Карбит — карбид кальция¶
Карбит — промышленное название карбида кальция (CaC₂), неорганического соединения, получаемого восстановлением извести углём при высокой температуре. Представляет собой твёрдое вещество серого или бурого цвета с металлическим блеском, плотностью около 2,22 г/см³. При контакте с водой или влажным воздухом карбит активно разлагается с выделением газа ацетилена (C₂H₂), что определяет основную сферу его практического применения.
¶Свойства и состав
Технический карбит содержит 70—80 % карбида кальция, остальную часть составляют примеси: карбиды кремния, алюминия, железа, а также несвязавшаяся известь. Чистый CaC₂ — бесцветные кристаллы, но технический продукт имеет неровный скол от серого до чёрного цвета. Вещество гигроскопично, при хранении на воздухе постепенно разлагается, покрываясь налётом гашёной извести.
Основная химическая реакция, определяющая свойства карбита:
CaC₂ + 2H₂O → C₂H₂↑ + Ca(OH)₂
Реакция идёт бурно, с выделением тепла; в крупных кусках возможен саморазогрев и возгорание ацетилена. Для получения стабильного потока газа в промышленных генераторах применяют карбит фракционированного помола — обычно 25—80 мм.
¶Получение
Промышленный синтез карбида ведут в электропечях дугового типа при температуре 1800—2200 °C по реакции:
CaO + 3C → CaC₂ + CO
Сырьём служат известь (CaO) и кокс или уголь. Печь загружают слоями, расплавленный карбит стекает в нижнюю часть и периодически выпускается, разливается в изложницы и охлаждается. Затем продукт дробят и фракционируют. Крупнейшие производители карбида в мире — Китай, Индия, Россия и ряд стран Европы.
В России основные предприятия, выпускавшие карбит, располагались в Сибири и на Урале (например, Березниковский и Сухоложский заводы на Урале, Сибирский электрохимический комбинат в Красноярске). В 2000-е годы часть производств была закрыта или переведена на другую продукцию из-за конкуренции со стороны ацетилена, получаемого пиролизом природного газа.
¶Применение
¶Ацетиленовая сварка и резка металлов
Главный потребитель карбита — ацетиленовая сварка и резка. Ацетилен, получаемый из карбита, горит в смеси с кислородом при температуре до 3300 °C, что позволяет сваривать и резать сталь и цветные металлы. Ацетиленовые горелки и резаки применяются в строительстве, машиностроении, аварийно-ремонтных работах. В России ацетиленовые установки (карбитницы) традиционно использовались на железнодорожном транспорте для сварки и резки рельсов.
¶Химическая промышленность
Из ацетилена синтезируют ряд химических продуктов: уксусный альдегид, уксусную кислоту, хлопок (поливинилхлорид), пропионовую кислоту, растворители. Хотя в современной химической промышленности ацетилен всё чаще получают из природного газа, карбит остаётся источником там, где нет газовой инфраструктуры.
¶Газогенераторы для освещения
В конце XIX — начале XX века карбит применялся в карбидных лампах для освещения улиц, домов, шахт и маяков. Лампа представляла собой ёмкость с водой, в которую подавался карбит; выделяющийся ацетилен сжигался, давая яркое пламя. Карбидные лампы широко использовались в горном деле до распространения электрических светильников, а в быту — в велосипедных фарах и туристических лампах.
¶Сельское хозяйство
В сельском хозяйстве карбит применялся для обработки семян, борьбы с грызунами (газовым методом), а также для ускорения созревания фруктов. В последние десятилетия эти методы практически вытеснены более безопасными средствами.
¶Безопасность
Карбит относится к веществам повышенной опасности. При контакте с водой выделяющийся ацетилен образует с воздухом взрывоопасные смеси (пределы взрываемости 2,5—81 % по объёму). Хранить карбит необходимо в сухом проветриваемом помещении, исключая контакт с водой. Примеси фосфористых и сернистых соединений в техническом карбите придают ацетилену резкий запах и снижают качество сварки, поэтому перед использованием газ очищают.
В Российской Федерации карбит не входит в списки прекурсоров наркотических средств и не подлежит специальному лицензированию, однако его оборот регулируется правилами хранения и перевозки опасных грузов.
¶Интересные факты
Карбит был впервые получен в 1836 году английским химиком Эдмундом Дэви, который восстановил известь углём. Промышленное производство началось в 1890-х годах после разработки электропечей. В годы Великой Отечественной войны карбидные лампы и ацетиленовая сварка широко применялись в военной технике и ремонте.
Источники:
- Большая советская энциклопедия, статья «Карбит»
- ГОСТ 1460-81 «Карбит кальция технический. Технические условия»
- Химическая энциклопедия, т. 2
- «Неорганическая химия» под ред. Л. А. Новосёловой