電解石為CaC?（碳化鈣，Electrolysis 巖石），俗稱(chēng)電石。純的電解石是無(wú)色透明晶體，分子質(zhì)量為64.1 g/摩爾，密度為2.16 g/cm3，熔點(diǎn)為2160 ℃，無(wú)色無(wú)味。工業(yè)電解石呈灰色，褐色，紫色，紅褐色顏色的硬塊；但是吸水后失去光澤，變成灰白色粉末，品質(zhì)下降。工業(yè)電解石由難聞刺鼻味道；具有導(dǎo)電性，純度越高導(dǎo)電能力越強(qiáng)。電解石干燥時(shí)不燃，遇水或濕氣能迅速產(chǎn)生高度易燃的乙炔氣體，在空氣中達(dá)到一定濃度時(shí)，可發(fā)生爆炸性災(zāi)害。電解石能與氣體單質(zhì)（氫氣和氮?dú)?/a>等）、金屬單質(zhì)(鉛、錫、鋅、鐵等金屬的氧化物)、化合物（水和氨水等）發(fā)生反應(yīng)。
電解石在工業(yè)上主要采用電爐熔煉法和氧熱法制備。電爐熔煉法是將生石灰和焦炭在2200℃左右的電爐中加熱，生成電解石；氧熱法則利用高爐富氧氧熱法熔煉生成電解石。電解石是一種重要的基礎(chǔ)化工原料，并被廣泛用于有機(jī)合成、農(nóng)藥生產(chǎn)、冶金等眾多領(lǐng)域。在有機(jī)合成領(lǐng)域，被稱(chēng)為“有機(jī)合成工業(yè)之母”的美譽(yù)；在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，由電解石合成的石灰氮對(duì)酸性土壤有改良的作用和電解石釋放的乙炔可調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)，提高肥料的利用率；碳化鈣被冶金工業(yè)直接用做還原劑與脫硫劑，特別在煉鋼與合金制造方面都有著廣泛的應(yīng)用。電解石可刺激眼睛和呼吸系統(tǒng)，并能灼傷皮膚。
發(fā)展歷史
電解石的發(fā)現(xiàn)可以追溯到1862年，當(dāng)時(shí)的人們通過(guò)將鋅、鈣和碳合金加熱制得了電解石。全球電解石的鼎盛時(shí)期出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代初，但是隨后由于石油工業(yè)的發(fā)展，發(fā)達(dá)國(guó)家中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司乙烯路線逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位，而電石產(chǎn)業(yè)迅速衰減。由于中國(guó)是由資源不足，煤炭資源和碳酸鈣資源相對(duì)富有，全球碳化鈣的生產(chǎn)和消費(fèi)主要集中在中國(guó)。1892年5月2日，加拿大發(fā)明家托馬斯·利奧波德·威爾森（Thomas L. Willson，1860-1915）在尋找生鋁的生產(chǎn)工藝時(shí)，偶遇發(fā)現(xiàn)了制備碳化鈣的電弧工藝。當(dāng)?shù)仄髽I(yè)家詹姆·特納·莫爾黑德（Jame Turner Morehead ，1840-1908）在1894到1896年建造并經(jīng)營(yíng)了全球首個(gè)生產(chǎn)碳化鈣的工廠。從這時(shí)開(kāi)始，電解石的生產(chǎn)風(fēng)行全球。
結(jié)構(gòu)
電解石為離子型晶體化合物，有四種晶型結(jié)構(gòu)，最常見(jiàn)的為四方晶系，在298K到270K之間穩(wěn)定，在其四方晶體結(jié)構(gòu)中，[:C=C:]2-離子與Ca2+交替排列，鈣離子的配位數(shù)為10，C-C鍵 長(zhǎng)120 pm，Ca 和C間的距離為259-282pm。 由于與Ca2+之間的強(qiáng)靜電作用，使電解石具有很高的晶格能，幾乎所有的溶劑可通過(guò)離子的溶劑化作用來(lái)彌散和破壞其晶格結(jié)構(gòu)。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
電解石，有碳化鈣，碳化鈣等俗稱(chēng)。純碳化鈣無(wú)色無(wú)味；不溶于任何已知溶劑；分子質(zhì)量為64.1 g/摩爾，密度為2.16 g/cm3，熔點(diǎn)為2160 ℃；在20-440 ℃的平均比熱容為1047 J/(千克K)，熔化熱為1470 J/g；相對(duì)密度為2.16 g/cm3；莫氏硬度為3，布氏硬度為40。
工業(yè)電解石由于含不同類(lèi)型的雜質(zhì)（如：CaO、S、P、Fe?O?、Al?O?等）呈現(xiàn)灰色，褐色，紫色，紅褐色；這些不同顏色的電解石斷面吸收水分后，就會(huì)失去光澤，變成灰白色的粉末。熔點(diǎn)溫度也有所不同；相對(duì)密度在2.2-2.4 g/cm3；雜質(zhì)含量越高硬度越大。工業(yè)電解石具有導(dǎo)電性，一般碳化鈣含量越高，導(dǎo)電性越好。
化學(xué)性質(zhì)
與單質(zhì)反應(yīng)
與氫氣反應(yīng)
在干燥條件下與氫氣反應(yīng)，加熱至2200 ℃以上，生成乙炔和在22275 ℃生化的鈣。在加壓下電石與氫生成氫化鈣、甲烷以及其他鈣化物。
CaC2+H2Ca+C2H2
與氮?dú)夥磻?yīng)
加熱時(shí)，電石與氮?dú)夥磻?yīng)生成氰氨化鈣：
CaC2+N2CaCN2+C
與氧氣反應(yīng)
干燥的氧氣在高溫下能氧化碳化鈣而生成碳酸鈣CaCO3：
CaC2+O2CaCO3+2CO2
電解石在800 ℃以上與氧氣反應(yīng)時(shí)：
2CaC2+O22CaO+4C
與其他單質(zhì)反應(yīng)
與磷反應(yīng)生成磷化鈣；與反應(yīng)生成砷化鈣。這兩種反應(yīng)生成的碳都是石墨狀的。
3CaC2+2PCa3P2+6C
2CaC2+2AsCa2As2+4C
只有在加熱時(shí)電石才與氯反應(yīng)，加熱250 ℃與氯生成氯化鈣和碳。
CaC2+Cl2CaCl2+2C
鐵在赤熱時(shí)與電石形成鐵鈣和金。
電石在白熱時(shí)也不能與硅和硼反應(yīng)。在赤熱時(shí)電石不與納，鎂，鈣反應(yīng)。
與化合物反應(yīng)
與水反應(yīng)
與水（液態(tài)或氣態(tài)水，物理或化學(xué)的結(jié)合水）反應(yīng)生成乙炔氣體（C?H?）和氫氧化鈣，并釋放熱量；在高溫條件下乙炔分解為碳和氫氣。
電石浸在水中時(shí)，發(fā)生的反應(yīng)
CaC2+2H2OC2H2↑+Ca(OH)2
電石與少量水反應(yīng)
CaC2+H2OC2H2↑+CaO
與氨水反應(yīng)
與氨反應(yīng)，氨與粉末狀電石，在500-600℃使氨分解為氮和氫氣，在650℃以上開(kāi)始反應(yīng)：
CaC2+4NH3CaCN2+NH4CN+4H2
電解石與干燥的氯化氫低溫不反應(yīng)，在赤熱時(shí)生成碳，氫氣，乙炔。
與乙醇反應(yīng)
電解石與乙醇在封閉管中加熱至180℃，即有醇化鈣和乙炔生產(chǎn)：
CaC2+2C2H5OHCa(OC2H5)2+C2H2
與硫化氫反應(yīng)
硫化氫與碳化鈣反應(yīng)，能產(chǎn)生乙炔，但是一部分乙炔可與硫化氧反應(yīng)生成硫醇：
CaC2+H2SCaS+C2H2
與金屬類(lèi)化合物反應(yīng)
在高溫下碳化鈣與堿金屬的氟化物互相作用而生成堿金屬的碳化物。以氟化鈉位列：
CaC2+2NaF 2NaC+CaF2
碳化鈣能還原鉛、錫、鋅、鐵、錳、、鈷、鉻、及釩的氧化物、而得到的主要是鈣的合金。以氧化鐵為例：
CaC2+3FeO NaO+2CO+3Fe
應(yīng)用領(lǐng)域
工業(yè)領(lǐng)域
有機(jī)合成化學(xué)工業(yè)
電解石以它工藝成熟、簡(jiǎn)單、方便廣泛作為有機(jī)化合物合成的原料，但是耗電量大。
電解石和水反應(yīng)生成純度較高的乙炔；由乙炔可合成氯乙烯、乙酸乙烯、乙醛、丙烯腈、丙烯酸及其、氯丁二烯、2-甲基-1，3-丁二烯、1,4-丁二醇等；有這些原料可進(jìn)一步合成如合成橡膠、合成樹(shù)脂、合成纖維和各種精細(xì)化工產(chǎn)品的原料和中間體。
其中氯乙烯與有機(jī)過(guò)氧化物等條件下均能發(fā)生均聚反應(yīng)被工業(yè)廣泛用于生成聚氯乙稀（合成塑料聚合物）。此外，氯乙烯與丙烯腈、偏氯乙酸、醋酸乙烯等生成共聚物，作為絕緣材料、涂料、粘合劑等，制造合成纖維、薄膜；也可以作為反應(yīng)中間體或溶劑。
電解石與氮?dú)?/a>在1000℃的高溫下反應(yīng)可生產(chǎn)作為堿性化肥的氰氨化鈣(石灰氮)，適用于酸性土壤。工業(yè)上還常用氨化鈣生產(chǎn)一系列的氰化物如三聚氰胺、雙氰胺等。
焊接與切割金屬
乙炔氧焰的溫度高達(dá)3000 ℃以上，被廣泛用于焊接和切割金屬。
冶金工業(yè)
在冶金工業(yè)中，20世紀(jì)70年代后，電解石與硫化合被廣泛用做脫硫劑用以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼。脫硫率高達(dá)90%，脫硫耗費(fèi)量是生石灰用量的0.5倍左右。
其他工業(yè)領(lǐng)域
用電解石制成的爐磚可作煉鋼爐的爐襯，粉狀碳化鈣可用作分析水的試劑，如：建筑工程的測(cè)濕劑。
農(nóng)業(yè)領(lǐng)域
同時(shí)，電解石能分解出乙炔，乙炔與水果自生生產(chǎn)的催化物質(zhì)乙烯具有相似結(jié)構(gòu)，可以調(diào)控作物各個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育階段，促進(jìn)作物器官的生長(zhǎng)，果實(shí)生殖的發(fā)育；刺激根系的生長(zhǎng)進(jìn)從而增大與土壤的接觸面積獲得跟多營(yíng)養(yǎng)；且乙炔能夠抑制胺氧化酶活性，進(jìn)而抑制硝化和反硝化作用，減少氮的流失，使氮能以NH4-N形式維持長(zhǎng)久一點(diǎn)，促進(jìn)氮肥研究。
制備方法
工業(yè)生產(chǎn)電解石采用生石灰和焦炭的塊狀原料供熱生產(chǎn)，供熱方式有電熱法和氧熱法兩種，其中氧熱法通過(guò)高爐富氧工藝提升資源利用率，但工業(yè)上主要采用電熱法（電爐法）。
電熱法原理是將生石灰和焦炭按一定的比例加入電爐內(nèi)，通電加熱至約2200℃高溫，制成碳化鈣。
CaCO3CaO+CO2
生石灰在電爐中2000℃條件下生成電解石和一氧化碳
CaO+3CCaC2+CO
工業(yè)生產(chǎn)1、2萬(wàn)噸的采用電熱法生產(chǎn)CaC2的裝置：
工藝流程：將塊狀（5-30 mm）焦炭和CaO的混合物由電爐上端加入，反應(yīng)生的CO氣體穿過(guò)原料層從爐體上部排出,熔融的產(chǎn)物CaC2由爐底排出，經(jīng)冷卻、 破碎后得到成品。
安全事宜
消防
干粉滅火劑、水泥將火悶熄，不可用水。
包裝
碳化鈣要用鐵通或鐵罐包裝。鐵桶用不少于1.0 mm厚的鐵板焊接而成，一般每個(gè)鐵桶裝備100 kg電石，蓋上應(yīng)襯橡皮圈，并充氮?dú)?/a>密封，桶內(nèi)如未充氮時(shí)，應(yīng)裝置放氣活塞。桶外應(yīng)有明顯“遇濕易燃物品”或“遇水易燃品”品標(biāo)志。
儲(chǔ)運(yùn)
儲(chǔ)存
儲(chǔ)存在陰涼、干燥、通風(fēng)良好的庫(kù)房；遠(yuǎn)離火種、熱源；相對(duì)濕度保持在75%以下；與酸類(lèi)、醇類(lèi)等分開(kāi)存放，切忌混儲(chǔ)；儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有合適的材料收容泄漏物。
運(yùn)輸
將電石貯存在干燥，防火，防水的倉(cāng)庫(kù)中，需短期暴露天貯存時(shí)要用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)載容器。
可運(yùn)輸桶裝碳化鈣。運(yùn)輸大宗電石時(shí)可用1-2t的大型容器。運(yùn)輸粉狀電石要用罐裝，并用氣動(dòng)卸貨設(shè)備。運(yùn)輸工具必須有防水設(shè)施，在運(yùn)輸和裝卸時(shí)要輕拿輕放，不得翻滾、撞擊、摩擦及劇烈震蕩。儲(chǔ)運(yùn)時(shí)，沒(méi)有防雨設(shè)施在下雨和下雪天時(shí)不許運(yùn)輸電石。不可與易燃物、強(qiáng)酸類(lèi)混運(yùn)。在運(yùn)輸過(guò)程中必須遵守有關(guān)危險(xiǎn)品運(yùn)輸?shù)囊?guī)定。
如若遇到發(fā)生火災(zāi)，嚴(yán)禁用水、泡沫滅火器、酸堿滅火器撲救；只能用干燥的黃沙、干粉滅火器和二氧化碳滅火器撲火。
危害
工業(yè)碳化鈣中由于含雜質(zhì)，遇水后生成乙炔（可作為燃料）、砷化氫、磷化氫等有毒氣體，對(duì)人體有害；需經(jīng)硫酸和重鉻酸鉀凈化處理。
電石生產(chǎn)屬于危險(xiǎn)品生產(chǎn)，務(wù)必注意安全。
當(dāng)電石遇水或受潮后產(chǎn)生乙炔，它與空氣混合形成爆炸性氣體，此時(shí)如遇火源，即能引起燃燒爆炸。過(guò)程中形成的一氧化碳和空氣混合后達(dá)到一定的濃度也會(huì)引起燃燒和爆炸。危規(guī)編號(hào)：43041。UNNO.1340。危險(xiǎn)品運(yùn)輸編號(hào)：51013。
生產(chǎn)過(guò)程中的某些氣體和粉層，也對(duì)人體有害。
碳化鈣爐在高溫、高電壓下操作，要防止觸電和灼傷。
對(duì)人體危害：損害皮膚，易引起瘙癢癥、炎癥、“鳥(niǎo)眼”樣潰瘍、黑皮病。
急救
粉塵能刺激眼睛和呼吸系統(tǒng)，并能灼傷皮膚。應(yīng)使吸入粉塵的患者脫離污染區(qū)，安置休息并保持溫暖。眼部受刺激須用水沖洗；如有灼傷，須就醫(yī)診治。
應(yīng)急處理
隔離泄漏污染區(qū)，限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴自給式呼吸器，穿戴消防防護(hù)服。不直接接觸泄漏物。小量泄漏用沙土、干燥生石灰或者碳酸鈉灰混合。使用無(wú)火花工具收集于干燥、潔凈、有蓋的容器中。轉(zhuǎn)移至安全場(chǎng)所。大量泄漏：用塑料布、帆布覆蓋、減少飛散。與技術(shù)部門(mén)聯(lián)系，確定清除方法。
參考資料 >