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DANGEROUS WHEN WET 4.3


Was ist eigentlich
Karbid / Carbid?


Was ist zu beachten?
     -     
Verwendung heute


Energiebilanz der Acetylenbeleuchtung


und
woher bekommt man das Zeug?

FLAMMABLE

 

 

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Bei "Links" handelt es sich stets um "lebende" (dynamische) Verweisungen. Ich habe bei der erstmaligen Verknüpfung zwar den fremden Inhalt daraufhin überprüft, ob durch ihn eine mögliche zivilrechtliche oder strafrechtliche Verantwortlichkeit ausgelöst wird. Aber ich überprüfe die Inhalte, auf die ich in meinem Angebot verweise, nicht ständig auf Veränderungen, die eine Verantwortlichkeit neu begründen könnten. Wenn ich feststelle oder von anderen darauf hingewiesen werde, daß ein konkretes Angebot, zu dem ein Link bereitgestellt ist, eine zivil- oder strafrechtliche Verantwortlichkeit auslöst, werde ich den Verweis auf dieses Angebot aufheben.

 

 

Immer wieder anzutreffende (falsche) Schreibweisen: Carbit, Kabit, Kabid, Karbit.

Engl.: Carbide, Frz.: Carbure

Es geht hier um das Calciumcarbid * Calciumkarbid * Kalciumcarbid * Kalziumcarbid * Kalziumkarbid

Und was ganz daneben ist: Siliziumkarbid. Kann man zwar zu vielfältigen und tollen Sachen gebrauchen, aber keinesfalls zur Azetylenerzeugung oder zum Leuchten. Wer darüber weitere Informationen sucht, darf bitte selbst das Internet ausquetschen. Es sind vielfältige Informationen verfügbar.

Wer sich jetzt fragt, warum ich eine Seite über Karbid erstelle (alles übrigens handgetippt in html), darf bei Google gern das Wort "Karbidlampe" eingeben und wird an erster Stelle die Seite über meine "Karbidlampe der Schweizer Armee" finden, auf dem Udicom-Server von meinem Freund und anLampenherumschrauber - Kollegen Torsten Scherning. Warum diese Seite so gut gefunden wird, ist mir ein Rätsel.
Anmerkung: Momentan wird die Karbidlampenseite nicht mehr so gut gefunden, aber diese Seite dafür allerbestens. Also lasse ich sie doch einfach im Netz stehen.

Auf jeden Fall bekam ich reichlich Anfragen wie:


Deshalb dieser Versuch einer kurzen Zusammenfassung.

Warum der Hinweis auf Silizium- oder Kalzium- undsoweiter?
Weil es "das Karbid" so alleine und ohne Zusatz gar nicht gibt, bzw. weil es unvollständig ist. "Karbid" bezieht sich auf eine bestimmte Art der Verbindung eines chemischen Elements mit Kohlenstoff. In Karbidlampen wird Kalziumkarbid verwendet. Die Schreibweise variiert je nach dem ob man "Kalzium" oder "Calcium" vorzieht, ob man das Wort "Karbid" lieber mag oder ob man sich ans Englische anlehnt und "Carbid" schreibt... also, jedem das Seine.
Siliziumkarbid (oder auch Siliciumcarbid, wer das lieber mag) ist ein gutes und sehr hartes Schleifmittel. Für Gaserzeugung bzw. Beleuchtung aber absolut untauglich.
Wolframkarbid (...) ist meines Wissens der Grundstoff für hochwertige, extrem harte Fräser und Bohrer.

Wenn auf dieser Seite von Karbid die Rede ist, meine ich immer Kalziumkarbid und nichts anderes.

 

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Was ist das, Karbid?

Zuerstmal: Es ist ein künstlich hergestellter Stoff, der in der Natur nicht vorkommt. Allein durch die Luftfeuchtigkeit zersetzt er sich im Laufe weniger Wochen.

Karbid ist, chemisch gesehen, CaC2, also eine Verbindung von einem Teil Ca (Kalzium) und zwei Teilen C (Kohlenstoff). Alles klar? Nein? Dachte ich mir schon und deshalb geht es ja auch weiter:
Zur Herstellung von Karbid benötigt man gebrannten Kalk und Koks. Damit sich diese chemischen Stoffe miteinander zu Karbid verbinden, reicht es nicht, sie lediglich zu vermischen. Es ist ein doch wesentlich größerer Aufwand nötig. Damit die chemische Reaktionsgleichung:

3 C + CaO --> CaC2  + CO          ΔH = + 466,4 kJ

funktioniert, ist ein elektrischer Ofen und jede Menge Energie notwendig.
Kein Problem also, man besorge sich einen modernen Drehstromofen (bei bis zu ca. 60 MW Leistung sollte man aber vorher beim freundlichen E-Werk Bescheid sagen) und (pro Tonne Karbid, die man erhalten möchte) fülle diesen auf mit:
Übrigens werden bei der Schmelze dann (wieder pro Tonne Karbid) ca. 20 kg Elektrodenmaterial sowie 3100 kWh elektrische Energie benötigt. Die Reaktion läuft bei über 2000°C ab.
Zum Vergleich: Mein privater Stromverbrauch beläuft sich auf ca. 2500 kWh und kostet mich irgendwas um die 400 - 450 Euro. Im ganzen Jahr!

Was dann aus dem Ofen herauskommt, ist das begehrte Karbid.

Ein paar Karbidbrocken

Es ist extrem unspektakulär: Sehr hart, stinkt knoblauchartig, spröde, grau - schwarz, sieht aus wie Stein, explodiert nicht, ja brennt nicht mal.


Es sei denn, es kommt mit Wasser in Berührung, dann wird es gefährlich!

Denn dann bildet sich Azetylen, auch Ethin genannt.

 

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Was ist dabei zu beachten?

Bei Kontakt mit Wasser bildet sich Azetylen (chemisch: "Ethin"):

CaC2 + 2H2O --> C2H 2 + Ca(OH)2

Aus einem kg Karbid lassen sich theoretisch 347 l Acetylen gewinnen, rein praktisch aber maximal 300 l, denn handelsübliches Karbid ist nicht rein, sondern enthält einige Verunreinigungen.

 

 

Von einer Nachahmung wird ausdrücklich abgeraten. Zuwiderhandeln auf eigene Gefahr!
Da gerade Winter ist und Schnee im Garten liegt, bietet sich das für den Versuch natürlich an:
Etwas Karbid im Schnee
Eine Handvoll Karbid im Schnee. Die Feuchtigkeit reicht aus, um die Reaktion in Gang zu bringen.
Etwas Azetylen brennt im Schnee
Azetylen entsteht. Und das brennt bestens!!
Schnee brennt gut!
Die Hitze der Flammen schmilzt mehr Schnee, die Flammen werden größer.
Azetylen brennt stark rußend.
Schnee brennt - 2
Und weil's so schön ist, noch ein paar Bilder
Schnee brennt - 3
von "Fire and Ice".
Schnee brennt - 4
Die Flammen brennen sich tiefer in den Schnee ein.

 

Ein Sicherheitsdatenblatt "Kalziumkarbid" kann HIER eingesehen werden.
Kleiner Hinweis: Das vorherige Datenblatt der Fa. Almamet wurde leider entfernt.
DANGEROUS WHEN WET 4.3
Wie man hier sieht, ist es nicht möglich, brennendes Karbid - Entschuldigung! - naß gewordenes Karbid, das Azetylen erzeugt, welches brennt, mit Wasser zu löschen.

Vollkommen hoffnungslos.

Mehr Wasser bedeutet verstärkte Gasbildung und das heißt: Größere Flammen.

Im Notfall also nur mit Trockensand oder Pulver löschen!

Zu gut Deutsch: Karbid ist kein Spielzeug, sondern Gefahrgut!
FLAMMABLE
Azetylen ist hochentzündlich.
Und wenn es mal brennt (was sehr schnell geht!), brennt es so lange, bis nichts mehr da ist.
 
Azetylen ist explosibel. Bei Mischung mit Luftsauerstoff besteht große Explosionsgefahr.
Die Explosionsgrenzen liegen zwischen 1,5 vol % und 85 vol %.



Unter Druck (über 1,8 Bar) zerfällt Azetylen schlagartig in seine Bestandteile, Kohlenstoff und Wasserstoff. Das ist chemisch gesehen zwar keine Verbrennung (Oxidation), wirkt sich im Endeffekt aber genauso aus. Die Temperatur erreicht dabei über 3000°C.


R 5: Beim Erwärmen explosionsfähig.
R 6: Mit und ohne Luft explosionsfähig.
R 12: Hochentzündlich.

 

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Wozu wird Karbid heute eingesetzt?

Fa. Almamet: Technisches Kalziumkarbid hat einen Anteil von etwa 80%. In vielen Fällen dient es als Ausgangsbasis zur Herstellung von Acetylen, das auf chemischem Weg zu Polymeren verarbeitet oder als Schweissgas verwendet wird. Ein weiterer Nutzungsbereich ergibt sich etwa durch die Umwandlung zu Kalkstickstoff für den Einsatz als Spezialdünger oder als Grundstoff für die Cyanamidchemie.
In der Eisen- und Stahlindustrie dient Kalziumkarbid als Reduktions- und Entschwefelungsmittel.

Einige Höhlenforscher ziehen das Licht der Karbidlampen auch weiterhin allen elektrischen Beleuchtungsgeräten vor.

 

Thema Umweltschutz

Weitere Hinweise? - Kontakt

 

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Energiebilanz der Acetylenbeleuchtung

Diese Website..., die eigentlich zu etwas anderem gedacht war, wurde aufgrund vieler Anfragen nun ein weiteres Mal erweitert. Ich füge hier einen Absatz über die "Energie des Karbids" ein.
In einigen E-Mails wurde ich gefragt, warum denn das Karbid nicht mehr als Alternative zu fossilen Energieträgern verwendet werde, man brauche es ja nur mit Wasser zu versetzten und schon habe man energiereiches Azetylen. HALT! STOP! Nein. Genau das ist nicht so einfach. Karbid muß künstlich erzeugt werden, es kommt in der Natur nicht vor.

Wirklich nicht.

Du darfst / Sie dürfen mir das glauben.

Und der Energieaufwand, um es herzustellen, ist immens.

Da ich von der Chemie nicht viel verstehe, habe ich einen guten Freund, Ludwig Gebauer, gebeten, mir etwas zum Thema auszurechnen und zu verfassen.
Hier ist nun Ludwigs rechnerische Abschätzung der ganzen Energiegeschichte von und mit der Karbid & Azetylen GmbH & Co. KG.:

 

Vorbemerkung. Die folgenden Ausführungen erheben keinen Anspruch auf exakte Richtigkeit. Es waren einige Vereinfachungen und plausible Annahmen erforderlich, wenn Literaturwerte stark streuten oder einfach nicht vorhanden waren. So ist z.B. der Energiebedarf für Gewinnung, Aufbereitung und Transport von Rohstoffen wie Calciumcarbonat, Erdgas oder angereichertem Uran sowie von Petroleum nicht berücksichtigt. Leider fehlt auch ein Wert für die Lichtausbeute der Acetylenflamme; die einzige mir zur Verfügung stehende Angabe findet sich in einer Tabelle in Richard Böhm, Das Gasglühlicht, Leipzig 1905, Seite 373, in der jedoch offensichtliche Fehler enthalten sind.

Die Werte für die Herstellung von Calciumcarbid bzw. Acetylen stammen aus dem Römpp Chemie-Lexikon, 9. Auflage, 1989 - 1992. Die Werte für den brennstoffbezogenen Wirkungsgrad von Lichtquellen basieren u.A. auf den Angaben in der deutschsprachigen Wikipedia, Stichwort "Lichtausbeute", Stand 12.11.2008, wobei jeweils mittlere Werte angenommen wurden. Als Wert für die Lichtausbeute der Acetylenflamme wurde der gleiche Wert wie für die Starklichtlampe angenommen, und damit sicher nicht zu niedrig angesetzt.

Wenn es sich damit also weniger um eine exakte Berechnung, sondern mehr um eine rechnerische Abschätzung der Energiebilanz handelt, so ist doch die Tendenz eindeutig erkennbar.

 

Acetylenherstellug über Calciumcarbid

 

Calciumcarbid kommt in der Natur nicht vor. Es wird großtechnisch hergestellt aus Kohlenstoff (Koks) und Calciumoxid ("Gebrannter Kalk") im elektrischen Lichtbogenofen:

                               Elt. Lichtbogen
3 C          +     Ca0          ----------->      CaC2          +     CO
Kohlenstoff        Calciumoxid                    Calciumcarbid       Kohlenmonoxid


Zur Herstellung von einer Tonne technischem Calciumcarbid sind erforderlich:
  • 950 kg Calciumoxid
  • 650 kg Koks
  • 2,9 - 3,3 MWh (= 10,4 - 11,9 GJ) elektrische Energie.


Calciumoxid wird aus natürlich vorkommendem Calciumcarbonat (Kalkstein) durch längeres Erhitzen auf 900 - 1300 °C hergestellt:

                       °C
CaCO3             ----------->     CaO          +     CO2
Calciumcarbonat                    Calciumoxid        Kohlendioxid


Dies erfolgt heute meist in gasbeheizten Schachtöfen. Zur Herstellung von einer Tonne Calciumoxid sind ca. 1,8 GJ erforderlich, für 950 kg also ca. 1,7 GJ.

Koks hat einen Energieinhalt von ca. 29 GJ je Tonne, 650 kg also ca. 18,9 GJ.

Dazu kommen noch die ca. 11 GJ elektrische Energie. Diese wird überwiegend (z.B. 2007 in Deutschland zu ca. 85 %) in Wärmekraftwerken erzeugt (zu denen auch Atomkraftwerke gehören). Ich nehme hier einen primärenergiebezogenen Durchschnittswirkungsgrad der Stromerzeugung von 40 % an; damit ergibt sich ein Primärenergiebedarf von ca. 27,5 GJ Primärenergie zur Erzeugung der erforderlichen elektrischen Energie.

 

Insgesamt sind also zur Herstellung von einer Tonne Calciumcarbid ca. 48 GJ Primärenergie erforderlich.

 

 

Aus dem Calciumcarbid können wir dann Acetylen machen:

CaC2          +     2 H20     -------->     C2H2     +     Ca(OH)2
Calciumcarbid       Wasser                  Acetylen      Calciumhydroxid

 

Theoretisch könnten wir aus einer Tonne Calciumcarbid 350 m3 Acetylen erhalten. Da technisches "Karbid" jedoch stets verunreinigt ist und nur zu 80 - 85 % tatsächlich aus Calciumcarbid besteht, sind es im besten Fall nur 300 m3. Ein Kubikmeter Acetylen hat einen Energieinhalt von ca. 60 MJ, die 300 m3 also 18 GJ - gerade einmal 37,5 % der zur Herstellung des Calciumcarbids erforderlichen Primärenergiemenge von 48 GJ.

 

Insgesamt ist damit die Herstellung von Acetylen über Calciumcarbid ungefähr gleich energieverlustreich wie die Erzeugung von elektrischer Energie.

 

 

Vergleichstabelle

zur Darstellung des unterschiedlichen Wirkungsgrads
(Lichtausbeute im Vergleich zur aufgewandten Energie)
bei verschiedenen Beleuchtungsarten.

 

 
Vergleich mit anderen Lichtquellen
Wirkungsgrad in %, bezogen auf
 
Brennstoff
Primärenergie
Acetylenflamme
0,7
0,26
Petroleum-Starklichtlampe
(z.B. Petromax)
0,7
0,7
 
Vergleich mit anderen Lichtquellen
Wirkungsgrad in %, bezogen auf
Elektrische Lichtquellen
Stromaufnahme
Primärenergie
Glühlampe
2,0
0,8
Halogenlampe
3,5
1,4
Leuchtstoffröhre
12
4,8
Leuchtdiode
12
4,8

 

© 2008 Ludwig Gebauer - mit freundlicher Genehmigung

 

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Woher bekomme ich Karbid?

Hinweis:
Links auf dieser Seite sind generell nicht zu kaufen oder zu buchen und ich verdiene keinen müden Euro-Cent daran.
Es gibt keinerlei Anspruch darauf, hier genannt oder verlinkt zu werden, genauso wie es keinen Anspruch darauf gibt, daß bestehende Links auch bestehen bleiben.
Ich übernehme keinerlei Gewähr für die Richtigkeit der Links und mache darauf aufmerksam, daß nicht ich der Verkäufer bin sondern lediglich die Information weitergebe, wo Karbid käuflich zu erwerben ist.

Bitte eventuelle Fehler oder Veränderungen an mich melden - Danke.

Zu den Links wiederhole ich gern nochmals:
Bei "Links" handelt es sich stets um "lebende" (dynamische) Verweisungen. Ich habe bei der erstmaligen Verknüpfung zwar den fremden Inhalt daraufhin überprüft, ob durch ihn eine mögliche zivilrechtliche oder strafrechtliche Verantwortlichkeit ausgelöst wird. Aber ich überprüfe die Inhalte, auf die ich in meinem Angebot verweise, nicht ständig auf Veränderungen, die eine Verantwortlichkeit neu begründen könnten. Wenn ich feststelle oder von anderen darauf hingewiesen werde, daß ein konkretes Angebot, zu dem ein Link bereitgestellt ist, eine zivil- oder strafrechtliche Verantwortlichkeit auslöst, werde ich den Verweis auf dieses Angebot aufheben.

 

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Herzlichen Dank für Tips, Ratschläge, Fehlersuche und Verbesserungen an:
Jürgen Breidenstein, Dirk Frieborg, Ludwig Gebauer, Tobias Jesse, Roland Loos, Torsten Scherning, Jörg Wekenmann.

 

© 2006-12 Erik Leger, 72501 Gammertingen und © Ludwig Gebauer


22.04.2012 11:40 am