Основные физико-химические свойства карбида кальция
Химическая формула – СаС2
Молекулярная масса (по международным атомным массам 1971 г) – 64,102
Химически чистый карбид кальция представляет собой почти бесцветные, нерастворимые во всех известных растворителях прочные кристаллы с удельным весом 2 220 кг/м3.
В зависимости от чистоты карбид кальция имеет серый, коричнево-желтый или черный цвет. На изломе – серый, при высоком действии влаги воздуха теряет блеск и становится серовато-белый.
Снижение содержания основного вещества в карбиде кальция приводит к увеличению его твердости и замедляет разложение карбида водой.
Химически чистый карбид имеет температуру плавления 2300оС. Сливаемый из печи карбид кальция имеет температуру 1800 – 2100оС.
При взаимодействии с водой карбид кальция разлагается с выделением ацетилена по реакции:
до 200оС СаС2 + 2Н2О → Са(ОН)2 + С2Н2 ↑
200 + 400оС СаС2 + Н2О →СаО + С2Н2 ↑
Количество выделяющегося ацетилена зависит от процентного содержания СаС2 в техническом карбиде кальция. Смесь ацетилена с воздухом взрывоопасна.
При нагревании карбида кальция в среде водорода при температуре 2 200оС и выше при отсутствии влаги образуется ацетилен.
При высоких температурах сухой кислород окисляет карбид кальция:
2СаС2 + 5О2 → 2СаО + 4СО2 ↑
При температуре выше 1100оС карбид кальция реагирует с азотом, образуя цианамид кальция СаСN2:
СаС2 + N2 → СаСN2 + С – 84 ккал
Сухой хлор при взаимодействии с СаС2 при 250оС образует хлористый кальций СаСl2:
СаС2 + Сl2 → СаСl2 + 2С
Пары серы при 500оС реагирует с карбидом кальция с образованием сульфида кальция СаS:
СаС2 + S → СаS + 2С
Аналогично сере действует фосфор при 600 – 700оС:
6СаС2 + Р4 → 2Са3Р2 + 12С
Аммиак при 500 – 620оС разлагается на поверхности карбида кальция на азот и водород. Выше 650оС идет реакция:
СаС2 + 4NН3 → СаСN2 + NН4СN + 4Н2 ↑
При нагревании карбида кальция с четыреххлористым углеродом образуется хлорид кальция, а с сероуглеродом – сульфид кальция:
2СаС2 + ССl4 → 2СаСl2 + 5С
2СаС2 + СS2 → 2СаS + 5С
При высоких температурах СаС2 взаимодействует с SiO2 и Al2О3 переводя эти окислы в карбиды:
SiO2 → SiO + ½ О2 SiO + 2СаС2 → SiC + 2СаО + 3С
Образование SiС начинается при 1600 – 2300оС, взаимодействие с Al2O3 происходит в диапазоне 1600 – 2000оС.
Карбид кальция реагирует с водными растворами кислот:
СаС2 + 2НСl → СаСl2 + С2Н2 ↑
За единицу измерения веса карбида кальция принимается 1 кг условного карбида кальция. Пересчет натурального веса на условный вес в кг (G) производится по формуле:
G = V * GH/250
где: V – литраж карбида кальция, дм3/кг;
GH – натуральный вес, кг;
250 – литраж условного карбида кальция, дм3/кг.
Техническое наименование побочного продукта производства карбида кальция.
Техническое наименование продукта – окись кальция от производства карбида кальция.
Таблица 4–Содержание основных компонентов в КК
| СаО, в пересчете на Са(ОН)2 | 35 – 65 % |
| С | 6 – 18 % |
| MgO | 3,5 – 10,6 % |
| SiO2 | 2,6 – 10 % |
| R2O3 | 1,4 – 7,5 % |
| CaCO3 | 0,5 – 7 % |
| C2H2 | 0,1 – 0,4 % |
Окись кальция, отход производства карбида кальция, выпускается по ТУ 2123 – 182 – 05763458 – 93 «Окись кальция от производства карбида кальция». По физико-химическим показателям продукт должен соответствовать требованиям и нормам: массовая доля окиси кальция свободной, в пересчете на гидрат окиси кальция, % - 35 – 65.
4. Описание технологического процесса
Технологический процесс производства карбида кальция состоит из следующих стадий:
1. Подготовка, транспортировка и хранение сырья;
2. Приготовление и транспортировка шихты;
3. Получение карбида кальция;
4. Охлаждение, кристаллизация, сортировка и упаковка карбида кальция;
5. Очистка реакционного газа;
6. Очистка сточных вод;
7. Очистка дымочных газов;
4.1. Подготовка, транспортировка и хранение сырья
Обожженная известь из известково-обжигательных печей корпуса 162 цеха № 39 по ленточному транспортеру поступает в двухситный грохот, где происходит рассев ее на 3 фракции: 0 – 20 мм, 20 – 80 мм и выше 80 мм. Известь грануляции 0 – 20 мм собирается в один бункер, а грануляции 20 – 80 мм – в другой, откуда дозируется в ковшовые конвейеры.
Известь грануляции выше 80 мм из двухситного грохота попадает на дробилку, где дробится до 80 мм, а затем, пройдя по течке, поступает в бункер, откуда вместе с фракцией 20 – 80 мм поступает в ковшовые конвейеры. Загрузка извести в ковшовые конвейеры производится лотковыми электровибропитателями.
Ковшовыми конвейерами известь передается через пневморазгрузчики в бункера хранения извести, а известковая мелочь через пневморазгрузчик – в бункер хранения известковой мелочи.
Углеродистые материалы (кокс, антрацит) поступает в цех в железнодорожных вагонах и электрическим грейферным мостовым краном разгружаются на складе сырья корпуса 154А. По мере надобности углеродистые материалы мостовым краном загружаются в бункер сырого кокса.
Для приготовления шихты из бункера сырой кокс лотковыми электровибропитателями подается в ящичные конвейеры, откуда через пересыпные течки с перекидными клапанами сырой кокс подается на дробилку, где дробится до грануляции не более 40 мм.
Дробленый кокс через течки с клапаном загружается в ковшовые конвейеры, далее с помощью пневморазгрузчиков загружается в бункеры установленные над сушильным барабаном. Из бункеров сырой кокс подается питателями в загрузочную течку сушильного барабана.
При поставках кокса фракции 25-45 мм. подача его на стадию сушки производится по обводной течке без дробления на дробилках.
Сушка кокса ведется за счет прямоточного прососа топочных газов, образующихся при сгорании природного газа с воздухом в горелке через сушильный барабан.
Температура топочных газов на входе (300-800 С) и выходе (100-200 С) сушильного барабана измеряется потенциометром.
Регистрация и регулирование расхода природного газа (не более 200 куб м) в топку осуществляется дифманометром, вторичным прибором с пневморегулятором и регулирующим клапаном, установленным на трубопроводе природного газа. Учет расхода природного газа осуществляется корректором СПГ 761; установленным на щите управления корпуса 154 «В».
Природный газ с давлением P= 2-4 кПа подается в цех из газораспределительного пункта корпуса 160 цеха № 39.
Воздух подается в горелки на сжигание и в топку на разбавление с помощью воздуходувки ВВД-9. воздух берется из помещения и просасывается через кожух топки сушильного барабана для предварительного подогрева. Регистрация расхода воздуха в топку (на разбавление не более 1500 куб м) производится дифманометром и вторичным прибором с пневморегулятором. Регулирование расхода воздуха в топку (на сжигание не более 2000 куб м) производится дифманометром и вторичным прибором с пневморегулятором и регулирующей заслонкой, установленной на трубопроводе подачи воздуха в топку.
Смешение природного газа с воздухом в соотношении 1/10 происходит в горелке типа ГНП-9.
Температура в топке не более ь950 С измеряется потенциометром.
При падении давления воздуха до 0,8 кПа, при внезапном отключении воздуходувки или дымососа и при погасании пламени горелки с целью предотвращения загазованности сушильного барабана природным газом клапан-отсекатель перекрывает подачу природного газа к горелке.
Эксплуатация газового хозяйства должна проводится в строгом соответствии с «Правилами безопасности систем газораспределения и газопотребления».