Ao de la Promocin de la Industria Responsable y del Compromiso ClimticoUNIVERSIDA NACIONAL DE PIURAFACULTAD DE INGENIERIA DE MINASESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUMICA

PROFESOR :Ing. Segundo Caballero Crdenas

CURSO :Procesos Unitarios I

Tema : Carburo de Calcio

ALUMNOS:Len Garca Jess Sandoval Rojas Danilo Vega Eche Yordy

INDICE

1. HISTORIA....3

2. CONCEPTO...4

3. PROPIEDADES..5

4. REACTIVIDAD5

5. CARACTERSTICAS DE PELIGROSIDAD..6

6. USOS Y APLICACIONES.6

7. PRODUCCION INDUSTRIAL DEL CARBURO DE CALCIO....9

7.1. MATERIAS PRIMAS.9

7.2. EQUIPO PRINCIPAL...10

7.3. PROCESO DE OBTENCION DE CARBURO DE CALCIO.................................................................................10

7.4. DIAGRAMA DE BLOQUES...11

7.5. DIAGRAMA DE EQUIPOS.12

8. RECOMENDACIONES...14

9. CONSUMO DE ENERGA..14

10. ANEXO..15

11. BIBLIOGRAFIA16

1. HISTORIA

La primera produccin del carburo de calcio fue occidental. En 1892 T.L Willson estaba tratando de preparar calcio metlico a partir de caliza (CaCO3) y alquitrn (C) en un horno elctrico, en Spray, el producto obtenido, que obviamente no era calcio, fue arrojado en un rio cercando y Willson qued asombrado al ver que liberaba grandes cantidades de gas combustible, entre los cuales fue identificado el acetileno.

Carburo de calcio Agua Hidrxido de Calcio gas acetileno

Fue slo hasta 1893 cuando fue posible fabricar esta sustancia a nivel industrial, la primera fbrica para la produccin de carburo de calcio fue construida en Niagara Falls. . En 1895 comenz en Suiza la produccin industrial de carburo y en 1898 en Alemania.

2. CONCEPTOEl carburo de calcio es una sustancia slida de color grisceo, duro, compacto, de coloracin variando de acuerdo con la pureza, de gris marrn hasta casi el negro-azulado. Fragmentado, ofrece aspecto amorfo y cristalino. Qumicamente es formado por un tomo de calcio y dos de carbono CaC2 reacciona exotrmicamente con el agua para dar cal apagada (hidrxido de calcio) y acetileno. Se obtiene bsicamente como la siguiente reaccin:

xido de calcio coque carburo de calcio dixido de carbono

Carburo de calcio Agua Hidrxido de Calcio gas acetileno

Granulometras Comercializadas del CaC2

3. PROPIEDADES

El carburo es slido con apariencia de roca, duro agudo, grnulo de superficie irregular; cuando es fresco, tiende a hacerse blanco y a desmoronarse cuando se descompone parcialmente.

El carburo de calcio reacciona con agua o materias hmedas y forma gas acetileno e hidrxido de calcio (cal hidratada). La reaccin libera calor.

Peso molecular64 g/mol

AparienciaAzul gris opaco

Densidad1.84

Dureza5.5 Kg. (Monotrn) 40 BHN

Calor especfico0.28 Kcal. /Kg. /C

Temperatura de fusin2,000 2,050 C

FlamabilidadAlta

ReactividadModerada, no detona, pero puede hacerlo con agua

SolubilidadEn agua: completa

CristalografaTetragonal (25 a 447 C)-Cbica (+ 447 C)

Calor de formacin105.350 Cal. /gr. Mol.

4. REACTIVIDAD El carburo de calcio reacciona con agua o materias hmedas y forma gas acetileno e hidrxido de calcio (cal hidratada). La reaccin libera calor.

Carburo de calcio Agua Hidrxido de Calcio gas acetileno

5. CARACTERSTICAS DE PELIGROSIDAD

El Carburo de Calcio se lo considera una sustancia peligrosa por la tendencia a reaccionar fcilmente con el agua formando el gas acetileno.

En caso de incendio no debe utilizarse el agua como medio de extincin.

El grado mayor de peligrosidad est representado por el contacto con la humedad, es por ello que se debe tomar especial precaucin en el tratamiento de almacenado y transporte, por lo que se lo envasa en bidones de hierro previamente secados, tapados hermticamente y acompaados de soldaduras. El olor del carburo de calcio cuando entra en contacto con la humedad es parecido a la del ajo Utilizar polvo qumico seco, arena seca o carbonato de sodio seco en casos de incendio

6. USOS Y APLICACIONES

El carburo antiguamente se produca casi exclusivamente para la iluminacin como las lmparas de carburo. El aparato permite obtener una llama muy luminosa producida con la ignicin del gas acetileno (C2H2) que se genera por la reaccin qumica exotrmica entre el carburo de calcio (CaC2) y agua.

Mientras que hoy es utilizado para la produccin de cianamida de calcio, en abonos, herbicidas y como materia prima para la produccin cianuros, dicianamidas y melamina, elementos empleados para la fabricacin de resinas artificiales (PVC, MVC, etc.)

Otra aplicacin es para la produccin de acetileno (es un gas inestable y explosiona cuando se comprime a grandes presiones), utilizado para la soldadura autgena. Este tipo de soldadura se funda en la produccin de altas temperaturas en un soplete que utilice gases combustibles y oxgeno (hidrgeno-oxgeno), alcanzando la llama de mezcla detonante una temperatura no mayor a 2.000 C.

Detector de Humedad del Suelo, debido a su propiedad higroscpica.

Produccin de Negro de Acetileno, para la fabricacin de bateras.

Siderurgia y Fundicin, debido a su fuerte potencial de desulfuracin, es usado para retirar el azufre del arrabio, acero, hierro fundido y ferronquel. El Carburo de Calcio es tambin excelente agente desoxidante de escorias de acera, generando ptimos resultados en la metalurgia secundaria, tanto en la salida del acero para la cuchara, como en el horno cuchara. En los hornos cubilote sustituye parcialmente el coque metalrgico, propiciando la obtencin de hierros fundidos con menor contenido de azufre y operaciones con mayor aprovechamiento de aleaciones.

7. PRODUCCION INDUSTRIAL DEL CARBURO DE CALCIO

7.1.MATERIAS PRIMAS

El carburo de calcio es producido en hornos elctricos de electrodos sumergidos. Las materias primas primarias bsicas para su fabricacin son:

Cal (xido de calcio) Coque

a) Cal (Oxido de Calcio)

Se obtiene de la piedra caliza (carbonato de calcio CaO3) que se obtiene de minas la cual es triturada y llevada a unos hornos para calcinarla y convertirla en xido de calcio (CaO). En estos hornos se desprende como subproducto bixido de carbono gaseoso (CO2).

Carbonato de calcio xido de calcio dixido de carbono caloras liberadas

b) Coque (C):

El carbn mineral obtenido de las minas o tambin coque de petrleo se produce en hornos llamados coquizadores, de los cuales se obtiene el carbn coque y como subproducto el gas de coque, que es utilizado como combustible en las fbricas de acero (altos hornos, hornos de aceracin, hornos de precalentamiento, etc.). Tambin es utilizado en la produccin de alquitrn, amoniaco y fertilizantes.

7.2.EQUIPO PRINCIPAL

a) Horno de Arco Elctrico

Los hornos de arco elctrico funcionan con tres electrodos de grafito los que pueden llegar a tener 760mm de dimetro y longitud de hasta 12m. La mayora de los hornos operan a 40v y la corriente elctrica es de 12,000 A con temperaturas que alcanzan mas de 2000C.

Existen hornos de arco elctrico que pueden contener hasta 270 toneladas de material fundido. Para fundir 115 toneladas se requieren aproximadamente tres horas y 50,000 kwh de potencia.

La energa qumica adicional se proporciona mediante la inyeccin de oxgeno y carbono en el horno; histricamente esto se haca a travs de lanzallamas en la puerta de la escoria, ahora esto se hace principalmente a travs de mltiples equipamientos de inyeccin empotrados en la pared.

fig b.horno de arco electricofig a. electrodo de grafito

FIG B. Esquema de la seccin transversal de un horno de arco elctrico. Tres electrodos, material fundido, desembocadura a la izquierda, bveda extrable de ladrillo refractario, paredes de ladrillo y un hogar con forma de tazn y de material refractario,para soportar las condiciones estremadamente calientes y alcalinas.

b) Electrodo de Grafito El grafito, por su alta conductividad elctrica y trmica, por ser inatacable e inerte frente a los agentes qumicos (salvo el oxgeno a alta temperatura).

7.3.PROCESO DE OBTENCION DE CARBURO DE CALCIO

El carburo de calcio se fabrica en un horno de arco elctrico a partir de xido de calcio y coque a una temperatura de 2.000-2.500 C.

xido de calcio coque carburo de calcio Monxido de carbono

1. Se cargan el CaO y el coque (C) a una tolva mezcladora

2. La mezcla se carga a los grandes hornos de arco elctrico con ausencia de aire y en forma automtica.

3. Los electrodos suben y bajan automticamente mediante un sistema de posicionamiento, que puede emplear ya sean montacargas elctricos o cilindros hidrulicos, proporcionndole la energa necesaria.

DESCARGA DE ENERGIA CARGA DE MATERIA

4. Se proporciona mediante la inyeccin de oxgeno y carbono en el horno energia quimica y os gases residuales, producto de la fabricacin, se los trata mediante purificadores (extraen polvos), emplendolo como gas de caldeo "caliente" para sntesis qumica.

5. El carburo fabricado se sangra por la parte inferior en estado lquido a vagonetas o a grandes crisoles para que solidifique al enfriar.

6. Se tritura y clasifica segn su granulometra

7. Se empaca en tambores de acero

DESCARGA DE CaC2INYECCION DE CARBON Y OXIGENO

EMPAQUETRITURACION

.

7.4DIAGRAMA DE BLOQUES

CARBURO DE CALCIO

1UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

2UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA7.5DIAGRAMA DE EQUIPOS

CARBURO DE CALCIO

16UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

8. RECOMENDACIONES

La materia prima debe cumplir con ciertas exigencias especiales como:

La cal viva: Debe contener ms del 90 % de xido de calcio.

Coque: Debe ser compacto y tener bajo contenido de ceniza de 8 a 10% de cenizas, bajo punto de ignicin y alta resistividad elctrica. As la energa se concentra, lo que resulta en una reaccin mas rpida y compleja. El fosforo debe estar ausente, ya que forma un fosfuro que se convierte en fosfina venenosa (PH3) cuando el carburo se convierte en acetileno. Impurezas como magnesia, slice y hierro, dificultan la produccin y producen carburo de calcio de menor pureza.

9. CONSUMO DE ENERGA

Las altas temperaturas necesarias para la produccin de carburo (mayores a 2.500 C) se producen exclusivamente por medio de la corriente elctrica.

La elevada temperatura que se requiere para la obtencin del carburo se obtiene por la resistencia que opone el fundido (cal + coque) al paso de la corriente.

Los hornos modernos tienen una potencia de 40.000 Kw.

El consumo de corriente de una fbrica de carburo es semejante al de una gran ciudad es por ello que se instalan siempre donde haya fuentes baratas de energa elctrica.

10. ANEXO

PRAXAIR Fbrica de Carburo de Calcio

Localizada en Iguatama, Minas Gerais, Brasil, a 240km de Belo Horizonte, este complejo industrial posee equipos de alta tecnologa, como el horno elctrico a arco sumergido, con capacidad nominal para la produccin de 200 toneladas/da. Su sistema de molienda y criba asegura clasificacin por tamao del producto en varios rangos granulomtricos, utilizados por varios tipos de empresas.

El carbn Vegetal y el Carburo de Calcio

A travs del Proyecto de Reforestacin de Praxair, la empresa invierte en un rea de 300 millones de metros cuadrados, con cerca de 53 millones de pies de eucalipto. En esta rea, localizada en Minas Gerais, el Proyecto de Reforestacin promueve la autosuficiencia de carbn vegetal, materia prima utilizada como reductora en el proceso de fabricacin del Carburo de Calcio.

Para el transporte de carburo de calcio

TemaColorIDCaracterstica

SaludAzul3Peligroso por exposicin severa y aguda

Inflamabilidadrojo3Lquido inflamable con punto de inflacin menor a 38 C

Reactividadamarillo2Reacciona violentamente con el agua

Peligro especificowNo utilice agua

11. BIBLIOGRAFIA

Austin George: Procesos qumicos en la industria.

Diseo de procesos Luis Moncada Albitres

12. Lingografia

http://www.praxair.com/

http://www.ecured.cu/index.php/Carburo_de_Calcio

http://www.praxair.com.uy/~/media/South%20America/Uruguay/Documents/Hojas%20de%20Datos%20de%20Seguridad/Carburo%20de%20Calcio.ashx