碳化钙

碳化钙又称电石。化学式CaC2。由石灰石化学加工而制得的一种重要化工原料。1892年法国人H.迈桑和美国人T.L.威尔森同时开发了电炉还原制碳化钙法，美国于1895年实现工业化生产。碳化钙性质与纯度有关，工业品多为碳化钙与氧化钙的混合物，并含有微量的硫、磷、氮等杂质，颜色随杂质含量的增加而呈灰色、棕色至黑色。熔点和导电率都随纯度的降低而降低，工业品纯度一般为80％，熔点1800～2000℃。常温下不与空气反应,但350℃以上发生氧化反应，600～700℃时能与氮反应，生成氰氨化钙。碳化钙遇水或水蒸气生成乙炔并放出大量的热：CaC2+2H2O─→C2H2+Ca(OH)2+125185.32J，1kg纯碳化钙能产生 366l乙炔(15℃、0.1MPa)，故贮存时应严密防水，通常装在密闭铁制容器中，必要时在干燥仓库中充氮保存。
电炉还原法是目前工业上生产碳化钙的唯一方法。将氧化钙与焦炭在2000～2200℃下进行还原反应：CaO+3C─→CaC2+CO-480644.64J，生成的熔融碳化钙从反应炉底流入接收槽，冷却后即得产品。碳化钙生产系高温操作，粉尘较多，电能消耗大。80年代，生产每吨工业碳化钙耗电为10～11GJ。为了降低电耗，多采用密闭式和大型化电石炉，以减少散热损失和有利于一氧化碳的回收利用。
碳化钙主要用作生产乙炔的原料。乙炔是重要的基本有机化工原料。但随着石油化工的兴起，有机化工用的乙炔已逐渐由石油化工提供。金属切割和焊接的乙炔发生器中用电石。在没有电力的地方用电石灯作光源。工业上将电石在氨气中加热而制氰氨化钙，后者是氮肥、植物脱叶剂和除草剂。中国的电石产量随着乙炔化工的发展由1949年的0. 3万吨增加到1983年的180.8万吨，居世界首位。但生产技术仍比较落后，多数为小型开放炉，能耗高，污染比较严重。为降低能耗，现代电石生产多采用密闭式大型化电炉，以减少散热损失并有利于一氧化碳的回收利用。
以上信息由Chemicalbook的Andy编辑整理。化学纯的碳化钙几乎是无色透明的结晶体，极纯的碳化钙是天蓝色大晶体，和淬火的钢的颜色一样。工业品碳化钙按其纯度分为：灰色的、棕黄色的或黑色的。其结晶断面为灰色，纯度高时呈紫色。碳化钙的新断面呈光泽的表面，暴露在空气中会因吸收空气中的水分而失去光泽呈灰白色。电石实际上是一种不纯的碳化钙，含有石灰及少量的二氧化硅、氧化铝、硫化钙、磷化钙等杂质，CaC2含量为85%的电石的化学组成为：CaC285.17%，CaO 10.60%，SiO2 2. 34%，(Fe2O3+Al2O3) 2.55%，MgO 0.15%。其密度随CaC2含量增加而减小。其熔点随CaC2含量的不同而变化，纯CaC2熔点为2300℃;工业品电石一般含CaC280%，其熔点2000℃左右;含CaC269%的电石的熔点最低， 1750℃;当CaC2含量再减少时熔点反而又升高，后来又降到1800℃(相当于含CaC235.6%)，在1750℃与1800℃之间有一最高温度点1980℃(相当于含 CaC252.5%)，当CaC2低于35.6%时，其熔点又升高。碳化钙遇水立即反应，生成乙炔和氢氧化钙，这是工业上制取乙炔的方法 (电石法) ，反应式：CaC2+2H2O=C2H2+Ca(OH)2。
由于碳化钙不纯，制得的乙炔气体中混有少量硫化氢、磷化氢等气体杂质，所以有难闻的气味。碳化钙是由焦碳和生石灰在电炉中，在3000℃的高温下制备的：3C+CaO=CaC2+CO。
实验室制取乙炔时，由于碳化钙与水的反应比较剧烈，可用饱和食盐水代替水，这样能得到平稳纯净的乙炔气流，氯化钠和碳化钙不起反应。在空气中碳化钙可吸收水分，能导电、纯度愈高、导电愈易。遇水或水蒸汽即能发生易燃易爆的乙炔气(俗称电石气)，该气体遇火花可着火，也会被反应的热点燃。乙炔气与某些重金属盐可排成高级爆炸混合物。碳化钙常含有磷、硫等杂质，与水作用还会放出磷化氢和硫化氢等有毒气体。当磷化氢含量超过0.08%，硫化氢含量超过0.15%时，容易引起自燃爆炸。其粉末对眼睛及呼吸器官有刺激，会引起皮肤烧伤。碳化钙是有机合成工业的基本原料之一，它既能生成乙炔气，用于焊接和切割金属，也是制造聚氯乙烯的原料。粉尘能使皮肤产生刺激性症状，生成的杂质特别是硫化氢和磷化氢能使人中毒。另外还由于遇水易生成可燃和易爆炸的乙炔，故列为危险品。应贮藏在阴凉、通风、干燥处，该处所不允许漏水，装卸时要轻拿轻放，运输工具必须有防雨防水设备，远离钢及铜合金和盐类。在运输中应做到后装先卸，严禁装在甲板上，避免日光曝晒，消防时禁止用水及泡沫，可用干粉及干砂，二氧化碳无效。人中毒后应立即移至新鲜空气处，给以含5%的二氧化碳之氧气帮助呼吸。本品由无烟煤或焦炭等生石灰在电炉中共热至高温而成。联合国编号(UN No.)：1402/4335/4.3-03/705. 国内品名编号：43025。工业品是灰色，黄褐色或黑色固体，含碳化钙较高的呈紫色。用于生产乙炔气、聚氯乙烯、石灰氮、双氰胺、钢铁脱硫剂等用于电子行业用作教学试剂电石用于化工生产约占60%，其余40%用于金属焊接和切割。以电石为原料可以生产一系列化工产品，如PVC树脂、聚乙烯醇、乙酸乙烯、氯丁橡胶、丁醇、辛醇、三氰乙烯、四氰乙烯、乙醛、乙炔炭黑、石灰氮等。而用量最大的是生产PVC树脂，占化工用电石消费量的60%。电石粉末有刺激性，能损伤皮肤和呼吸系统。电炉还原法是目前工业上生产碳化钙的唯一方法。这种方法早在1895年美国实现工业化生产，生产中高温操作、粉尘较多、电能消耗大，工艺的改进可使操作条件改善、减少散热损失和提高一氧化碳回收利用率，多采用密闭式和大型化电石炉。将焦炭和石灰粉碎，按配比混合均匀加入密闭式电石炉，通电加热，在2000-2200℃下进行还原反应，生成熔融电石，自炉内流入电石锅冷却、破碎、包装。公斤/吨焦炭（固定炭84%） 550石灰石（CaO92%) 840电极糊 30电 3200（度/吨）遇水燃烧物品遇水放出乙炔与氧化剂混合可爆遇水放出乙炔气可燃; 遇水放出少量有毒硫化氢、磷化氢气体库房通风低温干燥; 与氧化剂、强酸分开存放干粉、干砂、干石粉