탄화칼슘은 어떻게 생산되나요? (전기로 공정)

탄화칼슘(CaC₂)을 통해 합성된다.전기로 공정-고온-온도, 에너지-집약적인 방법으로 100년 넘게 산업 표준으로 자리잡고 있습니다. 이 공정은 탄소열 환원을 통해 석회(산화칼슘, CaO)와 코크스(탄소, C)를 탄화칼슘으로 전환하고 극도의 열을 활용하여 반응을 촉진합니다. 다음은 관련된 단계, 장비 및 화학에 대한 자세한 분석입니다.

 

1. 원료 : 라임과 콜라​

탄화칼슘 생산은 두 가지 핵심 원료로 시작됩니다.

라임(산화칼슘, CaO): 석회석(CaCO₃)에서 하소를 통해 추출{0}}석회석을 가마에서 ~900도까지 가열하여 이산화탄소를 제거합니다.

CaCO3​Δ​CaO+CO2​↑

Lime must be high-purity (>95% CaO)를 사용하여 최종 제품의 불순물을 최소화합니다.

콜라(탄소, C): 고-탄소 연료, 일반적으로 무연탄 또는 석유 코크스, 저유황(<0.5%) and ash content. Coke acts as both a reducing agent and an energy source.

2. 전기로: 핵심장비​

탄화칼슘 생산의 핵심은전기 아크로-2000도를 초과하는 온도를 견딜 수 있도록 내화 벽돌(예: 마그네사이트, 백운석)로 늘어선 대형 원통형 강철 용기입니다. 주요 기능은 다음과 같습니다:

흑연 전극: 고전압 전기로 전원을 공급할 때 전기 아크를 생성하는 3개의 수직 전극(양극, 음극 및 중성)입니다.{0}}

충전 시스템: 석회와 코크스를 정확한 비율로 용광로에 공급하는 호퍼와 컨베이어.

포트 태핑: 용광로 베이스의 배출구로 용융된 탄화칼슘을 배출합니다.

가스 배출: 일산화탄소(CO) 부산물을 포집하여 배출하는 굴뚝입니다.

3. 단계별-별-생산 과정​

1단계: 원료 혼합​

라임과 콜라를 섞어서1:3 몰비​ (무게 기준으로 석회 ~1톤 ~ 콜라 3톤) 완전한 반응을 보장합니다. 물과 반응하므로 혼합물을 완전히 건조하여 수분을 제거합니다.탄화칼슘생산 중에 수율이 감소합니다.

2단계: 퍼니스 충전​

건조된 석회-코크스 혼합물은 호퍼를 통해 전기 아크로로 공급됩니다. 퍼니스는 반응을 시작하기 위해 ~1500도까지 예열됩니다.

3단계: 전기 아크 생성​

고{0}}전압 전기(10,000~30,000V)가 흑연 전극을 통과하여 전극 사이에 강렬한 전기 아크를 생성합니다. 이 아크는 용광로 내부를 다음과 같이 가열합니다.2000~2500도-철을 녹이고 탄소열 환원 반응을 일으킬 만큼 뜨겁습니다.

4단계: 탄수화물 환원 반응​

이러한 극한 온도에서 코크스(탄소)는 산화칼슘(석회)을 탄화칼슘으로 환원시킵니다.

CaO+3C2000–2500˚C​CaC2​+CO↑

주요 내용:

반응은 흡열(열 필요)이지만 전기 아크에 의해 지속됩니다.

일산화탄소(CO) 가스는 부산물로 방출되며 에너지로 연소되거나(로에 전력을 공급하기 위해) 안전하게 배출됩니다.

5단계: 탭핑 및 냉각​

용융된 탄화칼슘(밀도 ~2.2g/cm3)은 용광로 바닥에 수집되며, 이곳에서 주기적으로 예열된 강철 주형이나 국자에 "두드려집니다". 액체 탄화물은 냉각되어 몇 분 내에 회색-검은색 덩어리 또는 과립으로 굳어집니다.

6단계: 분쇄 및 선별​

냉각되면 고체 탄화칼슘은 더 작은 조각(10~50mm 덩어리)으로 분쇄되고 선별되어 사용 가능한 덩어리에서 미세한 입자(분말)가 분리됩니다. 분말은 수율을 향상시키기 위해 종종 용광로로 다시 재활용됩니다.

7단계: 포장 및 보관​

완성된 탄화칼슘이 포장되어 있습니다.밀폐, 방습-용기​ (예: 강철 드럼, 건조제가 포함된 폴리프로필렌 백) 아세틸렌 가스를 생성하고 폭발 위험을 초래할 수 있는 주변 습기와의 반응을 방지합니다.

4. 주요 프로세스 제어​

효율성과 안전성을 보장하기 위해 제조업체는 다음을 모니터링합니다.

온도: 2000~2500도를 유지하는 것이 중요합니다-너무 낮고 반응이 불완전합니다. 너무 높으면 에너지 비용이 급등합니다.

원료 품질: 석회나 코크스의 불순물(예: 황, 인)은 탄화칼슘을 오염시켜 고순도 응용 분야(예: 식품/농업)에서의 유용성을 감소시킬 수 있습니다.-

가스 관리: 환경규제에 맞춰 스크러버나 연소를 통해 CO 배출을 제어합니다.

5. 산업 규모 및 생산량​

단일 현대식 전기 아크로는 다음을 생산할 수 있습니다.하루 50~200톤의 탄화칼슘. 주요 생산자는 석회석이 풍부하고 전기료가 저렴한 지역(예: 중국, 러시아, 인도)에 집중되어 있습니다.

6. 안전 및 환경 고려 사항​

위험: 극심한 열, 독성 CO 가스 및 반응성 용융 물질에는 엄격한 안전 프로토콜(예: PPE, 환기)이 필요합니다.

쓰레기: 사용된 내화 라이닝을 재활용하고, CO 가스를 발전소 운영에 재사용하는 경우가 많아 배출량을 줄입니다.

 

 

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ZhenAn Company는 고급 전기로 기술을 사용하는 ISO{0}}인증 공장에서 탄화칼슘을 공급합니다. 우리의 제품은 다음을 제공합니다:

고순도: 80~98% CaC2 함유로 불순물(비소)이 적습니다.<10 ppm, phosphorus <20 ppm).

일관된 품질: 배치간-간-신뢰성을 보장하기 위한 엄격한 테스트(예: 적정, XRF).

사용자 정의 크기: 용도(용접, 농업, 야금)에 맞는 덩어리, 과립, 분말 형태입니다.

 

 

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