Все что нужно знать о карбиде — простыми словами

В нашей статье мы собрали для Вас подробное описание и все основные свойства карбида кальция. Вы узнаете, как получить его, а также где и для чего он применяется в промышленности.

Что такое карбид

Как химическое соединение он представляет собой сочетание металла либо неметалла и углерода – тугоплавкое, прочное и инертное (в основном) вещество. Разные виды этого вещества нужны в промышленности, химической и энергетической отраслях, они выполняют функции конструкционных, сопутствующих и отделочных материалов.

С практической точки зрения особенно среди них выделяется карбид кальция.

Внешний вид и характеристики технического карбида кальция

В основе соединения – металл, но металлические свойства не присущи этому веществу. Выглядит он как порошок или отдельные камни бледно-серого цвета со включениями более тёмно-серых оттенков.

Karbid chto eto 1

 

Имеются также прожилки чёрного цвета, вызванные присутствием угля и сопутствующих веществ, попадающих в камни при производстве. Это – прокаливание оксида кальция и кокса в электрической печи.

В отличие от него чистый карбид выглядит рассыпчатым желтовато-белым порошком. Сравнение показывает: техническое вещество имеет много примесей, что подтверждается запахом.

Химические свойства

Химическая формула основного компонента – СаС2, карбид кальция. Неприятный запах и необходимость в температуре прокаливания при 1900-1950°С не влияют на его применение, более важны его полезные свойства:

  • высокая склонность к разложению при наличии воды, значительная впитываемость влаги;
  • нейтральность к воздуху, металлам и кислотам при отсутствии воды, реакция начинается только при нагреве;
  • образование значительного количества горючего ацетилена при разложении;
  • возможность реагирования при нагреве с хлором, мышьяком, азотом и фосфором.

Мелкие частицы негативно влияют на слизистые оболочки, вызывая раздражение и даже ожоги. В работе рекомендуется применять СИЗ органов дыхания и зрения.

Физические свойства

Карбид кальция отличается резким уникальным запахом, схожим с чесночным. Имеет следующие основные физические свойства:

  • цвет – гамма между серым и коричневым;
  • структура вещества – кристаллическая, поверхность твёрдая;
  • плотность – около 230 гр/см3;
  • температура плавления – в интервале 1600-2000°С, сильно варьируется из-за химического состава.

Читайте также — Вертикальный шов электродуговой сваркой

Состав и виды карбидов

Есть целое семейство соединений углерода с металлами. Чаще других встречаются и применяются варианты на основе кальция, железа, хрома, вольфрама, циркония, гафния, титана. Все они интересны прочной кристаллической решёткой, которая обеспечивает механическую и химическую устойчивость.

Karbid chto eto 2

Усреднённый химический состав карбида, задействуемого для сварки и резки, включает в себя такие компоненты:

  • СаС2, карбид кальция (72%);
  • СаО, известь (17%);
  • MgO, оксид магния (0,4%);
  • Fe2O2 + Al2O2, оксиды железа и алюминия (2,5%);
  • SiO2, оксид кремния (2%);
  • S, сера (0,5%)
  • С, углерод (1%);
  • прочие примеси.

Процентное содержание приведено на индикативном уровне. При добавлении Н2О состав начинает резко меняться, что приводит к серии химических реакций и выделению теплоты.

Получение карбида кальция

Основная масса карбида кальция производится в электропечи:

  • обожжённая известь подаётся с антрацитом или коксом в печь;
  • создаётся температура до 2350°С;
  • поданная шихта плавится, в ходе чего образуются угарный газ и целевой карбид.

Продукт разливается в изложницы, после отвердевания куски подвергаются дроблению. На реализацию передаются фракции размером в интервале 0,2-10 см. Меньшие частицы считаются неустойчивыми и возвращаются на переплавку.

Гидролиз или карбид кальция плюс вода

При гидролизе карбида кальция образуется ценный ацетилен, также на выходе имеется гашеная известь:

Karbid chto eto 3

Газ широко применяется для газовой резки металлов и газовой сварки, что обусловлено его горючестью. Образование ацетилена возможно повсеместно – из-за высокой активности СаС2 к любой воде, даже самой чистой и в небольшом количестве.

Реакция – экзотермическая, выделение теплоты – бурное, даже взрывное. Подробно проходжение процесса смотрите на видео ниже.

Количество воды, необходимое для реакции с карбидом кальция

Взаимодействие карбида кальция с водой возможно регулировать с помощью количества воды.

Реакция рассчитывается из количества в 1 кг. Его полное разложение приводит к образованию около 1127 грамм извести (гидрат окиси кальция) и 284 грамм ацетилена. Для определения количества воды принимаются следующие допущения:

  • температура жидкости при подаче на кристаллы – 15-20°С;
  • подогрев или охлаждение отсутствуют, температура внутри генератора – 55-65°С.

Суть расчётов сводится к определению теплового баланса – когда количество теплоты в замкнутой системе зависит от происходящих физических и химических процессов и одновременно их вызывает. В генераторе образование тепла связано со следующим:

  • подогрев известью до 60-65°С;
  • теплоёмкость гидроксида кальция;
  • теплоёмкость генерируемого ацетилена;
  • тепло, расходуемое на нагрев и испарение присутствующей воды;
  • тепловые потери – выход энергии наружу и подогрев корпуса генератора.

Сумма этих отдельных значений равна количеству тепла при разложении кристаллов вещества – около 400 ккал/кг.

Karbid chto eto 4

Расчётным путём получается масса воды от 562 грамм.

А Вы работали с карбидом?
Да
0%
Нет
0%
Проголосовало: 0

Параметры, влияющие на скорость реакции с водой

Известное с детства «карбид кальция плюс вода» — не просто опасная, но и сложная химическая реакция. Её протекание зависит от следующего:

  • размер фракции: более высокая скорость реакции будет при небольших кусках вещества;
  • температура подаваемой воды: чем горячее жидкость, тем больше набирает обороты химический процесс;
  • содержание гашеной извести: если её слишком много, реагирование замедлится;
  • движение воды и перемешивание: качественно влияет на равномерность и быстроту разложения;
  • отвод газа: избыток ацетилена тормозит реакцию.

Karbid chto eto 5

Важно: добавлять воду в мелкий порошок не рекомендуется. Это приведет к взрывному протеканию процесса – из-за почти мгновенного реагирования и отсутствия путей отвода образующегося тепла.

Полезная статья — poxipol холодная сварка

Карбид кальция плюс азот

Реакция «карбид плюс азот», протекающая при 1000-1050°С, приводит к получению цианамида кальция:

Karbid chto eto 6

Это вещество задействуется как прекурсор для различных цианидов и как удобрение.

Карбид кальция плюс водород

При температуре более 2200-2250°С реагирование карбида с водородом будет происходить с выходом металлического кальция и того же ацетилена.

Хранение карбида кальция

Наиболее опасно взаимодействие карбида кальция с водой – оно приводит к мгновенному и взрывоопасному разложению с образованием горючего ацетилена. Из-за этого хранение и транспортировку соединения требуется осуществлять по специальным мерам и с большим вниманием.

Основная форма поставки – металлическая бочка-барабан. После вскрытия допускается размещение камней любой фракции в плотно закрываемые металлические емкости.

Karbid chto eto 7

Чему нужно уделить особое внимание.

  • хранение следует организовать в закрываемом сухом помещении;
  • склад следует подбирать без обустроенных трубопроводов (водоснабжение, канализация) и работающего газового оборудования;
  • важно избегать расположения карбида возле источников тепла и прочих химических реагентов;
  • вскрытие и открывание металлической ёмкости важно проводить без спешки и сильных ударов;
  • рекомендуется использовать специальный нож или другие средства, не образующие искр;
  • оставлять карбид под открытым небом запрещено.

Химическая реакция карбида кальция с водой несёт опасность для здоровья – поэтому её важно всячески избегать, если она происходит не в специальном генераторе.

Полезная статья — Что такое силумин

Техника безопасности

Карбид кальция и ацетилен являются опасными веществами, они имеют важное значение для техники – но требуют ответственного отношения к себе. Основные моменты, на которые следует обращать внимание:

  • подготовка работы и фактическое ей проведение не должны выполняться при наличии открытого огня, курить возле карбида и тем более емкостей с ацетиленом запрещено;
  • не допускается возле бочки с карбидом и отдельных его объёмов работа электроинструмента, сваривание и резание металла – как источники искр;
  • брать в работу следует куски вещества размером не менее 2-3 мм;
  • обязательно применение СИЗ: очки, респиратор, перчатки, одежда с длинными рукавами и закрытая обувь способны сохранить здоровье;
  • работу следует проводить при включённой системе вентиляции – ацетилен обладает высокой летучестью, а в определенной концентрации взрывоопасен;
  • при появлении на коже, в глазах или на слизистых карбидной пыли и отдельных частиц следует сразу же остановить работу и промыть тело большим объёмом тёплой и чистой воды, сняв перед этим сами куски тканью или пинцетом.

Генераторы для преобразования карбидного сырья в ацетилен следует приобретать в специализированных магазинах – самодельные конструкции не являются безопасными. Их запрещено применять в помещениях жилых и подвальных.

Перед подачей расходных материалов оборудование необходимо осмотреть на предмет целостности корпуса, запорной арматуры и измерительных инструментов.

Karbid chto eto 8

При работе важно периодически контролировать показания манометра. Открытие бака с внутренним давлением запрещено. Следует дождаться завершения реакции, после чего – утилизировать известь.

А вы знаете какой расход электродов на 1 тонну металлоконструкций?

Область применения

Карбид кальция интересен для многих сфер производства:

  • машиностроение, радиопромышленность;
  • промышленный синтез новых веществ (от удобрений до прекурсоров более сложных соединений) и материалов (к примеру, каучуки);
  • обработка щелочных металлов.

Но основное значение карбид представляет для сварки. Для технических работ большое значение имеют горючие газы и методы их генерирования. В частности, получение ацетилена из карбида кальция в водном генераторе – это достаточно практичный способ. Для сравнения: лабораторный метод требует исключительных условий и «работает» с чистыми веществами, что на практике зачастую затруднительно.

Применение при сварочных работах

Карбид в сварке и газовой резке нужен для получения ценного ацетилена – газа, обеспечивающего при сгорании значительное количество теплоты. При теплотворной способности он сопоставим с другими углеводородными газами, но в отличие от остальных легко генерируется прямо на строительной площадке.

Karbid chto eto 9

Последнее обстоятельство – ключевое: доставка горючих газов опасна и требует специального транспорта. Для создания летучего газа прямо перед работой потребуется следующее:

  • в специальный генератор помещается карбид кальция;
  • туда же заливается и вода;
  • в ходе химической реакции взаимодействия образуются ацетилен (от 280 литров из каждого килограмма карбида), известь и много тепла.

Осадок подлежит утилизации, а газ с температурой горения около 3100°С задействуется для резки и сварки разных сплавов.

Как это может быть полезно в жизни

Гидролиз карбида кальция – универсальный процесс, который будет полезен для сварочных работ:

  • на строительной площадке – при возведении жилого или хозяйственного здания;
  • при строительстве забора или производстве металлоконструкции на даче;
  • в гараже и профессиональной ремонтной мастерской.

Главная задача при этом – обезопасить себя и находящихся рядом людей.

Полезная статья — Выбор режима сварки

Транспортировка и хранение

Расфасовка карбида производится в металлические бочки и емкости. Переносить и перевозить их следует без излишней тряски и без взаимного столкновения – это чревато взрывом.

Используемый для транспортировки грузовик должен быть закрытым и оснащённым средствами для улавливания искр. Транспорт и оснастка применяются только в исправном состоянии.

Karbid chto eto 10

При дальности перемещения до 5 м допускается перекатывание, включая наклонное и лежачее положение бочки. Для остальных случаев рекомендуется применение тележки.

Для каждого лица, имеющего отношение к транспортировке, следует провести инструктаж по технике безопасности.

При гидролизе карбида кальция образуется горючий и взрывоопасный газ – следует избегать попадания воды и влаги на емкости с карбидом. Узнать о содержимом емкости можно по наименованию, обязательно размещаемому на упаковке.

На маркировке помимо названия также указывается срок годности. Обычно он составляет до 6 месяцев.

Помогла ли Вам наша статья ?
Да
77.61%
Нет
22.39%
Проголосовало: 67

Если у Вас остались вопросы, задайте их нашим экспертам в комментариях.

Оцените автора
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Mrmetall.ru
Добавить комментарий

× Заказ техкарт
Adblock
detector