Карбид вода: Карбид кальция. Технические условия – РТС-тендер
alexxlab | 11.09.1984 | 0 | Разное
Платина и карбид молибдена помогли получить водород при 40 градусах Цельсия
Zhang et al. / Nature, 2021
Китайские химики разработали новый материал для катализа реакции получения водорода из воды и угарного газа. Катализатор состоит из карбида молибдена, на поверхности которого расположены одиночные атомы платины, и с его помощью можно получать водород при температуре всего сорок градусов Цельсия. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Реакция водяного пара c монооксидом углерода (CO + H2O = CO2
Разобраться в этом вопросе и получить катализатор с недостижимой ранее эффективностью сумели китайские химики под руководством Дина Ма (Ding Ma) из Пекинского университета, У Чжоу (Wu Zhou) из Университета Китайской академии наук и Чуаня Ши (Chuan Shi) из Далянского технологического университета. Их новый катализатор состоит из частиц карбида молибдена с добавками платины, в нем одновременно содержатся и изолированные атомы платины Pt 1 и кластеры из нескольких атомов платины Ptn.
Чтобы получить катализатор, сначала ученые синтезировали карбид молибдена МоС, нагрев оксид молибдена в атмосфере метана и водорода. После этого на поверхность нанесли платину: порошок MoC обрабатывали потоком смеси азота и водорода, затем смешивали с водным раствором H2PtCl6 и медленно нагревали до 490 градусов Цельсия в атмосфере водорода. Варьируя концентрацию H2PtCl6, авторы получали композиты Pt-MoC с разным количеством платины на поверхности: всего было получено три серии образцов с содержанием платины от 0,2, 2 и 8 процентов.
Результаты
сканирующей
просвечивающей
электронной
микроскопии
и
XAFS-спектроскопии
показали,
что на
поверхности катализатора
с
0,2 процентами
платины находились
только
изолированные атомы платины Pt
Чтобы протестировать каталитическую активность, новые материалы сравнивали с уже известными катализаторами: композитом меди, оксида цинка и оксида алюминия Cu/ZnO/Al2O3, карбидом молибдена c добавками золота Au-MoC, а также чистым карбидом молибдена МоС без добавок. Чемпионом оказался Pt-MoC с 2 процентами платины: в этой системе образование водорода началось уже при сорока градусах Цельсия, а полной конверсии удалось добиться при ста градусах Цельсия. Активность катализатора оставалась одинаково высокой в диапазоне температур от 100 до 400 градусов Цельсия. Остальные катализаторы в таких же условиях показывали результаты хуже. Использование Au-MoC и Pt-MoC с 0,2 процентами платины тоже позволило добиться полной конверсии, но в гораздо более узком диапазоне температур — при температуре выше 200 градусов Цельсия активность этих катализаторов начинала снижаться. А МоС без добавок и Cu/ZnO/Al 2O3 не смогли приблизиться к полной конверсии ни при какой температуре.
Конверсия монооксида углерода при использовании разных катализаторов
Zhang et al. / Nature, 2021
Интересно, что удельная каталитическая активность (количество молей образующегося водорода на каждый моль платины в секунду) была выше всего в случае Pt-MoC с 0,2 процентами платины. Это значит, что как минимум часть атомов платины в субнанометровых и нанометровых кластерах в составе Pt-MoC с 2 и 8 процентами платины не участвуют в каталитическом процессе.
Данные рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии
Zhang et al. / Nature, 2021
Чтобы больше узнать о механизме реакции, авторы использовали in situ рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию. Они поместили катализатор в камеру спектрометра и последовательно запускали в камеру различные газы, наблюдая, как изменяется поверхность материала. При пропускании водяного пара на спектре появился пик около 532,3 электронвольт, который указывает на образование OH-группы на поверхности карбида молибдена. После добавления в систему СО и увеличения температуры появляется новый пик около 533,8 электронвольт, соответствующий адсорбированному монооксиду углерода, и начинается выделение водорода и углекислого газа. Пик 532,3 электровольт при этом становится меньше (ОH-группы вступают в реакцию с СО), однако полностью не исчезает даже при температуре выше 150 градусов Цельсия. Авторы предположили, что в реакцию с СО вступают только те ОН-группы, которые находятся достаточно близко к частицам платины, а те, которые расположены далеко, остаются на поверхности катализатора. Эти данные хорошо согласуются с измерением стабильности катализаторов — самым стабильным оказался Pt-MoC с 2 процентами платины. В катализаторе с 0,2 процентами платины включения на поверхности были слишком редкими, поэтому не все гидроксильные группы могли вступить в реакцию с угарным газом. Часть гидроксильных групп оставалась на поверхности MoC и при нагревании катализатор постепенно деактивировался.
Иллюстрация механизма реакции
Zhang et al. / Nature, 2021
Кроме того для уточнения механизма реакции авторы использовали метод меченых атомов. Чтобы проследить, как происходит перегруппировка атомов в процессе реакции, воду заменили на воду с тяжелым изотопом кислорода Н218О, а угарный газ — на угарный газ с тяжелым изотопом углерода 13С16О. Если реакция конверсии идет по классическому механизму, в образующейся молекуле углекислого газа один атом кислорода должен быть из молекулы воды, а второй — из молекулы угарного газа, то есть можно ожидать образование «смешанного» углекислого газа 13С16О18О. Однако, ученые обнаружили в смеси продуктов также углекислый газ с двумя «тяжелыми» атомами кислорода: 13С18О2 и даже угарный газ с таким атомом кислорода 13С18О. Общее количество примесных оксидов углерода доходило до 35 мольных процентов. Это значит, что молекула угарного газа 13С16О может диссоциировать на платиновых включениях, а образующиеся радикалы углерода 13С затем реагируют с гидроксильными группами 18OН, образуя угарный газ либо углекислый газ. Такое свойство платиновых включений можно будет использовать и в катализе других реакций с участием угарного газа.
В поисках идеального катализатора химики пробуют сочетать материалы уже известных катализаторов — иногда даже по несколько сразу. На прошлой неделе мы писали о новом исследовании американских ученых, которые сумели получить наночастицы, содержащие одновременно десять металлов. Оказалось, что такие катализаторы не только имеют хорошую эффективность за счет синергии нескольких каталитических механизмов, но и лучше сохраняют свои свойства при нагревании.
Наталия Самойлова
КАРБИДЫ | Энциклопедия Кругосвет
КАРБИДЫ (от латинского carbo – уголь) – соединения углерода с металлами, а также с бором и кремнием. Эти соединения обладают удивительным разнообразием физических и химических свойств. Так, карбид золота Au2C2 взрывается уже при попытке пересыпать его с листочка фильтровальной бумаги, на котором он был высушен. С другой стороны, карбиды некоторых элементов (например, бора и тантала) не разлагаются даже при температуре белого каления и настолько химически инертны, что на них не действует царская водка, а по твердости они приближаются к алмазу!
Впервые необычное соединение металла с углеродом (К 2С2) получил в 1809 знаменитый английский химик Гемфри Дэви. В 1863 французский химик Марселен Бертло изучил свойства другого карбида – очень неустойчивого и легко взрывающегося карбида одновалентной меди Cu2C2. В 1878 немецкий металлург Ф.Мюллер, растворив образцы стали в разбавленной серной кислоте, выделил карбид железа Fe3C. Но только в конце 19 в. французский химик Анри Муассан, прославившийся получением фтора, синтезировал многие из этих необычных соединений и изучил их свойства. Он получал карбиды, нагревая до очень высокой температуры смеси древесного угля с разными металлами, их оксидами или карбонатами. Для этого он использовал жар вольтовой дуги в электрической печи собственной конструкции.
Карбиды, как оказалось, можно получить не только в лаборатории. Еще до работ Муассана австрийский ученый Э.Вайнсхенк в 1889 открыл в метеоритах минерал когенит, представляющий собой смешанный карбид железа, кобальта и никеля состава (FeNiCo)
Раньше карбиды классифицировали по их устойчивости к действию воды и кислот, а также по тому, какие газы выделяются при их разложении. Современная классификация учитывает тип химической связи между атомами в карбидах – именно от этого зависят в основном физические и химические свойства. В соответствии с этой классификацией, карбиды можно разделить на три группы, которые довольно сильно отличаются по своим свойствам.
К первой группе относятся так называемые солеобразные карбиды с ионной связью. Эти карбиды образуют щелочные и щелочноземельные металлы, алюминий, редкоземельные элементы, а также актиноиды. Их состав иногда соответствует типичным валентностям металлов (Al4C3), а иногда – нет (Ве2С). Многие ионные карбиды можно получить непосредственно из элементов (Са + 2С ® СаС2) или восстановлением оксидов углеродом (СаО + 3С ® СаС2 + СО). Ионный характер связи приводит к высокой температуре плавления; например, карбид кальция СаС2 плавится при 2300°С, карбид тория ThC2 – при 2655°С. Водой или разбавленными кислотами ионные карбиды легко разлагаются – гидролизуются. При этом образуются различные углеводороды и гидроксид металла. Самый известный пример – получение ацетилена гидролизом карбида кальция: СаС2 + 2Н2О ® Ca(OH)2 + С2Н2. Ацетилен выделяется также при гидролизе Na2C2, К2С2 и др. Поэтому такие карбиды можно рассматривать как производные ацетилена, в которых атомы водорода замещены атомами металла. При этом катионы металла и анионы С2–2 размещаются в соответствующих узлах кристаллической решетки. Солеобразный характер этих карбидов подтверждается возможностью их электролиза в расплавленном состоянии. Интересно отметить, что чистый карбид кальция – бесцветные кристаллы, хотя увидеть их непросто, так как обычный технический продукт имеет цвет от бурого до черного.
Взаимодействие карбидов щелочных металлов с водой протекает исключительно бурно. Так, если карбид калия просто облить водой, произойдет бурная реакция, которая сопровождается взрывом такой силы, что выделяющийся ацетилен сразу же разлагается с выделением угля. Чтобы провести реакцию К2С2 + 2Н2О ® 2КОН + С2Н2, надо медленно пропускать над карбидом водяной пар.
В ряде случаев карбиды ионного типа образуются непосредственно при пропускании ацетилена через растворы солей металлов. Так карбиды серебра, меди(I), золота и ртути, которые чаще называют ацетиленидами. Ацетилениды щелочных металлов можно получить действием ацетилена на свободные металлы. В сухом виде ацетилениды тяжелых металлов легко разлагаются со взрывом. Гидролиз ионных карбидов других металлов показывает, что они «происходят» из других углеводородов. Например, при гидролизе карбида алюминия выделяется метан: Al4C3 + 12H2O ® 4Al(OH)3 + 3CH4 (так же гидролизуется карбид бериллия Ве2С), а при гидролизе карбида магния получается метилацетилен: Mg2C3 + 4H2O ® 2Mg(OH)2+ НС≡С–СН3. Интересно, что карбид магния другого состава, MgC2, дает при гидролизе только ацетилен. Иногда при гидролизе ионных карбидов углеводороды выделяются совместно с водородом, который частично гидрирует непредельные углеводороды. С выделением почти равных количеств водорода и метана разлагается карбид марганца: Mn3C + 6H2O ® 3Mn(OH)2 + CH4 + H2. Карбиды редкоземельных металлов и тория при разложении разбавленными кислотами выделяют не чистый ацетилен, а его смесь с метаном, этиленом и другими углеводородами. Например, при гидролизе карбида церия СеС2 получается смесь ацетилена с метаном в соотношении 4:1, а также немного этилена и жидких и твердых углеводородов (состав продуктов зависит от условий проведения реакции). Еще больше жидких и твердых углеводородов дает при гидролизе карбид урана.
Выделение углеводородов при гидролизе карбидов позволило Д.И.Менделееву выдвинуть так называемую карбидную теорию происхождения нефти в глубинах Земли из неорганических веществ. По представлению Менделеева, в глубинах земного шара должны быть расплавленные металлы, в основном железо, которое с углеродом дает карбид. Во время горообразования в земной коре образуются трещины, по которым в глубины проникает вода. Воздействуя на карбид железа и карбиды других металлов, вода (в виде пара) образует углеводороды, например: 2FeC + 3H2O ® Fe2O3 + C2H4. Газообразные углеводороды по тем же трещинам поднимаются ближе к поверхности, где скапливаются в пористых пластах. Однако когда в 60-е гг. 20 в. был подробно изучен состав углеводородов нефти, оказалось, что смесь «искусственных углеводородов», образующихся при гидролизе карбидов, по своему составу резко отличается от природной смеси. Кроме того, все нефти, полученные неорганическим путем, оптически неактивны, тогда как природная нефть оптически активна. На основании этих, а также ряда других фактов неорганическая теория происхождения нефти была подвергнута критике, и в настоящее время многие ученые полагают, что нефть имеет биологическое происхождение.
Ко второй группе относятся карбиды, которые образуют переходные металлы IV–VII групп, а также кобальт, железо и никель. Это металлоподобные соединения с другой структурой. В них атомы углерода, имеющие небольшие размеры, не связаны друг с другом и располагаются в пустотах между атомами металлов. Различная упаковка атомов металла в кристаллической решетке приводит к разному составу карбидов даже для одного и того же металла; например, хром образует карбиды состава Cr3C2, Cr4C, Cr7C3 и др. Эти карбиды (их называют карбидами внедрения) часто отличаются большой твердостью и очень высокими температурами плавления. Например, карбиды тантала и гафния TaC и HfC – наиболее тугоплавкие из известных веществ (плавятся при 3985 и 3890°С соответственно).
Металлоподобные карбиды обладают высокой электропроводностью и очень высокой химической стойкостью к агрессивным средам (многие из них не растворяются даже в царской водке). Они используются для упрочнения чугуна и стали (карбиды железа, хрома, вольфрама, молибдена), а также для производства очень твердых сплавов, которые применяют для обработки металлов резанием (карбиды WC, TiC, TaC, VC, Cr3C2). Например, твердые наконечники резцов, сверл делают из победита – спеченного порошка карбида вольфрама WC с добавкой металлического кобальта. Очень важную роль играет карбид железа Fe3C (цементит) – твердые кристаллы, входящие в структуру чугуна и стали.
Карбид вольфрама WC используют также для изготовления буровых коронок, деталей аппаратуры для производства синтетических алмазов, для нанесения износостойких покрытий на поверхности металлов. Карбид титана интересен ярким проявлением нестехиометрии: состав этого соединения выражается формулой TiCх, где х колеблется в пределах от 0,49 до 1 (см. СТЕХИОМЕТРИЯ). Это вещество, как и карбид вольфрама, используют как компонент жаропрочных, жаростойких и твердых сплавов, для получения износостойких покрытий, для изготовления тугоплавких тиглей, в которых можно плавить почти любые металлы (сам карбид плавится при 3257°С). Карбидом титана выкладывают внутренние стенки высокотемпературных печей.
К третьей группе относятся ковалентные карбиды. Их образуют кремний и бор – соседи углерода по периодической таблице, близкие к нему как по размеру атомов, так и по электроотрицательности. Карбид кремния SiC (техническое название – карборунд) в чистом виде – бесцветные кристаллы, но примеси часто окрашивают его в различные цвета, вплоть до черного. По своей структуре это соединение аналогично алмазу; решетку карбида кремния можно получить, если в немного расширенной решетке алмаза заменить половину атомов углерода на атомы кремния. Это вещество обладает очень высокой твердостью; помимо этого оно имеет свойства полупроводника. Из него делают шлифовальные бруски и круги, огнеупорные материалы для печей и литейных машин, нагревательные элементы для электропечей, полупроводниковые диоды.
Бор образует по два карбида с точно известной структурой – В4С и В13С2. Наибольшее значение имеет первый из них – черные блестящие кристаллы, которые по твердости уступают лишь алмазу и нитриду бора BN. Этот карбид применяют для изготовления абразивных и шлифовальных материалов и в качестве полупроводника. Карбид, обогащенный изотопом 10В, используется как поглотитель нейтронов в ядерных реакторах.
Илья Леенсон
Свойства карбидов металлов (гафния, хрома, титана, вольфрама и др.)
Представлены сведения о химических и физических свойствах карбидов металлов: таких, как гафний, хром, титан, вольфрам и других. Физические свойства карбидов сведены в отдельные таблицы, в которых указана их плотность, твердость, температура плавления и кипения, а также электрические и тепловые свойства.
Карбид гафния GfC
В таблице приведены свойства карбида металла гафния. Карбид гафния представляет собой соединение серого цвета с температурой плавления 3890°С и высокой плотностью, которая при комнатной температуре составляет 12600 кг/м3. Энергия кристаллической решетки GfC равна 117,2·105 кДж/кмоль.
Карбид гафния полностью растворяется в ортофосфорной, азотной и серной кислотах. При температуре около 2000°С он начинает взаимодействовать с тугоплавкими металлами — такими, как молибден, вольфрам, тантал и ниобий.
| Молекулярная масса | 190,5 |
| Тип решетки | Кубическая |
| Плотность, кг/м3 | 12600 |
| Температура плавления, °С | 3890±150 |
| Температура кипения, °С | 4160 |
| Средний ТКЛР в интервале 20-1200°С, α·106, град-1 | 6,1 |
| Молярная теплоемкость при 20°С, кДж/(кмоль·град) | 35,3 |
Теплопроводность карбида гафния с нулевой пористостью при температуре 300°С равна 9,2 Вт/(м·град). При нагревании коэффициент теплопроводности GfC увеличивается. Удельная теплоемкость карбида гафния относительно невысока и при росте температуры слабо увеличивается.
| 300 | 400 | 600 | 800 | 1000 | 1200 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Удельная массовая теплоемкость, Дж/(кг·град) | 251 | 251 | 255 | 268 | 281 | 297 |
| Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·град) | 9,2 | 10 | 11,7 | 13,8 | 15,9 | 17,2 |
Карбиды хрома
Таблица содержит физические свойства карбидов хрома различного состава. Соединения с формулой Cr23C6 и Cr3C2 имеют серый цвет; Cr7C3 — серебристый.
Карбиды хрома Cr23C6 и Cr7C3 нерастворимы в царской водке. После длительного нагрева при 730…870°С карбид Cr7C3 превращается в Cr23C6. Карбид Cr3C2 нерастворим в воде. Изделия из него также практически нерастворимы в кислотах, их смесях и растворах щелочей. Однако, он может взаимодействовать с цинком при температуре 940°С. Температура начала окисления Cr3C2 составляет 900…1000°С.
| Свойства/карбид | Cr4C | Cr23C6 | Cr7C3 | Cr3C2 |
|---|---|---|---|---|
| Молекулярная масса | 220 | 1265 | 400 | 180 |
| Тип решетки | Кубическая | Кубическая | Гексагональная | Ромбическая |
| Плотность, кг/м3 | — | 6970 | 6920 | 6680 |
| Температура плавления, °С | 1520 | 1550 | 1700±50 | 1890 (разлаг.) |
| Средний ТКЛР в интервале 20-800°С, α·106, град-1 | — | 10,1 | 10 | 10,3 |
| Удельная массовая теплоемкость при 20°С, Дж/(кг·град) | — | 493 | 523 | 546 |
| Молярная теплоемкость при 20°С, кДж/(кмоль·град) | — | 84 | 209 | 98 |
| Коэффициент теплопроводности при 20°С, Вт/(м·град) | — | 18,7 | 16,6 | 16,2 |
Карбид титана TiC
Карбид титана TiC представляет собой соединение светло-серого цвета с металлическим блеском. Он химически инертен при комнатной температуре: плохо растворяется в кислотах, их смесях и некоторых щелочах в холодном и нагретом состояниях.
При высоких температурах (выше 2500°С) начинает реагировать с азотом. При взаимодействии с водородом обезуглероживается. Кроме того, окисляется углекислым газом при температурах выше 1200°С. Температура активного окисления карбида титана составляет 1100…1200°С.
Область температурной устойчивости TiC достигает 3140°С, он высокостоек в расплавленных легкоплавких металлах и металлах типа меди, алюминия, латунях, чугунах и сталях. Степень черноты карбида титана равна 0,9 (при длине волны 0,655 мкм).
| Молекулярная масса | 59,9 |
| Тип решетки | Кубическая |
| Плотность, кг/м3 | 4930 |
| Температура плавления, °С | 3147±50 |
| Температура кипения, °С | 4305 |
| Твердость по шкале Мооса | 8-9 |
| Средний ТКЛР в интервале 20-2700°С, α·106, град-1 | 9,6 |
| Молярная теплоемкость при 20°С, кДж/(кмоль·град) | 33,7 |
| Удельная массовая теплоемкость при 25°С, Дж/(кг·град) | 842 |
| Коэффициент теплопроводности при 20°С, Вт/(м·град) | 34…39 |
| Удельное электрическое сопротивление при 20°С, ρ·108, Ом·м | 60 |
Карбиды вольфрама W
2C и WCКарбиды вольфрама W2C и WC представляют собой соединения серого цвета. Область температурной устойчивости для W2C составляет до 2750°С; для WC — до 2600°С. Тонкий порошок WC быстро окисляется на воздухе при 500…520°С. Температура начала окисления грубого порошка WC составляет 595°С. При 700°С изменение массы карбида вольфрама WC в результате часового окисления составляет 8,3 мг/(см2·ч).
При комнатной температуре порошок карбида вольфрама практически не растворяется в сильных концентрированных кислотах. Однако он почти полностью растворим в кипящих H2SO4 и HNO3. При температуре 940°С WC слабо взаимодействует с расплавом цинка.
| Свойства/карбид | W2C | WC |
|---|---|---|
| Молекулярная масса | 379,7 | 195,9 |
| Тип решетки | Гексагональная | |
| Плотность, кг/м3 | 1720 | 1560 |
| Температура плавления, °С | 2730±15 | 2720 |
| Температура кипения, °С | 6000 | |
| Твердость по шкале Мооса | 9-10 | 9 |
| Средний ТКЛР в интервале 20-2000°С, α·106, град-1 | 5,8 | |
| Удельная массовая теплоемкость в интервале 0-100°С, Дж/(кг·град) | — | 184 |
| Молярная теплоемкость при 25°С, кДж/(кмоль·град) | — | 36 |
| Коэффициент теплопроводности при 20°С, Вт/(м·град) | 29,3 | 197 |
Карбид кальция CaC
2В таблице приведены физические свойства карбида кальция CaC2. По своим оптическим свойствам химически чистый карбид кальция — большие, почти бесцветные кристаллы с голубоватым оттенком. Технический CaC2 в зависимости от степени чистоты имеет серый, коричнево-желтый или черный цвет.
Предел температурной устойчивости для карбида кальция равен 2300°С. При температуре 20°С он полностью растворяется в воде (с выделением ацетилена) и концентрированной соляной кислоте.
| Молекулярная масса | 64,1 |
| Тип решетки | Тетрагональная, кубическая |
| Плотность, кг/м3 | 2100 |
| Температура плавления, °С | 2300 (разлаг.) |
| Удельная массовая теплоемкость при 25°С, Дж/(кг·град) | 960 |
| Молярная теплоемкость при 25°С, кДж/(кмоль·град) | 61,3 |
Карбид циркония ZrC
Карбид циркония представляет собой соединение серого цвета с металлическим блеском. Он химически инертен при комнатной температуре: плохо растворяется в концентрированных кислотах, их смесях и некоторых щелочах, как в холодном, так и нагретом состоянии. Карбид циркония нерастворим в воде, однако взаимодействует с азотом с образованием нитридов.
Температура активного окисления ZrC составляет 1100…1200°С, область температурной устойчивости — до 3530°С. Карбид циркония стоек в расплавах меди и медных сплавов, стали, чугуна и легкоплавких металлов.
| Молекулярная масса | 103,2 |
| Тип решетки | Кубическая |
| Плотность, кг/м3 | 6730 |
| Температура плавления, °С | 3530 |
| Температура кипения, °С | 5100 |
| Твердость по шкале Мооса | 8-9 |
| Средний ТКЛР в интервале 20-1100°С, α·106, град-1 | 6,74 |
| Молярная теплоемкость при 20°С, кДж/(кмоль·град) | 61,1 |
| Удельная массовая теплоемкость при 25°С, Дж/(кг·град) | 456 |
| Коэффициент теплопроводности при 0°С, Вт/(м·град) | 42 |
| Удельное электрическое сопротивление при 20°С, ρ·108, Ом·м | 50 |
Карбиды ниобия Nb
2C и NbCВ таблице даны физические свойства карбидов ниобия Nb2C и NbC. Плотный карбид ниобия NbC имеет серовато-коричневый или бледно-лиловый металлический цвет. Порошок NbC имеет фиолетовый оттенок.
Карбиды ниобия при комнатной температуре химически инертны, обладают высокой химической стойкостью к действию кислот и их смесей даже в нагретом состоянии. Однако, они растворимы в смеси плавиковой и азотной кислоты.
При нагревании на воздухе NbC слегка обезуглероживается. До температуры 2500°С он устойчив в атмосфере азота. Температура активного окисления карбида ниобия составляет 900…1000°С. Область температурной устойчивости — до 3890°С. Он стоек в расплавах металлов (Cu, Al), имеет высокую твердость по шкале Мооса.
| Свойства/карбид | Nb2C | NbC |
|---|---|---|
| Молекулярная масса | 197,8 | 105 |
| Тип решетки | Гексагональная | Кубическая |
| Плотность, кг/м3 | 7860 | 7560 |
| Температура плавления, °С | 2927 | 3480 |
| Температура кипения, °С | — | 4500 |
| Твердость по шкале Мооса | — | 9-10 |
| Средний ТКЛР в интервале 20-1100°С, α·106, град-1 | 6,5 | |
| Удельная массовая теплоемкость при 20°С, Дж/(кг·град) | 315 | 355 |
| Молярная теплоемкость при 25°С, кДж/(кмоль·град) | 30,36 | 37,35 |
| Коэффициент теплопроводности при 20°С, Вт/(м·град) | — | 19 |
| Удельное электрическое сопротивление при 20°С, ρ·108, Ом·м | 55 | 46 |
Источники:
- Чиркин В. С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. М.: Атомиздат, 1967. — 474 с.
- Кржижановский Р. Е., Штерн З. Ю. Теплофизические свойства неметаллических материалов (карбиды). Справочник. Л.: Энергия, 1976. — 120 с.
ППБ при проведении сварочных и других огневых работ на объектах народного хозяйства
П Р А В И ЛА
пожарной безопасности при проведении сварочных и других огневых работ на объектах народного хозяйства
| УТВЕРЖДАЮ | СОГЛАСОВАНО |
| НАЧАЛЬНИК ГУПО МВД СССР | ГОСГОРТЕХНАДЗОРОМ СССР № 12-3/1070 24 ноября 1971 г. |
| “29” XII-1972 г. | В Ц С П С № 12-4/1080 18 октября 1972 г. |
I. Общие положения
1.1. Настоящие Правила предусматривают основные противопожарные требования, обязательные к выполнению при проведении сварочных и других огневых работ на всех объектах народного хозяйства, независимо от их ведомственной принадлежности.
1.2. Ответственность за обеспечение мер пожарной безопасности при проведении сварочных и других огневых работ возлагаются на руководителей предприятий, цехов, лаборатории, мастерских, складов, участков, установок, учреждений и хозяйств, в помещениях или на территориях которых будут проводиться огневые работы.
1.3. Руководители и инженерно-технические работники предприятий, цехов, установок и других производственных участков обязаны выполнять сами и следить за строгим выполнением настоящих Правил подчиненным персоналом. С выходом в свет настоящих Правил утрачивают силу “Инструкция о мерах пожарной безопасности при проведении огневых работ на промышленных предприятиях и на других объектах народного хозяйства”, утвержденная УПО МООП РСФСР 8 июля 1963 г., а также аналогичные инструкции и правила, изданные (утвержденные), органами пожарной охраны других союзных республик.
1.4. На основе настоящих Правил министерства и ведомства, а также руководители объектов могут издавать инструкции о мерах пожарной безопасности при проведении огневых работ, применительно к отдельному производству с учетом его специфики.
1.5. Места проведения сварочных и других огневых работ (связанных с нагреванием деталей до температур, способных вызвать воспламенение материалов и конструкций) могут быть:
постоянными, организуемыми в специально оборудованных для этих целей цехах, мастерских или открытых площадках;
временными, когда огневые работы проводятся непосредственно в строящихся или эксплуатируемых зданиях, жилых домах и других сооружениях, на территориях предприятий в целях ремонта оборудования или монтажа строительных конструкций.
1.6. К проведению сварочных и других огневых работ допускаются лица, прошедшие в установленном порядке проверочные испытания в знании требований пожарной безопасности с выдачей специального талона.
1.7. Постоянные места проведения огневых работ на открытых площадках и в специальных мастерских, оборудованных в соответствии с настоящими Правилами и правилами по технике безопасности, определяются приказом руководителя предприятия (организации).
1.8. Места проведения временных сварочных и других огневых работ могут определяться только письменным разрешением лица, ответственного за пожарную безопасность объекта (руководитель учреждения, цеха, лаборатории, мастерской, склада и т. п.). Форма разрешения прилагается (приложение № 2).
Примечания:
1. Проведение огневых работ без получения письменного разрешения может быть допущено на строительных площадках и в местах, не опасных в пожарном отношении, только специалистами высокой квалификации, хорошо знающими настоящие Правила и усвоившими программу пожарно-технического минимума. Список специалистов, допущенных к самостоятельному проведению огневых работ без получения письменного разрешения объявляется руководителем объекта.
2. Места и порядок проведения огневых работ с территориальными органами пожарной охраны, как правило, не согласовываются.
3. Порядок оформления разрешений и осуществления контроля за соблюдением мер пожарной безопасности при проведении огневых работ на объектах, охраняемых пожарной охраной МВД, определяется Наставлением по организации профилактической работы на этих объектах.
1.9. Разрешение на проведение временных (разовых) огневых работ дается только на рабочую смену. При проведении одних и тех же работ, если таковые будут производиться в течение нескольких смен или дней, повторные разрешения от администрации предприятия (цеха) не требуются. В этих случаях на каждую следующую рабочую смену, после повторного осмотра места указанных работ, администрацией подтверждается ранее выданное разрешение, о чем делается соответствующая в нем запись. При авариях сварочные работы производятся под наблюдением начальника цеха (участка) без письменного разрешения.
В целях обеспечения своевременного контроля за проведением огневых работ разрешения на эти работы от администрации объекта или цеха должны поступать в пожарную охрану, а там, где ее нет, в добровольную пожарную дружину (ДПД) накануне дня их производства.
Приступать к огневым работам разрешается только после согласования их с пожарной охраной (ДПД) и выполнения мероприятий, предусмотренных в разрешении на проведение огневых работ.
1.10. На выходные и праздничные дни разрешение на проведение временных огневых работ оформляется особо. Администрацией должен быть организован контроль за проведением этих работ.
1.11. Порядок организации и проведения огневых работ на пожаро- и взрывоопасных предприятиях химической, нефтехимической, газовой, нефтеперерабатывающей и металлургической промышленности определяется особыми положениями и инструкциями, разрабатываемыми и утверждаемыми Госгортехнадзором и согласованными с органами Госпожнадзора. При этом во всех случаях разрешение на право проведения огневых работ на таких объектах выдается только главным инженером или лицом, его замещающим.
1.12. Место проведения огневых работ необходимо обеспечить средствами пожаротушения (огнетушитель или ящик с песком, лопата и ведро с водой). При наличии в непосредственной близости от места сварки кранов внутреннего противопожарного водопровода напорные рукава со стволами должны быть присоединены к кранам. Все рабочие, занятые на огневых работах, должны уметь пользоваться первичными средствами пожаротушения.
1.13. В случае проведения огневых работ в зданиях, сооружениях или других местах при наличии вблизи или под местом этих работ сгораемых конструкций, последние должны быть надежно защищены от возгорания металлическими экранами или политы водой, а также должны быть приняты меры против разлета искр и попадания их на сгораемые конструкции, нижележащие площадки и этажи.
1.14. Проведение огневых работ на постоянных и временных местах без принятия мер, исключающих возможность возникновения пожара, категорически запрещается.
1.15. Приступать к проведению огневых работ можно только после выполнения всех требований пожарной безопасности (наличие средств пожаротушения, очистка рабочего места от сгораемых материалов, защита сгораемых конструкции и т. д.). После окончания огневых работ их исполнитель обязан тщательно осмотреть место проведения этих работ, полить водой сгораемые конструкции и устранить нарушения, могущие привести к возникновению пожара.
1.16. Ответственное лицо за проведение временных (разовых) огневых работ обязано проинструктировать непосредственных исполнителей этих работ (электросварщиков, газосварщиков, газорезчиков, бензорезчиков, паяльщиков и т. д.) о мерах пожарной безопасности, определить противопожарные мероприятия по подготовке места работ, оборудования и коммуникаций в соответствии с требованиями пожарной безопасности.
В период приведения этих работ ответственным лицом должен быть установлен контроль за соблюдением исполнителем огневых работ мер пожарной безопасности и техники безопасности.
1.17. ‘Руководитель объекта или другое должностное лицо, ответственное за пожарную безопасность помещения (территории, установки и т. п.), должны обеспечить проверку места проведения временных огневых работ в течение 3—5 часов после их окончания.
1.18. В пожароопасных и взрывоопасных местах сварочные, газорезные, бензорезные и паяльные работы должны проводиться только после тщательной уборки взрывоопасной и пожароопасной продукции, очистки аппаратуры и помещения, полного удаления взрывоопасных пылей и веществ, легковоспламеняющихся и горючих жидкостей и их паров. Помещение необходимо непрерывно вентилировать и установить тщательный контроль за состоянием воздушной среды путем проведения экспресс-анализов с применением для этой цели газоанализаторов.
При рассмотрении вопроса проведения огневых работ в пожаровзрывоопасных помещениях руководитель предприятия должен стремиться к тому, чтобы в этих помещениях проводились только работы, которые нельзя провести в местах постоянной сварки, или в помещениях, не опасных в пожарном отношении.
1.19. Перед сваркой емкостей (отсеки судов, цистерны, баки и т. д.), в которых находилось жидкое топливо, легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, газы и т. д., должна быть произведена их очистка, промывка горячей водой с каустической содой, пропарка, просушка и вентилирование с последующим лабораторным анализом воздушной среды. Во всех случаях емкость должна быть отглушена от всех коммуникации, о чем следует делать запись в журнале начальников смен или специальном журнале по установке и снятию заглушек на коммуникациях. Сварка должна производиться обязательно при открытых лазах, люках, пробках, а также при действующей переносной вентиляции.
1.20. Временные места проведения огневых работ и места установки сварочных агрегатов, баллонов с газами и бачков с горючей жидкостью, должны быть очищены от горючих материалов в радиусе не менее 5 м.
1.21. При проведении сварочных, бензорезных, газорезных и паяльных работ запрещается:
а) приступать к работе при неисправной аппаратуре;
б) производить сварку, резку или пайку свежеокрашенных конструкций и изделий до полного высыхания краски;
в) пользоваться при огневых работах одеждой и рукавицами со следами масел и жиров, бензина, керосина и других горючих жидкостей;
г) хранить в сварочных кабинах одежду, горючую жидкость и другие легкосгораемые предметы или материалы;
д) допускать к работе учеников и рабочих, не сдавших испытаний по сварочным и газопламенным работам и без знаний правил пожарной безопасности;
е) допускать соприкосновение электрических проводов с баллонами со сжатыми, сжиженными и растворенными газами;
ж) производить сварку, резку, пайку или нагрев открытым огнем аппаратов и коммуникаций, заполненных горючими и токсичными веществами, а также находящихся под давлением негорючих жидкостей, газов, паров и воздуха или под электрическим напряжением.
1.22. Лица, занятые на огневых работах, в случае пожара или загорания обязаны немедленно вызвать пожарную часть (ДПД) и принять меры к ликвидации загорания или пожара имеющимися средствами пожаротушения.
1.23. Лицо, ответственное за проведение огневых работ, обязано проверить наличие на рабочем месте средств пожаротушения, а после окончания работы осмотреть рабочее место, нижележащие площадки и этажи и обеспечить принятие мер, исключающих возможность возникновения пожара.
1.24. Огневые работы должны немедленно прекращаться по первому требованию представителя Госпожнадзора, Госгортехнадзора, технической инспекции совета профсоюза, профессиональной или ведомственной пожарной охраны, начальника добровольной пожарной дружины, пожарно-сторожевой охраны.
II. Газосварочные работы
2.1. Эксплуатация стационарных ацетиленовых генераторов разрешается только после приемки их техническим инспектором совета профсоюза.
Разрешение на эксплуатацию переносных ацетиленовых генераторов выдастся администрацией предприятий и организаций, в ведении которых находятся эти генераторы.
2.2. Переносные ацетиленовые генераторы для работы следует устанавливать на открытых площадках. Допускается временная их работа в хорошо проветриваемых помещениях.
Ацетиленовые генераторы необходимо ограждать и размешать не ближе 10 м от мест проведения сварочных работ, от открытого огня и сильно нагретых предметов, от мест забора воздуха компрессорами и вентиляторами.
При установке ацетиленового генератора вывешиваются аншлаги: “ВХОД ПОСТОРОННИМ ВОСПРЕЩЕН — ОГНЕОПАСНО”, “НЕ КУРИТЬ”, “НЕ ПРОХОДИТЬ С ОГНЕМ”.
2.3. Сварщик (резчик, паяльщик) при газопламенной обработке металлов должен руководствоваться настоящими Правилами, Правилами техники безопасности и производственной санитарии при производстве ацетилена, кислорода и газопламенной обработке металлов, Правилами безопасности в газовом хозяйстве, Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, и рабочей инструкцией по эксплуатации аппаратуры.
2.4. Ремонт газовых коммуникации с применением сварочной аппаратуры допустим только для действующих трубопроводов природного газа, расположенных вне зданий и территорий наружных установок, при соблюдении Правил безопасности в газовом хозяйстве и специальных инструкций, согласованных с местными органами Госгортехнадзора.
2.5. Контроль загазованности в районе аварии должен осуществляться с помощью газоанализаторов, а места утечки газа из трубопроводов определяться с помощью мыльной эмульсии. Применение для этих целей источников открытого огня, а также одновременное выполнение сварки, изоляции и подчистки траншеи на месте деформации газовых коммуникации запрещается.
2.6. По окончании работы карбид кальция в переносном генераторе должен быть полностью доработан. Известковый ил, удаляемый из генераторов, должен выгружаться в приспособленную для этой цели тару и сливаться в иловую яму или специальный бункер.
Открытые иловые ямы должны быть ограждены перилами, а закрытые – иметь несгораемые перекрытия и оборудованы вытяжной вентиляцией и люками для удаления ила.
Курение и применение источников открытого огня в радиусе менее 10 метров от мест хранения ила запрещается, о чем должны быть вывешены соответствующие объявления.
2.7. Закрепление газоподводящих шлангов на присоединительных ниппелях аппаратуры, горелок, резаков, редукторов должно быть надежным. Для этой цели должны применяться специальные хомутики.
Допускается вместо хомутиков закреплять шланги не менее чем о двух местах по длине ниппеля мягкой отожженной (вязальной) проволокой.
На ниппели водяных затворов шланги должны плотно надеваться, но не закрепляться.
2.8. Хранение и транспортировка баллонов с газами осуществляется только с навинченными на их горловины предохранительными колпаками. При транспортировке баллонов не допускать толчков и ударов.
К месту сварочных работ баллоны доставляются на специальных тележках, носилках, санках. Переноска баллонов на плечах и руках запрещается.
2.9. Баллоны с газом при их хранении, перевозке и эксплуатации должны быть защищены от действия солнечных лучей и других источников тепла.
Баллоны, устанавливаемые в помещениях, должны находиться от радиаторов отопления и других отопительных приборов и печей на расстоянии не менее 1 м, а от источников тепла с открытым огнем – не менее 5 м.
Расстояние от горелок (по горизонтали) до перепускных рамповых (групповых) установок должно быть не менее 10 м, а до отдельных баллонов с кислородом и горючими газами – не менее 5 м.
Хранение в одном помещении кислородных баллонов и баллонов с горючими газами, а также карбида кальция, красок, масел и жиров з а п р е щ а е т с я.
2.10. В сварочной мастерской при наличии не более 10 сварочных постов допускается для каждого поста иметь по одному запасному баллону с кислородом и горючим газом. Запасные баллоны должны быть либо ограждены стальными щитами, либо храниться в специальных пристройках к мастерской. При наличии в мастерской более 10 сварочных постов должно быть устроено централизованное снабжение газами.
2.11. При обращении с порожними баллонами из-под кислорода и горючих газов должны соблюдаться такие же меры безопасности, как и с наполненными баллонами.
2.12. В местах хранения и вскрытия барабанов с карбидом кальция запрещается курение, пользование открытым огнем и применение инструмента, могущего образовывать при ударе искры. Раскупорка барабанов с карбидом кальция производится латунными зубилом и молотком. Запаянные барабаны открываются специальным ножом. Место реза на крышке предварительно смазывается толстым слоем солидола.
2.13. Вскрытые барабаны с карбидом кальция следует защищать непроницаемыми для воды крышками с отогнутыми краями, плотно охватывающими барабан. Высота борта крышки должна быть не менее 50 мм.
2.14. В помещениях ацетиленовых установок, где не имеется промежуточного склада карбида кальция, разрешается хранить одновременно не свыше 200 кг карбида кальция, причем из этого количества в открытом виде может быть не более одного барабана.
Карбид кальция должен храниться в сухих, хорошо проветриваемых помещениях.
Барабаны с карбидом кальция могут храниться на складах как в горизонтальном, так и в вертикальном положении.
В механизированных складах допускается хранение барабанов с карбидом кальция в три яруса при вертикальном хранении, а при отсутствии механизации – не более трех ярусов при горизонтальном хранении и не более двух ярусов при вертикальном хранении. Между ярусами барабанов должны быть уложены доски толщиной 40-50 мм.
Ширина проходов между уложенными в штабеля барабанами с карбидом должна быть не менее 1,5 м.
2.15. Запрещается размещать склады для хранения карбида кальция в подвальных помещениях и низких затапливаемых местах.
2.16. При проведении газосварочных и газорезательных работ запрещается:
а) отогревать замерзшие ацетиленовые генераторы, трубопроводы, вентили, редукторы и другие детали сварочных установок открытым огнем или раскаленными предметами, а также пользоваться инструментом, могущим образовывать искры при ударе;
б) допускать соприкосновение кислородных баллонов, редукторов и другого сварочного оборудования с различными маслами, а также промасленной одеждой и ветошью;
в) курить и пользоваться открытым огнем на расстоянии менее 10 м от баллонов с горючим газом и кислородом, ацетиленовых генераторов и иловых ям;
г) работать от одного водяного затвора двум сварщикам, загружать карбид кальция завышенной грануляции или проталкивать его в воронку аппарата с помощью железных прутков и проволоки, работать на карбидной пыли;
д) загружать карбид кальция в мокрые загрузочные корзины или при наличии воды в газосборнике, загружать корзины карбидом более половины их объема при работе генераторов “вода на карбид”;
с) производить продувку шланга для горючих газов кислородом и кислородного шланга горючими газами, а также взаимозаменять шланги при работе, пользоваться шлангами, длина которых превышает 30 м. При производстве монтажных работ допускается применение шлангов длиной до 40 м. Применение шлангов длиной свыше 40 м допускается в исключительных случаях с разрешения руководителя работ и инженера по технике безопасности;
ж) перекручивать, заламывать или зажимать газоподводящие шланги;
з) переносить генератор при наличии в газосборнике ацетилена;
и) форсированная работа ацетиленовых генераторов путем преднамеренного увеличения давления газа в них или увеличения единовременной загрузки карбида кальция.
2.17. Запрещается применять медные инструменты для вскрытия барабанов с карбидом кальция, а также медь в качестве припоя для пайки ацетиленовой аппаратуры и в других местах, где возможно соприкосновение с ацетиленом.
III. Электросварочные работы
3.1. Электросварочные работы в зданиях должны производиться в специально для этого отведенных вентилируемых помещениях
3.2. Место для проведения сварочных работ в сгораемых помещениях должно быть ограждено сплошной перегородкой из несгораемого материала, причем высота перегородки должна быть не менее 2,5 м, а зазор между перегородкой и полом не более 5 см.
3.3. Полы в помещениях, где производятся сварочные работы, должны быть выполнены из несгораемых материалов. Допускается устройство деревянных торцовых полов на несгораемом основании в помещениях, в которых производится сварка без предварительного нагрева деталей.
3.4. Установки для электрической сварки должны удовлетворять требованиям соответствующих разделов Правил устройства электроустановок, Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей с теми дополнениями, которые приведены в настоящих Правилах.
3.5. Электросварочные установки должны иметь техническую документацию, поясняющую назначение агрегатов, аппаратуры, приборов и электрические схемы.
3.6. Установка для ручной сварки должна снабжаться рубильником или ‘контактором’ (для подключения источника сварочного тока к распределительной цеховой сети), предохранителем (в первичной цепи) и указателем величины сварочного тока (амперметром или шкалой на регуляторе тока).
3.7. Однопостовые сварочные двигатели-генераторы и трансформаторы защищаются предохранителями только со стороны питающей сети. Установка предохранителей в цепи сварочного тока не требуется.
3.8. На временных местах сварки для проведения электросварочных работ, связанных с частыми перемещениями сварочных установок, должны применяться механически прочные шланговые кабели.
3.9. Применение шнуров всех марок для подключения источника сварочного тока к распределительной цеховой сети не допускается. В качестве питающих проводов, как исключение, могут быть использованы провода марки ПР, ПРГ, при условии усиления их изоляции и защиты от механических повреждений.
3.10. Для подвода тока к электроду должны применяться изолированные гибкие провода (например, марки ПРГД) и защитном шланге для средних условий работы. При использовании менее гибких проводов следует присоединять их к элсктрододержателю через надставку из гибкого шлангового провода или кабеля длиной не менее 3 метров.
3.11. Для предотвращения загораний электропроводов и сварочного оборудования должен быть осуществлен правильный выбор сечения проводов по величине тока, изоляции проводов величине рабочего напряжения и плавких вставок электропредохранителей на предельно допустимый номинальный ток.
3.12. Запрещается прокладывать голые или с плохой изоляцией провода, а также применять кустарные электропредохранители и провода, не обеспечивающие прохождения сварочного тока требуемой величины.
3.1.3. Соединения жил сварочных проводов нужно производить при помощи опрессования, сварки, пайки, специальных зажимов. Подключение электропроводов к электрододержателю, свариваемому изделию и сварочному аппарату производится при помощи медных кабельных наконечников, скрепленных болтами с шайбами.
3.14. Провода, подключенные к сварочным аппаратам, распределительным щитам и другому оборудованию, а также к местам сварочных работ, должны быть надежно изолированы и в необходимых местах защищены от действия высокой температуры, механических повреждений и химических воздействий.
Кабели (электропроводка) электросварочных машин должны располагаться от трубопроводов кислорода на расстоянии не менее 0,5 м, а от трубопроводов ацетилена и других горючих газов – не менее 1 м. В отдельных случаях допускается сокращение указанных расстоянии вдвое при условии заключения газопровода в защитную металлическую трубу.
3.15. В качестве обратного провода, соединяющего свариваемое изделие с источником сварочного тока, могут служить стальные шины любого профиля, сварочные плиты, стеллажи и сама свариваемая конструкция, при условии если их сечение обеспечивает безопасное, по условиям нагрева, протекание сварочного тока.
Соединение между собой отдельных элементов, используемых в качестве обратного провода, должно выполняться весьма тщательно (с помощью болтов, струбцин или зажимов).
3.16. Использование в качестве обратного провода внутренних железнодорожных путей, сети заземления или зануления, а также металлических конструкций зданий, коммуникаций и технологического оборудования запрещается. Сварка должна производиться с применением двух проводов.
3.17. При проведении электросварочных работ в пожароопасных помещениях и сооружениях обратный провод от свариваемого изделия до источника тока выполняется только изолированным проводом, причем, по качеству изоляции он не должен уступать прямому проводу, присоединяемому к электрододержателю.
3.18. Электрододержатели для ручной сварки должны быть минимального веса и иметь конструкцию, обеспечивающую надежное зажатие и быструю смену электродов, а также исключающую возможность короткого замыкания его корпуса на свариваемую деталь при временных перерывах в работе или при случайном его падении на металлические предметы. Рукоятка электрододержателя должна быть сделана из несгораемого диэлектрического и теплоизолирующего материала.
3.19. Электроды, применяемые при сварке, должны соответствовать ГОСТУ и быть заводского изготовления, а также должны соответствовать номинальной величине сварочного тока.
При смене электродов в процессе сварки их остатки (огарки) следует выбрасывать в специальный металлический ящик, устанавливаемый у места сварочных работ.
3.20. Электросварочная установка на все время работы должна быть заземлена. Помимо заземления основного электросварочного оборудования в сварочных установках надлежит непосредственно заземлять тот зажим вторичной обмотки сварочного трансформатора, к которому присоединяется проводник, идущий к изделию (обратный проводник).
3.21. Сварочные генераторы и трансформаторы, а также все вспомогательные приборы и аппараты к ним, устанавливаемые на открытом воздухе, должны быть в закрытом или защищенном исполнении с противосыростной изоляцией и устанавливаться под навесами из несгораемых материалов.
3.22. Чистка агрегата и пусковой аппаратуры производится ежедневно после окончания работы. Ремонт сварочною оборудования должен производится в соответствии с установленными правилами производства планово-предупредительных ремонтов.
3.23. Температура нагрева отдельных частей сварочного агрегата (трансформаторов, подшипников, щеток, контактов вторичной цепи и др.) не должна превышать 75°.
3.24. Сопротивление изоляции токоведущих частей сварочной цени должно быть не ниже 0,5 мегом. Изоляция должна проверяться не реже 1 раза в 3 месяца (при автоматической сварке под слоем флюса – 1 раз в месяц) и должна выдерживать напряжение 2 кв в течение 5 мин.
3.25. Питание дуги в установках для атомно-водородной сварки должно производиться от отдельного трансформатора. Не допускается непосредственное питание дуги через регулятор тока любого типа от распределительной сети.
3.26. При атомно-водородной сварке в горелке должно быть предусмотрено устройство автоматического отключения напряжения и прекращения подачи водорода в случае разрыва цени.
Запрещается оставлять горелки без присмотра при горении дуги.
3.27. Расстояние от машин точечной, шовной и рельефной сварки, а также от машин для стыковой сварки до места нахождения сгораемых материалов и конструкций должно быть не менее 4 м при сварке деталей сечением до 50 .кв. мм, а от машин для стыковой сварки деталей сечением свыше 50 кв. мм – не менее 6 м.
IV. Огневые работы с применением жидкого горючего
а) Резка металла
4.1. При бензо-керосинорезных работах рабочее место организуется так же, как и при электросварочных работах. Особое внимание следует обращать на недопустимость разлива и правильность хранения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, соблюдение режима резки и ухода за бачком с горючим.
4.2. Хранение запаса горючего на месте проведения бензорезных работ допускается в количестве не более сменной потребности. Горючее следует хранить в исправной небьющейся плотно закрывающейся специальной таре на расстоянии не менее 10 м от места производства огневых работ.
4.3. Для бензо-керосинорезных работ следует применять горючее без посторонних примесей и воды. Заполнять бачок горючим более 3/4 его объема не допускается.
4.4. Бачок для горючего должен быть исправным и герметичным. На бачке необходимо иметь манометр, а также предохранительный клапан, не допускающий повышения давления в бачке более 5 атм. Бачки, не испытанные водой на давление 10 атм, имеющие течь горючей жидкости или неисправный насос, к эксплуатации НЕ ДОПУСКАЮТСЯ.
4.5. Перед началом бензорезных работ необходимо тщательно проверить исправность всей арматуры бензо-керосинорсеза, плотность соединении шлангов на ниппелях, исправность резьбы в накидных гайках и головках.
4.6. Разогревать испаритель резака посредством зажигания налитой на рабочем месте горючей жидкости з а п р е щ а е т с я.
4.7. Бачок с горючим должен находиться не ближе 5 м от баллонов с кислородом и от источника открытого огня и не ближе 3 м от рабочего места резчика. При этом бачок должен быть расположен так, чтобы на него не попадали пламя и искры при работе.
4.8. При проведении бензо-керосинорезных работ запрещается:
а) производить резку при давлении воздуха в бачке с горючим, превышающем рабочее давление кислорода в резаке;
б) перегревать испаритель резака до вишневого цвета, а также подвешивать резак во время работы вертикально, головкой вверх;
в) зажимать, перекручивать или заламывать шланги, подающие кислород и горючее к резаку;
г) использовать кислородные шланги для подвода бензина или керосина к резаку.
б) Паяльные работы
4.9. Рабочее место при проведении паяльных работ должно быть очищено от горючих материалов, а находящиеся на расстоянии менее 5 метров сгораемые конструкции должны быть надежно защищены от возгорания металлическими экранами или политы водой.
4.10. Паяльные лампы необходимо содержать в полной исправности и не реже одного раза в месяц проверять их на прочность и герметичность с занесением результатов и даты проверки и специальный журнал. Кроме того, не реже одного раза в год должны проводиться контрольные гидравлические испытания давлением.
4.11.Каждая лампа должна иметь паспорт с указанием результатов заводского гидравлического испытания и допускаемого рабочего давления. Лампы снабжаются пружинными предохранительными клапанами, отрегулированными на заданное давление, а лампы емкостью 3 литра и более – манометрами.
4.12. Заправлять паяльные лампы горючим и разжигать их следует в специально отведенных для этой цели местах. При заправке ламп не допускать разлива горючего и применения открытого огня.
4.13. Для предотвращения выброса пламени из паяльной лампы заправляемое в лампу горючее должно быть очищено от посторонних примесей и воды.
4.14. Во избежание взрыва паяльной лампы ЗАПРЕЩАЕТСЯ:
а) применять в качестве горючего для ламп, работающих на керосине, бензин или смесь бензина с керосином;
б) повышать давление в резервуаре лампы при накачке воздуха более допускаемою рабочего давления согласно паспорту;
в) заполнять лампу керосином более чем на 3/4 объема ее резервуара;
г) подогревать горелку жидкостью из лампы, накачиваемой насосом;
д) отвертывать воздушный винт и наливную пробку, когда лампа горит или еще не остыла;
с) разбирать и ремонтировать лампу, а также выливать из нее или заправлять ее горючим вблизи открытого огня, допускать при этом курение.
4.15. Применять паяльные лампы для отогревания замерзших водопроводных, канализационных труб и труб паро-водяного отопления в зданиях, имеющих сгораемые конструкции или отделку, КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ.
V. Варка битумов и смол
5.1. Котлы для растопления битумов и смол необходимо устанавливать на специально отведенных площадках, удаленных от вновь строящихся зданий, сгораемых построек и строительных материалов не менее чем на 50 м. Запрещается устанавливать котлы в чердачных помещениях и на покрытиях (за исключением несгораемых покрытий).
5.2. Каждый котел должен быть снабжен плотной несгораемой крышкой для защиты от атмосферных осадков и для тушения воспламеняющейся в котле массы, а также устройством, предотвращающим попадание битума при его вскипании в топочную камеру.
5.3. Во избежание выливания мастики в топку и ее загорания, котел необходимо устанавливать наклонно так, чтобы его край, расположенный над топкой, был на 5-6 см выше противоположного. Топочное отверстие котла должно быть оборудовано откидным козырьком из несгораемого материала.
5.4. После окончания работ топки котлов должны быть потушены и залиты водой.
5.5. Для целей пожаротушения места варки битума необходимо обеспечить ящиками с сухим песком емкостью 0,5 куб. м, лопатами и пенными огнетушителями.
5.6. При работе передвижных котлов на сжиженном газе газовые баллоны в количестве не более двух должны находиться в металлических вентилируемых шкафах, устанавливаемых на расстоянии не менее 20 м от работающих котлов.
Указанные шкафы следует держать постоянно закрытыми на замки.
Хранение запасных баллонов с газом должно осуществляться в помещениях, отвечающих требованиям пожарной безопасности.
Приложение № 1
ТАЛОН
по технике пожарной безопасности к квалификационному
удостоверению № ____
(действителен только при наличии квалификационного удостоверения)
Тов. _______________________________________________
(фамилия, имя и отчество)
зачеты по программе пожарно-технического минимума и знанию требований пожарной безопасности при проведении сварочных и других огневых работ на объектах народного хозяйства сдал.
Талон действителен в течение одного года со дня выдачи.
Представитель администрации _______________________________________________
__________________________________________________________________________
(наименование объекта)
Подпись
Представитель органа (части) пожарной охраны
Подпись
“_____ ” __________19 г.
Талон продлен до _______________19 г.
Представитель администрации объекта
Подпись
Представитель органа (части) пожарной охраны
Подпись
“_____ ” __________19 г.
Талон продлен до _______________19 г.
Представитель администрации объекта
Подпись
Представитель органа (части) пожарной охраны
Подпись
“_____ ” __________19 г.
Отметка о нарушениях правил пожарной безопасности при проведении огневых работ _______________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
(подпись лица, проверявшего соблюдение правил пожарной безопасности)
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
(подпись лица, проверявшего соблюдение правил пожарной безопасности)
Приложение № 2
РАЗРЕШЕНИЕ
на производство огневых работ
| “_____ ” __________19 г. | цех __________________________ |
Выдано тов. __________________________________ в том, что ему разрешено производство ______________
____________________________________________________________________________________________
(указать конкретно, каких огневых работ и место их проведения)
__________________________________
после выполнения следующих мероприятий, обеспечивающих пожарную безопасность работ: ________________
____________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________
Разрешение действительно с “___” час.
“_____ ” __________19 г. до “___” час. “_____ ” __________19 г.
Главный инженер (нач. цеха) _________________________________
(подпись)
Разрешение продлено с “___” час.
“_____ ” __________19 г. до “___” час. “_____ ” __________19 г.
Главный инженер (нач. цеха) _________________________________
(подпись)
Производство _______________________________________________
(указать, каких работ)
Согласовывается при условии выполнения следующих дополнительных требований пожарной безопасности:
____________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________
| с “___” час. до “___” час. “_____ ” __________19 г. | ____________________________ (подпись представителя пожарной охраны |
Согласование продлено:
| с “___” час. до “___” час. “_____ ” __________19 г. | ____________________________ (подпись представителя пожарной охраны |
Инструктаж о мерах пожарной безопасности и выполнения
предложенных в разрешении мероприятий получил ______________________________
(подпись лица, проводящего работы)
Что будет если в карбид добавить воды
При рассмотрении того, как из углерода получить карбид кальция отметим, что по установленным стандартам в состав должно входить не менее 80% основного вещества. На долю примесей должно приходится не более 25%, в число которых также входит углерод. Производство оксида кальция также приводит к выделению тепловой энергии, что стоит учитывать.
Транспортировка и хранение
Порошок карбида кальция при воздействии влаги практически моментально разлагается. При этом образуется ацетилен, который при большой концентрации горюч и взрывоопасный. Именно поэтому нужно уделять довольно много внимания хранению карбида кальция, для чего часто применяют бидоны и специальные барабаны. К другим особенностям хранения отнесем следующие моменты:
- Выделяющийся ацетилен легче воздуха, поэтому скапливается вверху. Стоит учитывать, что он обладает наркотическими действиями, может самовоспламеняться.
- При производстве большого объема вещества особое внимание уделяется технике безопасности. Для фасовки применяются специальные упаковки.
- Для открытия упаковки следует использовать инструменты, которые не становятся причиной образования искр.
- Если вещество попадает на кожу или слизистую оболочку, то его нужно сразу удалить. При этом пострадавшая поверхность обрабатывается специальным кремом или другим защитно-заживляющим веществом.
- По установленным правилам, транспортировка может проводится исключительно при применении крытого транспортного средства. При этом проводить доставку по воздуху запрещается.
Установленные правила также запрещают хранить карбид кальция вместе с другими химическими веществами и источниками тепла. Это связано с тем, что образующиеся газы могут вступать в химическую реакцию с другими химическими веществами и возгораться.
Применение карбида кальция
Как ранее было отмечено, карбид кальция встречается в самых различных областях промышленности, зачастую поставляют для проведения промышленного синтеза. Свойства карбида кальция и реакция, протекающая при его соединении с различными веществами, определяют использование вещества в нижеприведенных случаях:
- Многие синтетически компоненты, входящих в состав современных материалов, производят на основе рассматриваемого компонента.
- Применяется для получения цианамида кальция. Подобный компонент используется для получения различных химических удобрений. Именно поэтому сырье применяется для регулирования скорости роста растений.
- Цианамид кальция также получают при соединении вещества с азотом.
- В некоторых случаях проводится восстановление металлов щелочной группы.
- Можно использовать рассматриваемое соединение в процессе газовой сварки.
При рассмотрении карбида кальция и области применения стоит учитывать, что подобное вещество чаще всего применяют для получения ацетилена. Подобный синтез карбида кальция разработал немецкий ученый. Среди особенностей подобного способа применения отметим следующие моменты:
- Ацетилен из карбида получают при оказании воздействия водой на используемое сырье.
- В результате прохождения химической реакции образуется требующийся газ, гашеная известь выпадает в осадок.
- Стоит учитывать, что при смешивании компонентов выделяется большое количество тепла. Поэтому работа должна проводится с учетом техники безопасности.
- В зависимости от вида применяемой технологии переработки сырья с 1 килограмма выходит около 290 литров газа.
- Скорость протекания процедуры зависит от чистоты применяемого сырья, температуры и количества воды.
Как показывает практика, при использовании чистого карбида на протекание химической реакции отводится около 20 литров волы на 1 килограмм сырья. Подобное количество воды требуется для того чтобы снизить температуру реакции, за счет чего обеспечиваются оптимальные условия для работы.
Техника безопасности
При проведении различных химических реакций для производства материалов должна соблюдаться техника безопасности. Как ранее было отмечено, выделяемые вещества могут быть взрывоопасными. Техника безопасности при взаимодействии с различными химическими веществами заключается в следующем:
- Для хранения и обработки требуется герметичное место. В обычном гараже проводить работы не рекомендуется.
- Нельзя допускать огонь к самому сырью, а также образующимся газам.
- Даже мелкие частицы могут привести к поражению кожных покровов. Именно поэтому работа должна проводится в респираторе и защитной одежде.
- Генераторы ацетилена размещают исключительно в хорошо изолированных помещениях.
- Если сырье применялось при проведении сварочных работ, то следует образующийся шлак утилизировать в специальных местах.
- При перемещении металлических и иных емкостей они должны быть надежно закреплены, столкновение и падение не допускается. Это может привести к появлению искр, которые станут причиной взрыва вещества.
Вышеприведенная информация определяет то, что работы с рассматриваемым сырьем не рекомендуется проводить в гараже или домашней мастерской. Несоблюдении технологии, отсутствии требующего оснащения и многие другие причины могут привести к возникновению искры и воспламенению веществ.
Карбид кальция реакция с водой
Рассматриваемое сырье чаще всего применяется для соединения с водой, в результате чего получается ацетилен. Взаимодействие карбида кальция с водой становится причиной появления газа с неприятным запахом и достаточно большим количеством различных примесей. В чистом виде получить подобное вещество можно только при его многоэтапной очистке.
Реакция карбида кальция с водой может быть проведена опытным путем. К особенностям подобной процедуры отнесем следующие моменты:
- В качестве емкости применяется 1,5-литровая бутылка.
- После ее заполнения водой добавляется несколько кусочков кристаллического материала.
- Протекание реакции приводит к появлению избыточного давления.
- После того как карбид кальция больше не вступает в реакцию, на бутылку помещается горящая бумага. В результате взаимодействия между карбидом кальция и водой образуется газ, который взрывается. При рассматриваемом опыте образуется огненное облако.
Подобный опыт довольно опасен и должен быть проведен с соблюдением техники безопасности.
В заключение отметим, что рассматриваемый компонент в последнее время часто применяется для проведения самых различных опытов. Соединение обладает большим количеством свойств, которые должны учитываться. Выделение тепла и газов становится причиной, по которой проводить опыты рекомендуется только в промышленности.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник: stankiexpert.ru
Карбид кальция и ацетилен — друзья не разлей вода!
Карбид кальция имеет резкий чесночный запах и сильно поглощает воду. Его плотность повышается с увеличением количества примесей и изменяется в пределах 2,22-2,8 г/см 3 . Молекулярная масса — 64,102. Технический карбид кальция выпускают по ГОСТ 1460.
Карбид кальция является основным сырьем для получения ацетилена — горючего газа применяемого при газовой сварке и газовой резке.
Карбид кальция был получен случайно в 1862 г. Немецкий химик Фридрих Вёлер (Friedrich Wöhler) при попытке выделения металлического кальция из извести (карбоната кальция СаСО3) путем длительного прокаливания смеси, состоящей из извести и угля получил массу сероватого цвета, в которой не обнаружил признаков металла. Как результат неудавшегося эксперимента он выбросил эту массу на свалку во дворе. Во время дождя лаборант заметил выделение какого-то газа из выброшенной массы. Это заинтересовало Фридриха Вёлера, он провел анализ газа и установил, что это ацетилен (С2Н2), ранее открытый Эдмундом Дэви (Edmund Davy), в 1836 г.
Однако имя этому газу присвоил французский химик Пьер Эжен Марселен Бертло (Marcellin Berthelot), после того, как в 1863 году получил ацетилен, пропуская водород над раскалёнными электрической дугой графитовыми электродами.
Томас Уилсон (Thomas Leopold «Carbide» Willson) в 1888 году и Фердинанд Фредерик Анри Муассан (Ferdinand Frederic Henri Moissan) в 1892 независимо друг от друга открыли метод получения карбида кальция в дуговой электропечи, что послужило толчком для дальнейшего развития промышленного получения технического карбида кальция.
В России первые заводы по изготовлению карбида кальция были построены акционерным обществом «Перун» в 1908 г. в Земковицах, а в 1910 г. в Петербурге. В 1914 г. на этом заводе работали две карбидные печи мощностью по 500 кВт и две печи по 900 кВт.
В 1917 г. при Макеевском металлургическом заводе была построена установка с электропечью мощностью 1800 кВт. Почти одновременно на заводе в Баку для нужд нефтепромышленности и на Аллавердском медеплавильном заводе также были пущены карбидные печи.
В 1930 г. был построен и пущен первый большой карбидный завод в Растяпино (ныне г. Дзержинск Нижегородской области). На этом заводе карбид кальция впервые стал выпускаться не только как товарный продукт, но и для получения цианамида кальция.
Получение карбида кальция
Технический карбид кальция получают в результате взаимодействия обожженной извести (СаО) с коксом (3С) или антрацитом в электрических печах при температуре 1900-2300 о С. Шихту, состоящую из смеси кокса или антрацита и извести в определенной пропорции, загружают в электропечь, шихта расплавляется, при этом происходит эндотермическая химическая реакция (т. е. с поглощением тепла) по формуле:
СаО+3С = СаС2+СО -108 ккал/моль
Таким образом, для получения 1 т карбида кальция требуется:
- 4000 кг извести
- 600 кг кокса
- 1965 кВт·ч электроэнергии
Однако вследствие значительных потерь энергии в карбидных печах практически для получения 1 т технического карбида кальция расходуется от 2800 до 3700 кВт·ч в зависимости от мощности печи. Если мощность печи меньше 1000 кВт, то расход электроэнергии может достичь 4000 кВт·ч/т и более.
Расплавленный карбид кальция сливают из печи в специальные изложницы, в которых он остывает и затвердевает. После затвердевания его дробят в щековых дробилках и сортируют в решетчатых барабанах на куски различной величины от 2 до 80 мм.
Выход кусков различных размеров при дроблении приведен ниже:
Грануляция карбида кальция, мм
Товарным карбидом кальция считается грануляцией от 2 до 100 мм. Карбидная пыль, получающаяся при дроблении, непригодна для нормальных ацетиленовых генераторов из-за слишком энергичного разложения водой, перегрева и опасности взрыва.
Зависимость удельного веса технического карбида кальция от содержания в нем СаС2, приведена в таблице ниже:
Содержание СаС2 в техническом карбиде, %
Удельный вес технического карбида
Технический карбид кальция, получаемый в электропечах, содержит ряд примесей, попадающих в него из исходных материалов, которыми пользуются при его производстве. Средний химический состав технического карбида кальция применяемого для сварки:
Содержание, % (по массе)
Карбид кальция (СаС2)
Окись магния (MgO)
Окись кремния (SiO2)
Как видно из приведенного состава, основной примесью является известь.
Примеси, содержащиеся в исходных материалах, применяемых для производства, ухудшают его качество. Особенно вредными примесями являются фосфор и сера, которые переходят в карбид кальция в виде фосфористых и сернистых соединений кальция, а при разложении карбида попадают в ацетилен в виде фосфористого водорода и сероводорода.
При температуре 1000°С карбид кальция, взаимодействуя с азотом, образует цианамид кальция:
Эта реакция используется для промышленного производства цианамида кальция. Цианамид кальция применяется в качестве удобрения и как исходный продукт для получения цианидов.
С водородом карбид кальция вступает в реакцию при температуре выше 2200°С с образованием ацетилена и металлического кальция. При высокой температуре карбид кальция восстанавливает большинство окислов металлов.
Гидролиз карбида кальция или карбид кальция плюс вода
Одним из промышленных способом получения ацетилена для газовой сварки и газовой резки является гидролиз карбида кальция т.е. разложение в воде.
При взаимодействии карбида кальция (CaC2) с водой (H2O) образовывается газ — ацетилен (C2H2) и гашеная известь (Ca(OH)2), являющуюся отходом. Химическая активность карбида кальция по отношению к воде столь велика, что он разлагается даже кристаллизационной водой, содержащейся в солях.
Экзотермическая реакция (т.е. с выделением тепла) взаимодействия карбида кальция с водой протекает бурно по уравнению:
Тепловой эффект разложения технического карбида кальция слагается из тепла, выделяемого при взаимодействии с водой карбида кальция и негашеной извести (содержащейся в карбиде кальция). Взаимодействие извести с водой протекает по уравнению:
Выход ацетилена объем ацетилена в литрах, выделяемый при разложении 1 кг карбида, приведенный к 20° и 760 мм рт. ст.
Для разложения 1 кг химически чистого карбида кальция теоретически необходимо 0,562 кг воды, при этом получается 0,406 кг ацетилена (285 л) и 1,156 кг гашеной извести.
Значительный тепловой эффект реакции разложения карбида кальция и опасность перегрева ацетилена заставляют вести процесс разложения карбида с большим избытком воды для охлаждения. Это делает процесс более безопасным. Температура выходящего из генератора ацетилена при этом превышает температуру окружающей среды всего на 10-15°С.
Минимальное количество воды, необходимое для охлаждения при разложении 1 кг карбида кальция, может быть рассчитано следующим образом.
При разложении 1 кг 70%-го карбида кальция образуется 0,284 кг ацетилена и 1,127 кг гидрата окиси кальци т.е. гашеной извести (принимая содержание окиси кальция в карбиде кальция равным 24%).
Принимаем, что начальная температура воды равна 15° С, а температура в генераторе во время работы равна 60° С. Уравнение теплового баланса для 1 кг карбида кальция выражается следующим образом:
где q — количество тепла, выделяющееся при разложении 1 кг 70%-го карбида кальция, равное 397 ккал/кг
q1 — количество тепла, затрачиваемое на нагревание получаемой гашеной извести с 15 до 60°С:
q1= 1,127×(60-15)-0,23= 11,7 ккал
0,23 — средняя теплоемкость гидрата окиси кальция в ккал/кг
q2 — количество тепла, затрачиваемое на нагревание получаемого ацетилена с 15 до 60° С:
q2=0,284×(60-15)-0,336 = 4,3 ккал
0,336 — средняя теплоемкость 1 кг ацетилена в ккал в указанном интервале температур
q3 — тепло, затрачиваемое на испарение воды в количестве 0,034 кг (при 60° С содержание водяных паров, насыщающих ацетилен, полученный из 1 кг карбида кальция, равно 34 г) скрытая теплота парообразования воды — 539 ккал/кг
q3 = 0,034×539+0,034×1×(60-15) -19,9 ккал
q4 — потеря тепла в окружающую среду и на нагревание стенок генератора, она составляет примерно 7% от общего количества выделяющегося тепла:
q4=397×7/100=27,8 ккал
q5 — количество тепла, расходуемое на нагревание воды до температуры 60° С:
q5=q×(q1+q2+q3+q4)=397×(11,7+4,3+19,9+27,8) = 336,3 ккал
Искомый минимальный безопасный объем воды равен:
Так как 1 м 3 ацетилена при абсолютном давлении 1 кгс/мм 2 и 20°С весит 1,09 кг, следовательно, из 1 кг химически чистого карбида кальция теоретически можно получить 0,406/1,09 = 0,3725 м 3 , или 372,5 л ацетилена.
Как уже говорилось выше, технический карбид кальция обычно содержит не более 70-80% CaC2. Поэтому из 1 кг технического карбида кальция можно получить от 230 до 280 л ацетилена.
Если учесть потери ацетилена на растворение в воде и продувку ацетиленового генератора, то для получения 1 м 3 (1000 дм 3 ) ацетилена практически приходится расходовать 4,3-4,5 кг карбида кальция. Более точные данные о фактическом выходе ацетилена из технического карбида кальция в зависимости от количества примесей (сорта) и размеров «кусков» (грануляции) указаны в ГОСТ 1460.
Для Получение ацетилена из карбида кальция осуществляется в аппаратах, называемых ацетиленовыми генераторами.
Чем меньше размеры кусков карбида кальция, тем быстрее происходит его разложение.
Например: Карбид кальция размером 50×80 мм разлагается полностью в течение 13 мин, а размером 8×15 мм — в течение 6,5 мин.
При величине кусков менее 2 мм карбид кальция считается отходом и называется карбидной пылью. Карбидная пыль разлагается практически мгновенно. При взаимодействии с водой разложение карбидной пыли происходит на поверхности воды и выделяемое тепло не может быть быстро отведено. Это приводит к повышению температуры в зоне реакции и перегреву частиц карбида и выделяющегося ацетилена. При этом особенно опасно присутствие воздуха, так как быстро достигается температура воспламенения ацетилено-воздушной смеси. Поэтому карбидную пыль нельзя применять в обычных ацетиленовых генераторах, рассчитанных для работы на кусковом карбиде кальция, так как это может вызвать взрыв ацетилена в генераторе. Для разложения карбидной пыли применяют генераторы специальной конструкции.
Чем выше температура воды, тем быстрее идет разложение карбида кальция. Если вода сильно загрязнена гашеной известью, образующейся при разложении карбида кальция, то реакция разложения замедляется.
При разложении неподвижного карбида кальция в недостаточном количестве воды куски его могут покрываться коркой гашеной извести и сильно перегреваться, при этом может иметь место реакция:
В этом случае разложение карбида кальция происходит за счет отнятия влаги, содержащейся в гашеной извести. В результате повышается плотность корки, что приводит к еще большему перегреву. Поэтому непрерывное удаление извести из зоны реакции имеет большое значение, так как перегрев карбида кальция может привести к взрыву ацетилено-воздушной смеси или вызвать взрывчатый распад ацетилена.
Если производить разложение одинаковых количеств карбида кальция различными постепенно уменьшающимися количествами воды, то температура получаемой смеси ацетилен — водяной пар будет соответственно повышаться. При температуре около 90°С почти все тепло (за исключением тепла, затрачиваемого на нагревание ацетилена и карбидного ила) расходуется на образование водяного пара. Эти условия разложения соответствуют процессу, при котором получается сухой гидрат окиси кальция, поскольку вся вводимая в реакцию вода расходуется на разложение карбида и образование водяного пара.
При погружении карбида кальция в воду процесс разложения протекает также весьма неравномерно: вначале реакция идет очень активно с бурным выделением ацетилена, а затем скорость реакции уменьшается. Это объясняется уменьшением поверхности кусков и тем, что они покрываются коркой извести, препятствующей свободному доступу воды.
При перемешивании воды с находящимся в ней карбидом кальция разложение происходит быстрее и равномернее.
Скорость разложения карбида кальция в воде зависит от чистоты карбида кальция и поверхности соприкосновения кусков карбида кальция с водой.
Скорость разложения карбида кальция в воде является весьма важным элементом, характеризующим качество карбида кальция. Для практических целей пользуются понятием продолжительности разложения.
Продолжительностью разложения карбида кальция считают время, в течение которого выделяется 98% от всего количества ацетилена, который может быть выделенным из карбида кальция, так как остаток разлагается очень медленно и не характеризует процесс разложения применительно к условиям работы ацетиленовых генераторов.
В таблице ниже приведены экспериментальные данные о продолжительности разложения карбида кальция в зависимости от размеров его кусков.
Источник: weldering.com
Что будет если в карбид добавить воды
Ваша корзина пуста, для оформления заказа выберите товар в каталоге
Поиск по каталогу
Доставка продукции осуществляется компанией ХИМОПТТОРГ во все регионы Центральной России:
- Белгородская область
- Липецкая область
- Курская область
- Тамбовская область
- Воронежская область
Карбид кальция: применение и меры безопасности
Определение
– 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
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 + 2h3O => Ca(OH)2 + C2h3 — .
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 —
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.
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 h3O образует ацетальдегид, из которого изготавливается синтетическая уксусная кислота, ацетон, искусственные смолы и этиловый или водочный спирт
C2h3 + h3O → Сh4-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.
– 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.
Источник: himopttorg.ru
Какой газ выделяет карбид кальция?
Торцевые уплотнения, причины выхода со строя в насосах
План:Торцевое уплотнение – это узел, предназначенный для обеспечения герметичности насоса в местах, где вал проходит через крышку насоса. Герметичность в таких узлах добивается за счет плотного прижатия по торцевым плоскостям двух прецизионных (высокоточных) деталей – вращающейся и неподвижной. Для предотвращения утечек точность деталей должна быть очень высокой, такая точность достигается шлифовкой и притиркой контактируемых поверхностей.
Роль торцевого в конструкции разных насосах.
Если в насосах сухого исполнения торцевое уплотнение призвано не пропускать перекачиваемую жидкость из насосной в окружающею среду, то в погружных насосах торцевое уплотнение не пускает воду в электродвигатель и предотвращает короткое замыкание. Для повышения надежности против протечек нередко размещают два торцевых на одном валу. В таком случае дополнительно используют охлаждающую жидкость, нередко масло, которое в свою очередь является диэлектриком и при попадании в электродвигатель не приводит к короткому замыканию.
Типы и классификация торцевых уплотнений
Конструктивно торцевые уплотнения делятся на разборные и катриджевые, на сбалансированные и несбалансированные.Материалы торцевых и их характеристики
Материалы пар трения зависят от характеристик перекачиваемой жидкости, температуры и давления. Всех их можно поделить на мягкие и твердые. В зависимости от поставленных задач могут использоваться в различных комбинациях такие материалы: карбид кремния, оксид алюминия, карбид вольфрама, графиты пропитанные металлами или синтетическими смолами. Как вторичное уплотнение могут использоваться резина (TPDM), витон (FKM), нитрил (NBR).Причины выхода со строя, профилактика и меры по сохранению работоспособности торцевых и насосов в целом
Торцевое уплотнения является наиболее точным, прихотливым и быстро изнашиваемым узлом во всем насосе. По статистике сервисного центра 70% всех неисправностей связаны с торцевым уплотнением. Статистика выхода со строя торцевого выглядит так:
Износ(30%) – износ это естественный процесс, прямо зависящий от количества мотто часов, которые проработал насос. Но на интенсивность износа влияют еще несколько факторов, так например, высокие температуры или абразивные включения тоже уменьшают срок службы торцевого уплотнения. Для увеличения срока службы необходимо подбирать торцевые уплотнения с материалами, которые более приспособлены под ваши задачи. Таких факторов очень много и по каждому конкретному случаю рекомендуем обращаться к специалистам.
Неправильное применение (15%) – это случай когда неправильный подбор торцевого приводит к гиперинтенсивному износу(3-6 месяцев), или утрате своих свойств вторичных уплотнений. Так, например, для масел и эмульсий необходимо использовать витон (FKM) как материал вторичного уплотнения (простая резина EPDM не имеет химической стойкости к нефтепродуктам).
Сухой ход (15%) – перекачиваемая жидкость выполняет функцию охлаждения и частично смазывания пар трения и когда происходит завоздушивание, или насос вообще включили, не подав воду, происходит перегревание торцевого что может вывести со строя, как пары трения, так и резиновые уплотнения. Профилактикой таких неисправностей является систематический спуск воздуха с насосной части через специально предусмотренные спускники и правильно, профессионально настроенная автоматика. Как показывает практика большинство случаев поломок по сухому ходу связаны с халатностью или непрофессионализмом наладчиков или обслуживающего персонала.
Залипание уплотнения (15%) – сюда относятся как прилипания резиновых уплотнений к валу, так и слипания между собой шлифованных поверхностей пар трения после длительного простоя, что приводит к образованию шероховатостей и сколов в момент срыва вала с мертвой точки. Для предотвращения залипания при длительном простое или складском хранении необходимо периодично прокручивать вал (для складского хранения вручную, если насосы смонтированы – можно кратковременно включить). В современных системах управления предусмотрено кратковременное включение насосов при длительном простое – «защита от залипания»
Монтаж (10%) – неквалифицированный монтаж торцевого уплотнения, плохая балансировка рабочего колеса, не юстированные полумуфты, нарушения монтажа подшипников, отсутствия масла(для водоотведения).
Таблица подбора торцевых уплотнений:
| Тип жидкости: | Холодная вода | Вода в системах охлаждения | Растворы этилен гликолей или солевые растворы в системах охлаждения | Горячая вода | Сетевая вода с антикорозионными добавками NaOH (pH 9…10) | Котловая питательная вода | Масла или водно-масляные растворы |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Области применения: | Питьевая или техническая вода 5-12°C | Кондиционирование 0-20°C | Системы охлаждения или кондиционирования -40 – +15°C | Отопление <90°C | Центральное отопление <90°C | Подпитка котлов >90°C; <140°C | Горючие масла или промышленные отработанные масла |
| Предостережение! | – | – | Риск утечки из-за наличия присадок | – | – | – | Риск разрушения резины |
| Типы необходимых уплотнений: | Любые типы, Резина-EPDM | Любые типы, Резина-EPDM | Типы с уменьшенной площадью трения, тверд./тверд., EPDM | Любые типы, Резина-EPDM | Любые типы, Резина-EPDM | Твердые/мягкие, EPDM | FKM (Viton) |
| Коды применяемых уплотнений: | BAQE, BUUE, BUBE, AUUE, HQQE | BAQE, BUUE, BUBE, AUUE, HQQE | RUUE, RQQE, CQQE or GUUE, HQQE | BAQE, BUUE, BUBE, AUUE, HQQE | BAQE, BUUE, BUBE, AUUE, HQQE | BAQE, HQBE | Любые с кодом XXXV, например BQQV, BUBV, HQQV |
Так как торцевое уплотнение важный, но быстро изнашиваемый узел насоса во избежание простоев и связанных с этим убытков рекомендуется держать на складе запас этих деталей.
С уважением
Городов Евгений
Погружение – карбид – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Погружение – карбид
Cтраница 1
Погружения карбида, когда уровень воды остается постоянным, а заряд карбида кальция в зависимости от объема ацетилена в гаэосборнике поднимается или опускается, благодаря чему изменяется количество замачиваемого карбида кальция. [1]
При погружении карбида кальция в воду процесс разложения протекает неравномерно. Вначале реакция идет очень активно, с бурным выделением ацетилена, а затем скорость ее снижается. Это объясняется уменьшением поверхности кусков карбида кальция и тем, что они покрываются коркой извести, препятствующей свободному доступу воды к частицам карбида. [3]
Работа генераторов систем погружения карбида и вытеснения воды характеризуется тем, что в них происходит периодическое соприкосновение карбида с водой. Регулирование выработки газа в этих генераторах осуществляется изменением продолжительности контакта карбида кальция с водой. [4]
Генераторы системы вытеснения воды и погружения карбида основаны на получении ацетилена в результате взаимодействия карбида кальция с водой, осуществляемого их прерывистым соприкосновением. Регулирование производится изменением продолжительности соприкосновения карбида кальция с водой. В генераторах системы вытеснения воды подвижным является уровень воды, а в генераторах системы погружения карбида – заряд карбида. [5]
Генераторы, работающие по варианту погружение карбида, являются наиболее взрывоопасными, так как в большинстве случаев имеют плавающий колокол, к которому подвешена корзина с карбидом. Поскольку под колокол генератора при загрузке попадает большое количество воздуха, для продувки генератора приходится затрачивать большое количество ацетилена и тем не менее в верхней части колокола часто остается ацетилено-воздушная смесь. Поэтому разложение карбида, происходящее в этих генераторах преимущественно в газовой среде, может протекать в присутствии воздуха, что представляет значительную опасность. [6]
Генераторы контактной системы с вариантом погружения карбида являются аппаратами, в которых карбид кальция в корзине, подвешенной к крышке подвижного колокола газгольдера, периодически соприкасается с водой или выходит из нее в зависимости от количества газа. Достоинством варианта является простота конструкции, а существенным недостатком – возможность перегрева ацетилена. В настоящее время такие генераторы в СССР не выпускаются. [7]
В генераторах, работающих по способу погружения карбида кальция, загрузочная корзина, как правило, подвешивается к плавающему колоколу. [8]
Генераторы контактной системы, работающие по варианту погружения карбида, являются наиболее взрывоопасными. [9]
Генераторы контактного типа делятся на две системы: с вытеснением воды и с погружением карбида. В генераторах с погруж ением карбида в зависимости от давления газа карбид погружается в воду. [11]
По принципу действия различают генераторы систем: вода на карбид, карбид на воду и контактные с погружением карбида в воду и с вытеснением воды. [12]
По способу взаимодействия карбида кальция с водой и регулирования выработки ацетилена генераторы также делятся на три группы: карбид в воду, вода на карбид, контактную с вытеснением воды или погружением карбида. В генераторах системы карбид в воду куски карбида сбрасываются из загрузочного бункера в воду. Разложение карбида регулируется изменением количества сбрасываемого карбида. [14]
Генераторы контактной системы могут работать по способу вытеснения воды, когда загрузочное устройство с карбидом неподвижно, а количество замоченного карбида регулируется изменением уровня воды в зависимости от давления вырабатываемого ацетилена, и по способу погружения карбида, когда уровень воды остается неизменным, а уровень загрузки карбида в зависимости от объема или давления газа в газосборнике поднимается или опускается, и количество карбида, вступающего в контакт с водой, изменяется. [15]
Страницы: 1 2 3
Эффективные уплотнения из карбида кремния для проверенных водяных насосов
Что касается различных частей, из которых состоит водяной насос Dolz, в этом посте мы сосредоточимся на компоненте, отвечающем за , защищающем от любых возможных утечек и загрязнений : динамическое уплотнение.
Наряду с подшипником важнейшим элементом водяного насоса является уплотнение, так как от них зависит его герметичность. Следовательно, его основная функция – защита подшипника путем предотвращения утечек и загрязнения охлаждающей жидкостью, попадающей в герметичный водяной насос .
Задача в этом процессе состоит в том, чтобы позволить вращающемуся валу войти во «влажную» зону насоса , не допуская выхода некоторой части охлаждающей жидкости. И по этой причине необходимо, чтобы между насосом и корпусом было уплотнение, поддерживающее давление процесса и трение, вызванное вращением вала.
Традиционно это достигалось путем набивки: шнур, пропитанный гидроизоляционной смазкой , который наматывался на вал за турбиной.
Техника, которая развивалась по мере того, как в автомобильном секторе были разработаны новые двигатели. Поэтому было необходимо создать более надежных и долговечных конфигураций для получения максимально возможных прочностных свойств уплотнения.
Уплотнения по последнему слову техники
В Industrias Dolz у нас есть самосмазывающихся уплотнений из карбида кремния с каучуками HNBR и синтетическими графическими контактными кольцами. Продукт высочайшего качества для оптимальной работы водяного насоса.
Благодаря новаторскому дизайну и качественной охлаждающей жидкости эти уплотнения полностью предотвращают утечку , что обеспечивает длительный срок службы водяного насоса.
Компоненты динамического уплотнения:
- Твердый углерод
- Уплотнения из карбида кремния
- Пружина из нержавеющей стали
- Каучуки (NBR и HBNR)
- Корпус из нержавеющей стали (фиксированный)
- Труба из окрашенной стали (бесплатно)
Современные материалы , характеризующиеся высокой твердостью, низким тепловым расширением, высокой жесткостью и хорошей устойчивостью к износу.
Уплотнения из карбида кремния состоят из двух отдельных частей, одна из которых прикреплена к корпусу, а другая вращается вдоль оси подшипника. Все это в виде единой детали, которая монтируется независимо от турбины с помощью устройства т, обеспечивает точную регулировку высоты и сохранение его сопротивления.
Продолжайте читать: 3 причины одновременной замены ремня ГРМ и водяного насоса
Карбид кремниевые уплотнения Revolution
Карбид кремния (SiC) – это материал с высокой твердостью , подобной алмазу, что делает его идеальным для использования в процессах производства компонентов, которые подвергаются воздействию экстремальных температур, напряжения и частоты.
Этот полупроводниковый и огнеупорный материал устойчив к истиранию и износу , что дает множество преимуществ, таких как высокая теплопроводность, высокое механическое сопротивление и низкий коэффициент трения.
В результате увеличивается срок службы водяного насоса.
Dolz, инновации с 1934 года
Помимо поставки самых опытных водяных насосов на рынке, Dolz обеспечивает герметичность всех производимых деталей посредством строгого процесса, в ходе которого калибрует и обнаруживает любые возможные утечки.
Опережая отрасль послепродажного обслуживания, мы выполняем наше твердое намерение развиваться с точки зрения дизайна, производства и доставки, предлагая нашим клиентам лучшие решения и обеспечивая отличное качество , обслуживание и инновации. Есть вопросы? Мы будем рады Вам помочь!
Горные фонари и шляпы – Карбидные лампы
Карбидные лампы
| Патентный чертеж Франклина Болдуина |
Карбидные лампы работают за счет реакции карбида кальция (CaC 2 ) с водой (H 2 O).В результате этой реакции образуется газообразный ацетилен (C 2 H 2 ), который горит чистым белым пламенем. Газ ацетилен был первоначально открыт Эдмундом Дэви в 1836 году, но коммерческое производство карбида кальция стало возможным только благодаря усилиям Томаса Уилсона в 1894 году. Фредерику Болдуину приписывают разработку первой карбидной горнодобывающей лампы, имеющей патент США № 656 874 на ацетилен. Газовая лампа, которая была предоставлена 28 августа 1900 года. Вскоре после этого началось коммерческое производство карбидных ламп для горнодобывающей промышленности, и коллекция в Отделе труда и промышленности отражает множество дизайнеров и производителей карбидных ламп, включая Baldwin, Auto-Lite, Guy’s Dropper, Shanklin. , Дьюар и Вольф.Карбидные лампы были разных размеров для разных целей: лампы меньшего размера были лампами с цоколем, лампы большего размера были ручными или подвесными лампами.
Общая конструкция карбидных ламп была одинаковой у всех дизайнеров и производителей, с различиями, которые часто заключались в усовершенствовании механизма подачи капель воды или подачи газа. Сходство ламп было проблемой для Фредерика Болдуина, который подал в суд на многих своих конкурентов за нарушение патентных прав. Конструкция карбидной лампы состоит из двух камер – верхней камеры для воды и нижней камеры для карбида кальция.Ацетилен образуется, когда вода с верхнего уровня лампы встречает карбид кальция, хранящийся в основании, через механизм капель. Количество воды, протекающей в контейнер из карбида кальция, можно регулировать: большее количество воды дает больше газа и большее пламя, когда лампа горит. Газ направляется в горелку, где зажигается спичкой или встроенным бойком. Когда пламя горит, отражатель позволяет шахтеру управлять направлением света.
| Карбидные лампы горняков на расстоянии одной мили в шахту, шахта Кинг Харлан, Кентукки, 5 мая 1929 года. |
Карбидная лампа состояла из нескольких усовершенствований как масляной лампы, так и свечи в качестве средства освещения в негазовых шахтах. Лампа не вырабатывала окиси углерода, потребляла меньше кислорода, давала более яркий свет 4-6 свечей и имела более высокое качество света, чем свечи или масляные лампы, которые она заменяла. Были проблемы и с карбидной лампой. Среднее время работы ламп с карбидными цоколями составляло всего около четырех часов, что требовало заправки карбидом в середине смены, что могло оставить шахтера в темноте.Наконечник горелки также был склонен к засорению, и сильные удары или ветер внутри шахты также могли погасить свет.
Популярность карбидных ламп для горнодобывающей промышленности была недолгой, так как лампы с питанием от электрических батарей стали популярны примерно в 1918 году из-за их превосходного освещения, безопасности и продолжительности работы и почти полностью заменили карбидные лампы к 1930-м годам.
Реакции воды и молекул C1 на карбидных и металл-модифицированных карбидных поверхностях
Образование карбидов может значительно изменить физические и химические свойства основных металлов.В текущем обзоре мы суммируем общие тенденции в реакциях воды и молекул C1 над карбидом переходных металлов (TMC) и поверхностями и тонкими пленками TMC, модифицированными металлами. Хотя основное внимание в настоящем обзоре уделяется теоретическим и экспериментальным исследованиям реакций молекул C1 (CO, CO 2 , CH 3 OH, и т. Д. ), реакции воды также будут следует сделать обзор, поскольку вода играет важную роль во многих реакциях превращения C1.Этот обзор организован путем отдельного обсуждения термических реакций и электрохимических реакций, что дает представление о применении ТМС в гетерогенном катализе и электрокатализе соответственно. В термических реакциях мы обсуждаем термическое разложение воды и метанола, а также реакции CO и CO 2 на поверхностях TMC. В области электрохимических реакций мы обобщаем недавние исследования реакции выделения водорода, электроокисления метанола и CO и электровосстановления CO 2 .Наконец, также обсуждаются возможности будущих исследований и проблемы, связанные с использованием ТМС в качестве катализаторов и электрокатализаторов.
У вас есть доступ к этой статье
Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуй снова?Наночастица карбида вольфрама, легированного азотом, как эффективный бифункциональный электрокатализатор для расщепления воды в кислоте
Теоретические расчеты
Расчеты по теории функционала плотности (DFT) были выполнены для изучения связывания водорода с различными каталитическими поверхностями и коррелировали рассчитанные энергии связи водорода (HBE) к ЕЕ деятельности.Результат расчета HBE на Pt (111) составляет -0,47 эВ, как показано на рис. 1a, что очень похоже на опубликованный результат -0,46 эВ 41 , подтверждая достоверность нашего метода расчета. Далее мы сосредоточимся на связывании водорода с поверхностью (001) WC, поскольку, согласно более раннему исследованию 42 , было показано, что это наиболее стабильная поверхность. Как показано на рис. 1b, атомы водорода прочно связываются между двумя атомами W, при этом расчетная HBE на атом H составляет -1,05 эВ, что значительно более отрицательно, чем для Pt (111) (-0.47 эВ). Следовательно, связанные с поверхностью атомы водорода не отрываются от поверхности так легко, как H 2 с поверхности WC (001), что согласуется с наблюдаемой низкой активностью HER WC. Примечательно, что HBE на поверхности N-WC (001) уменьшается до -0,72 эВ (рис. 1c) после легирования WC N, становясь намного ближе к H-связи на Pt (111). Следовательно, рассчитанные HBE предполагают, что HER-активность WC может быть значительно улучшена за счет азотного допирования. Также были исследованы и продемонстрированы вариации HBE с различным количеством легирования азота 6.25 ат.% Легирования N в N-WC как оптимальное значение (дополнительный рисунок 1).
Рис. 1DFT геометрии связи водорода и энергии связи. Геометрии связывания водорода и энергии связи – поверхность WC (001), поверхность b N-WC (001), поверхность c – Pt (111) и d – – расчетная парциальная плотность состояния (DOS) WC. (001) и N-WC (001). Вертикальной штриховой линией обозначено положение уровня Ферми. Цветовой ключ: черные, коричневые, белые, синие и серые шары представляют атомы C, W, H, N и Pt соответственно
Парциальная плотность состояний (DOS) на отдельных поверхностных атомах WC показана на рис.1d, по сравнению с N-WC, чтобы проанализировать влияние легирования N на электронную структуру WC. Отметим, что плотность 5d-состояний атомов W на поверхностях N-WC (001) смещена вниз по сравнению с плотностью на поверхностях WC (001), что указывает на более отрицательный центр d-зоны атомов W на N-WC (001). Действительно, вычисленный центр d-полосы W на WC (001) равен -1,12 эВ, в то время как центр на N-WC (001) рассчитан как -1,50 эВ, что близко к таковому на поверхностях Pt (111). Более низкий центр d-полосы приводит к более слабой адсорбции H на каталитической поверхности (дополнительный рис.2) 43 . Эти результаты дают ценную информацию о влиянии легирования N на электронную структуру и предполагают более подходящую адсорбцию H на поверхности N-WC для стимулирования активности HER.
Синтез электрода наночастиц N-WC
Электроды наночастиц WC, легированных азотом, были приготовлены с помощью последовательного двухэтапного подхода (рис. 2a). На первом этапе для выращивания наночастиц WO 3 на бумаге из углеродного волокна (CFP) использовали контролируемую гидротермальную реакцию вольфрамовой кислоты. Затем наноразмерную матрицу WO 3 подвергали восстановлению и одновременно карбонизации и легированию азотом при высокой температуре, используя меламин в качестве источника как углерода, так и азота.Условия химического осаждения из паровой фазы были оптимизированы для достижения высокой активности HER. Плотности тока для приложенного потенциала -200 мВ относительно RHE были измерены как индексы. Оптимальные условия, обеспечивающие наивысшую каталитическую плотность тока, оказались при температуре 850 ° C в течение 3 часов (дополнительный рисунок 3). Порошок WC с примесью азота без структуры наночастиц (N-WC), наноразмер WC без примеси азота (наноразмер WC) и порошок WC (WC) также были приготовлены при оптимизированной температуре и времени для использования в качестве контрольных образцов (см. Подробности в Раздел «Методы»).
Рис. 2Изготовление наноразмерных электродов из N-WC для HER. a Схематическая иллюстрация: WO 3 наномассивы на CFP были синтезированы не темплатной, самоорганизующейся гидротермальной реакцией вольфрамовой кислоты; затем наноразмерную матрицу WO 3 восстанавливали, карбонизировали и легировали азотом меламином при высокой температуре, чтобы получить наноразмерную матрицу N-WC, которую использовали непосредственно в качестве высокоэффективного каталитического электрода HER или OER. b СЭМ WO 3 наномассив. c СЭМ наночастиц N-WC. Масштабная линейка в b и c : слева вверху 20 мкм, слева внизу 5 мкм, справа 200 нм
На рисунке 2b показана сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) WO 3 , выращенного на CFP, которая демонстрирует структуру нанометрового массива. состоит из тонких лент длиной около 5 мкм, шириной ~ 400 нм и толщиной ~ 10 нм. Морфология WO 3 хорошо сохранялась после преобразования в наномассив N-WC (рис. 2c), за исключением того, что он стал тоньше на 2–3 нм. Идеальное поддержание структуры наномассивов может быть связано с морфологией тонкого пояса, когда большинство атомов кислорода находится у поверхности, поэтому атомы кислорода могут быть легко извлечены и заменены атомами углерода или азота без повреждений.На рис. 3а показаны данные дифракции рентгеновских лучей (XRD) CFP, наночастицы WO 3 и нанометрии N-WC. На профиле XRD CFP пики при 26,4 ° и 42,5 ° являются особенностями графита (PDF № 41–1487). Рентгенограмма наночастиц WO 3 хорошо совпадает с гексагональной WO 3 (PDF № 75–2187). После восстановления и карбонизации WO 3 гексагональная фаза WC (PDF № 51–0939) была успешно приготовлена, как показано на рентгенограмме нанометрового диапазона N-WC, в которой пик при 42,5 ° относится к дополнительному тетрагональному углероду (PDF # 54–0501).Изображения просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) на рис. 3b показывают, что каждая лента N-WC состоит из параллельных узких лент, расположенных бок о бок. На поверхности много наночастиц диаметром около 3 нм. Изображение ПЭМ высокого разрешения (ПЭМВР) показывает полосы решетки наночастиц. Расстояние d 0,25 нм соответствует плоскостям (100) гексагонального WC. Дифракционные кольца WC (001) и WC (100) можно было ясно увидеть на изображении SAED (дополнительный рис. 4). Из карты SEM-энергодисперсионного спектрометра (EDS), показанной на дополнительном рис.5, вольфрам и углерод являются основными компонентами наночастиц N-WC с очень небольшим количеством азота. Для сравнения на дополнительном рис. 6 показаны дифрактограммы CFP, наночастиц N-WC, N-WC и наноразмеров WC. Все они ведут себя как чистые фазы WC (PDF № 51–0939). EDS наночастиц WC на дополнительном рис. 7 показывает отсутствие азота.
Рис. 3Характеристика электрода из наночастиц N-WC. a рентгенограмм CFP и синтезированного наночувствительного элемента WO3 и наночувствительного элемента N-WC. b HRTEM наночастиц N-WC. c XPS-съемка наночастиц N-WC и XPS высокого разрешения d N 1 с и e W 4f. f Распределение элементов TEM-EDS в наномассиве N-WC. Масштабная шкала в b : слева 200 нм, справа 2 нм. Масштабная линейка в f 1 мкм
Данные рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) были выполнены, чтобы получить более полное представление о химической среде наночастиц N-WC. Из данных XPS на рис. 3c можно идентифицировать элемент N, и его содержание на поверхности образца составляет около 8.0 ат.%. На рисунке 3d показан профиль XPS высокого разрешения N 1s. Подгоночные пики при 399,7 и 401,3 эВ могут быть отнесены к характеристикам связей N – C, а пик при 398,7 эВ, как сообщается, представляет связь N-W 44 . Наличие связи N – W также подтверждается данными РФЭС W 4f на рис. 3д. Пик при более высокой энергии связи 41,3 эВ является результатом неизбежного окисления поверхности наночувствительного элемента N-WC при воздействии воздуха. Предполагается, что энергия связи при 35,5 и 38 эВ представляет собой связи W – N 45 , а пики сосредоточены на 32.5 и 34,6 эВ относятся к связям W – C 18,46 .
На рис. 3f и в дополнительной таблице 1 показаны результаты TEM-EDS и соответствующее распределение элементов в наноразмерной матрице N-WC. Как показано на элементном картировании, N равномерно распределен вдоль нанополос N-WC. Спектр TEM-EDS наноразмерной матрицы N-WC показан на дополнительном рис. 8. Согласно результатам TEM-EDS, содержание N составляет около 6,6 ат.%, Что близко к результату исследования XPS, что указывает на то, что элемент N равномерно легирован внутри образца.
Электрокаталитическое выделение водорода
Электрокаталитические характеристики электродов наночастиц N-WC для HER были измерены с трехэлектродной конфигурацией в 0,5 M H 2 SO 4 . На рис. 4а показаны кривые линейной вольтамперограммы (LSV) для различных электрокатализаторов с поправкой на iR. Содержание металла в катализаторах на основе WC составляет всего 10 мг / см -2 . Электрод WC демонстрирует каталитические характеристики с перенапряжением -193 мВ при -10 мА см -2 и -513 мВ при -200 мА см -2 , что сравнимо с катализатором WC, обычно сообщаемым 18,39 .После легирования азотом электрод N-WC показывает значительно улучшенное каталитическое поведение, с перенапряжением -113 мВ для управления каталитическим током -10 мА см -2 и перенапряжением -310 мВ для -200 мА см -2 . Эффект N-легирования подтвердил предположение, сделанное на основе расчетов DFT, показывающих, что N в N-WC может сделать энергию связи W – H более подходящей для кинетики HER.
Рис. 4Производительность и сравнение HER. – LSV коммерческих нанометров Pt / C, WC, WC, N-WC и N-WC в 0.5 M H 2 SO 4 с коррекцией инфракрасного излучения со скоростью сканирования 1 мВ / с. b Тафельских участков, рассчитано из a . c Импеданс по переменному току WC, наночастиц WC, наноразмеров N-WC, N-WC и коммерческих катализаторов Pt / C. d Испытание на стабильность наночастиц N-WC при перенапряжении -0,144 В в течение 10 часов, а затем -0,156 В в течение еще 10 часов с поправкой на iR
Кроме того, наноструктурирование также оказывает благоприятное влияние на каталитические характеристики. Наночастица WC показывает -200 мА · см -2 при -320 мВ, показывая улучшенные каталитические характеристики по сравнению с аналогом из WC (-513 мВ).Наиболее важно то, что наночастица N-WC демонстрирует наиболее впечатляющую активность HER с небольшими перенапряжениями -89 мВ при плотности тока -10 мА · см -2 и -190 мВ перенапряжения при -200 мА · см -2 (дополнительная таблица 2 ). Такая каталитическая активность превосходит ранее сообщенные электроды на основе карбида (дополнительная таблица 3). Характеристики наномассивов N-WC также являются выдающимися среди лучших электрокатализаторов HER на основе неблагородных металлов в кислоте (дополнительная таблица 4). Данные по площадям электрохимической активной поверхности (ECSA) были получены из кривых CV в нефарадеевской области (см. Подробности в разделе «Методы» и на дополнительном рис.9). Оба образца наномассивов показывают значительно большую ECSA, чем образцы порошка (дополнительный рис. 10). После нормализации ECSA превосходство образцов N-WC все еще остается значительным, что еще раз демонстрирует улучшение внутренней активности за счет N-допинга (дополнительный рис. 11). Кроме того, образцы наномассивов демонстрируют гораздо более высокую активность, чем их порошковые аналоги, что означает, что структура наноразмеров способствует HER не только из-за увеличенной площади поверхности, но также из-за ускоренного отъезда пузырьков газа.
Как показано на рис. 4b, тафелевский наклон наноразмерной матрицы N-WC для HER составляет −75 мВ дек. −1 , что является наименьшим среди всех электрокатализаторов на основе WC, демонстрируя более благоприятный процесс HER для N -WC наноразмерный электрод. Кинетика быстрой HER-реакции N-WC также отражается небольшим сопротивлением переносу заряда 0,5 Ом при потенциале -0,5 В относительно обратимого водородного электрода (рис. 4c).
Стабильность наночастиц N-WC была протестирована при перенапряжении –0.144 В (~ -20 мА · см -2 ) в течение первых 10 часов, а затем -0,156 В (~ -50 мА · см -2 ) в течение следующих 10 часов, как показано на рис. 4d. Плотность тока увеличилась на 2,9% на первом этапе, а затем снизилась на 1,9% при повышении перенапряжения в следующие 10 часов электролиза. Об отличной стабильности при −50 мА см −2 никогда не сообщалось для карбида вольфрама 18,35,36 . Увеличение плотности тока на -0,144 мВ означает, что электрод активируется в первую очередь во время HER.Затем в следующем периоде появляется спад каталитического тока. Чтобы проверить этот процесс, мы дополнительно проверили стабильность свежего образца при примерно -60 мА см -2 . Как показано на дополнительном рис. 12, плотность тока увеличивалась в первые 6 часов, а затем немного уменьшалась до равновесного состояния, при котором ток оставался неизменным в течение оставшихся 12 часов. Плотность тока снизилась примерно на 0,5% после всего 22-часового испытания при −60 мА · см −2 . Чтобы смоделировать промышленное производство H 2 при большой плотности тока с прерываниями, мы провели испытание на стабильность при прерывистом режиме при −100 мА · см −2 (дополнительный рис.13). Плотность тока снизилась примерно на 14% после 30 ч электролиза воды. Превосходная каталитическая стабильность может быть объяснена его высокой химической стабильностью и устойчивостью структуры наномассивов к высвобождению пузырьков. На основании посмертного анализа XPS (дополнительный рис. 14) превосходная стабильность наночастиц N-WC дополнительно подтверждается незначительными структурными различиями до и после длительного электролиза воды.
Поведение пузырьков
Поведение при высвобождении пузырьков во время электрокаталитической реакции при -200 мВ vs.RHE были записаны с помощью высокоскоростной камеры. Хорошо видно, что наноразмерная матрица WC и WC демонстрирует меньшую и более медленную эволюцию H 2 , чем электроды наночастиц N-WC и N-WC (дополнительный фильм 1 и снимки на рис. 5a). Наблюдаемая значительная разница показывает, что легирование азотом увеличивает внутреннюю каталитическую активность за счет модуляции электронной структуры WC, как предполагают наши расчетные прогнозы. Между тем, на поверхностях электродов из WC и N-WC мы могли видеть большие участки светоотражающих газовых пленок, образовавшихся в результате сильного прилипания газа H 2 к поверхности электрода.Как только активные центры изолированы от водного электролита прилипшими пузырьками или газовыми пленками, электрокаталитическая реакция замедляется. Напротив, не было явной газовой пленки или больших пузырьков, прилипших к поверхности наночувствительной матрицы WC или наночастицы N-WC, поэтому каталитическая HER продолжается без перебоев. Кроме того, пузырьки на наномассиве N-WC намного меньше и уходят намного быстрее, чем пузырьки на других электродах.
Рис. 5Исследование поведения пузырьков. a Снимки отрыва пузырьков от различных электродов при −200 мВ в зависимости отRHE. b Углы контакта пузырьков, c силы адгезии пузырьков и d распределения пузырьков по размерам на различных электродах WC, нанометрицы WC, N-WC и N-WC нанометров. Масштабная линейка в a : 100 мкм
Значительные различия в поведении пузырьков предполагают более слабую адгезию пузырьков на электроде наномассивов, чем на плоском электроде, что количественно описывается краевым углом (CA) и силой сцепления (AF ). Как показано на рис. 5b и c, ненаноструктурированные электроды показывают CA = 146 ° и AF = 19 мкН для WC, в то время как CA = 148 ° и AF = 12 мкН для N-WC.Напротив, два электрода наномассивов показывают значительное увеличение CA (156 ° для наночувствительного элемента WC и 163 ° для наночувствительного элемента N-WC) и уменьшение AF (5 мкН для наночувствительного элемента WC и почти не обнаруживается для наночувствительного элемента N-WC). Эти данные подтверждают тот факт, что придание шероховатости поверхности может улучшить каталитическую активность HER за счет ослабления взаимодействия пузырьков с поверхностью электрода, что способствует быстрому высвобождению пузырьков H 2 . Кроме того, электроды из WC, легированного азотом, демонстрируют немного большую CA и более слабую AF, чем их аналоги из WC, не легированные азотом, с той же структурой, что является дополнительным свидетельством того, что легирование азотом ослабляет силу между пузырьками H 2 и поверхностью электрода. .
Распределение размеров пузырьков, оторвавшихся от электродов, количественно определено статистически на рис. 5d. Средние размеры пузырьков на наноразмерной матрице WC и наночастице N-WC существенно не различаются, и подобное наблюдение применимо к электродам из WC и N-WC. Однако при сравнении электродов наноразмеров с их неструктурированными аналогами преимущества очевидны – меньший размер пузырьков наряду с большей CA и более слабой AF. Соответственно, наночастица WC демонстрирует гораздо лучшую каталитическую активность, чем WC, в то время как наночастица N-WC превосходит N-WC.Таким образом, дополнительно подтверждается ускоряющий эффект структурирования наномассивов в направлении HER.
Электрокаталитическое выделение кислорода
В 0,5 MH 2 SO 4 , характеристики OER наночастиц N-WC были измерены с фольгой Pt в качестве противоэлектрода, по сравнению с коммерческими 20 мас.% Ir / C и IrO 2 катализатор. Металлическая нагрузка трех электродов составляет 10 мг / см −2 . Как показано на рис. 6a, OER начинается примерно с 1,35 В на электроде из наномассивов N-WC и примерно от 1.5 В на коммерческом катализаторе Ir / C и IrO 2 . Плотность тока на наномассиве N-WC очень быстро увеличивается с увеличением потенциала. Примерно при 1,7 В относительно RHE плотность тока достигает 60 мА · см −2 . Концентрация O 2 в электролите была обнаружена измерителем растворенного кислорода (DOM) во время электрохимического испытания, когда к нанометрице N-WC периодически прикладывались потенциалы 1,35, 1,4 и 1,45 В. На рис. 6б концентрация O 2 возрастает до 1.5, 1,6 и 1,7 ppm соответственно, когда на электрод подается напряжение 1,35, 1,4 и 1,45 В, и падает каждый раз при отключении напряжения. Синхронизированное изменение между напряжением и концентрацией O 2 указывает на то, что OER действительно происходит при примерно 1,35 В относительно RHE. Хотя OER-активность N-WC наномассивов впечатляет, стабильность N-WC-наномассивов для OER в кислоте все еще нуждается в улучшении, как показано на рис. 6c. Потенциал увеличивается с 1,35 до 1,54 В относительно RHE после 1 часа непрерывного разделения воды при 10 мА · см −2 .Чтобы выяснить причину нестабильности наночастиц N-WC, мы записали дифрактограммы наночастиц N-WC до и после испытания OER, показав, что небольшое количество оксидов вольфрама образовалось на нанометрице N-WC во время испытания OER (рис. 6d). ). Хотя наномассив N-WC пока недостаточно стабилен для практического применения, анод на основе N-WC может стать важным направлением исследований недрагоценных катализаторов OER в кислоте.
Рис. 6Производительность и сравнение OER. a Поляризационные кривые OER, протестированные в 0.5 M H 2 SO 4 наночастиц N-WC, IrO 2 и 20 мас.% Ir / C при скорости сканирования 5 мВ / с с поправкой на iR. b O 2 концентрация в 0,5 M H 2 SO 4 , когда различные потенциалы периодически прикладываются к электроду из наномассивов N-WC. c Испытание на стабильность наночастиц N-WC для OER при 10 мА см −2 . d Рентгенограммы наночастиц N-WC до и после испытания OER
Электрокаталитическое расщепление воды
С нанометрией N-WC в качестве катода, либо нанометрией N-WC (электролизная ячейка, обозначенная как W-W набор) или коммерческой Ir / С (загрузка 5 мг / см -2 ) электрода (электролизная ячейка, обозначенная как W – IrC set) в качестве анода, была измерена общая характеристика водоразделения.При комнатной температуре (20 ° C) эксперимент проводился в 0,5 M H 2 SO 4 , и соответствующие вольт-амперные кривые показаны на рис. 7а. Что касается набора W – IrC, общая реакция расщепления воды начинается примерно при 1,5 В. Мы провели хроноамперометрический тест при 1,5 В без компенсации iR и записали видео электродов (дополнительный фильм 2). На снимке, показанном на рис. 7b, ясно видны пузырьки как на аноде, так и на катоде, что соответствует расщеплению воды, начиная примерно с 1.5 V. Таким образом, наноразмерная матрица N-WC перспективна для практического применения в качестве катода HER. Удивительно, но общее расщепление воды в установке W – W начинается примерно с 1,4 В. До 1,7 В относительно RHE плотность тока достигает 30 мА см −2 . Эти результаты значительны, поскольку о таких превосходных характеристиках каталитического электролиза воды в кислоте никогда не сообщалось с катализаторами из неблагородных металлов. Был проведен хроноамперометрический тест W – W, установленного на 1,4 В, без компенсации iR. На видеозаписи электродов (дополнительный ролик 3) видно, как на электродах активно пузыриться (снимок на рис.7c), что подтверждает высокоэффективное каталитическое расщепление воды с нанометрами N-WC в качестве бифункционального каталитического электрода как для анода, так и для катода. Кроме того, мы протестировали характеристики водоразделения набора W – IrC и набора W – W с питанием от стандартной батареи AA, как показано на рис. 7d и соответствующих видеороликах (дополнительные видеоролики 4 и 5). Пузырьки образуются от электродов набора W – IrC (Дополнительный ролик 6, рис. 7e) и более интенсивно на электродах набора W – W (Дополнительный ролик 7, рис.7f).
Фиг.7Общее разделение воды. a Вольт-амперные кривые общего расщепления воды с нанометром N-WC в качестве катода при использовании Ir / C (обозначенного как W – IrC набор) или N-WC наноразмерного массива (обозначенного как W – W набор) в качестве анода. . b Видеоснимок электролиза воды на установке W – IrC с напряжением 1,5 В. c Видеоснимок электролиза воды на установке W – W с напряжением 1,4 В. d Установка для общего деления воды с питанием от серийная батарея AA и соответствующие снимки барботирования газа при электролизе воды из набора W – IrC ( e ) или набора W – W ( f )
Нитриды, фосфиды, карбиды и силициды | CAMEO Chemicals
Эти соединения легко реагируют с кислородом или воздухом.Они часто бывают пирофорными, особенно если они мелко разделены. Нитриды переходных металлов часто взрывоопасны.
Материалы этой группы являются восстановителями. При контакте с водой они выделяют горючие или ядовитые газы. Многие нитриды реагируют с влагой с образованием газообразного аммиака, который является токсичным и горючим. Фосфиды быстро реагируют при контакте с влагой или кислотами с образованием очень токсичного газа фосфина; фосфиды также могут активно реагировать с окислителями.Неорганические амиды реагируют с влагой с выделением аммиака. Неорганические карбиды реагируют с водой с образованием легковоспламеняющихся газов. Нитриды переходных металлов бурно реагируют с водой, образуя гидроксиды металлов и аммиак. В целом материалы этой группы несовместимы с окислителями, такими как кислород воздуха. Они полностью несовместимы с кислотами, особенно с окисляющими кислотами.
Имеет тенденцию вступать в реакцию с водой с образованием коррозионных или токсичных продуктов. Разъедает кожу и слизистые оболочки.
Соединения этой группы номинально являются солями следующих анионов: [N] 3-, [P] 3-, [Nh3] -, [C] 2- и [Si] 4-.Нитриды, включенные в эту группу, представляют собой ионные нитриды металлов 1 и 2 групп и алюминия.
Включенные фосфиды представляют собой ионные фосфиды, которые легко гидролизуются до фосфина. Фосфин самовоспламеняется на воздухе и является чрезвычайно токсичным.
Карбиды, входящие в эту группу, представляют собой ионные карбиды элементов I, II и III групп Периодической таблицы.Эти материалы легко гидролизуются до ацетилена и других горючих углеводородов.
Силициды – это материалы, которые гидролизуются с образованием силана.
Амид натрия, карбид кальция, силицид магния, нитрид лития, нитрид кальция, карбид алюминия, фосфид алюминия, фосфид кальция, силицид кальция, фосфид магния-алюминия, фосфид магния, фосфид калия, силан магния.
Воспользуйтесь ссылками ниже, чтобы узнать, как эта реактивная группа взаимодействует с любыми реактивных групп в базе данных.
Прогнозируемые опасности и побочные газы для каждой пары реактивных групп будут будет отображаться, а также документация и ссылки, которые использовались для сделать прогнозы реактивности.
EPA требует штрафа в размере 79000 долларов для Union Carbide за предполагаемые нарушения разрешений на загрязнение воды
Предполагаемые нарушения включают несанкционированный сброс ливневой воды
Агентство по охране окружающей среды США планирует подать соглашение о согласии и окончательный приказ для корпорации Южного Чарльстона с гражданским административным штрафом в ожидании 40-дневного периода комментариев, как того требует федеральный Закон о чистой воде (CWA).Это влечет за собой штраф в размере 79 000 долларов против Union Carbide.
Агентство по охране окружающей среды утверждает, что корпорация Union Carbide нарушила свое разрешение Национальной системы удаления загрязнителей (NPDES) и CWA, превысив лимиты сточных вод, сбросив несанкционированный сброс ливневой воды и не выполнив или не поддерживая план предотвращения загрязнения ливневыми водами, который требуется в разрешении. . Завод Union Carbide сбрасывается в реку Канава.
По данным Агентства по охране окружающей среды (EPA),Union Carbide зафиксировала нарушения превышения сточных вод по таким параметрам, как цинк, кадмий, серебро и фекальные колиформные бактерии на восьми разных стоках с ноября 2015 года по июнь 2019 года.
В своем заявлении представитель Union Carbide заявил, что компания серьезно относится ко всем принудительным действиям, сообщает The Charleston Gazette-Mail.
40-дневный период комментариев начался 26 марта, и комментарии будут приниматься до 5 мая.
Комментарии должны быть отправлены по электронной почте региональному секретарю EPA по слушанию в Среднеатлантическом регионе по адресу [электронная почта защищена], и все комментарии должны включать имя автора, адрес и номер телефона.
Согласно The Charleston Gazette-Mail, Union Carbide также ведет отдельную судебную тяжбу с компанией, утверждающей, что Union Carbide сбрасывает загрязнители воды на их территорию.Компания Courtland Company с 2018 года подала три неурегулированных иска против Union Carbide за предполагаемые нарушения со стороны Union Carbide.
Старший судья Джон Копенхейвер-младший отклонил ходатайство компании Courtland Company в окружном суде США по Южному округу Западной Вирджинии о вынесении временного запретительного судебного приказа, предписывающего Union Carbide прекратить все сбросы со свалки в Южном Чарльстоне, через которую происходят утечки опасных веществ. рядом Дэвис-Крик и его притоки.
Прочтите связанный контент о ливневых водах:
Карбид кальция (Камень + Вода = Огонь?) | ScienceBlogs
Карбид кальция – это то, что вы больше не видите, но до того, как электрический свет стал повсеместным и дешевым, он был удивительно полезным. Карбид кальция выглядит скучно – я видел только сероватые комочки. Он действует как соль дважды депротонированного ацетилена (C 2 H 2 , или здесь, скорее, C 2 2-).Все, что реагирует как (я говорю «реагирует как», потому что это, безусловно, немного сложнее, чем структура, которую я привожу ниже, но для нас это достаточно близко), отрицательно заряженный углерод будет довольно простым и будет иметь тенденцию захватывать протон везде, где только возможно. Одним из повсеместно распространенных химикатов, несущих протоны, является вода. Реакция CaC 2 с водой дает Ca (OH) 2 и ацетилен – горючий газ:
В этой молекуле ацетилена хранится довольно много энергии, и она будет гореть довольно хорошо.Из этого получится удобная лампа / грелка для рук, особенно если вы велосипедист, спелеолог или шахтер начала XX века.
Карбид кальция хорош тем, что он является источником горючего газа, который легко контролировать (по количеству капающей на него воды) и с которым легко обращаться. С газами сложно обращаться – мы можем сжимать их в цилиндрах, но только до определенной точки. Это одна из основных причин, по которой водород является таким сложным накопителем энергии – это в значительной степени газ, и он сжижается только при температурах, близких к абсолютному нулю.
Судя по всему, некоторые спелеологи предпочитали карбид кальция для освещения батареям до недавнего времени, так как количество света, которое вы получаете на единицу веса, довольно хорошее. Это очень уникальное соединение, не только потому, что оно может выделять газ с водой – многие соединения могут это делать (см., Например, бутиллитий, некоторые из которых дают красивое фиолетовое пламя лития в присутствии влажности.