कैल्शियम कार्बाइड का उपयोग: एसिटिलीन यील्ड, स्टील डिसल्फराइजेशन और रासायनिक संश्लेषण मार्ग
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प्रतिक्रिया जो उत्पाद को परिभाषित करती है
कैल्शियम कार्बाइड, CaC2, एक भूरे से काले रंग का, कठोर, क्रिस्टलीय पदार्थ है जो उच्च तापमान पर कार्बन के साथ चूने को कम करके इलेक्ट्रिक आर्क भट्टी में उत्पादित होता है। इसका औद्योगिक मूल्य एक ही प्रतिक्रिया पर निर्भर करता है: पानी के संपर्क में लाने पर, यह तेजी से हाइड्रोलाइज होता है और एसिटिलीन गैस छोड़ता है, जिससे कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड उपोत्पाद के रूप में निकल जाता है। स्टोइकोमेट्री CaC2 + 2H2O=C2H2 + Ca(OH)2 है। रासायनिक रूप से शुद्ध कैल्शियम कार्बाइड का एक किलोग्राम लगभग 15.6 मोल से मेल खाता है, जो शून्य डिग्री सेल्सियस और एक वायुमंडल की मानक स्थितियों में लगभग 348 लीटर एसिटिलीन प्रति किलोग्राम की सैद्धांतिक गैस उपज से मेल खाता है। वाणिज्यिक सामग्री में अशुद्धियाँ और अप्रयुक्त चूना होता है, इसलिए ग्रेडेड कार्बाइड को अकेले प्रयोगशाला शुद्धता के आंकड़े के बजाय गैस उपज विनिर्देश के अनुसार बेचा जाता है, और व्यावहारिक पैदावार सैद्धांतिक अधिकतम से नीचे गिर जाती है क्योंकि कार्बाइड का कुछ हिस्सा बारीक, नमी और अपूर्ण प्रतिक्रिया के कारण नष्ट हो जाता है।
| पैरामीटर | विशिष्ट वाणिज्यिक मूल्य |
|---|---|
| मुख्य घटक | कैल्शियम कार्बाइड, CaC2, चूने और कार्बन अवशेषों के साथ |
| सैद्धांतिक एसिटिलीन उपज | 0 डिग्री सेल्सियस, 1 वायुमंडल पर लगभग 348 लीटर C2H2 प्रति किलोग्राम शुद्ध CaC2 |
| वाणिज्यिक गैस उपज का आधार | लीटर एसिटिलीन प्रति किलोग्राम में निर्दिष्ट और संयंत्र में गैस विकास परीक्षण द्वारा सत्यापित |
| पानी के साथ प्रतिक्रिया | तेज़ और जोरदार ऊष्माक्षेपी; एसिटिलीन प्लस कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड घोल |
| मानक आपूर्ति प्रपत्र | स्क्रीन किए गए आकार के अंशों में गांठ, और इंजेक्शन और ब्रिकेटिंग के लिए महीन पाउडर |
वेल्डिंग, कटिंग और धातुकर्म के लिए एसिटिलीन उत्पादन
सबसे पुराना बड़े पैमाने पर उपयोग एसिटिलीन उत्पादन है। कार्बाइड को एक जनरेटर में चार्ज किया जाता है, पानी को नियंत्रित तरीके से प्रवेश कराया जाता है, और उत्पादित गैस को निकाला जाता है, ठंडा किया जाता है, सुखाया जाता है और वेल्डिंग टॉर्च, कटिंग नोजल, फ्लेम{2}हार्डनिंग स्टेशन और ब्रेजिंग बेंच में डाला जाता है। ऑक्सी{4}एसिटिलीन की लौ भीतरी शंकु में लगभग 3,100 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाती है, जो शिपयार्ड, निर्माण दुकानों और मरम्मत यार्डों में कार्बन और निम्न-मिश्र धातु इस्पात को काटने और वेल्ड करने के लिए पर्याप्त गर्म होती है। जो पौधे बड़ी मात्रा में एसिटिलीन का उपभोग करते हैं, वे सिलेंडर में गैस खरीदने के बजाय कार्बाइड से इसे साइट पर ही उत्पन्न करते हैं, क्योंकि घुले हुए एसिटिलीन का परिवहन कच्चे माल की तुलना में विनियमित और महंगा है।
रासायनिक संश्लेषण: पीवीसी, सायनामाइड और मध्यवर्ती
कैल्शियम कार्बाइड रसायनों के एक परिवार के लिए एक फीडस्टॉक है। कार्बाइड से एसिटिलीन को विनाइल क्लोराइड मोनोमर में हाइड्रोक्लोरीनीकृत किया जाता है और फिर पॉलीविनाइल क्लोराइड में पॉलिमराइज़ किया जाता है, एक ऐसा मार्ग जो महत्वपूर्ण बना हुआ है जहां कार्बाइड से प्राप्त एसिटिलीन पेट्रोकेमिकल एथिलीन से सस्ता है। एसिटिलीन 1,4-ब्यूटेनडिओल और विभिन्न विनाइलेशन प्रतिक्रियाओं के लिए भी प्रारंभिक बिंदु है। अलग से, कार्बाइड को उच्च तापमान पर नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करके कैल्शियम साइनामाइड दिया जाता है, जिसका उपयोग धीमी गति से रिलीज होने वाले नाइट्रोजन उर्वरक, डिफोलिएंट और साइनाइड लवण के लिए मध्यवर्ती के रूप में किया जाता है। हाइड्रोलिसिस चरण से प्राप्त कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड, जिसे कार्बाइड चूने के रूप में जाना जाता है, का उपयोग तटस्थता, जल उपचार और मिट्टी कंडीशनर के रूप में किया जाता है, जो कार्बाइड-आधारित रासायनिक साइट के समग्र अर्थशास्त्र में सुधार करता है।
धातुकर्म: स्टील डिसल्फराइजेशन और स्लैग नियंत्रण
लौह और इस्पात धातु विज्ञान में, कैल्शियम कार्बाइड का उपयोग गर्म धातु और इस्पात के लिए डीसल्फराइजिंग एजेंट के रूप में किया जाता है। क्योंकि कैल्शियम में सल्फर के प्रति उच्च आकर्षण होता है, कार्बाइड आधारित सामग्री को करछुल में डालने या हिलाने से घुले हुए सल्फर को कैल्शियम सल्फाइड में बदल दिया जाता है, जिसे स्लैग द्वारा ग्रहण कर लिया जाता है और हटा दिया जाता है। इसे कनवर्टर से पहले गर्म धातु डीसल्फराइजेशन स्टेशनों पर और माध्यमिक धातुकर्म में उन ग्रेडों के लिए लागू किया जाता है जिनके लिए बहुत कम सल्फर की आवश्यकता होती है, जैसे पाइपलाइन स्टील्स, रेल स्टील्स और कुछ फोर्जिंग ग्रेड। सामग्री की आपूर्ति या तो वजन प्रणाली में हानि के माध्यम से खिलाने के लिए एक स्क्रीनिंग गांठ के रूप में की जाती है या इंजेक्शन लांस में नाइट्रोजन द्वारा पहुंचाए गए महीन पाउडर के रूप में की जाती है। फाउंड्री और स्टील निर्माण क्षेत्र में, कार्बाइड स्लैग कंडीशनिंग और कार्बराइजेशन में भी भाग लेता है जहां नियंत्रित कार्बन जोड़ की आवश्यकता होती है।
आकार ग्रेड, भंडारण और हैंडलिंग
कार्बाइड को आकार के अंश के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है क्योंकि फ़ीड प्रणाली विनिर्देश तय करती है। बारीक ग्रेड वायवीय इंजेक्शन और ब्रिकेटिंग के लिए उपयुक्त होते हैं, जबकि मोटे गांठ वाले ग्रेड पारंपरिक जनरेटर के लिए उपयुक्त होते हैं जो एक कक्ष में पानी के संपर्क पर निर्भर होते हैं। सभी ग्रेड समान रखरखाव आवश्यकताओं को साझा करते हैं: सामग्री को सूखा, सीलबंद, हवादार और स्पष्ट रूप से चिह्नित कंटेनरों में रखा जाना चाहिए, पानी, भाप लाइनों और आर्द्र वातावरण से काफी दूर, क्योंकि किसी भी नमी के प्रवेश से हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया शुरू हो जाती है और एसिटिलीन गैस निकलती है। भंडारण क्षेत्रों को ज्वलनशील गैस के लिए वर्गीकृत किया जाना चाहिए, जिसमें कोई खुली लौ या चिंगारी स्रोत न हो, और एसिटिलीन को कभी भी सीमित नहीं किया जाना चाहिए जहां यह जमा हो सकता है। खरीदारों को आकार अंश, न्यूनतम गैस उपज, अधिकतम जुर्माना सामग्री और ड्रम या बैग प्रारूप निर्दिष्ट करना चाहिए, और प्रत्येक बैच के साथ गैस उपज प्रमाण पत्र की आवश्यकता होनी चाहिए, क्योंकि वह परीक्षण वितरित कार्बाइड की धातुकर्म गुणवत्ता पर एकमात्र व्यावहारिक जांच है।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों
Q:एक किलोग्राम कैल्शियम कार्बाइड कितना एसिटिलीन उत्पन्न करता है?
उत्तर: शुद्ध CaC2 शून्य डिग्री सेल्सियस और एक वायुमंडल पर लगभग 348 लीटर एसिटिलीन प्रति किलोग्राम की सैद्धांतिक उपज देता है। वाणिज्यिक ग्रेड को मापी गई गैस उपज के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है जो इस सैद्धांतिक आंकड़े से कम है।
Q:वेल्डिंग के अलावा कैल्शियम कार्बाइड का उपयोग किस लिए किया जाता है?
उत्तर: यह एसिटिलीन आधारित रसायनों के लिए एक फीडस्टॉक है, जैसे कि पीवीसी के लिए विनाइल क्लोराइड मोनोमर, कैल्शियम साइनामाइड के लिए एक कच्चा माल, स्टील और गर्म धातु उपचार में एक डिसल्फराइजिंग एजेंट, और फाउंड्री अभ्यास में एक स्लैग कंडीशनिंग अतिरिक्त।
Q:कार्बाइड की आपूर्ति विभिन्न आकार के अंशों में क्यों की जाती है?
उत्तर: क्योंकि फीडिंग सिस्टम आवश्यकता निर्धारित करता है। स्क्रीनिंग गांठ पारंपरिक जनरेटर और गुरुत्वाकर्षण प्रणालियों को खिलाती है, जबकि बारीक पाउडर को इंजेक्शन लेंस में नाइट्रोजन द्वारा पहुंचाया जाता है या ब्रिकेट में दबाया जाता है।
Q:क्या कैल्शियम कार्बाइड का भंडारण खतरनाक है?
उत्तर: यह इस मायने में खतरनाक है कि किसी भी नमी के संपर्क से ज्वलनशील एसिटिलीन निकलता है। इसे पानी, भाप और ज्वलन स्रोतों से दूर, सीलबंद और हवादार कंटेनरों में सूखा संग्रहित किया जाना चाहिए, और तदनुसार वर्गीकृत क्षेत्रों में संभाला जाना चाहिए।
Q:कैल्शियम कार्बाइड के लिए खरीद विनिर्देश में क्या शामिल होना चाहिए?
ए: आकार अंश, प्रति किलोग्राम एसिटिलीन लीटर में न्यूनतम गैस उपज, अधिकतम बारीक सामग्री, पैकेजिंग प्रारूप, और वितरित बैच के लिए गैस विकास परीक्षण परिणाम सहित विश्लेषण का प्रमाण पत्र।
