Produire de la chaux dans un four a arc

[simondelateam]

bonjour ,
hier j'ai fait une petite experience... un bloc de beton cellulaire creusé , deux morceaux de charbons conducteurs , 3 panneaux solaires 24v 8A en serie et au fond du "creuset" un gravillon calcaire.
quelques minutes d'arc electrique et hop , le gravillon dans l'eau->hydroxide de calcium

je voudrais pousser plus loin l'experience , j'ai quelques questions auquelles il me faudrait beaucoup de temps de recherche sur le net pour y repondre , alors je viens les poser ici dans un premier temps.

la permiere est au sujet de la production de CO2 , ou plutot...de CO.

mes electrodes en charbon au contact du CO2 degagé par la chaux , ça fait bien du co a cette T°?

si je remplace le charbon par des electrodes en tungstene , puis-je esperer faire la meme chose ou le tungstene vas fondre? (comme la transformation du carbonate de calcium est pour le moins endothermique , peut etre que non...mais j'en sais rien! )

la production du co serait t'il effectivement evité si il n'y a pas d'apport de carbone avec les electrodes?

est il envisageable avec ce CO2 a haute temperature d'envisager une reduction d'H2O si on apporte un supplement d'energie?(j'edite...oups! pardon pour la bourde...oubliez cette question! )
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[moco]

Bonsoir,

A haute température (≥ 1000°C), et dans l'arc électrique en particulier, le calcaire CaCO3 se décompose en chaux vive CaO et en gaz carbonique CO2. Cette réaction est très endothermique, et il faut fournir une énergie énorme pour qu'elle se produise. Si l'arc éclate entre des électrodes de charbon, une partie du CO2 réagit avec le carbone et forme CO. Mais cette proportion n'est pas très élevée. S'il y a du charbon mélangé au calcaire, il se forme surtout du CO, mais on n'obtient pas de CaO. Il se forme du carbure de calcium CaC2. Et le carbure refroidi réagit avec l'eau pour dégager de l'acétylène C2H2 (ou éthyne).
Quant aux électrodes de tungstène, je n'ai pas la moindre idée de leur comportement.

[simondelateam]

Cette réaction est très endothermique, et il faut fournir une énergie énorme pour qu'elle se produise.

c'est clair que j'ai pu constater ça avec cette experience, je m'y suis pris a deux fois. la premiere j'ai pas chauffé assez longtemps ,ça a pas fait une mole de CaO la deuxieme fut la bonne mais du gravier cuit il reste un noyeau de CaCO3...

j'ai testé le carbure avec mon mini four a arc addoc , mouais...pas top comme application , il faut sauf erreur une temperature plus elevé que pour faire du CaO et ça doit avoir la facheuse tendance a faciliter les pertes de chaleur par convection rayonnement ect... en tout cas le rendement est vraiment vraiment pourrit!

pour en revenir a la chaux ,j'ai lu qu'il fallait 180 Kilojoule pour transformer CaCO3 en CaO...mais j'ai pas vu la quantité...c'est bien la quantité necessaire pour une mole que le bilan thermique de la reaction est donné? bon ça je devrais trouver tout seul en cherchant un peu...

si quelqu'un a une intuition ou un retour concernant des electrodes en tungstene pour ce genre d'application , je suis toujours preneur!

merci Moco!

[simondelateam]

j'ai testé le carbure avec mon mini four a arc addoc , mouais...pas top comme application , il faut sauf erreur une temperature plus elevé que pour faire du CaO et ça doit avoir la facheuse tendance a faciliter les pertes de chaleur par convection rayonnement ect... en tout cas le rendement est vraiment vraiment pourrit!

ah , j'ai oublié de preciser " en dehors du fait que la reaction carbone chaux pour faire du carbure soit encore plus endothermique que la simple transformation de calcaire en oxyde de calcium"
car mon appreciation subjective du rendement si j'ignorais cette endothermie supplementaire ne m'en aurais pas moins decouragé de le [four a arc] destiner a une telle application...j'ai commencé par cette reaction , devant le resultat , je suis passé a autre chose !!!

[A voir en vidéo sur Futura]

[ecolami]

Bonjour, les electrodes en tungstene s'oxyderont. quand une ampoule a filament a son enveloppe cassee son filament brule aussitot et forme un oxyde jaune pale. Pour ton four a chaux procure toi du fil resistant genre chromel ou constantan.

[simondelateam]

merci ecolami!

de toute façon ,j'ai vu que la moitié des electrodes TIG sont au thorium. j'en veux pas chez moi meme s'il est facile de se premunir des risques.
elles s'emoussent en appli TIG , il faut les retailler en pointe et c'est principalement comme ça qu'on se contamine au thorium (peu de chance qu'elle ne s'emoussent pas dans cette application , je me demandais meme si elles pouvaient fondre...)


tu pense qu'avec un fil resistif j'arriverais facilement a 1000° avec 72 volt 8 A ?(je peux faire du 24 volt 24A au pire) . j'ai peur de me compliquer la chose... il faut calculer le diametre et la longueur du fil resistif avant non? ça vas pas marcher avec n'importe quel diametre et longueur? la tension (et ou l'intensité) fournie par les panneaux solaires change avec la charge qu'on y applique sauf erreur?

l'arc electrique j'ai trouvé simple...la j'avais des electrodes en charbon de bois lambda (carbone amorphe?) peut etre si je prenais du graphite ça tiendrais plus longtemps?

[ecolami]

Bonjour,
quand tu achète ces fils résistants on te donne les caractéristique résistivité, tu trouveras aussi les températures d'utilisation: plus le fil est court plus l'intensité et la chaleur augmentent.
Quand tu as des températures (trés) élevées il faut prévoir un réflecteur infra rouge autour du four pour limiter les pertes par rayonnement. L'aluminium poly convient il ne faut pas les mettre trop prés: on veut juste renvoyer la chaleur vers le centre.

[simondelateam]

merci ecolami!
je pensais m'inspirer d'un simple four comme ceux d'Henri Moissan en ...pierre calcaire.
j'ai regardé un peu la , j'ai adoré : https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bp...age.texteImage

je compte vraiment rester sur l'arc electrique...mais si je trouve du fil resistif , peut etre je vais essayer...

avec un fil resistif de grille pain , je pourrais faire qqch?

faut adapter la longueur du fil a la tension?(j'aime bien dire le voltage ) genre si j'ai 75 volt , je pars sur un tiers de la longueur de la resistance du grille pain?

je calcule l'intensité qui passe dans la resistance du grille pain , et je calcule le nombre qu'il en faut en parallele pour que tout en passant la meme intensité dans le fil j'arrive a 8 ampere?

pour un fil resistif , mon raisonnement est bon? j'ai peur que le courant alternatif ne chauffe pas une resistance de la meme maniere qu'un courant continu...

[ecolami]

Bonjour, Avec le fil résistif d'un grille pain tu connais déja la puissance. Selon que l'enroulement est étalé ou plus concentré tu obtiendras une température différente. Pour les résistances courant alternatif ou continu c'est pareil (c'est différent pour les capacité ou induction).
https://fr.wikipedia.org/wiki/Chromel
https://fr.wikipedia.org/wiki/Constantan

[simondelateam]

merci beaucoup ecolami!

j'ai refait l'experience aujourd'hui , deux electrodes en cuivre de 6 mm2 , les graviers calcaire melangés a du charbon , le tout dans le creuset.

ça donne de la chaux vive mais la temperature n'est pas assez élévée pour faire du carbure... d'ailleurs le charbon ne se consume qu'aupres des ouvertures pour passer les electrodes mais pas dans la masse , on peut le reutiliser pour une fournée suivante.


j'avais remarqué que le charbon incandescent est conducteur meme s'il ne l'est pas quand on le teste a temperature ambiante .ça se confirme encore aujourd'hui.je sais pas a quoi cela est dû...

j'ai trouvé des electrodes en graphite , je vais reprendre les experiences demain , avec ça je vais pouvoir faire un bel arc . ça va chauffer plus fort.

[ecolami]

Bonsoir, Une page allemande wikipedia donne des détails interessants:

Technisch wird Calciumcarbid in Schmelz-Reduktionsöfen (einer Sonderform des Lichtbogenofens) bei 2000 bis 2300 °C aus Calciumoxid (Branntkalk) und Koks gewonnen. Durch den hohen Strombedarf dieser Öfen ist die Herstellung sehr kostenintensiv. Der Betrieb ist daher nur dort rentabel, wo sowohl die Rohstoffe als auch elektrischer Strom günstig zu beziehen sind, wie beispielsweise aus Wasserkraftwerken in wasserreichen Regionen.

CaO + 3 C ⟶ CaC 2 + CO
CaO + 3C -> CaC2 + C

Die dabei entstehenden braunen Brocken enthalten zu 80 bis 85 Prozent Calciumcarbid, der Rest besteht aus Verunreinigungen wie Calciumoxid, Calciumphosphid, Calciumsulfid, Calciumnitrid oder Siliciumcarbid.

[moco]

Merci Ecolami de ces précisions.
Mais la 2ème équation est incorrecte. L'atome d'oxygène de CaO doit apparaître à droite d'une manière ou d'une autre.

[simondelateam]

suite des experiences :

essai de production de carbure de calcium avec charbon de bois et oxyde de calcium(en lieu et place du carbonate de calcium des premiers essais).
-electrodes en graphites alimentées par mes 3 panneaux PV 24 volt 8 ampere
-oxyde de calcium obtenu par calcination de carbonate dans un feu de charbon de bois , la puissance du four a arc improvisé etant trop faible pour obtenir le carbure a partir de carbonate de calcium.
-broyage de l'oxyde , ajout de charbon
-passage a l'arc.

ma fois , ça marche pas trop mal , mais la quantité obtenue est faible.
il semble qu'il y ai sublimation d'une partie de CaO d'ou surement des pertes de rendement (les electrodes se couvrent d'un depot blanc)
l'oxyde n'etait pas broyé tres finement , sur le petit "cailloux" de carbure obtenu, des eclats de CaO mal broyés y sont collés.

mis dans l'eau , aucun doute ça produit bien de l'acetylene .