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炭化カルシウムの製造方法

Apr 22, 2025 伝言を残す

炭化カルシウム (CaC₂)、一般的に知られている炭化物または電気石、主に高温反応を伴う工業プロセスによって製造されます。

1. 電気炉法(主な工業プロセス)

原理

この方法では石灰岩 (CaCO₃)そしてコークス(炭素)電気アーク炉内で一定の温度で反応する2000~2200度。反応は 2 段階で起こります。

石灰岩の分解:CaCO₃ΔCaO+CO₂↑

酸化カルシウムの炭素による還元:CaO+3CEE電気アークCaC₂+CO↑

プロセス

原料の準備:

石灰岩(純度90%以上)を一定の粒径に粉砕します。

コーラ(固定炭素が多く、硫黄が少ない) 還元剤および電気伝導体として機能します。

混合:

石灰石とコークスが混ざる質量比 1:3そしてオーブンに投入されました。

高温反応:

電流(200〜400 V)の影響下でアークが形成され、混合物が2000度以上の温度に加熱されます。

酸化カルシウムは炭素と反応して炭化カルシウムと一酸化炭素(CO)を形成します。

製品加工:

溶融した炭化カルシウムを型内で冷却して固体ブロックを形成します。

CO ガスは放出されるか (精製されて)、リサイクルされます。

利点

効率が高く、大規模生産に適しています(世界年間生産量1億トン以上)。

工業規模でのアセチレンの生産においてコスト効率が高い。

欠陥

非常にエネルギーを大量に消費します (CaC₂ 1 トンあたり約 3000 ~ 4000 kW/h)。

高純度のコークスが必要となり、COが排出されます。

2. 高温炭素熱還元(実験室または特殊なプロセス)

原理

二酸化ケイ素 (SiO₂) またはアルミニウムを還元剤として使用して、酸化カルシウムから炭化カルシウムを生成します。

CaO+3C高温CaC₂+CO↑

または

4CaO+Al₂O₃高温2CaC₂+2CaO\\cdotpAl₂O₃

プロセス

焼成:石灰石を加熱すると酸化カルシウム(CaO)が生成されます。

反応: CaO смешивается с углеродом (или кремнием/алюминием) и нагревается в печи (>2000度)。

製品の洗浄: 冷却した生成物を粉砕、精製して CaC₂ を放出します。

利点

実験室での合成や小規模生産に適しています。

清浄度を正確に管理できます。

欠陥

効率が低く、エネルギーコストが高いため、産業上の利用が制限されます。

3. 代替方法

(1) シリカを用いた炭素熱還元

還元剤として SiO₂ を使用: 2CaO+SiO₂+5CΔ2CaC₂+SiC+4CO↑。

副産物として炭化カルシウムと炭化ケイ素(SiC)が生成されます。

(2) ガス状炭素源を用いた電極炉

炭素源としてメタン(CH₄)を使用する実験方法: CaO+CH₄ΔCaC₂+2H₂↑

技術的な問題のため、まだ研究中です。-

(3) バイオリダクション(実験)

微生物を使用して CaCO₃ を CaC₂ に還元しますが、拡張性は限られています。