碳化钙:化工原料-中文百科频道

概述

简介

中文名称：碳化钙

中文别名：电石；电石四级；电石块

英文别名：Calcium carbide; calcium acetylide; Quartz crystal; calcium ethynediide; ethyne, calcium salt (1:1)

电子式：Ca2+[:C≡C:]2-中间的“≡”代表三对共用电子对

晶体结构

CaC2最常见的晶型属四方晶系，在298K到720K之间稳定，

其结构如右图所示。四方CaC2的晶体结构类似NaCl型，但由于[:C≡C:]2-离子呈椭圆形，定向排列，晶体属四方晶系。在CaC2晶体的[:C≡C:]2-离子中，C-C距离为120pm，相当于碳碳叁键的键长，Ca和C间的距离为259和282pm。

理化特性

主要成分

理化性质：矿石为黄褐色或黑色的块状固体，纯品为无色晶体（含CaC2较高的是紫色）。密度2.22克/立方厘米，熔点2000℃（与CaC2含量有关），遇水立即发生激烈反应，生成乙炔，并放出热量，电石含量不同熔点也随之变化。

杂质：因电石中常含有砷化钙（Ca3As2）、磷化钙（Ca3P2）等杂质，与水作用时同时放出砷化氢（AsH3）、磷化氢（PH3）等有毒气体，因此使用由电石产生的乙炔有毒（须通过浓H2SO4和重铬酸钾洗液除去）。

主要用途

碳化钙是重要的基本化工原料，主要用于产生乙炔气。也用于有机合成、氧炔焊接等。CaC2能导电，纯度越高，导电越易。

制取乙炔：

反应原理：CaC2+2H2O==Ca(OH)2+C2H2↑

CaC2能导电，纯度越高，导电越易。

其他用途

（1）电石与水反应生成的乙炔可以合成许多有机化合物

例如：合成橡胶、人造树脂、丙酮、烯酮、炭黑等；同时乙炔一氧焰广泛用于金属的焊接和切割。

（2）加热粉状电石与氮气时，反应生成氰氨化钙，即石灰氮，加热石灰氮与食盐反应生成的氰熔体用于采金及有色金属工业。

（3）电石本身可用于钢铁工业的脱硫剂。

（4）生产聚氯乙烯（PVC），电石法生产聚氯乙烯利用电石（碳化钙CaC2），遇水生成乙炔（C2H2），将乙炔与氯化氢（HCl）合成制出氯乙烯单体（CH2CHCl），再通过聚合反应使氯乙烯生成聚氯乙烯—[CHCHCI]n—的化学反应方法。

具体代表厂家为：新疆天业、新疆中泰、青岛海晶、宜宾天原等。

工业制法

工业上一般使用电炉熔炼法与氧热法，电炉熔炼法是将焦炭与氧化钙（分子式CaO）置于2200℃左右的电炉中熔炼，生成碳化钙（分子式CaC2）。氧热法：即：高炉富氧氧热法熔炼CaC2（电石)）、石灰石中提取炭、高温低压煤气发生炉。此一炉三使用工艺技术，使CaC2生产综合利用了煤气化过程中的余热和煤灰，煤灰加配料熔融后生成CaC2和硅铁（提纯CaC2时）；“高温低压”煤气发生炉，使煤气的产（发）生自然化。每熔炼一吨80%CaC2，从石灰石中提取纯炭168kg左右，产生煤气（CO在55%-95%）、6000-2600m3，可生产4.5吨左右的甲醇。富氧既提高炉温又提高了煤气的CO质量，氧气尤为一举两用，煤热能利用后的煤气，用于煤化工或清洁发电。此工艺为无消耗能源型和无污染型的CaC2生产和煤气生产。

操作处理

密闭操作，全面排风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿化学防护服，戴橡胶手套。避免产生粉尘。避免与酸类、醇类接触。尤其要注意避免与水接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。

危害

危险特性

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。