【背景及概述】[1][2]
碳化鈣又稱“二碳化鈣”，俗名“電石”、“臭石”、“臭煤石”。分子式為CaC2。是一級遇水燃燒物。工業(yè)品是灰色、黃褐色或黑色，含碳化鈣較高結(jié)晶斷面呈紫色。相對密度為2.22(18℃)。熔點為2300℃，在空氣中可吸收水分，能導電、純度愈高、導電愈易。遇水或水蒸汽即能發(fā)生易燃易爆的乙炔氣(俗稱電石氣)，該氣體遇火花可著火，也會被反應的熱點燃。乙炔氣與某些重金屬鹽可排成高級爆炸混合物。本品常含有磷、硫等雜質(zhì)，與水作用還會放出磷化氫和硫化氫等有毒氣體。當磷化氫含量超過0.08%，硫化氫含量超過0.15%時，容易引起自燃爆炸。其粉末對眼睛及呼吸器官有刺激，會引起皮膚燒傷。
碳化鈣是有機合成工業(yè)的基本原料之一，它既能生成乙炔氣，用于焊接和切割金屬，也是制造聚氯乙烯的原料。應貯藏在陰涼、通風、干燥處，該處所不允許漏水，裝卸時要輕拿輕放，運輸工具必須有防雨防水設備，遠離鋼及銅合金和鹽類。在運輸中應做到后裝先卸，嚴禁裝在甲板上，避免日光曝曬，消防時禁止用水及泡沫，可用干粉及干砂，二氧化碳無效。人中毒后應立即移至新鮮空氣處，給以含5%的二氧化碳之氧氣幫助呼吸。本品由無煙煤或焦炭等生石灰在電爐中共熱至高溫而成。聯(lián)合國編號 (UN No.)：1402/4335/4.3-03/705. 國內(nèi)品名編號：43025。
【應用】[3][4][5]
碳化鈣主要用作生產(chǎn)乙炔的原料，還可以用來制備復合材料等。其應用舉例如下：
1. 用于制備一種儲氫性能優(yōu)良、成本低、制 備工藝簡單的復合儲氫材料，該材料由硼氫化鋰、堿金屬鋁氫化物和碳化鈣組成，其中 硼氫化鋰與堿金屬鋁氫化物的摩爾比為2：1，碳化鈣的添加量為儲氫材料總摩爾量的12～ 25％。所述堿金屬鋁氫化物為氫化鋁鋰或鋁氫化鈉。制備方法包括下述步驟：
(1) 將純度不低于97％的小塊狀碳化鈣機械粉碎成粒度小于500μm的粉末；
(2) 按上述配比稱取硼氫化鋰、堿金屬鋁氫化物和碳化鈣粉末并混合；
(3) 采用行星式球磨機對混合粉末進行球磨處理。所述球磨處理在1～5atm氬氣保護下進行，球料比為20～30：1，轉(zhuǎn)速為400rpm，球磨時間為8～10h。
將碳化鈣與硼氫化鋰、堿金屬鋁氫化物復合形成多組元反應失穩(wěn)體系。在 加熱條件下碳化鈣與硼氫化鋰、堿金屬鋁氫化物發(fā)生反應，促進硼氫化鋰中B-H鍵的斷裂，降低熱力學穩(wěn)定性和放氫溫度。另外，對碳化鈣、硼氫化鋰和堿金屬鋁氫化物進行高能球磨可以細化顆粒尺寸和增加表面缺陷，從而縮短氫擴散距離和提高材料的放吸氫反應活性。有益效果為：(1)所提供的硼氫化鋰/堿金屬鋁氫化物/碳化鈣復合儲氫材料具有低的放氫溫度、高的放氫量和良好的可逆性能。
(2)利用碳化鈣來改善硼氫化鋰基材料的儲氫性能，成本低廉。(3)所提供的復合儲氫材料的制備工藝簡單，安全可靠。
2. 以碳化鈣為原料制備石墨烯的方法，具體包括以下步驟：
(1) 將碳化鈣與表面活性劑按質(zhì)量比50：（3~6）加入到密閉攪拌器中，溫度控制在 60~100℃，攪拌速度控制在80~120rpm，反應5~10min，得到碳源前驅(qū)物；
(2) 將累托石先用乙醇洗滌，然后與催化劑加入到額定功率為500~600w的微波器中處理3~5min，得到累托石負載催化劑模板，其累托石、催化劑質(zhì)量比為8：（0.1~0.3）；
(3) 將步驟（1）得到的碳源前驅(qū)物與步驟(2)所得到的累托石負載催化劑模板按質(zhì)量比為1：(3~4)加入到密閉分散混合器中，溫度控制在60~80℃，以800~1000rpm速度分散混合，同時開啟真空負壓至5~10Mpa，分散10~20min，使碳源前驅(qū)物在真空壓力與吸附作用下在累托石層間插入并駐留，最終得到累托石層間碳源前驅(qū)物；
(4) 在密閉干燥反應器中加入步驟(3)得到的累托石層間碳源前驅(qū)物，再加入混合 酸，在氬氣80~100ml/min的保護下，同時使反應器升溫，溫度控制在800~1000℃，反應3~8h，自然冷卻至20℃，并用質(zhì)量分數(shù)為30%~50%硝酸去除累托石，得到石墨烯初級產(chǎn)物；
(5) 將步驟(4)得到的石墨烯初級產(chǎn)物，用堿液洗滌至中性，在干燥器中干燥得到層厚≤2nm的大尺寸二維面積石墨烯。
【制備】[3]
電爐還原法是目前工業(yè)上生產(chǎn)碳化鈣的唯一方法。將氧化鈣與焦炭在2000～2200℃下進行還原反應：
生成的熔融碳化鈣從反應爐底流入接收槽，冷卻后即得產(chǎn)品。碳化鈣生產(chǎn)系高溫操作，粉塵較多，電能消耗大。80年代，生產(chǎn)每噸工業(yè)碳化鈣耗電為10～11GJ。為了降低電耗，多采用密閉式和大型化電石爐，以減少散熱損失和有利于一氧化碳的回收利用。
【主要參考資料】
[1] 集裝箱運輸業(yè)務技術(shù)辭典·下冊
[2] 劉思源, 陳思遠, 姜標, 等. 低溫合成碳化鈣的熱力學分析與實驗驗證[J]. 煤炭轉(zhuǎn)化, 2017, 40(5): 74-80.
[3] 中國大百科全書（化工 卷）
[4] 柳東明；張月；顧潤；斯庭智；李永濤；張慶安. 一種硼氫化鋰/堿金屬鋁氫化物/碳化鈣復合儲氫材料及其制備方法. CN201611025480.2，申請日2016-11-14
[5] 陳慶；曾軍堂；葉任海；陳兵；廖大應.一種以碳化鈣為原料制備石墨烯的方法. CN201510947564.0，申請日2015-12-17