कैल्शियम कार्बाइड के उत्पादन की विधियाँ

कैल्शियम कार्बाइड (CaC₂), जिसे आमतौर पर जाना जाता हैकरबैडयाबिजली का पत्थर, मुख्य रूप से उच्च तापमान प्रतिक्रियाओं से जुड़ी औद्योगिक प्रक्रियाओं द्वारा उत्पादित किया जाता है।

1. इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस विधि (मुख्य औद्योगिक प्रक्रिया)

सिद्धांत

इस विधि सेचूना पत्थर (CaCO₃)औरकोक (कार्बन)एक तापमान पर इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस में प्रतिक्रिया से गुजरना2000-2200 डिग्री. प्रतिक्रिया दो चरणों में होती है:

चूना पत्थर का अपघटन:CaCO₃ΔCaO+CO₂↑

कार्बन द्वारा कैल्शियम ऑक्साइड का अपचयन:CaO+3CEइलेक्ट्रिक आर्कCaC₂+CO↑

प्रक्रिया

कच्चे माल की तैयारी:

चूना पत्थर(शुद्धता 90% से अधिक या उसके बराबर) को एक निश्चित कण आकार में कुचल दिया जाता है।

कोक(उच्च स्थिर कार्बन, कम सल्फर) एक कम करने वाले एजेंट और बिजली के कंडक्टर के रूप में कार्य करता है।

मिश्रण:

चूना पत्थर एवं कोक मिलाया जाता हैद्रव्यमान अनुपात 1:3और ओवन में डाल दिया।

उच्च तापमान प्रतिक्रिया:

विद्युत धारा (200-400 V) के प्रभाव में, एक चाप बनता है, जो मिश्रण को 2000 डिग्री से अधिक के तापमान तक गर्म करता है।

कैल्शियम ऑक्साइड कार्बन के साथ प्रतिक्रिया करके कैल्शियम कार्बाइड और कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) बनाता है।

उत्पाद प्रसंस्करण:

पिघले हुए कैल्शियम कार्बाइड को ठोस ब्लॉक बनाने के लिए सांचों में ठंडा किया जाता है।

CO गैस को या तो छोड़ा जाता है (शुद्धिकरण के साथ) या पुनर्चक्रित किया जाता है।

लाभ

उच्च दक्षता, बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त (दुनिया का वार्षिक उत्पादन 100 मिलियन टन से अधिक है)।

औद्योगिक पैमाने पर एसिटिलीन के उत्पादन के लिए लागत प्रभावी।

कमियां

अत्यधिक ऊर्जा-गहन (~3000-4000 किलोवाट/घंटा प्रति टन CaC₂)।

उच्च शुद्धता वाले कोक की आवश्यकता होती है और CO उत्सर्जन उत्पन्न होता है।

2. उच्च तापमान कार्बोथर्मिक कमी (प्रयोगशाला या विशेष प्रक्रियाएं)

सिद्धांत

कैल्शियम ऑक्साइड से कैल्शियम कार्बाइड का उत्पादन करने के लिए एक कम करने वाले एजेंट के रूप में सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO₂) या एल्यूमीनियम का उपयोग करना:

CaO+3CHउच्च तापमान.CaC₂+CO↑

या

4CaO+Al₂O₃उच्च तापमान.2CaC₂+2CaO\\cdotpAl₂O₃

प्रक्रिया

पकाना: कैल्शियम ऑक्साइड (CaO) उत्पन्न करने के लिए चूना पत्थर को गर्म किया जाता है।

प्रतिक्रिया: CaO смешивается с углеродом (или кремнием/алюминием) и нагревается в печи (>2000 डिग्री).

उत्पाद की सफ़ाई: ठंडे किए गए उत्पाद को CaC₂ छोड़ने के लिए कुचला और शुद्ध किया जाता है।

लाभ

प्रयोगशाला संश्लेषण या छोटे पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त।

स्वच्छता के सटीक नियंत्रण की अनुमति देता है।

कमियां

कम दक्षता और उच्च ऊर्जा लागत औद्योगिक उपयोग को सीमित करती है।

3. वैकल्पिक तरीके

(1) सिलिका का उपयोग करके कार्बोथर्मिक कमी

SiO₂ को कम करने वाले एजेंट के रूप में उपयोग करता है: 2CaO+SiO₂+5CΔ2CaC₂+SiC+4CO↑।

उप-उत्पाद के रूप में कैल्शियम कार्बाइड और सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) का उत्पादन करता है।

(2) गैसीय कार्बन स्रोतों के साथ इलेक्ट्रोड भट्टी

कार्बन स्रोत के रूप में मीथेन (CH₄) का उपयोग करने वाली प्रायोगिक विधि: CaO+CH₄ΔCaC₂+2H₂↑

तकनीकी समस्याओं के कारण अभी भी शोध चल रहा है।

(3) बायोरिडक्शन (प्रायोगिक)

CaCO₃ को CaC₂ में कम करने के लिए सूक्ष्मजीवों का उपयोग करता है, लेकिन स्केलेबिलिटी सीमित है।