Bagaimana kalsium karbida diproduksi dalam skala industri?

Menu konten

● Persiapan Bahan Baku

● Pengurangan elektrotermik di tungku busur

>> Desain dan Operasi Tungku

● Pendinginan dan pemadatan

● Kontrol dan pengujian kualitas

>> Uji hasil asetilena

>> Analisis pengotor

● Tindakan Keselamatan dan Lingkungan

>> Mitigasi bahaya

>> Kontrol emisi

● Aplikasi industri kalsium karbida

● Kesimpulan

● FAQ

>> 1. Bahan baku apa yang penting untuk produksi kalsium karbida?

>> 2. Mengapa tungku busur listrik lebih disukai daripada sistem berbasis pembakaran?

>> 3. Bagaimana kemurnian kalsium karbida dipastikan?

>> 4. Apa risiko keselamatan utama selama produksi?

>> 5. Bisakah produksi kalsium karbida berkelanjutan?

● Kutipan:

Kalsium karbida (CAC₂) adalah landasan kimia industri modern, memungkinkan aplikasi yang mencakup produksi asetilena, pembuatan baja, dan sintesis pupuk. Pabrikannya menggabungkan metalurgi suhu tinggi, ilmu material yang tepat, dan protokol keselamatan yang ketat. Di bawah ini, kami mengeksplorasi proses produksi skala industri, dari bahan baku hingga produk akhir.

Persiapan Bahan Baku

Kalsium oksida (QuickLime)

Berasal dari batu kapur (CACO₃) melalui kalsinasi pada 900-1.200 ° C, kalsium oksida (CAO) harus melebihi kemurnian 95%. Kotoran seperti silika (sio₂) atau alumina (al₂o₃) diminimalkan untuk menghindari reaksi samping selama sintesis karbida [1] [6].

Sumber karbon

Coke minyak bumi, batubara antrasit, atau kokas metalurgi menyediakan karbon yang dibutuhkan untuk proses reduksi. Bahan -bahan ini dibubarkan dan dicampur dengan CAO dalam rasio 1: 3 untuk mengoptimalkan reaktivitas [6] [7].

Pengurangan elektrotermik di tungku busur

Desain dan Operasi Tungku

Kalsium industri karbida disintesis dalam tungku busur listrik yang beroperasi pada 1.800-2.200 ° C [1] [2]. Elektroda grafit memberikan panas intens yang diperlukan untuk mendorong reaksi:

CAO+3C → CAC ₂+CO (ΔH =+465kj/mol)

Pertimbangan operasional utama meliputi:

- Kontrol Suhu: Kelebihan Panas (> 2.000 ° C) Risiko Mengurai CAC₂ menjadi kalsium dan karbon [1].

- Pemberian makan beban: Campuran kokas dan jeruk nipis memastikan pemanasan yang seragam dan mencegah lebur meleleh [1] [6].

- Manajemen gas: Tudung tungku mempertahankan sedikit tekanan negatif untuk mengandung karbon monoksida beracun (CO) [6].

Pendinginan dan pemadatan

Molten kalsium karbida (1.700-2.100 ° C) disadap ke dalam cetakan yang didinginkan sebelumnya. CAC₂ (~ 80% kemurnian) berkurang dengan cepat, membentuk benjolan rapuh, abu-abu hitam [1] [6]. Pasca pendingin, materi mengalami:

1. Crushing Primer: Jahitan Jawal Mengurangi benjolan menjadi 50-200 mm potongan [3] [6].

2. Penghancuran dan penyaringan sekunder: Pabrik roller dan layar bergetar menghasilkan butiran 2-50 mM, dengan fraksi yang lebih halus dibuang karena kandungan pengotor yang lebih tinggi [3] [6].

Kontrol dan pengujian kualitas

Uji hasil asetilena

Kemurnian Cac₂ ditentukan dengan menghidrolisis sampel dan mengukur volume gas asetilena:

CAC ₂+2H ₂O → C ₂H ₂+CA (OH)₂

Standar industri membutuhkan ≥295 l/kg hasil asetilena [2] [6].

Analisis pengotor

- Fosfin (Ph₃) dan hidrogen sulfida (H₂S): Kromatografi gas memastikan kadar tetap di bawah 0,1%[3] [5].

- Kotoran logam: Fluoresensi sinar-X mendeteksi jejak logam (misalnya, Fe, AL) yang menurunkan kualitas produk [3].

Tindakan Keselamatan dan Lingkungan

Mitigasi bahaya

- Pemantauan asetilena: Sensor memicu alarm jika konsentrasi gas melebihi 1% LEL selama penghancuran [3].

- Atmosfer inert menghancurkan: pembersihan nitrogen mencegah pengapian asetilena yang tidak disengaja [6].

- Peralatan Pelindung Pribadi (APD): Setelan tahan api, perisai wajah, dan respirator wajib untuk operator tungku [1] [6].

Kontrol emisi

- Bahan partikulat: Baghouse dan pengendap elektrostatik menangkap 99% debu tungku [6].

- CO SCRUBBING: Konverter Katalitik Mengoksidasi Emisi CO menjadi CO₂ sebelum rilis [6].

Aplikasi Industri Kalsium Karbida Proses

Aplikasi	Deskripsi	Kasing Penggunaan Utama
Produksi asetilena	Hidrolisis CAC₂	Pengelasan, pemotongan, pencahayaan
Desulfurisasi baja	Injeksi ke dalam besi cair	Penghapusan belerang di pengecoran
Kalsium sianamide	Fiksasi nitrogen pada 1.000–1.200 ° C	Pupuk, pestisida

Kesimpulan

Sintesis Kalsium Kalsium Industri menyeimbangkan termodinamika ekstrem dengan kontrol proses yang cermat. Kemajuan dalam otomatisasi tungku, manajemen emisi, dan protokol keselamatan telah mengoptimalkan efisiensi produksi sambil meminimalkan dampak lingkungan. Ketika permintaan tumbuh untuk bahan kimia yang diturunkan dari asetilena dan baja rendah sulfur, CAC₂ tetap sangat diperlukan bagi industri global.

FAQ

1. Bahan baku apa yang penting untuk produksi kalsium karbida?

Batu kapur dengan kemurnian tinggi (untuk CAO) dan sumber karbon asme rendah (Coke, Anthracite) sangat penting. Kotoran di atas 0,5% dalam kapur menurunkan kualitas produk akhir [6] [7].

2. Mengapa tungku busur listrik lebih disukai daripada sistem berbasis pembakaran?

Pembakaran tradisional tidak dapat mencapai suhu 2.000 ° C+ yang diperlukan. Busur listrik memberikan panas yang tepat dan dapat diskalakan tanpa memperkenalkan kontaminan [2] [5].

3. Bagaimana kemurnian kalsium karbida dipastikan?

Pengujian hasil asetilena dan penyaringan pengotor (misalnya, ph₃, h₂s) dilakukan pada beberapa tahap. CAC tingkat teknis harus melebihi kemurnian 80% [2] [3].

4. Apa risiko keselamatan utama selama produksi?

Paparan CO, ledakan asetilena, dan percikan logam cair membutuhkan PPE yang ketat, pemantauan gas, dan pemrosesan atmosfer inert [1] [6].

5. Bisakah produksi kalsium karbida berkelanjutan?

Scrubbers modern dan sistem pendingin loop tertutup mengurangi emisi sebesar 90%. Penelitian tentang penangkapan karbon selama co off-gassing sedang berlangsung [6] [8].

Kutipan:

[1] https://chemcess.com/calcium-carbide-properties-production-and-uses/

[2] https://en.wikipedia.org/wiki/calcium_carbide

[3] https://www.tjtywh.com/tywh-calcium-carbide-manufacturing-process.html

[4] https://www.tjtywh.com/a-step-by-step-guide-to-making-calcium-carbide-at-home.html

[5] https://sathee.prutor.ai/article/chemistry/chemistry-calcium-carbide/

[6] https://www3.epa.gov/ttnchie1/ap42/ch11/final/c11s04.pdf

[7] https://enterclimate.com/calcium-carbide-manufacturing-unit-setup

[8] https://www.vedantu.com/chemistry/calcium-carbide

[9] https://www.acs.org/education/whatischemistry/landmarks/calciumcarbideacetylene.html

[10] https://www.youtube.com/watch?v=Btfshpby9bg

[11] https://www.pyrometallurgy.co.za/infaconxiv/149-mccaffrey.pdf

[12] https://www.shutterstock.com/search/calcium-carbure

[13] https://www.alamy.com/stock-photo/calcium-carbide.html?page=2

[14] https://cdn.intatec.us/docs/reports/previews/calcium-carbide-e11a-b.pdf

[15] https://tanabe-co.co.jp/eng/product/alloy-iron-and-calcium-carbide

[16] https://byjus.com/chemistry/calcium-carbide/

[17] https://gaftp.epa.gov/ap42/ch11/s04/related/rel01_c11s04.pdf

[18] https://edu.rsc.org/download?ac=515424

[19] https://www.dhet.gov.za/nols%20%20ncv/2019%20february%20supllementy%20and%20november%202019/process%20process%2012.20kps/nc2440%20-%20process%20Chocess%20Chy

[20] https://www.tjtywh.com/frequently-asked-questions-about-calcium-carbide-procurement-how-to-avoid-mally-sissues-supply-supply-supply.html

[21] https://patents.google.com/patent/us4594236a/en

[22] https://www.ascconline.com/img/services/project_report/calcium_carbide_project_report_sample.pdf

[23] https://rexarc.com/blog/calcium-carbide-for-acetylene-production/

[24] https://www.alamy.com/stock-photo/calcium-carbide.html

[25] https://www.youtube.com/watch?v=olalos0er00

[26] https://www.niir.org/blog/wp-content/uploads/2021/11/manufacturing-business-of-calcium-carbide-calcium-acetylide.vestment-opportunities-in-chemical-indistry.-1.pdf