Карбид кальция польза и вред
КАРБИДЫ, профессиональные вредности,— соединения углерода с металлами и нек-рыми неметаллами, которые могут оказывать неблагоприятное действие на организм человека. Естественные К. обнаруживаются в составе глубинных пород земной коры, иногда в метеоритах. Получают К. гл. обр. нагреванием порошков металлов и углерода (уголь, сажа) в среде инертного или восстановительного газа. К. применяются в ядерной технике, космонавтике, электронике, в технике высоких температур, машиностроении, металлургии, а также для получения ацетилена (см. Ацетилен) и цианамида (см. Дефолианты).
По характеру взаимодействия с водой К. подразделяют на разлагаемые и неразлагаемые. К разлагаемым водой относят К. щелочных и щелочноземельных металлов (кальция, стронция, бария), а также магния, бериллия, алюминия, лантаноидов и актиноидов. К не разлагаемым водой относят ковалентные К. бора и кремния, а также К. d-переходных металлов IV — VIII групп периодической системы Д. И. Менделеева.
В производстве К. возможно выделение пыли исходных компонентов, готового продукта и газов (окиси углерода). Имеет место интенсивное тепловыделение.
При применении К., разлагаемых водой, выделяются метан и ацетилен. Если в техническом продукте содержались примеси фосфора, мышьяка, серы, то возможно поступление в воздух весьма токсичных газов (арсина, фосфина и др.).
Пыль разлагаемых водой К. (особенно CaC2) вызывает раздражение слизистой оболочки дыхательных путей, в особенности полости носа, а также слизистых оболочек глаза. Дополнительное токсическое действие обусловлено вдыханием ацетилена. При попадании на кожу, особенно влажную, пыль К. вызывает раздражение, изъязвления и воспалительную реакцию. При получении и применении К. кальция предусматривают мероприятия по предупреждению поступления в воздух пыли, ацетилена и других газов. Необходима защита кожи и слизистых оболочек при работе с разлагаемыми водой К.
В производстве изделий из К. используют технологию порошковой или плазменной металлургии. Обработку изделий из К. осуществляют абразивным, ультразвуковым или электроискровым способами. При дроблении К., взвешивании компонентов шихты, просеве, загрузке и выгрузке, упаковке, обработке образуется аэрозоль дезинтеграции. При обслуживании электродуговых печей регистрируется низкочастотный шум (см. Шум). При отливке расплавленных К. возможно выделение паров углеводородов и окиси углерода.
К., не разлагаемые водой, практически малотоксичны. Действие пыли К. на органы дыхания экспериментальных животных проявляется в виде нерезких фиброзных реакций, более выраженных при введении пыли карбида бора. В легочной ткани отмечается диффузное утолщение межальвеолярных перегородок, особенно вокруг очагов пылевых скоплений. В поздние сроки развивается перибронхиальный склероз и пневмосклероз (см.).
При сухой шлифовке и обтачивании изделий с использованием искусственных абразивов может развиться своеобразный доброкачественный пневмокониотический процесс — пневмокониоз шлифовальщиков (см. Пневмокониозы).
При работе с К. необходимо проведение профилактических мероприятий. В СССР установлены ПДК аэрозолей ряда карбидов для воздуха рабочей зоны: SiC — 5,0 мг/м3, WС — 6,0 мг/м3, ZrC — 6,0 мг/м3, B4C — 6 мг/м3. Требуется герметизация оборудования и транспортных средств, местная аспирация при выполнении операций, сопровождающихся пылевыделением (размол, просев, транспортировка, перегрузка порошкообразных материалов и др.). Для прессования изделий из К. необходимо применять автоматические и полуавтоматические прессы, оборудованные местной аспирацией.
Наиболее целесообразно использовать для спекания изделий из К. печи, оборудованные механическими загрузочными устройствами и автоматическим контролем температурного режима, применение защитных приспособлений (теплоизоляция, экраны, завесы) от инфракрасного излучения. При периодических медосмотрах рекомендуется проводить рентгенографию легких, исследование функции внешнего дыхания.
Библиография Брахнова И. Т. Токсичность порошков металлов и их соединений, Киев, 1971, библиогр.; Вредные вещества в промышленности, под ред. Н. В. Лазарева и Э. Н. Левиной, т. 1—2, Л., 1976; Профессиональные болезни, под ред. А. А. Летавета, М., 1973; Самсонов Г. В. и Косолапова Т. Я. Высокотемпературные карбиды, Киев, 1975.
Н. Ю. Тарасенко.
Источник: Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание
Рекомендуемые статьи
Карбид кальция: применение и меры безопасности
Определение
Карбиды – химические соединения которые получаеются в результате щелочных реакций углерода с металлами. В большинстве случаев получаются сверхтвердые сплавы, сравнимые по своим твердостным характеристикам с алмазом.
Наиболее широкую известность и распространение получил сплав, называемый карбид кальция – химическая формула соединения CaC2
Сейчас небольшой экскурс в историю возникновения этого химического соединения.
Коротко об истории
Карбид кальция был впервые синтезирован немецким химиком Фридрихом Велером в 1862 г. Ученый пытался отделить кальций от извести методом непрерывного нагревания смеси с углем. А в результате получил массу бледно-серого цвета без признаков металла.
В начале двадцатого века карбид кальция являлся основным источником производства ацетилена в больших объемах, поэтому возникла острая необходимость в организации процесса массового производства.
Томас Уилсон и Фердинанд Муассан, действуя обособленно, практически единовременно разработали способ выпуска карбида кальция в электрической плавильной печи. Это открытие стало толчком для запуска индустрии получения технического карбида кальция.
Технология
В производстве карбида кальция участвуют два элемента: оксид кальция (CaO) известный также как негашеная известь и углеродные соединения в виде кокса (антрацита, каменного угля):
CaO + 3C = CaC2 +CO
Оба компонента подвергаются измельчению и последующему обжигу и расплавлению посредством электродугового способа.
Готовый раствор доходит до твердого состояния в специальных формах, а впоследствии подвергается дроблению и сортировке.
Содержание СаС2 в техническом карбиде, % | 78 | 74 | 69 | 63 | 60 | 56 |
Н/м³(Удельный вес) технического карбида | 2,3 | 2,35 | 2,4 | 2,43 | 2,48 | 2,5/td> |
Элемент | Процентное содержание от массы |
Карбид кальция | 72 |
Известь | 17 |
Углерод | 1 |
Окись магния | 0,3 |
Сера | 0,3 |
Железо и аллюминий | 2,6 |
Кремний | 2 |
Другие компоненты | 4 |
Минимальный температурный порог образования карбида кальция 1619°С. Как правило, процесс производства ведется при 1900-1950°С. Температурный рост приведет к распаду карбида кальция на металл и углерод.
При наличии небольшой электродуговой печи и источника тока можно воспроизвести процесс образования карбида кальция:
- Берем графитовый тигель или угольный электрод (перед этим сделав в нем углубление) ⇒ помещаем негашеную известь и равные по массе куски кокса
- Подводим электрод к смеси создавая электрическую дугу. Уголь хорошо проводит ток в смеси ⇒ ждем примерно полчаса пока дуга будет гореть
- После остывания смесь превращается в сплав, который, если опыт прошел успешно, содержит маленькие кусочки карбида. Чтобы проверить это, полученную массу поместим в воду и соберем образующиеся пузырьки газа в пробирке, перевернутой вверх дном и заполненной водой.
Можно выделить ряд факторов, влияющих на быстроту формирования и качественные характеристики конечного продукта:
- размер, плотность, наличие примесей в первоначальном сырье
- физические и технические параметры печи
- соблюдение этапов технологического процесса
Несмотря на модернизацию промышленных процессов, производство карбида кальция остается трудозатратным, требующим больших площадей и финансовых вложений.
Особенности
Карбид кальция – прочный элемент с кристаллической структурой. От качества исходного сырья зависит конечный тон: может варьироваться от голубоватого до фиолетового, черного. А также возможно присутствие неприятного запаха с нотками чеснока.
Процесс слияния с водой, растворами минеральных кислот, щелочей протекает с выделением большого количества тепла, имеет производственную важность.
CaC2 + 2H2O => Ca(OH)2 + C2H2 – формула взаимодействия карбида кальция с водой.
В результате этой реакции также образуется ацетилен – ненасыщенный углеводород с тройной связью.
С кислородом реакция разложения карбида кальция идет только под воздействием повышенных температур (700 – 900 °C):
2CaC2 + 5O2 → 2CaO + 4CO2 – в результате реакции образуется оксид кальция (CaO) и оксид углерода (IV) (CO2)
Складирование и перевозка
Карбид кальция нужно фасовать во влагозащищенных емкостях, резервуарах, чтобы исключить доступ влаги и не допустить процесса распада. Процедуре расфасовки и распаковки стоит уделить особое внимание
- проявить аккуратность, не использовать инструмент, образующий искры при работе.
- необходимо обеспечить участников процесса средствами защиты, так как попадание карбида в организм и на кожу человека является опасным.
- перевозка производится только транспортными средствами с закрытым кузовом. Аэродоставка запрещена.
- нужно обеспечить производственное помещение вентиляционной системой и не допускать совместного хранения с прочими товарами.
Срок годности карбида кальция не превышает шесть месяцев
Полезные стороны
Карбид кальция – стартовый элемент для производства многих соединений.
Агрегация карбида кальция и азота используется в получении цианамида кальция.
Он относится к нитратным стимуляторам, активно используемым в агрономии. Эта соль становится исходным компонентом при синтезе мочевины, гуанидина.
В металлургии служит для раскисления металлов и десульфурации (понижение содержания кислорода и серы соответственно).
А какую забаву вызывало у детей похитить со стройки камушек карбида и бросать в лужи, любуясь шипением и бурлением. А особо смелые подносили спичку к исходившему газу, и загоралось голубое пламя.
Полезный газ
Изначально карбид кальция применялся исключительно для получения ацетилена. Это органическое соединение использовали для создания карбидных ламп, применяемых для освещения улиц. Такие источники света используют и сегодня в спелеологии, как походное снаряжение, на маяках.
Ацетилен – полупрозрачный, водорастворимый газ используется для получения таких органических соединений, как хлорэтан, поливинилхлорид, стирол.
Существует ряд синтетических продуктов, производных ацетилена. Например, комбинации с хлором дают продукты, превосходно растворяющие органические соединения, а также неорганические: серу, фосфор. Поскольку такие продукты являются негорючими, они успешно используются при вытяжке жиров.
Ацетилениды кальция (соли ацетилена) с ионами серебра, меди и ртути используются в создании взрывчатых веществ. Особенно сильной разрушающей взрывной силой обладает соединение с золотом.
В функционировании реактивных двигателей участвует коктейль ацетилена и аммиака.
Ацетилен в соединении с H2O образует ацетальдегид, из которого изготавливается синтетическая уксусная кислота, ацетон, искусственные смолы и этиловый или водочный спирт
.
C2H2 + H2O → СH3-CHO
Всем известные клей ПВА, грампластинки, рекламные баннеры также являются производными этого газа.
Техника безопасности
Как уже отмечалось ранее, карбид кальций – это взрывоопасное вещество и для соблюдения безопасности в работе с ним нужно следовать нескольким обязательным условиям:
- создать герметичное место хранения и обработки;
- не допускать доступа источника огня;
- мелкие частички (карбидная пыль) вызывают раздражения кожных покровов, органов дыхания, поэтому обязательна защитная одежда, респираторы;
- генераторы ацетилена должны размещаться в строго изолированных местах;
- по завершении сварочных работ обязательно нужно утилизировать неотработанные шлаки в специальных местах;
- при транспортировке и хранении нужно исключить возможность столкновения баллонов, емкостей, так как это несет смертельную опасность.
Карбид кальция – источник производства многих органических и неорганических соединений, которые широко используются в разных сферах жизни человека. Многие из них не имеют аналогов. Но, наряду с неисчерпаемой пользой этого вещества, не стоит забывать и о вреде, который он может нанести человечеству и экологии, ведь он относится к первому классу опасности, обладает взрыво и пожароопасными действиями.
Карбид кальция – соединение кальция с углеродом, представляющее собой твердое кристаллическое вещество. Его получают путем сплавления оксида кальция с коксом в электрических печах (при температурах 1900-1950°С) и последующего затвердевания в специальных формах (изложницах), дробления и сортирования на куски определенных размеров (мелкого, среднего и крупного).
Таким образом происходит образования технического продукта с грязной темно-серой или коричневой окраской из-за 20-25 % содержания примесей (угля и других красящих веществ). Кроме того, в его составе присутствуют сульфид и фосфид кальция, из-за которых материал имеет неприятный запах.
Хорошо поглощает воду и при взаимодействии с ней даже при низких температурах разлагается и бурно выделяет газ ацетилен (acetylene gas) с большим количеством тепла. Разложение вещества может спровоцировать даже атмосферная влага.
Область применения
Карбид кальция (Calcium carbide) используется для получения цианамида кальция (методом реакции с азотом), из которого синтезируют цианистые соединения и удобрения, производства карбидно-карбамидных регуляторов роста растений и карбидного порошкового реагента.
Без этого вещества не обходится и проведение автогенных работ и освещения, изготовление ацетиленовой сажи и других материалов: синтетического каучука, алконитрила, стирола, винилхлорида, уксусной кислоты, хлорпроизводных ацетилена, искусственных смол, этилена, ацетона и др. Также оно применяется в процессе газосварки, производстве карбидных ламп.
Из специальной фракции calcium carbide (прошедшей переработку с применением отходов и некондиционного сырья) путем реакции с водой получают газ ацетилен и побочный продукт – гашеную известь. Эта процедура сопровождается выделением значительного количества тепла. Объем получаемого газа зависит от чистоты карбида кальция (чем чище материал, тем больше выйдет ацетилена) и варьируется в пределах 235-285 л от 1 кг карбида.
Теоретически для разложения 1 кг calcium carbide требуется 0,56 л воды, но на практике используют от 5 до 26 л жидкости, чтобы лучше охладить ацетилен и обеспечить безопасность процесса. Быстрота разложения будет зависеть от грануляции и чистоты исходного материала, а также от температуры и чистоты воды (чем чище и меньше размер, больше температура, тем выше скорость реакции).
Можно ли тушить водой карбид кальция?
Calcium carbide является негорючим продуктом, но выделяющийся при его разложении ацетилен взрыво- и пожароопасен. Он легко воспламеняется даже при кратковременном контакте с воздухом и обладает способностью самовоспламеняться даже в чистом виде. Он также легко вступает в реакцию с солями меди, серебра и ртути с образованием нестойких взрывчатых ацетеленидов. Обладает наркотическим действием, обусловленным фосфористым водородом в его составе.
Реагент ни в коем случае не разрешается тушить водой! При попадании жидкости в емкости с веществом возможны взрывы. Для тушения следует применять сухие порошковые огнетушители, сухой песок, углекислоту, асбестовое полотно.
Ацетилен легче воздуха, поэтому возможно его накопление в высших точках слабовентилируемых помещений.
Меры безопасности и хранение
Calcium carbide относится к 1 классу опасности по степени воздействия на организм. Его пыль раздражающе действует на кожные покровы, слизистые оболочки и дыхательные пути. Реагент очень опасен при вдыхании (симптомы: прерывистое дыхание, кашель, насморк, чувство удушья, отек легких), попадании на кожные покровы (получение ожогов, язв) и в глаза (резь, слезотечение, отек век).
При применении материала необходимо использовать специальную защитную одежду, противогаз, перчатки и специальную обувь. Работать только в хорошо проветриваемых помещениях. В случае попадания на кожу промыть пораженное место большим количеством воды, смазать жирным кремом и вызвать врача.
Хранить в герметичных тарах в вертикальном положении (не более, чем в 3 ряда) в несгораемых, хорошо вентилируемых складах или на открытых площадках под навесом, защищающих от воздействия влаги. Не допускается совместное хранение с другими веществами. Срок годности – 6 месяцев с даты производства.
Где купить?
Мы предлагаем высококачественные химпрепараты по самой выгодной стоимости. Чтобы заказать такие товары у нас, просто нажмите на соответствующую кнопку возле изображения продукта и введите ваши контакты. Мы свяжемся с вами в ближайшее время.
Карбид кальция | |
---|---|
Систематическое наименование | Кальция карбид |
Традиционные названия | Ацетиленид кальция; углеродистый кальций |
Хим. формула | CaC2 |
Рац. формула | CaC2 |
Состояние | твёрдое |
Молярная масса | 64,0994 (±0,004) г/моль |
Плотность | 2,22 г/см³ |
Т. плав. | 2160 °C |
Т. кип. | 2300 °C |
Координационная геометрия | 6 |
Кристаллическая структура | Тетрагональная |
ГОСТ | ГОСТ 1460-81 ГОСТ 1460-2013 |
Рег. номер CAS | 75-20-7 |
PubChem | 6352 |
Рег. номер EINECS | 200-848-3 |
SMILES | [C-]#[C-].[Ca+2] |
InChI | 1S/C2.Ca/c1-2;/q-2;+2 UIXRSLJINYRGFQ-UHFFFAOYSA-N |
RTECS | EV9400000 |
ChemSpider | 6112 |
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного. |
Карбид кальция (углеродистый кальций, ацетиленид кальция) — CaC2 — в чистом виде белое кристаллическое вещество. Бинарное неорганическое соединение кальция с углеродом.
История получения
Впервые получен в 1861 году Фридрихом Вёлером нагреванием сплава цинка и кальция с углём.
Получение
В настоящее время получают прокаливанием в электрических печах (температура 1900—1950 °C) смеси оксида кальция с коксом.
CaO + 3C → CaC2 + CO
Полученный таким образом технический продукт имеет чисто-черный цвет вследствие загрязнения углём и другими красящими примесями. Он содержит также примеси фосфида и сульфида кальция, вследствие чего такой карбид кальция и полученный из него ацетилен имеют неприятный запах.
Физические свойства
- Бесцветные тетрагональные кристаллы.
- Плотность: 228 (+20 °C, г/см3).
- Удельная теплоёмкость при постоянном давлении (в Дж/г·K): 0,92 (+20—325 °C).
- Стандартная энтальпия образования ΔfH (298 К, кДж/моль): −62,8 (т).
- Стандартная энергия Гиббса образования ΔfG (298 К, кДж/моль): −67,8 (т).
- Стандартная энтропия образования S (298 К, Дж/моль·K): 70,3 (т).
- Стандартная мольная теплоёмкость Cp (298 К, Дж/моль·K): 62,34 (т).
- Энтальпия плавления ΔHпл (кДж/моль): 32,2.
- Карбид кальция имеет резкий чесночный запах.
Химические свойства
При взаимодействии c водой карбид кальция гидролизуется с образованием ацетилена и гидроксида кальция (гашёной извести):
CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2↑
Представленная выше реакция является экзотермической.
Внешний вид и характеристики технического карбида кальция
Карбид кальция получают сплавлением в электрических печах кокса и негашеной извести. Расплавленный карбид кальция выпускается из печи в специальные формы — изложницы, в которых он затвердевает. Застывший карбид кальция дробится и сортируется на куски определённых размеров.
Технический карбид кальция представляет собой твёрдое кристаллическое вещество. По внешнему виду карбид кальция представляет собой твёрдое вещество тёмно-серого или коричневого цвета. Он даёт кристаллический излом серого цвета с различными оттенками в зависимости от чистоты. Карбид кальция жадно поглощает воду. При взаимодействии с водой даже на холоде карбид кальция разлагается с бурным выделением ацетилена и большого количества тепла. Разложение карбида кальция происходит и под влиянием атмосферной влаги.
По ГОСТ 1460-56 установлены следующие размеры (грануляция) кусков карбида кальция: 2×8; 8×15; 15×25; 25×80. Технический карбид кальция содержит до 80 % химически чистого карбида кальция, остальное составляют примеси — негашеная известь, углерод, кремнекислота и другое.
Область применения карбида кальция
Карбид кальция используют при проведении автогенных работ и освещения, а также в производстве ацетиленовой сажи и продуктов органического синтеза, из которых главным является синтетический каучук.
Карбид кальция применяют в производстве цианамида кальция, из которого получают удобрения, цианистые соединения. Карбид кальция используют для получения карбидно-карбамидного регулятора роста растений, изготовления порошкового карбидного реагента.
Из 1 кг технического карбида получается от 235 до 285 л ацетилена в зависимости от его сорта и грануляции: чем чище и крупнее карбид кальция, тем большее количество ацетилена он даёт при разложении.
Для разложения 1 кг карбида кальция теоретически требуется 0,56 л воды. Практически берут от 5 до 20 л воды с целью лучшего охлаждения ацетилена и обеспечения безопасности при работе. Скорость разложения карбида кальция водой зависит от его чистоты, грануляции, температуры и чистоты воды. Чем чище карбид кальция, меньше размер его кусков, выше температура и чище вода, тем больше скорость.
Физиологическое действие
- Среди всех неорганических производных кальция CaC2 очень ядовит.
- По степени воздействия на организм человека карбид кальция относится к 1-му классу опасности согласно ГОСТ 12.1.007.
- Попадание карбида кальция внутрь организма также является опасным.
- Пыль карбида кальция оказывает раздражающее действие на кожу, слизистые оболочки органов дыхания.
- Карбид кальция CaC2 чрезвычайно опасен для окружающей среды.