Le carbure de calcium est préparé par
réaction du Coke (charbon très pur obtenu par distillation de la houille ou
du charbon très pur : pureté ~90% de carbone) sur de la chaux vive très pure
(~95% : obtenue en calcinant dans des fours du calcaire à 1000°C).
Le coke et la chaux vive sont broyés puis tamisés
séparément.
Le mélange coke chaux vive finement broyé est effectué et
introduit dans un four électrique.
Ce mélange est porté plus de 1800°C (le mélange chaux
vive – coke se transformant en carburant de calcium à une température de
1700°C) par passage d’un courant électrique de l’ordre de 70000 Ampères
(l’arc électrique est formé par des électrodes) ce qui permet la fusion du
coke et de la chaux vive.
Le coke et la chaux vive ainsi liquéfiés peuvent dont
réagir et former le carbure de calcium.
Des échantillons sont prélevés de temps à autre pour
vérifier l’avancement de la réaction.
Une fois la réaction effectué la carbure de calcium qui
est à l’état liquide est vidé puis refroidit. La masse ainsi obtenue est
concassée pour obtenir des morceaux de divers calibres.
Le carbure de calcium ainsi est impur et contient environ
20% d’impureté (coke et chaux vive n’ayant pas réagit, résidu de réaction
entre le coke et les impuretés emmenées par le coke lui-même et la chaux
vive…..)
Cette équation montre la réaction de combustion totale, c'est-à-dire si la
combustion se fait convenablement.
Si cette combustion n’est plus totale nous auront en plus
formation de carbone solide et de monoxyde de carbone. Le réglage de la
calebonde est donc important pour avoir un débit suffisant d’acétylène.
Le cas de combustion incomplète est visible car il y’a
une fumée noire contenant des particules solides qui se dégage lors de la
combustion et la flamme est jaune au lieu d’être blanche : en spéléo on
appelle cela par « charbonnage ».
Lors de combustion incomplète il y’a apparition de
carbone solide sur le réflecteur du casque, ainsi que sur le bec. Ceci
prouve que le débit d’acétylène est mal réglé : le carbure de calcium dans
la calebonde est presque épuisé, le débit d’eau est trop faible ou voire
même plus d’eau dans la calebonde, ou au pire des cas l’oxygène contenu à
l’endroit ou vous êtes commence a manquer et vous risquez donc l’asphyxie.
L’utilisation d’un bec à haut débit (21 litres/heures)
provoque une combustion incomplète si le débit d’eau est trop faible dans
votre calebonde. L’utilisation d’un tel bec va donc augmenter la
consommation en carbure de calcium. L’utilisation de becs de 14
litres/heures suffit amplement.
Pour finir une combustion incomplète provoque la
pollution par dépôt de carbone un peu partout : sur les parois, les
plafonds, voire dans le nez des spéléos présents.
-
Calculs d’autonomie en spéléologie
Une calebonde spéléo contient environ 400 grammes de
Carbure de Calcium impur.
En admettant que les impuretés représentent 20% de la
masse de Carbure impur, il ne reste que 320 grammes de Carbure pouvant
former de l’acétylène.
La réaction du Carbure de Calcium va consommer 187.6
grammes d’eau et former 5.2 mol d’acétylène.
En considérant l’acétylène comme un gaz parfait calcul de
l’autonomie en utilisant un bec de 14 et un bec de 21 litres/heure.
Utilisation de la loi : PV=nRT
