Карбит — химическое соединение¶
Карбит — устаревшее обозначение технического карбида кальция (CaC₂), твёрдого кристаллического вещества серого или бурого цвета, получаемого спеканием смеси извести и кокса при высокой температуре. При контакте с водой карбит интенсивно реагирует с выделением ацетилена — горючего газа, что исторически определило его широкое применение в сварочных, осветительных и сигнальных устройствах.
¶Состав и свойства
Технический карбит содержит 70–80 % карбида кальция, остальное приходится на примеси — известь, углерод, кремний, серу, фосфор и железо. Чистый CaC₂ — бесцветные кристаллы с плотностью около 2,22 г/см³, плавящиеся при температуре около 2300 °C. В промышленности выпускается в виде брикетов или гранул различной фракции.
Основная реакция карбида с водой:
CaC₂ + 2H₂O → C₂H₂↑ + Ca(OH)₂
Реакция идёт бурно, с выделением тепла; влажный карбит саморазогревается и может воспламенять ацетилен. Смесь ацетилена с воздухом взрывоопасна, поэтому обращение с карбитом требует соблюдения мер безопасности.
¶Производство
Промышленный синтез карбида ведут в электропечях с дуговым разрядом. Смесь негашёной извести (CaO) и кокса нагревают до 2000–2200 °C, при этом происходит восстановление извести углеродом:
CaO + 3C → CaC₂ + CO
Полученный расплав охлаждают, дробят и фракционируют. Процесс энергоёмок: на тонну карбида расходуется около 3000–3500 кВт·ч электроэнергии. Крупнейшими производителями исторически были страны с развитой металлургией и дешёвой электроэнергией — СССР, США, Канада, Норвегия, Япония.
¶Применение
¶Ацетиленовая сварка и резка металлов
Главный потребитель карбида — ацетиленовая сварка и резка. Ацетилен, получаемый из карбида, горит в смеси с кислородом при температуре до 3100 °C, что позволяет резать и сваривать сталь, чугун и цветные металлы. Генераторы ацетилена на карбите применялись на стройках, в ремонтных мастерских, в полевых условиях. С развитием баллонного ацетилена и пропан-бутановых смесей значение карбида снизилось, но в ряде отраслей и регионов он остаётся дешёвым источником газа.
¶Освещение
В XIX — начале XX века карбидные лампы («карбидки») широко использовались в шахтах, на железнодорожном транспорте, рыболовном промысле и в быту. Лампа состояла из двух камер: в нижней помещалась вода, в верхней — карбит; выделяющийся ацетилен сжигался в горелке. Карбидные фонари применялись также на маяках и в военном деле. В СССР карбидные лампы выпускались для горнодобывающей промышленности и охотников вплоть до конца XX века.
¶Химическая промышленность
Карбит служит сырьём для производства:
- ацетилена и его производных (альдегидов, уксусной кислоты, хлоропрена);
- цианамида кальция — азотных удобрений и гербицидов;
- кальциевого карбида для синтеза нитрилов и аминокислот.
¶Сельское хозяйство и быт
В сельской местности карбит применялся для обеззараживания воды, борьбы с грызунами (газовые генераторы) и в качестве дешёвого источника света. В рыболовном промысле ацетилен из карбида использовался для привлечения рыбы.
¶Хранение и безопасность
Карбит гигроскопичен и реагирует с влагой воздуха, поэтому хранится в герметичной таре — металлических бочках или мешках с влагонепроницаемой обёрткой. Попадание воды на карбит вызывает бурное выделение ацетилена, который при контакте с искрой или открытым пламенем взрывается. Отработанный карбит («отход карбида») содержит известь и токсичные примеси (фосфин, сероводород) и требует утилизации.
¶Экология
При хранении и транспортировке карбида возможны загрязнения почвы и водоёмов известью и тяжёлыми металлами. Сжигание ацетилена без кислорода сопровождается выделением копоти и токсичных продуктов неполного сгорания. В развитых странах от карбида постепенно отказываются в пользу пропана, бутана и электросварки.
Источники:
- Большая советская энциклопедия, статья «Карбид кальция»
- Химическая энциклопедия, т. 2
- Учебник «Технология металлов» под ред. Н. А. Баранова
- ГОСТ 1460-81 «Карбид кальция технический. Технические условия»