Carbur de calci (CaC₂), conegut comunament com acarburopedra elèctrica, es produeix principalment per processos industrials que impliquen reaccions a alta temperatura.
1. Mètode del forn d'arc elèctric (procés industrial principal)
Principi
Amb aquest mètodepedra calcària (CaCO₃)Icoca (carboni)experimenta una reacció en un forn d'arc elèctric a una temperatura2000-2200 graus. La reacció té lloc en dues etapes:
Descomposició de la pedra calcària:CaCO₃ΔCaO+CO₂↑
Reducció de l'òxid de calci per carboni:CaO+3CEArc elèctricCaC₂+CO↑
Procés
Preparació de matèries primeres:
Pedra calcària(puresa superior o igual al 90%) es tritura fins a una determinada mida de partícula.
Coca-Cola(alt carboni fix, baix en sofre) actua com a agent reductor i conductor de l'electricitat.
Mescla:
La pedra calcària i el coc es barregenrelació de massa 1:3i introduït al forn.
Reacció a alta temperatura:
Sota la influència del corrent elèctric (200-400 V), es forma un arc que escalfa la mescla a una temperatura de més de 2000 graus.
L'òxid de calci reacciona amb el carboni per formar carbur de calci i monòxid de carboni (CO).
Processament del producte:
El carbur de calci fos es refreda en motlles per formar blocs sòlids.
El gas CO s'allibera (amb purificació) o es recicla.
Avantatges
Alta eficiència, adequada per a la producció a gran escala (la producció anual mundial supera els 100 milions de tones).
Rentable per a la producció d'acetilè a escala industrial.
Defectes
Extremadament consumiu energètic (~3000-4000 kW/h per tona de CaC₂).
Es requereix coc d'alta puresa i es generen emissions de CO.
2. Reducció carbotèrmica a alta temperatura (processos de laboratori o especialitzats)
Principi
Utilitzant diòxid de silici (SiO₂) o alumini com a agent reductor per produir carbur de calci a partir d'òxid de calci:
CaO+3CHalta temp.CaC₂+CO↑
o
4CaO+Al₂O₃Temperatura alta.2CaC₂+2CaO\\cdotpAl₂O₃
Procés
Calcinació: La pedra calcària s'escalfa per produir òxid de calci (CaO).
Reacció: CaO смешивается с углеродом (или кремнием/алюминием) и нагревается в печи (>2000 graus).
Neteja de productes: El producte refrigerat es tritura i es purifica per alliberar CaC₂.
Avantatges
Apte per a la síntesi de laboratori o producció a petita escala.
Permet un control precís de la neteja.
Defectes
La baixa eficiència i els alts costos energètics limiten l'ús industrial.
3. Mètodes Alternatius
(1) Reducció carbotèrmica mitjançant sílice
Utilitza SiO₂ com a agent reductor: 2CaO+SiO₂+5CΔ2CaC₂+SiC+4CO↑.
Produeix carbur de calci i carbur de silici (SiC) com a subproducte.
(2) Forn d'elèctrodes amb fonts de carboni gasós
Mètode experimental que utilitza metà (CH₄) com a font de carboni: CaO+CH₄ΔCaC₂+2H₂↑
Encara s'està investigant per -problemes tècnics.
(3) Bioreducció (experimental)
Utilitza microorganismes per reduir CaCO₃ a CaC₂, però l'escalabilitat és limitada.