碳化鈣:化工原料-中文百科頻道

概述

簡介

中文名稱：碳化鈣

中文别名：電石；電石四級；電石塊

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

電子式：Ca2+[:C≡C:]2-中間的“≡”代表三對共用電子對

晶體結構

CaC2最常見的晶型屬四方晶系，在298K到720K之間穩定，

其結構如右圖所示。四方CaC2的晶體結構類似NaCl型，但由于[:C≡C:]2-離子呈橢圓形，定向排列，晶體屬四方晶系。在CaC2晶體的[:C≡C:]2-離子中，C-C距離為120pm，相當于碳碳叁鍵的鍵長，Ca和C間的距離為259和282pm。

理化特性

主要成分

理化性質：礦石為黃褐色或黑色的塊狀固體，純品為無色晶體（含CaC2較高的是紫色）。密度2.22克/立方厘米，熔點2000℃（與CaC2含量有關），遇水立即發生激烈反應，生成乙炔，并放出熱量，電石含量不同熔點也随之變化。

雜質：因電石中常含有砷化鈣（Ca3As2）、磷化鈣（Ca3P2）等雜質，與水作用時同時放出砷化氫（AsH3）、磷化氫（PH3）等有毒氣體，因此使用由電石産生的乙炔有毒（須通過濃H2SO4和重鉻酸鉀洗液除去）。

主要用途

碳化鈣是重要的基本化工原料，主要用于産生乙炔氣。也用于有機合成、氧炔焊接等。CaC2能導電，純度越高，導電越易。

制取乙炔：

反應原理：CaC2+2H2O==Ca(OH)2+C2H2↑

CaC2能導電，純度越高，導電越易。

其他用途

（1）電石與水反應生成的乙炔可以合成許多有機化合物

例如：合成橡膠、人造樹脂、丙酮、烯酮、炭黑等；同時乙炔一氧焰廣泛用于金屬的焊接和切割。

（2）加熱粉狀電石與氮氣時，反應生成氰氨化鈣，即石灰氮，加熱石灰氮與食鹽反應生成的氰熔體用于采金及有色金屬工業。

（3）電石本身可用于鋼鐵工業的脫硫劑。

（4）生産聚氯乙烯（PVC），電石法生産聚氯乙烯利用電石（碳化鈣CaC2），遇水生成乙炔（C2H2），将乙炔與氯化氫（HCl）合成制出氯乙烯單體（CH2CHCl），再通過聚合反應使氯乙烯生成聚氯乙烯—[CHCHCI]n—的化學反應方法。

具體代表廠家為：新疆天業、新疆中泰、青島海晶、宜賓天原等。

工業制法

工業上一般使用電爐熔煉法與氧熱法，電爐熔煉法是将焦炭與氧化鈣（分子式CaO）置于2200℃左右的電爐中熔煉，生成碳化鈣（分子式CaC2）。氧熱法：即：高爐富氧氧熱法熔煉CaC2（電石)）、石灰石中提取炭、高溫低壓煤氣發生爐。此一爐三使用工藝技術，使CaC2生産綜合利用了煤氣化過程中的餘熱和煤灰，煤灰加配料熔融後生成CaC2和矽鐵（提純CaC2時）；“高溫低壓”煤氣發生爐，使煤氣的産（發）生自然化。每熔煉一噸80%CaC2，從石灰石中提取純炭168kg左右，産生煤氣（CO在55%-95%）、6000-2600m3，可生産4.5噸左右的甲醇。富氧既提高爐溫又提高了煤氣的CO質量，氧氣尤為一舉兩用，煤熱能利用後的煤氣，用于煤化工或清潔發電。此工藝為無消耗能源型和無污染型的CaC2生産和煤氣生産。

操作處理

密閉操作，全面排風。操作人員必須經過專門培訓，嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩，戴化學安全防護眼鏡，穿化學防護服，戴橡膠手套。避免産生粉塵。避免與酸類、醇類接觸。尤其要注意避免與水接觸。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備洩漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。

危害

危險特性

在空氣中碳化鈣可吸收水分，能導電、純度愈高、導電愈易。遇水或水蒸汽即能發生易燃易爆的乙炔氣（俗稱電石氣），該氣體遇火花可着火，也會被反應的熱點燃。乙炔氣與某些重金屬鹽可排成高級爆炸混合物。碳化鈣常含有磷、硫等雜質，與水作用還會放出磷化氫和硫化氫等有毒氣體。當磷化氫含量超過0.08%，硫化氫含量超過0.15%時，容易引起自燃爆炸。其粉末對眼睛及呼吸器官有刺激，會引起皮膚燒傷。碳化鈣是有機合成工業的基本原料之一，它既能生成乙炔氣，用于焊接和切割金屬，也是制造聚氯乙烯的原料。粉塵能使皮膚産生刺激性症狀，生成的雜質特别是硫化氫和磷化氫能使人中毒。另外還由于遇水易生成可燃和易爆炸的乙炔，故列為危險品。