Co uvolňuje karbid vápníku?

Karbid vápníku CaC₂– jeden ze symbolů dětství sovětských chuligánů. Tato látka se používá při svařování plynem, protože uvolňuje obrovské množství hořlavého acetylenu.

Při ponoření do vody karbid uvolňuje acetylen, který je hořlavou složkou při svařování plynem. Acetylen smíchaný s kyslíkem hoří při teplotě 3150 °C, což je vyšší teplota, než je teplota tání většiny kovů a slitin. Použití této technologie umožňuje svařovat hladké i nerezové oceli, neželezné kovy, jejichž svařování elektrickým obloukem by vyžadovalo speciální drahé elektrody. Acetylen umožňuje řezání kovu, zejména silnostěnných plechů a tvarové oceli, které nelze řezat bruskou.

Karbid vápníku poprvé vyrobil německý chemik Friedrich Wöhler v roce 1862 zahříváním slitiny vápníku a zinku v uhlíkovém prostředí.

Když se karbid vloží do vody, vytvoří se hašené vápno a plynný acetylen. Reakce 1 kg čistého karbidu s 0,56 l. vody, vznikne 1,16 kg vápna a 372 litrů. acetylén.

Ve formě chemického vzorce je reakce zapsána takto: CaC₂ + N₂O = C₂Н₂ + Ca(OH).

Teoreticky se karbid ředí vodou v poměru 2:1, ale v praxi se používá 1 kg karbidu a zalije se 2-4 litry vody, aby nedošlo k výbuchu.

Způsob výroby

Karbid se vyrábí v elektrických pecích tavením (kalcinací) směsi koksu a oxidu vápenatého (pálené vápno) při teplotách v rozmezí 1900°C až 2300°C. Ostrý a nepříjemný česnekový zápach karbidu a vyrobeného acetylenu je způsoben obsahem nečistot fosfidů a síranů vápenatých v karbidové směsi.

Proces se provádí v několika fázích:

1. Vápenec se pálí.
2. Ze zpracovaného vápna a koksu vzniká prášková směs – směs.
3. Výsledná směs se kalcinuje v elektrické obloukové peci, dokud se neroztaví.
4. Výsledné karbidové tyče se drtí, aby se získala požadovaná frakce.

Průměrná hustota karbidové látky je 2,2 g/cm3. V závislosti na obsahu nečistot může být barva karbidu tmavě hnědá nebo tmavě šedá.

Konečný produkt obsahuje 75-78 % CaC₂, zbytek je vápno a nečistoty. Karbidové granule se dodávají v různých velikostech: 2×8; 8×15; 15×25; 25×80 mm. Větší granule produkují více acetylenu, ale prodlužují reakční dobu. Pokud se granule 8×15 a 15×25 mm rozloží za 5-6 minut, pak granule 25×80 mm vyžadují více než 10 minut na rozklad.

Svařovací aplikace

Karbid je skladován ve speciálních ocelových nádržích o objemu 100 nebo 130 litrů. Tyto nádrže by měly být otevřeny pouze tehdy, když v blízkosti není žádný oheň nebo jiskry, pomocí dřevěného kladiva a mosazného dláta. Nepoužitý karbid v dóze je uzavřen vodotěsným víčkem.

Acetylen pro svařování se vyrábí z karbidu v generátoru stacionárního nebo mobilního typu a různých objemů. Průměrný objem generátorů acetylenu je navržen tak, aby přijal 5 až 15 litrů vody, a tedy 2 až 5 kilogramů karbidu. Výtěžek acetylenu je považován za mírně nižší než teoretický a předpokládá se, že je 260-280 litrů na kilogram CaC₂. Doporučuje se použít hrubý tvrdokov – 80 mm

Princip použití acetylenu pro svářečské práce je následující:

• Z jednoho kilogramu karbidu se uvolní asi 250 litrů acetylenu a k rozkladu kilogramu karbidu jsou potřeba 3-4 litry vody. Při znalosti těchto poměrů se vypočítá požadovaný objem vody a látkové množství.
• V průmyslových generátorech, navržených pro dlouhý a rovnoměrný proces použití, je karbid dávkován do plynotvorné komory speciální násypkou v automatickém režimu. U generátorů, které se používají pro nestandardizované objemy práce, je karbid ponořen do vody ve speciálním koši. Objem vyrobeného acetylenu se reguluje ponořením nebo zvednutím koše.
• Když je dodávána další část karbidu a začíná reakce, tlak v komoře se zvyšuje, který se snižuje aktivním uvolňováním acetylenu do hořáku.
• Acetylen je přiváděn hadicí do plynového hořáku. Hořák musí být umístěn minimálně 10 metrů od generátoru.
• Hašené vápno vzniklé během reakce (asi 1,2 kg na kilogram karbidu) se odstraňuje z generátoru přes samostatnou násypku.

Při svařování plynem je hlavní výhodou použití tvrdokovu jeho nízká hmotnost a nízká hmotnost použitého zařízení. Plynové lahve na acetylen jsou velmi těžké, musí se pohybovat na speciálním vozíku nebo 2-3 páry rukou. Průměrný generátor váží 15-20 kg, což vám umožňuje pohybovat s ním bez velkého úsilí sami nebo s jedním asistentem. Při přemísťování suchého karbidu stačí dodržovat základní pravidla skladování – zabraňte vniknutí vlhkosti na hmotu a zanesení jemného karbidového prachu na kůži a oči.

Bezpečnostní opatření

Karbid pro svařování patří do třídy výbušných látek. Bezpečné použití karbidu je zajištěno zohledněním řady podmínek:

• Acetylen je hořlavý plyn a samotný suchý karbid je také výbušný, takže v blízkosti pracoviště by neměly být žádné otevřené plameny, a to ani malé, jako jsou zapalovače a zapálené cigarety.
• Je zakázáno používat karbid v granulích do 2 mm nebo karbidový prach, protože se velmi rychle rozpouští, což vede k uvolňování velkého množství plynu. Z tohoto důvodu se v generátoru tvoří ultravysoký tlak a může dojít k explozi.
• Je zakázáno pracovat s úhlovou bruskou nebo elektrickým svařovacím strojem v blízkosti provozů plynového svařování a míst, kde jsou instalovány karbidové bubny.
• Látka musí být skladována na suchém a uzavřeném místě, ve kterém se nenachází vodovodní potrubí, kanalizační potrubí a zejména plynová zařízení.
• Karbidový prach při kontaktu způsobuje podráždění kůže, očí a sliznic. Práce s touto látkou musí být prováděna s použitím osobních ochranných prostředků – brýlí, rukavic a respirátoru.
• Pokud se vám karbid dostane na kůži nebo oči, opláchněte je velkým množstvím teplé vody a poté opatrně odstraňte veškerý zbývající karbid pomocí pinzety nebo vlhkého tamponu.
• Při práci s tvrdokovem v dílně musí být veškerá svářecí zařízení umístěna v oddělených částech místnosti, ventilační systém místnosti musí zajistit odvod hořlavých plynů a místnost musí být vyčištěna od hořlavých materiálů.

• Instalace generátorů acetylenu ve sklepech a obytných budovách je zakázána.
• Před spuštěním by měl být generátor zkontrolován, zda na něm nejsou viditelné praskliny nebo promáčkliny.
• Při práci musí generátor zůstat ve svislé poloze, manometr musí být v provozuschopném stavu a dobře viditelný pro svářeče nebo jeho asistenta.
• Na konci práce musí být roztok karbidu zbývající v generátoru zcela vyčerpán a vzniklé vápno musí být zlikvidováno.
• Opětovné použití mokrých karbidových kusů není povoleno;
• Neotevírejte generátor pod tlakem (během probíhající reakce).
• Acetylenové lahve jsou skladovány a přepravovány se speciálními bezpečnostními uzávěry na ventilech.

Dodržování těchto jednoduchých pravidel zajistí vaši vlastní bezpečnost a bezpečnost osob v blízkosti pracoviště.

Karbid by měl být nakupován v renomovaných prodejnách svařovací techniky, protože nákup nekvalitního karbidu může zkomplikovat svářečské práce. Můžete si ho objednat i v internetových obchodech. Cena karbidu se v závislosti na výrobci pohybuje od 75 do 190 rublů za kilogram.

Pokud je potřeba pravidelně používat zařízení pro svařování a řezání plynem, je lepší koupit profesionální zařízení vyrobené v průmyslovém podniku. Používání podomácku vyrobených generátorů může mít za následek vážná zranění a ohrožení života.

Karbidy jsou skupinou anorganických sloučenin uhlíku s kovy, stejně jako s křemíkem nebo borem (protože tyto prvky vykazují kovové vlastnosti). Karbid vápníku je jednou z nejoblíbenějších látek v této skupině. Přečtěte si níže o vlastnostech a použití sloučeniny.

Historie příjmu

Karbid vápníku je sloučenina, která je široce používána v moderním průmyslu. V roce 1862 německý chemik Friedrich Wöhler poprvé syntetizoval molekulu této látky. Vyráběl karbid vápníku následujícím způsobem. Vědec připravil taveninu vápníku se zinkem a poté ji zahříval uhlím. Výsledkem byl karbid. Chemický vzorec sloučeniny je CaC₂. Průmyslovou metodu výroby karbidu navrhl vědec Moissan v roce 1892. Jiné názvy pro látku jsou acetylenid vápenatý nebo uhličitan vápenatý. Krystalová mřížka sloučeniny vypadá takto:

Fyzikální vlastnosti

Z hlediska fyzikálních vlastností je karbid vápníku krystalická látka s teplotou tání 2300 o C. Tento údaj platí pouze pro čistou sloučeninu. Nečistoty obsahující karbid mohou mít různé teploty tání. Základní stav agregace látky je pevný a barva se mění od šedé po hnědou.

Chemické vlastnosti

Karbid vápníku dobře absorbuje vodu. Tento proces je doprovázen chemickou rozkladnou reakcí. Je důležité, aby karbidový prach působil dráždivě na sliznice, kůži a dýchací orgány. Proto je při práci s připojením nutné používat plynové masky nebo respirátory proti prachu. Karbid vápníku reaguje s kyslíkem při vysokých teplotách za vzniku uhličitanu vápenatého. Reakce s dusíkem vede k syntéze kyanamidu vápenatého. Také při vysokých teplotách karbid vápníku reaguje s chlórem, fosforem a arsenem. Ale přesto je jednou z nejdůležitějších vlastností sloučeniny rozklad vodou.

Příjem

Výroba karbidu vápníku je následující. Smíchá se nehašené vápno a předem drcený koks. Výsledná směs se taví v elektrických pecích. Koks a oxid vápenatý se berou ve stejných hmotnostních dílech. Proces probíhá při teplotě 1900 o C. Tavenina opouští pec a následně je odlévána do speciálních forem. Poté se již ztvrdlý karbid vápníku drtí a třídí podle velikosti kusů. Granule látky jsou rozděleny do čtyř frakcí podle jejich velikostí: 25×80, 15×25, 8×15, 2×8, které jsou určeny GOST 1460-56. Technický karbid vápníku ve svém složení obsahuje 75-80% hlavní látky. Podíl nečistot, jako je uhlík, vápno a další, tvoří až 25 % z celkové hmoty výsledné směsi. Navíc sulfid vápenatý a fosfid vápenatý obsažené v technickém karbidu způsobují dosti nepříjemný zápach. Představme si reakci produkce CaC₂: CaO + 3C → CaC₂ + CO↑. Vznik acetylidu vápenatého je doprovázen absorpcí tepla. Proto je logické předpokládat, že k reakci jeho rozkladu naopak dochází s uvolňováním energie.

Přeprava a skladování

Vzhledem k tomu, že vlhkost okamžitě rozkládá karbid za uvolnění velkého množství tepla a vzniku výbušného acetylenu, musí být látka skladována v hermeticky uzavřených sudech nebo plechovkách. Je třeba si uvědomit, že acetylen je lehčí než vzduch a může se hromadit v horních oblastech místnosti. Tento plyn má kromě narkotického účinku schopnost samovolného vznícení. Proto musí být karbid vápníku používán s velkou opatrností. Zvláštní pozornost je ve výrobě věnována balení. Hotová hmota se umístí do speciálních bubnů (nádoby připomínající plechové dózy). Tento obal vyžaduje pečlivé otevření. V tomto případě je třeba použít nástroj, který nevede k tvorbě jisker (kladivo nebo speciální nůž). Pokud se karbid dostane na kůži nebo sliznice, okamžitě postižené místo opláchněte vodou a místo ošetřete vazelínou nebo mastným krémem. Přeprava spoje je realizována pouze krytými druhy dopravy. Dodávka karbidu vzduchem je zakázána. Prostory, kde je uložen CaS₂, musí být dobře větrané. Rovněž není dovoleno skladovat karbid společně s jinými chemikáliemi. To může vést k nechtěným a možná nebezpečným reakcím. Skladovatelnost karbidu je šest měsíců.

přihláška

Rozsah použití karbidu vápníku je extrémně široký. V první řadě jde o průmyslovou syntézu. Karbid vápníku se používá k výrobě syntetického kaučuku, kyseliny octové, acetonu, ethylenu, vinylchloridu a styrenu. Využití nachází také při výrobě kyanamidu vápenatého. Tato látka je cenná pro své použití při syntéze různých hnojiv a kyanidových látek. V zemědělství zná každý agronom název karbid-močovinový regulátor. Používá se k regulaci růstu rostlin. A k jeho výrobě se používá i karbid vápníku. Kromě toho tato sloučenina nachází použití v procesu výroby kyanamidu vápenatého. Tato reakce je založena na zahřívání karbidu vápníku dusíkem. Regenerace alkalických kovů také není úplná bez použití látky, kterou popisujeme. Karbid vápníku se také používá v procesu svařování plynem. Hojně se používají například karbidové výbojky. Princip jejich činnosti je založen na interakci karbidu s vodou ve speciální nádobě a spalování konečné reakční látky – acetylenu – na výstupu z aparatury. Podívejte se na fotografii karbidové lampy.

Výroba acetylenu

Jednou z nejdůležitějších oblastí použití karbidu vápníku je jeho použití při výrobě acetylenu. Zásluhu na objevu této metody má také německý chemik Friedrich Wöhler. Tento průmyslový proces je založen na rozkladné reakci karbidu pod vlivem vody. SaS_{2 +} 2 N.₂O → C₂Н₂ + Ca(OH)₂↓. Na výstupu vzniká acetylen a hašené vápno, které se vysráží. Proces je doprovázen uvolňováním velkého množství tepla. Objem uvolněného plynu závisí na tom, jak čistý je karbid vápníku použit pro reakci. Vzniklý acetylen může mít různý objem – 1 kg výchozí látky dokáže vyprodukovat od 235 do 290 litrů plynu. Co se týče rychlosti reakce, ta závisí jak na malém procentu nečistot v karbidu vápníku, tak na teplotě vody a také na její čistotě. Uvažujeme-li teoretickou reakci pro výrobu acetylenu z karbidu, pak na 1 kg karbidu stačí 560 ml vody. V praxi se však objem vody pro reakci zvyšuje. Na 1 kg karbidu vápníku za podmínek průmyslové syntézy je zapotřebí 5 až 20 litrů vody. Toto množství je nezbytné pro zajištění lepšího chlazení acetylenu a také pro zajištění optimální bezpečnosti během provozu. Níže je obrázek německého chemika Friedricha Wöhlera.

Laboratorní zkušenosti se získáváním acetylenu

Mnoho školních hodin chemie je obeznámeno s reakcí karbidu s vodou. Typicky tento experiment umožňuje demonstrovat reakci na produkci acetylenu, stejně jako jeho fyzikální a chemické vlastnosti. Proces vyvíjení plynu probíhá poměrně rychle, proto se hadička, která odstraňuje acetylen z baňky s účinnými látkami, umístí do misky s vodou. To zajišťuje méně aktivní a rychlý pohyb plynu. Kromě toho lze v laboratorních podmínkách použít jinou metodu, aby rozkladová reakce sloučeniny, jako je karbid, nebyla příliš prudká. Acetylén přitom proudí rovnoměrně a klidně. Chcete-li to provést, místo vody musíte vzít nasycený roztok stolní soli. Také v laboratoři byste při provádění této reakce měli opatrně přidat vodu do karbidu umístěného v odměrné baňce a ne naopak.