탄화칼슘이란 무엇이며 어떻게 만들어지는가?
탄화칼슘(CaC2)은 산화칼슘과 탄소가 탄화칼슘과 일산화탄소로 전체적으로 반응하여 석회와 코크스, 무연탄과 같은 탄소원으로부터 약 2000~2200℃의 전기 아크로에서 생성되는 무기 화합물입니다. 용융된 제품을 태핑하고 냉각하여 블록으로 만든 다음 분쇄하고 정해진 크기로 스크리닝합니다. 기술 등급 재료에는 석회 및 소량의 기타 용해로 잔류물과 함께 탄화칼슘이 주상으로 포함되어 있으며, 그 품질은 주로 가스 생산량, 즉 재료가 물과 반응할 때 킬로그램당 방출되는 아세틸렌의 양으로 판단됩니다.
등급, 크기 비율 및 가스 생산량
탄화칼슘은 크기 비율과 가스 생산량에 따라 공급됩니다. 거친 분획은 반응열을 관리할 수 있는 대형 발전기에 사용되는 반면, 미세한 분획은 래들 야금의 주입에 선호됩니다. 일반적인 공급 규모와 생산량 수준은 아래와 같습니다. 동의하는 사양은 일반적으로 GB/T 10665에서 가져옵니다.
| 크기 비율(mm) | 일반적인 가스 생산량(kg당 아세틸렌 리터) | 주요 용도 |
|---|---|---|
| 80~200 | 290~300 정도 | 대형 아세틸렌 발생기 및 화학 플랜트 |
| 50~80 | 285~300 정도 | 중간 발전기 및 용접 가스 공급 |
| 25 ~ 50 | 약 280~295 | 일반 아세틸렌 생성 |
| 15~25 | 275~290 정도 | 소형 발전기 및 휴대용 세트 |
| 4~15 | 260~280 정도 | 레이들 주입 및 탈황을 위한 미세 분획 |
불순물도 중요합니다. 탄화물의 인과 황에서 생성된 인과 황화수소는 많은 촉매를 오염시키므로 화학 합성용 아세틸렌은 용접이나 절단에 사용되는 아세틸렌보다 해당 원소에 대한 제한이 훨씬 더 엄격합니다.
아세틸렌 생성 및 다운스트림 화학물질
탄화칼슘과 물의 고전적인 반응은 아세틸렌 가스와 수산화칼슘을 생성합니다. 아세틸렌은 순수할 때 희미한 냄새가 나는 무색의 가스이며, 공업용 가스의 특징적인 냄새는 불순물에서 비롯됩니다. 역사적으로 이 반응은 광산 및 가로등용 카바이드 램프에 사용되었으며 휴대용 램프 및 일부 조명 장비에도 남아 있지만 오늘날 산업적으로 중요한 것은 화학 합성에 있습니다.
염화비닐단량체 및 PVC특히 석탄과 석회석이 석유 기반 공급원료보다 저렴한 곳에서 카바이드 유래 아세틸렌의 가장 큰 단일 배출구를 형성합니다.
아세트알데히드아세틸렌을 수화하여 생산되는 아세틸렌은 아세트산, 아세톤, 인공 수지 및 추가 유기 중간체를 만드는 경로입니다.
아세틸렌 알코올 및 디올부식 억제제, 비타민 합성 및 고분자 화학에 사용되는 화학 물질은 아세틸렌 첨가 반응에서 시작됩니다.
옥시아세틸렌 용접 및 절단화염 온도가 매우 높기 때문에 여전히 실린더 가스를 많이 사용하고 있습니다.
야금학적 용도: 탈황 및 탈산
야금학에서 탄화칼슘은 연료라기보다는 반응성 첨가제입니다. 운반 가스와 함께 용융된 철이나 강철에 주입하면 슬래그로 상승하는 황화칼슘을 형성하여 황을 제거합니다. 동일한 첨가로 용존 산소가 감소합니다. 미세분율을 제어한 레이들 주입은 제강에 앞서 용선 탈황을 위한 일반적인 배열이며, 이러한 관행은 최종 황 수준을 제어하기 위해 주조 철 처리에도 적용됩니다.
반응은 발열이 강하고 표면적에 따라 달라지기 때문에 분말 크기 분포와 주입 깊이가 화학적 분석만큼 중요합니다. 탄화물계 탈황제는 비용 대비 반응 속도의 균형을 맞추기 위해 다른 칼슘 함유 또는 마그네슘 함유 화합물과 혼합되는 경우가 많으며, 생성된 슬래그는 깨끗하게 제거될 수 있도록 설계되어야 합니다.
질소 고정 및 농약 중간체
또 다른 고전적 경로는 고온에서 탄화칼슘과 질소를 결합하여 서방형 비료, 토양 석회화제 및 중간체로 사용되는 질소 함유 화합물인 칼슘 시안아미드를 형성합니다. 칼슘 시안아미드에서 산업계는 디시안디아미드, 구아니딘 염 및 추가 질소 화학에 도달하며, 이 화합물은 농업학에서 사용되는 질산염 기반 제품의 구조적 유사체입니다. 직접 암모니아 합성은 대규모 비료 생산에서 이 경로의 대부분을 대체했지만 시안아미드 화학은 특수 및 정밀 화학 제조 분야에서 여전히 자리를 유지하고 있습니다.
취급, 보관 및 안전
탄화칼슘은 물 및 습기와 격렬하게 반응하여 아세틸렌과 열을 방출하므로 수원에서 멀리 떨어진 건조하고 통풍이 잘 되며 비바람에 견디는 장소에 보관하고 드럼은 밀봉된 상태로 보관해야 합니다. 아세틸렌은 공기 중에서 약 2.5% ~ 82%의 가연성을 갖고 있으므로 공장 구역에서는 가스를 감지하고 접지해야 하며 스파크 소스가 없어야 합니다. 아세틸렌과 구리, 은, 수은 및 그 합금의 접촉은 충격에 민감한 아세틸라이드를 형성하므로 이러한 금속은 가스 경로에 사용되어서는 안 되며 구리 합금 피팅은 아세틸렌 서비스에서 제외됩니다. 미세 탄화물 분진은 알칼리성이고 자극적이며, 발생기의 수산화칼슘 잔류물은 강알칼리성이므로 폐기하기 전에 중화가 필요하므로 파쇄 및 스크리닝 영역에는 분진 관리가 필요합니다.
자주 묻는 질문
Q: 탄화칼슘 1kg은 얼마나 많은 아세틸렌을 생산합니까?
가스 수율은 주요 품질 지수이며 크기 비율에 따라 달라지며 일반적으로 상업용 재료의 경우 킬로그램당 약 260~300리터의 아세틸렌입니다.
Q: 철강 제조에 탄화칼슘을 사용하는 이유는 무엇입니까?
미세한 분말로 주입하면 황과 반응하여 황화칼슘을 형성하고 용존산소도 제거하므로 레이들 처리 시 탈황제 및 탈산제 역할을 합니다.
Q: 칼슘시안아미드는 무엇으로 만들어지나요?
탄화칼슘과 질소를 고온에서 반응시켜 형성되며, 질소 비료, 석회화제, 구아니딘 및 디시안디아미드 화학 중간체로 사용됩니다.
Q: 아세틸렌 장비에서 피해야 할 금속은 무엇입니까?
구리, 은, 수은 및 이들의 합금(이들과 함께 형성된 아세틸라이드는 충격에 민감하기 때문) 대신 강철 및 승인된 비구리 배관 및 부속품이 사용됩니다.
Q: 탄화칼슘은 어떻게 보관해야 합니까?
건조하고 통풍이 잘 되며 비바람에 견디는 건물 내부의 밀봉된 드럼에 들어 있으며, 물, 증기 라인 및 점화원에서 멀리 떨어져 있으며 취급 구역에 가스 감지 장치가 있습니다.
Q: 발전기 잔류물은 위험합니까?
가스 발생 후 남은 수산화칼슘 슬러리는 강알칼리성이므로 배출 전에 중화 및 처리해야 하며 침전된 고형물은 산업 부산물로 처리됩니다.
