Kalcium-karbid

A kalcium-karbid, Sablon:Chem egy vegyület, az acetilénfejlesztés alapanyaga. A gázfejlesztéshez a kalcium-karbidot vízzel reagáltatják.

Tulajdonságai

• A technikai kalcium-karbid rideg, szürkésfekete színű, fémes fényű, kristályos anyag. Szennyezésként 12-15% CaO-ot (égetett mész), emellett még kis mennyiségben kalcium-foszfidot (Sablon:Chem), kalcium-szulfidot (CaS), kalcium-nitridet (Sablon:Chem) és kalcium-ciánamidot (Sablon:Chem) is tartalmaz. A karbidra jellemző "fokhagymás" szag főleg foszfinra (Sablon:Chem) vezethető vissza, ami kalcium-foszfidból víz hatására keletkezik. A Sablon:Chem-ból víz hatására keletkező acetilén szagtalan.
• Jellegzetes tulajdonsága a nagy fokú higroszkóposság azaz nedvszívó-képesség. Víz hatására a kalcium-karbidból acetilén fejlődik. A kalcium-karbid gázfejlesztő képessége nagymértékben függ a szemcsenagyságtól, általában 250–300 l acetiléngáz fejlődik 1 kg kalcium-karbidból.
• A kalcium-karbid tűz- és robbanásveszélyes anyag, ezért használatával, tárolásával kapcsolatban a vonatkozó MSZ 1603, MSZ 6291 és MSZ 15663 szabványok, és tűzrendészeti előírások betartása kötelező.

Gyártása

Kalcium-karbid előállítása a Buna vegyi kombinátban (1983)

A kalcium-karbid kalcium-karbonát és szén reakciójából, nagy hőmérsékleten keletkezik.

Iparilag elektromos kemencében, ívfényben, mészkőből és kokszból állítják elő:

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{C}\mathrm{\Rightarrow }\mathrm{C}\mathrm{a}{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Mészkő + koksz → kalcium-karbid + szén-monoxid + szén-dioxid E folyamat 2200-2300 °C hőmérsékleten zajlik le. Az egy kohóhoz szükséges teljesítmény 100-160 V feszültség mellett kb. 27 MW. Az ilyen hőmérsékleteknél keletkező CaC₂ hígfolyós, majd derítik, szűrik és lehűtés végett vastálakba engedik.

Felhasználása

Acetilén fejlesztés:

$\mathrm{C}\mathrm{a}{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\Rightarrow }\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{(}\mathrm{O}\mathrm{H}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$

karbid + víz $\Rightarrow$ kalcium-hidroxid + acetilén

Veszélyessége

A CaC₂ és a H₂O reakciós termékeinek veszélyességével és méregtartalmával kapcsolatban a következőket kell tudni:

• A fő tömegben keletkező acetilén (C₂H₂) nem mérgező, szagtalan, de oxigénnel történő jó elkeveredés esetében rendkívül robbanékony gáz. A CaC₂ és H₂O zárt tartályban reakcióba lép, robbanás következhet be, ugyanis a tiszta acetilén nagyobb nyomáson önmagától fölrobban („karbidbomba”),

${\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\Rightarrow }\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$

• A foszfin (Sablon:Chem) nagyon mérgező és kellemetlen (fokhagymaszerű) szagú gáz. Tekintettel arra, hogy ez a gáz már a legcsekélyebb mennyiségben is jól érezhető, különösebb veszélyt nem jelent. Az acetilén normális égésénél foszfinból foszforsav keletkezik, és így ártalmatlanná válik.
• A kénhidrogén (Sablon:Chem) ugyancsak kellemetlen (záptojás) szagú és mérgező gáz, de igen kis koncentrációja miatt ártalmatlan. A Sablon:Chem a kalcium-szulfid (CaS) vízzel történő reakciója útján keletkezik. Ugyanúgy mint a foszfin, égéssel ártalmatlanná válik ([[kénessav|Sablon:Chem]]).
• Az ammónia (Sablon:Chem) jellemző, szúrós szagú gáz, mely azonban csak nagyobb töménységnél ártalmas és maró hatású. Kis töménysége miatt veszélytelen. Az Sablon:Chem a kalcium-nitridből és a ciánamidból képződik.
• Szilárd alkotórész: „oltott mész” (kalcium-hidroxid, Sablon:Chem viszonylag erős (maró!) lúg. Friss állapotban, nagyobb mennyiségben és hosszabb időn át nem szabad a bőrrel és különösen nem a szemmel érintkeznie. Egyébként az anyag nem mérgező, mészszegény talajon szívesen használják trágyázásra. Régi Sablon:Chem a levegő szén-dioxidjával történő reakciója miatt még veszélytelenebb, mert belőle Sablon:Chem (kalcium-karbonát) képződik.

Környezetvédelem

A karbidlámpa „karbidhamujára” is az vonatkozik, ami a kalcium-hidroxidnál (oltott mész) le lett írva.

• Nagy mennyiségben és frissen kiszórva, maró hatása miatt, a közvetlenül alatta levő barlangtalaj mikrofaunájára káros. Ez a hatás azonban nem különösen hosszan tartó. A karbidhamuban a Sablon:Chem melletti foszfin, illetve hidrogén-szulfid és ammónia igen kis koncentrációja, és e gázok illékonysága miatt egészen veszélytelen, de ezek miatt lehet érezni a frissen ürített karbidhamut büdösnek.
• A karbidhamunak többé-kevésbé rejtett elhelyezése barlangokban vagy közvetlenül a barlangok mellett esztétikai és elvi okok miatt elítélendő. Az erdő vagy rét talajában történő elásás ellen az általában kis mennyiség miatt nem lehetne tiltakozni, feltéve, ha az nem mindig ugyanazon a helyen és egy barlangbejárat közvetlen közelében történik.
• Amennyiben a barlangban kell kalcium-karbidot váltani, akkor az elhasznált anyagot egy kis műanyagzacskóba kell tölteni és ki kell vinni a barlangból. A jól működő lámpa 8–10 óráig ég egy töltéssel, ezért ez csak nagyon hosszú túráknál (felmérések, éjszakázások nagy barlangrendszerben) vagy rossz lámpáknál indokolt.

Források

• Sablon:Cite web
• Sablon:Cite web
• Sablon:Cite web

További információk

• Sablon:Cite web
• Sablon:Cite web