K čemu se používá karbid vápníku?

Dodání produktu provádí společnost HIMOPTTORG do všech oblastí středního Ruska:

• Belgorod region
• Липецкая область
• Kurská oblast
• Tambov region
• Voroněžský region

Karbid vápníku: použití a bezpečnostní opatření

Definice

– chemické sloučeniny, které se získávají v důsledku alkalických reakcí uhlíku s kovy. Ve většině případů se získají supertvrdé slitiny, srovnatelné svými charakteristikami tvrdosti s diamantem.

Nejznámější a nejrozšířenější slitina je tzv karbid vápníku – chemický vzorec sloučeniny CaC₂

Nyní krátký exkurz do historie vzniku této chemické sloučeniny.

Stručně o příběhu

Nejprve byl syntetizován karbid vápníku Vědec se pokusil oddělit vápník od vápna nepřetržitým zahříváním směsi s uhlím. Ve výsledku jsem dostal hmotu světle šedé barvy bez jakýchkoliv známek kovu. Na začátku dvacátého století byl karbid vápníku hlavním zdrojem výroby acetylenu ve velkých objemech, takže byla naléhavá potřeba procesu hromadné výroby.

Thomas Wilson a Ferdinand Moissan, pracující odděleně, téměř současně vyvinuli metodu výroby karbidu vápníku v elektrické tavicí peci. Tento objev byl impulsem pro zahájení průmyslu na výrobu technického karbidu vápníku.

Технология

Výroba karbidu vápníku zahrnuje dva prvky: oxid vápenatý (CaO), také známý jako nehašené vápno и sloučeniny uhlíku ve formě koksu (antracit, uhlí):

CaO + 3C = CaC2 + CO
Obě složky jsou rozdrceny a následně vypáleny a roztaveny metodou elektrického oblouku.

Hotový roztok se ve speciálních formách dostává do pevného stavu a následně se drtí a třídí.

Závislost měrné hmotnosti technického karbidu vápníku na obsahu CaC2

Složení CaC2 (technické) používané pro svářečské práce

Minimální teplotní práh pro tvorbu karbidu vápníku je 1619°C. Výrobní proces se zpravidla provádí při 1900-1950°C. Zvýšení teploty způsobí, že se karbid vápníku rozloží na kov a uhlík.

Pokud máte malou elektrickou obloukovou pec a zdroj proudu, můžete proces tvorby karbidu vápníku reprodukovat:

• Vezměte grafitový kelímek nebo uhlíkovou elektrodu (před vytvořením prohlubně) ⇒ vložte nehašené vápno a kousky koksu o stejné hmotnosti
• Přivedeme elektrodu ke směsi a vytvoříme elektrický oblouk. Uhlí dobře vede proud ve směsi ⇒ počkejte asi půl hodiny, než se oblouk zapálí
• Po ochlazení se směs změní na slitinu, která v případě úspěšného pokusu obsahuje malé kousky karbidu. Chcete-li to zkontrolovat, vložte výslednou hmotu do vody a shromážděte vzniklé bublinky plynu do zkumavky obrácené dnem vzhůru a naplněné vodou.

Lze identifikovat řadu faktorů, které ovlivňují rychlost tvorby a kvalitativní vlastnosti konečného produktu:

• velikost, hustota, přítomnost nečistot v původních surovinách
• fyzikální a technické parametry pece
• dodržování fází technologického procesu

Navzdory modernizaci průmyslových procesů zůstává výroba karbidu vápníku pracná, vyžaduje velké plochy a finanční investice.

Vlastnosti

Karbid vápníku je odolný prvek s krystalickou strukturou. Konečný tón závisí na kvalitě surovin: může se lišit od namodralé po fialovou, černou. Může se také objevit nepříjemný zápach s náznaky česneku. Proces fúze s vodou, roztoky minerálních kyselin a zásad probíhá za uvolňování velkého množství tepla a má průmyslový význam.

CaC2 + 2H2 => Ca(OH)2 + C2H2 -.
Tato reakce také produkuje acetylen je nenasycený uhlovodík s trojnou vazbou.

S kyslíkem dochází k rozkladné reakci karbidu vápníku pouze vlivem zvýšených teplot (700 – 900 °C):
2CaC2 + 5O2 → 2CaO + 4CO2 –

Skladování a doprava

Karbid vápníku musí být balen do nádob a nádrží odolných proti vlhkosti, aby se zabránilo pronikání vlhkosti a zabránilo se procesu rozkladu. Zvláštní pozornost by měla být věnována postupu balení a vybalování

• Buďte opatrní a nepoužívejte nástroje, které během provozu vytvářejí jiskry.
• Je nutné poskytnout účastníkům procesu ochranné prostředky, protože vstup karbidu do lidského těla a kůže je nebezpečný.
• přeprava je prováděna pouze vozidly s uzavřenou nástavbou. Dodávka vzduchu je zakázána.
• je nutné opatřit výrobní prostory ventilačním systémem a zabránit společnému skladování s jiným zbožím.

Užitečné aspekty

Karbid vápníku je výchozím prvkem pro výrobu mnoha sloučenin.

Při přípravě se využívá agregace karbidu vápníku a dusíku kyanamid vápenatý.

Patří k nitrátovým stimulantům aktivně využívaným v agronomii. Tato sůl se stává výchozí složkou při syntéze močoviny a guanidinu.

V metalurgii se používá k dezoxidaci kovů a odsíření (snížení obsahu kyslíku, resp. síry).

A jaká byla pro děti legrace, když na staveništi ukradly karbidový oblázek a házely ho do louží a obdivovaly syčení a bublání. A ti zvlášť odvážní přinesli zápalku do vycházejícího plynu a rozsvítil se modrý plamen.

Užitečný plyn

Zpočátku byl karbid vápníku používán výhradně pro výrobu acetylenu. Tato organická sloučenina byla použita k vytvoření karbidových lamp používaných pro pouliční osvětlení. Takové světelné zdroje se dodnes používají ve speleologii, jako vybavení pro kempování a na majácích.

Acetylén – průsvitný, ve vodě rozpustný plyn se používá k výrobě organických sloučenin, jako je chlorethan, polyvinylchlorid a styren.

Existuje řada syntetických produktů odvozených z acetylenu. Například kombinací s chlórem vznikají produkty, které výborně rozpouštějí organické sloučeniny i anorganické: síra, fosfor. Protože jsou takové produkty nehořlavé, úspěšně se používají při extrakci tuku. Acetylenidy vápenaté (acetylenové soli) s ionty stříbra, mědi a rtuti se používají při výrobě výbušnin. Sloučenina se zlatem má obzvláště silnou ničivou výbušnou sílu.

Na fungování proudových motorů se podílí koktejl acetylenu a čpavku.

Acetylen v kombinaci s H2O tvoří acetaldehyd, ze kterého se vyrábí syntetická kyselina octová, aceton, umělé pryskyřice a etylalkohol nebo vodka

C2H2 + H2O → СH3-CHO

Deriváty tohoto plynu jsou také známé PVA lepidlo, gramofonové desky a reklamní poutače.

Bezpečnostní opatření

Jak bylo uvedeno výše, karbid vápníku je výbušná látka a pro zachování bezpečnosti při práci s ním je třeba dodržovat několik povinných podmínek:

• vytvořit vzduchotěsný prostor pro skladování a zpracování;
• zabránit přístupu ke zdroji ohně;
• malé částice (karbidový prach) způsobují podráždění pokožky a dýchacího systému, proto je nutný ochranný oděv a respirátory;
• generátory acetylenu musí být umístěny na přísně izolovaných místech;
• po dokončení svářečských prací je nutné nezpracovanou strusku zlikvidovat na zvláštních místech;
• Při přepravě a skladování je nutné vyloučit možnost kolize lahví a kontejnerů, protože to představuje smrtelné nebezpečí.

– zdroj výroby mnoha organických a anorganických sloučenin, které jsou široce používány v různých oblastech lidského života. Mnoho z nich nemá obdoby. Ale spolu s nevyčerpatelnými výhodami této látky bychom neměli zapomínat na škody, které může způsobit lidstvu a životnímu prostředí, protože patří do první třídy nebezpečí, má nebezpečí výbuchu a požáru.

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.