Bagaimana kalsium karbida diproduksi? (proses tungku busur listrik)

 

[Kalsium karbida (CaC₂)] disintesis melaluiproses tungku busur listrik- metode-bersuhu tinggi,-intensif energi yang telah menjadi standar industri selama lebih dari satu abad. Proses ini mengubah kapur (kalsium oksida, CaO) dan kokas (karbon, C) menjadi kalsium karbida melalui reduksi karbotermal, sehingga memanfaatkan panas ekstrem untuk menggerakkan reaksi. Di bawah ini adalah rincian langkah-langkah, peralatan, dan bahan kimia yang terlibat.

1. Bahan Baku : Kapur dan Kokas

Produksi kalsium karbida dimulai dengan dua bahan baku utama:

Jeruk Nipis (Kalsium Oksida, CaO): Berasal dari batu kapur (CaCO₃) melalui kalsinasi - pemanasan batu kapur menjadi₉₀₀derajat di tempat pembakaran untuk menghilangkan karbon dioksida:

CaCO₃ → CaO + CO₂ ↑

Lime must be high-purity (>95% CaO) untuk meminimalkan pengotor pada produk akhir.

Kokas (Karbon, C): Bahan bakar-karbon tinggi, biasanya antrasit atau kokas minyak bumi, dengan sulfur rendah (<0.5%) and ash content. Coke acts as both a reducing agent and an energy source.

2. Tungku Busur Listrik: Peralatan Inti

Inti dari produksi kalsium karbida adalahtungku busur listrik- bejana baja silinder besar yang dilapisi dengan batu bata tahan api (misalnya magnesit, dolomit) untuk menahan suhu melebihi 2000 derajat . Fitur utama meliputi:

Elektroda Grafit: Tiga elektroda vertikal (positif, negatif, dan netral) yang menghasilkan busur listrik ketika dialiri listrik-tegangan tinggi.

Sistem Pengisian: Hopper dan konveyor untuk memasukkan kapur dan kokas ke dalam tungku dengan rasio yang tepat.

Mengetuk Port: Saluran keluar di dasar tungku untuk mengalirkan lelehan kalsium karbida.

Knalpot Gas: Cerobong asap untuk menangkap dan melepaskan produk samping karbon monoksida (CO).

3. Proses Produksi-demi-Langkah

Langkah 1: Mencampur Bahan Baku

Jeruk nipis dan kokas dicampur dalam aperbandingan molar 1:3(berdasarkan berat,₁ton kapur hingga 3 ton kokas) untuk memastikan reaksi sempurna. Campuran dikeringkan secara menyeluruh untuk menghilangkan kelembapan, karena air akan bereaksi dengan kalsium karbida selama produksi, sehingga mengurangi hasil.

Langkah 2: Mengisi Daya Tungku

Campuran kokas kapur kering-diumpankan ke tungku busur listrik melalui hopper. Tungku dipanaskan terlebih dahulu hingga₁₅₀₀derajat untuk memulai reaksi.

Langkah 3: Menghasilkan Busur Listrik

Listrik-tegangan tinggi (10.000–30.000 volt) dialirkan melalui elektroda grafit, sehingga menciptakan busur listrik yang kuat di antara keduanya. Busur ini memanaskan bagian dalam tungku2000–2500 derajat- cukup panas untuk melelehkan baja dan mendorong reaksi reduksi karbotermal.

Langkah 4: Reaksi Reduksi Karbotermal

Pada suhu ekstrim ini, kokas (karbon) mereduksi kalsium oksida (kapur) menjadi kalsium karbida:

CaO + 3C →(2000–2500 derajat ) CaC₂ + CO ↑

Catatan Penting:

• Reaksinya bersifat endotermik (membutuhkan panas) tetapi ditopang oleh busur listrik.
• Gas karbon monoksida (CO) dilepaskan sebagai produk sampingan dan dibakar untuk energi (untuk menyalakan tungku) atau dibuang dengan aman.

Langkah 5: Mengetuk dan Mendinginkan

Kalsium karbida cair (kepadatan₂,2 g/cm³) terkumpul di bagian bawah tungku, di mana ia secara berkala "disadap" ke dalam cetakan atau sendok baja yang sudah dipanaskan sebelumnya. Karbida cair mendingin dan mengeras menjadi-gumpalan atau butiran hitam keabu-abuan dalam hitungan menit.

Langkah 6: Penghancuran dan Penyaringan

Setelah didinginkan, kalsium karbida padat dihancurkan menjadi potongan-potongan kecil (gumpalan 10–50 mm) dan disaring untuk memisahkan butiran halus (bubuk) dari potongan yang dapat digunakan. Bubuk tersebut sering didaur ulang kembali ke dalam tungku untuk meningkatkan hasil.

Langkah 7: Pengemasan dan Penyimpanan

Kalsium karbida jadi dikemas dalamwadah kedap udara dan lembab-tahan(misalnya, drum baja, kantong polipropilen dengan bahan pengering) untuk mencegah reaksi dengan kelembapan sekitar, yang akan menghasilkan gas asetilena dan menimbulkan risiko ledakan.

4. Kontrol Proses Utama

Untuk memastikan efisiensi dan keamanan, produsen memantau:

Suhu: Mempertahankan suhu 2000–2500 derajat sangat penting - terlalu rendah, dan reaksinya tidak lengkap; terlalu tinggi, dan biaya energi meroket.

Kualitas Bahan Baku: Kotoran (misalnya, belerang, fosfor) dalam kapur atau kokas dapat mencemari kalsium karbida, sehingga mengurangi kegunaannya dalam aplikasi dengan kemurnian tinggi (misalnya, makanan/pertanian).

Manajemen Gas: Emisi CO dikendalikan melalui scrubber atau pembakaran untuk memenuhi peraturan lingkungan.

5. Skala dan Output Industri

Sebuah tungku busur listrik modern dapat menghasilkan50–200 ton kalsium karbida per hari. Produsen utama terkonsentrasi di wilayah yang kaya akan batu kapur dan listrik yang murah (misalnya, Tiongkok, produsen di wilayah CIS, India).

6. Pertimbangan Keamanan dan Lingkungan

Bahaya: Panas ekstrem, gas CO beracun, dan bahan cair reaktif memerlukan protokol keselamatan yang ketat (misalnya APD, ventilasi).

Limbah: Lapisan tahan api bekas didaur ulang, dan gas CO sering digunakan kembali untuk operasi pembangkit listrik, sehingga mengurangi emisi.

Mengapa Memilih Perusahaan ZhenAn karena-Kalsium Karbida Berkualitas Tinggi?

Perusahaan ZhenAn mendapatkan kalsium karbida dari pabrik-bersertifikasi ISO yang menggunakan teknologi tungku busur listrik canggih. Produk kami menawarkan:

Kemurnian Tinggi: 80–98% CaC₂ dengan pengotor rendah (arsenik<10 ppm, phosphorus <20 ppm).

Kualitas yang Konsisten: Pengujian yang ketat (misalnya, titrasi, XRF) untuk memastikan keandalan-ke-batch.

Ukuran Khusus: Benjolan, butiran, atau bubuk yang disesuaikan dengan aplikasi Anda (pengelasan, pertanian, metalurgi).

Hubungi kami di info@zaferroalloy.com untuk mempelajari lebih lanjut tentang proses produksi kalsium karbida dan penawaran produk kami. Biarkan ZhenAn menjadi mitra terpercaya Anda untuk bahan kimia industri yang andal!

Hubungi kami

ZhenAn International Co., Terbatas

WhatsApp: +86 15518824805

E-mail:info@zaferroalloy.com