks (süsinik)läbivad reaktsiooni elektrikaarahjus temperatuuril2000-2200 kraadi. Reaktsioon toimub kahes etapis:
Lubjakivi lagunemine:CaCO₃ΔCaO+CO₂↑
Kaltsiumoksiidi redutseerimine süsinikuga:CaO+3CEEelektriline kaarCaC₂+CO↑
Protsess
Tooraine valmistamine:
Lubjakivi(puhtus Suurem või võrdne 90%) purustatakse teatud osakese suuruseni.
Koks(kõrge fikseeritud süsinikusisaldus, madal väävlisisaldus) toimib redutseerija ja elektrijuhina.
Segamine:
Segatakse sisse lubjakivi ja koksmassisuhe 1:3ja söödeti ahju.
Kõrge temperatuuri reaktsioon:
Elektrivoolu (200-400 V) mõjul moodustub kaar, mis kuumutab segu temperatuurini üle 2000 kraadi.
Kaltsiumoksiid reageerib süsinikuga, moodustades kaltsiumkarbiidi ja süsinikmonooksiidi (CO).
Toote töötlemine:
Sula kaltsiumkarbiidi jahutatakse vormides tahkete plokkide moodustamiseks.
CO gaas lastakse välja (koos puhastamisega) või võetakse ringlusse.
Eelised
Kõrge efektiivsusega, sobib suuremahuliseks tootmiseks (maailma aastane toodang ületab 100 miljonit tonni).
Tasuv atsetüleeni tootmiseks tööstuslikus mastaabis.
Puudused
Äärmiselt energiamahukas (~3000-4000 kW/h CaC₂ tonni kohta).
Vajalik on kõrge puhtusastmega koks ja tekivad CO heitmed.
2. Kõrge temperatuuriga karbotermiline redutseerimine (laboratoorsed või eriprotsessid)
Põhimõte
Ränidioksiidi (SiO₂) või alumiiniumi kasutamine redutseerijana kaltsiumkarbiidi tootmiseks kaltsiumoksiidist:
CaO+3Kõrge temp.CaC₂+CO↑
või
4CaO+Al₂O3Kõrge temp.2CaC₂+2CaO\\cdotpAl₂O₃
Protsess
Kaltsineerimine: Lubjakivi kuumutatakse kaltsiumoksiidi (CaO) tootmiseks.
Reaktsioon: CaO смешивается с углеродом (или кремнием/алюминием) и нагревается в печи (>2000 kraadi).
Toote puhastamine: Jahutatud saadus purustatakse ja puhastatakse CaC2 vabanemiseks.
Eelised
Sobib laboratoorseks sünteesiks või väikesemahuliseks tootmiseks.
Võimaldab täpselt kontrollida puhtust.
Puudused
Madal efektiivsus ja kõrged energiakulud piiravad tööstuslikku kasutamist.
3. Alternatiivsed meetodid
(1) Karbotermiline redutseerimine ränidioksiidi abil
Kasutab redutseerijana SiO₂: 2CaO+SiO₂+5CΔ2CaC₂+SiC+4CO↑.
Toodab kõrvalsaadusena kaltsiumkarbiidi ja ränikarbiidi (SiC).
(2) Gaasiliste süsinikuallikatega elektroodiahi
Katsemeetod, milles kasutatakse süsinikuallikana metaani (CH₄): CaO+CH₄ΔCaC₂+2H₂↑
-Tehniliste probleemide tõttu on endiselt uurimisel.
(3) Bioreduktsioon (eksperimentaalne)
Kasutab CaCO₃ redutseerimiseks CaC₂-ks mikroorganisme, kuid skaleeritavus on piiratud.