تحول در صنایع مختلف با کاربید کلسیم

 

 

کاربید کلسیم، که به اسید کلسیم نیز معروف است، یک ترکیب شیمیایی با فرمول خطی 2 CaC می باشد، این بدان معنی است که یک مولکول از آن از یک اتم کلسیم و دو اتم کربن ساخته شده است و کاربرد اصلی آن به صورت صنعتی در تولید استیلن و سیانامید کلسیم می باشد. ماده خالص آن بی رنگ است با این حال تکه های کاربید کلسیم با درجه فنی خاکستری یا قهوه ای نیز تولید می شوند و از حدود 80 تا 85٪، 2 CaC تشکیل شده اند و بقیه مواد شامل CaO (اکسید کلسیم)، Ca2P3 (کلسیم فسفید)، CaS (سولفید کلسیم)، Ca2N3 (نیترید کلسیم)، SiC (کاربید سیلیکون) و غیره می باشد. ردیابی کاربید کلسیم با وجود رطوبت با درجه فنی یادآور بوی نامطبوع سیر می باشد.

 

نامهای دیگر کاربید کلسیم، استیلید کلسیم، استیلن استون ها، کلسیم دی کلارید، اتیل، کلسیم سوتیلید، کاربور سیکلسیم، استیلنوژن، کربید کلسیم، کاربوروکالسیکو می باشد. کلمه "کاربید" حاکی از ترکیبی از کربن و عنصر یا عناصر دیگر است. هنگامی که این اصطلاح به خودی خود استفاده می شود، معمولاً به کاربید کلسیم یا بعضی اوقات، به کاربید تنگستن اشاره دارد.

 

فرمول سه بعدی کاربید

 

 

خصوصیات فیزیکی کاربید کلسیم

 

کاربید کلسیم خالص سفید رنگ است اما آثار ناخالصی معمولاً به این سنگ رنگ های خاکستری، آبی یا قهوه ای می بخشد. در حالی که ترکیب خالص در هوای خشک بی بو است، درجه فنی به آن بوی نامطبوع می بخشد. در تمام حلالها نامحلول است اما با آب و الکل ها واکنش نشان مي دهد.

 

کاربید کلسیم با جرم مولی 64.099 گرم در مول، تراکم 2.22 گرم در سانتی متر مربع،نقطه ذوب° C 2،160 نقطه جوش ° C 2،300 محلول در آب و هیدرولیز سریع است. شکل کریستالی رایج آن در دمای اتاق، یک ساختار سنگ نمکی است.

 

 

ساخت کاربید کلسیم

 

ساخت کاربید کلسیم یک فرایند دشوار را شامل می شود. آهک و زغال سنگ را درون کوره قوس الکتریکی قرار می دهند. کوره قوس الکتریکی را تا حداقل 3،632 درجه فارنهایت گرم می کنند. دمای بالاتر از 3،812 درجه فارنهایت نبایستی برود. خمیر الکترود را در نزدیکی کوره قوس الکتریکی قرار می دهند تا پخته شود. خمیر الکترود پخته شده را به کوره منتقل می کنند. این ماده به عنوان یک کاتالیزور آهک و زغال سنگ عمل خواهد کرد. کاربید کلسیم مذاب حاصل را به تجهیزات خنک کننده منتقل می کنند. این امر باعث می شود تا آن را تثبیت کنند. کاربید کلسیم جامد شده را در یک مکانیسم خرد کردن پردازش می کنند تا اندازه آن به اندازه دلخواه برسد.

 

 

سیستم تولید کاربید کلسیم

 

سیستم تولید کاربید کلسیم، شامل واحد گرمایش مواد اولیه، واحد واکنش، که در آن واحد گرمایش مواد اولیه شامل دستگاه مخلوط کردن و تغذیه مواد اولیه، دستگاه پیش گرم کن، دستگاه فشرده سازی گاز موجود می باشد.

 

روش تولید

 

 

روش تولید کاربید کلسیم

 

کاربید کلسیم بصورت صنعتی در کوره قوس الکتریکی از مخلوطی از آهک و کک با دمای تقریبی 2200 درجه سانتیگراد (3990 درجه فارنهایت) تولید می شود. این روش تولید از زمان کشف آن در سال 1892 تغییر نکرده است:

 

CaO + 3 C → CaC2 + CO

 

دمای بالای مورد نیاز برای این واکنش با احتراق سنتی قابل دستیابی نیست، بنابراین واکنش در کوره قوس الکتریکی با الکترودهای گرافیتی انجام می شود. محصول کاربید تولید شده به طور کلی حاوی وزن حدود 80٪ کاربید کلسیم است. کاربید تولیده شده، خرد شده است تا توده های کوچکی تولید کنند که از چند میلی متر تا 50 میلیمتر اندازه آنها متغیر می باشد. ناخالصی ها در بخش های ظریف نیز متمرکز می شوند. مقدار 2 CaC محصول با اندازه گیری میزان اتیلن تولید شده در هیدرولیز سنجیده می شود. به عنوان نمونه، استانداردهای انگلیس و آلمان برای محتوای کسری درشت به ترتیب 295 لیتر بر کیلوگرم و 300 لیتر بر کیلوگرم (در فشار 101 کیلو پاسکال و 20 درجه سانتیگراد (68 درجه فارنهایت) است. ناخالصی های موجود در کاربید شامل فسفید است که در هنگام هیدرولیز فسفین تولید می کند.

 

روش دیگر تولید کاربید کلسیم شامل واکنش بین فلز کلسیم ریز خرد شده و پودر کربن (زغال فعال شده)، در دمای 810 درجه سانتیگراد در یک جو بی اثر است. این واکنش بسیار گرمازا است، پس از ذوب شدن کلسیم نیاز به گرم شدن بیشتر ندارد. روش دوم این مزیت را دارد که محصولی بسیار خالص بدست می آورد، که پس از هیدرولیز دیگر بوی فسفین معمولی مرتبط با کاربید درجه فنی را آزاد نمی کند، بلکه استیلن خالص است و خطر احتراق خود به خود در هوا را به همراه دارد.

 

تولید به شکل سنگ کاربید

 

در آزمایشگاه با تجزیه حرارتی تحت خلاء سیانامید کلسیم خالص در حضور کربن برای تولید کلسیم سفید تهیه می شود. از نظر تجاری، کاربید کلسیم بسته به نوع ناخالصی ها و روش ساخت آن از نظر رنگ از فولاد خاکستری تا قهوه ای مایل به قرمز متفاوت است.

 

 

واکنش کاربید کلسیم با آب

 

کاربید کلسیم در یک واکنش کنترل شده با آب با استفاده از دستگاهی به نام ژنراتور به استیلن تبدیل می شود. استیلن که فرمول شیمیایی C2H2 را دارد، به دلیل انرژی موجود در پیوند سه گانه بین اتم های کربن و هیدروکربن بسیار مفید و کاربردی است. این انرژی پس از آن به روش های مختلفی توسط مشتریان برای اهداف مختلف صنعتی آزاد و مورد استفاده قرار می گیرد. یک سیلندر استیلن برای اهداف برش و جوش قابل تشخیص ترین کاربرد می باشد، اما بسیاری از مواد شیمیایی مهم نیز از استیلن حاصل می شوند.

 

هنگامی که کاربید کلسیم با آب برای تولید استیلن واکنش نشان می دهد، هیدروکسید کلسیم را تولید می کند. این ماده با داشتن pH 12.4 و واکنش پذیری آماده با گوگرد، از آن برای خنثی سازی اسید، اصلاح pH خاک و تمیز کردن انتشار گوگرد از فرآیندهای صنعتی و ژنراتورها بطور گسترده استفاده می شود.

 

 

معادله واکنش کلسیم کاربید با آب

 

کاربید کلسیم با آب وارد واکنش می شود و استیلن و هیدروکسید کلسیم تولید می‌کند.

 

CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H4

 

در حضور اکسیژن هوا و حرارت

 

Ca(OH)2 + C2H4 → 2H2O + 4CO2

 

تولید در اندازه های مختلف

 

 

موارد مصرف کاربید کلسیم

 

کاربید کلسیم صنعتی تقریباً 80٪ خالص است. خاصیت برجسته آن واکنش در برابر آب برای تولید گاز استیلن است. یک ترکیب معدنی است که دارای کاربردهای اصلی تجاری زیر است: تولید سیانامید کلسیم (کود نیتروژن)، تولید استیلن و استفاده در صنایع آهن (ریخته گری) و فولاد به عنوان یک ماده ضدعفونی کننده.

 

کاربید کلسیم منبع اصلی استیلن است و استیلن به طور عمده در سنتز یک سری رزین، مواد شیمیایی آلی و پلاستیک و در برش و جوش فلزات اکسی استیلن مورد استفاده قرار می گیرد. کاربید کلسیم همچنین به عنوان یک ماده کم کننده آب بدن و به عنوان یک ماده کاهش دهنده و نمک زدایی در فرآیندهای متالورژی به کار می رود.

 

از نظر کاربردی کاربید کلسیم می تواند به سنتز حلالها، داروهای، پلاستیک، ساخت فولاد، لامپهای کاربید و سایرین تقسیم شود. کاربردهای اصلی آن در سنتز حلالها و ترکیبات آلی مورد نیاز در صنایع دارویی و رنگ آمیزی، در ساخت سیانامید کلسیم، استیلن مورد نیاز در جوشکاری اکسی استیلن و ساخت لاستیک و پلاستیک مصنوعی است. از آن در ساخت گرافیت و هیدروژن، در سخت شدن فولاد و کاهش سولفید مس و اکسید فلزی استفاده می شود. علاوه بر این ، از آن در تولید سیانامید نیز استفاده می شود، جایی که به عنوان یک ماده تقویت کننده نیتروژن عمل می کند. سیانامید، 2CaCN، به عنوان کود و به عنوان ماده اولیه برای تولید یک سری ترکیبات ازت (دی سیانامید، گوانیدین و ملامین) استفاده می شود. کاربید کلسیم بیشترین کاربردش در تولید شیمیایی استیلن است که از آن به عنوان سوخت برای ایجاد شعله بسیار زیاد گرما استفاده می شود و استفاده از آن در جوشکاری و برش مشعلها و همچنین یکی از اجزای اصلی اکثر پلی وینیل کلرید (PVC) است.

 

 

لامپهای کاربیدی

 

لامپهای کاربیدی

 

از کاربید کلسیم در لامپهای کاربیدی استفاده می شود. قطره آب روی کاربید، گاز استیلن تولید می کند که آن را می سوزاند و نور ایجاد می کند. لامپ های کاربید هنوز هم به طور گسترده در معادن سنگ نقره، مس و قلع مورد استفاده قرار می گیرند. معادنی كه در آن متان خطری جدی محسوب نمی شود. در معادن زغال سنگ استفاده از آن خطرناک هستند چرا که این معادن جایی است که گاز متان قابل اشتعال است و این معادن را به یک خطر جدی تبدیل می کند. لامپ های کاربید هنوز هم توسط برخی غارنوردان که در غارها و سایر مناطق زیر زمینی کاوش می کنند، مورد استفاده قرار می گیرند.

 

 

کاربرد کاربید کلسیم در فولاد سازی

 

کاربید کلسیم یک ماده کاهنده شیمیایی قدرتمند و مؤثر است و همچنین می تواند به عنوان منبع انرژی مورد استفاده قرار گیرد. در هیچ کجای این امر آشکارتر از زمینه متالورژی نیست، جایی که از چندین روش برای کاهش هزینه استفاده می شود. در عملیات تولید فولادهای مدرن، نیاز به فولادهای گوگردی پایین تر که مورد نیاز عملیات مداوم ریخته گری و کاربردهای ویژه فولاد مدرن هستند، باعث افزایش جذابیت کاربید کلسیم به عنوان خشک کن فلزات داغ یا به عنوان اصلاح کننده سرباره برای افزایش راندمان آب زدایی می شود. علاوه بر این، واکنش کاربید با اکسیدها مقدار زیادی گرما تولید می کند که در این فرآیند بسیار مهم می باشد. این امر در کارآمدی برای متالورژی اهمیت دارد و علاوه بر این، کاربید صرفه جویی در هزینه های اصلی را به عنوان منبع انرژی و بهبود بهره وری در کوره فولاد سازی را فراهم می کند.

 

استفاده از آن در جوشکاری

 

 

کاربید کلسیم تهویه سرباره

 

کاربید یک ابزار ضروری برای از بین بردن اکسید آهن ناخواسته از سرباره کوره است که در هنگام بهره برداری به داخل ملاقه حمل می شود. هنگامی که به جریان فلز مایع اضافه شده و یا بعد از بهره برداری به داخل ملاقه، یک کاربید های دانه درشت با اکسیدها واکنش می دهد و موجب تولید آلیاژهای آهن و گران قیمت را می شود. بعلاوه این اکسیدها می توانند با مهار آب زدایی، اکسید کردن آلیاژ و حمله به مواد نسوز، در عملیات پالایش فلز تداخل داشته باشند.

 

اگرچه آلومینیوم، فرو سیلیکون، کاربید سیلیکون و حتی کک نیز برای این منظور استفاده شده است، اما اثرات کاربید کلسیم در آن مقرون به صرفه تر، کارآمدتر و قابل تکرار تر است. به این معنی که بر خلاف سایر مواد، کاربید کلسیم گاز CO تولید می کند که کاربید را همزمان با کف کردن سرباره به طور یکنواخت توزیع و مخلوط می کند. نیازی به افزودن آهک متعادل شبیه مواد افزودنی مبتنی بر سیلیکون نیست.

 

 

تزریق در کوره

 

کاربید کلسیم توانایی منحصر به فرد برای واکنش نشان دادن "فقط" با اکسیدهای فلزی را دارد بدون اینکه تاثیری منفی در روی شیمیایی فولاد بگذارد و مقدار قابل توجهی انرژی را نیز به فرآیند اضافه می کند. در کوره قوس الکتریکی (EAF) انرژی حاصل از کاهش اکسید با تولید ذرات آهک گرم شده و گاز CO همراه است که در حفظ گرمای تولید شده ضمن افزودن به توانایی سرباره های EAF به فوم کمک می کند. برای تزریق کوره، صنایع تولید کاربید کلسیم را در محدوده اندازه مناسب برای انتقال پنوماتیک به کوره که در آنجا با گاز بی اثر وارد کوره می شود، تولید می کنند.

 

استفاده از آن در فولاد

 

 

در برش و جوشکاری کاربید کلسیم

 

کاربید کلسیم در یک واکنش کنترل شده با آب با استفاده از دستگاهی به نام ژنراتور به استیلن تبدیل می شود. در میان بسیاری از کاربردهای گاز استیلن، بزرگترین و شاید آشناترین استفاده از آن به شکل گاز سیلندر برای ساخت و برش فلز است. هنگامی که با اکسیژن در یک مشعل اکسی استیلن ترکیب شود، استیلن دمای شعله را بیش از 6000 درجه فارنهایت تولید می کند. این وسیله ای برای برش یا پیوستن به بسیاری از انواع فلز، پاکسازی آنها از نواقص سطح و تقویت آنها از طریق سخت شدن شعله همراه است. بعلاوه، استیلن نسبت به هوا سبک تر است و به همین دلیل ایمن ترین گاز سوخت برای استفاده در فضاهای محدود، زیر زمین یا کشتی ها است.

 

 

کاربید کلسیم در مهندسی محیط زیست

 

هیدروکسید کلسیم محصولی از تولید استیلن از کاربید کلسیم می باشد و در انواع کاربردهای صنعتی بسیار مفید است. شاید مشهورترین کاربرد هیدروکسید کلسیم در شستشوی گازهای پشته از نیروگاههای با سوخت های فسیلی برای از بین بردن ترکیبات گوگرد قبل از انتشار به هوا باشد. علاوه بر این، سازندگان فولاد از هیدروکسید کلسیم برای خنثی کردن اسید زباله ترشی و تولید کنندگان مواد شیمیایی برای خنثی کردن جریان زباله استفاده می کنند. و در شهرداری ها از آن برای تصفیه فاضلاب و سازندگان برای ساختن آجر آهک ماسه ای نیز استفاده می کنند. صنایع کاربید تامین کننده اصلی این محصول است که به دو صورت خشک و دوغاب در دسترس است.

 

تولید در آزمایشگاه

 

هیدروکسید کلسیم به راحتی در مناطق بزرگی از زمین قابل پخش است. در این روش کشاورزان از آهک کاربید کلسیم برای خنثی کردن تاثیر باران اسیدی استفاده می کنند و معادن از آن برای خنثی سازی رواناب اسیدی استفاده می کنند. به مقدار مناسب، اندازه خوب و واکنش پذیری هیدروکسید کلسیم باعث واکنش شیمیایی با خاک سبب تشکیل بتن می شود. این واکنش تثبیت خاک در صنعت ساخت و ساز جاده استفاده می شود زیرا سطح زیر باند باید بسیار پایدار برای جاده ها و بزرگراه های باشد.

 

 

استیلن شیمیایی

 

در حالی که کاربید کلسیم مستقیماً به عنوان ماده فرایند مورد استفاده قرار می گیرد، عمده ترین کاربرد آن و شاید بیشترین تطبیق پذیری آن هنگام تحقق ماده سنگ با آب برای تولید استیلن و هیدروکسید کلسیم تحقق می یابد. در حالی که شیمی بی نظیر کربن سه گانه در مولکول استیلن باعث می شود تا انواع واکنشهای شیمیایی مفیدی برای ایجاد واسطه هایی که در ساخت طیف متنوعی از مشتقات شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند را فراهم کند. مشتقات استیلن تولید شده از کاربید کلسیم در انواع مختلفی از محصولات مصرفی روزمره از جمله اسپری مو، مواد آرایشی، داروهای قرص، کرمهای آفتاب و لوسیون ها، ضد عفونی کننده ها و خمیردندان های کنترل شده استفاده می شود. علاوه بر این، واسطه های استیلن مواد اولیه اساسی برای تولید الیاف پلی اورتان، لاستیک مصنوعی، پرکلرواتیلن (یک حلال تمیز کننده خشک مورد استفاده در اکثر موارد)، تری کلر اتیلن (یک حلال دفع شونده مورد استفاده در فرآیندهای کاری فلزات) و طراحی شده برای جایگزینی فلوئوروکربنهای کلر دار آسیب دیده محیطی (CFC) که در حال حاضر در کاربردهای گسترده ای قرار دارند.

 

چین به عنوان عمده ترین تولید کننده

 

 

Msds کاربید کلسیم

 

کاربید کلسیم را باید با دستکش کنترل کرد با وجود آنکه مثال فلزات قلیایی حساس نیست اما با واکنش به عرق و رطوبت هنوز می تواند پوست را تحریک کند. واکنش با آب دود سمی ایجاد می کند، بنابراین واکنش باید در خارج یا محیط باز انجام شود. همچنین به دلیل وجود فسفین و دی فسفات بالقوه ناشی از ناخالصی های فسفر در نمونه های تجاری، خطر آتش سوزی را به وجود می آورد. به صورت پودر می تواند چشم و غشای مخاطی را به شدت تحریک کند.

 

کاربید کلسیم باید در ظروف خشک و دور از هرگونه رطوبت نگهداری شود. از آنجا که درجه فنی بوی نامطبوع به آن می بخشد، بهتر است آنها را در یک ظرف بسته یا در یک محل تهویه مطبوع نگه دارید.

 

از ذخیره کاربید کلسیم در زیرزمین خودداری کنید. در صورت بروز سیل یا نشت آب، هر کاربیدی که با آب در تماس باشد، استیلن را رها می کند که در صورت ایجاد آب می تواند منجر به انفجار شود. سعی کنید در صورت امکان آن را در بالاترین مکان از اتاق ها یا اتاق زیر شیروانی ذخیره کنید. اطمینان حاصل کنید که آب باران در محل ذخیره نشت نمی کند.

 

برای ذخیره سازی قوطی های از جنس استیل مناسب ذخیره کاربید کلسیم می باشد. قوطی محافظت عالی در برابر هوا و آب را ارائه می دهند. با این حال، قوطی های فولادی معمولی مستعد زنگ زدگی هستند که گاهی اوقات زنگ زدگی می تواند نشانه ی آن باشد که محیطی که کاربید در آن قرار دارد بسیار مرطوب است و بایستی نکات ایمنی رعایت شود. قوطی های استیل ضد زنگ محافظت خوبی در برابر بیشتر مواد خورنده را دارند.

 

 

بازار کاربید کلسیم

 

بازار کاربید کلسیم را می توان در آمریکای شمالی ، آمریکای لاتین، اروپا، آسیا اقیانوسیه و خاورمیانه و آفریقا تفکیک کرد. آمریکای شمالی و اروپا مناطق عمده ای از بازار کاربید کلسیم هستند به دلیل گسترش صنعت استفاده از آن بیشتر است. منطقه آسیا اقیانوسیه به دلیل افزایش تقاضا به دلیل اقتصادهای نوظهور و پیشرفته مانند چین و هند بیشتر شود. چین به دلیل دسترسی آسان و در دسترس بودن فراوان از ذخایر زغال سنگ، بازار کاربید کلسیم را در دست دارد. تقاضا برای کاربید کلسیم از صنایعی مانند PVC و متالورژی نیز بازار را هدایت می کند.

 

بازیکنان برجسته و فعال در بازار کاربید کلسیم عبارتند از: Carbide Industries LLC ،Denka ،MCB Industries SDN BHD ، AlzChem ، ایران کاربید و SA کلسیم کاربید.

 

رنگ آن به ناخالصی های آن بستگی دارد

 

 

قیمت کاربید کلسیم و قیمت سنگ کاربید

 

کاربید کلسیم و سنگ آن به طور کلی بلافاصله در بیشتر حجم ها و اندازه های متفاوت در دسترس است. اشکال بسیار بالا با خلوص بالا، خلوص بالا، زیر میکرون و نانو پودر در نظر گرفته می شود قیمت کاربید کلسیم و قیمت سنگ کاربید با توجه به کشور تولید کننده، فروش بر حسب تناژ، درجه خلوص و درجه آن متفاوت است. در صنایع مختلف، کاربید کلسیم در اندازه های مختلف (نمرات) بر حسب کاربرد آن تولید و به فروش می رسد.

 

بهترین راه برای انتخاب درجه کاربید کلسیم مورد نظر تماس با متخصصان در این زمینه است. کارشناسان شرکت آترین فرازان آوین برای ارائه مشاوره در مورد نمرات کاربید برای کاربردهای مختلف و بهینه سازی فرایندها در بسیاری از صنایع تجربه کافی و لازم را دارا هستند.

 

 

روش تهیه کاربید کلسیم

 

در ایران شرکت و کارخانه متعددی در تولید کاربید کلسیم نقش دارند و صادراتی در این زمینه نیز صورت می گیرد. برای تهیه و دریافت اطلاعات در مورد اندازه، مشخصات فنی، نوع بسته بندی، کاربرد، نحوه نگهداری و قیمت آن به شرکت آترین فرازان آوین تأمین کننده مواد اولیه صنایع فولاد و انواع سولفات های فلزی با آدرس avichem-co.com مراجعه یا تماس حاصل بفرمایید.

 

 

برای ورو به صفحه خرید کاربید کلسیم روی دکمه زیر کلیک کنید.

 

خرید کاربید کلسیم