ISSN 2594-5327
79º Congresso Anual da ABM - Internacional — Vol. 79 , num. 79 (2026)
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Resumo
A produção convencional de carboneto de cálcio (CaC2) demanda temperaturas superiores a 2000 °C e elevadas emissões, em razão do uso de coque e cal em fornos de arco elétrico. Este estudo objetivou avaliar termodinamicamente a formação do CaC2 a partir de carvão vegetal, com adição de fluoreto de cálcio (CaF2) e óxido de sódio (Na2O) como aditivos fluidificantes, visando à redução da temperatura efetiva de reação. A metodologia contemplou caracterização química do carvão por analisador elementar LECO® (C e S) e Fluorescência de Raios X (FRX) das cinzas, seguida de balanço de massa para sete composições e simulações no software FactSage 8.0, com relação CaO/C fixada em 1,25. Os resultados indicaram teor de carbono de 77,1% no carvão vegetal e óxidos predominantes nas cinzas (CaO, Fe2O3, SiO2, K2O). As simulações demonstraram que 10% de CaF2 antecipou o início da formação do CaC2 para aproximadamente 1550 °C, enquanto 5% de Na2O promoveu elevada eficiência de conversão a partir de 1600 °C. Conclui-se que ambos os aditivos viabilizam termodinamicamente rotas de menor consumo energético, com limitações associadas à volatilização de espécies alcalinas e fluoradas.
The conventional production of calcium carbide (CaC2) requires temperatures above 2000 °C and entails significant emissions, owing to the use of coke and lime in electric arc furnaces. This study aimed to thermodynamically evaluate CaC2 formation from charcoal, with the addition of calcium fluoride (CaF2) and sodium oxide (Na2O) as fluxing additives, targeting a reduction in the effective reaction temperature. The methodology included chemical characterization of charcoal by LECO® elemental analyzer (C and S) and X-ray fluorescence (XRF) of the ashes, followed by mass balance of seven compositions and simulations in FactSage 8.0 software, with the CaO/C ratio fixed at 1.25. The results indicated 77.1% carbon in the charcoal and predominant oxides in the ashes (CaO, Fe2O3, SiO2, K2O). Simulations demonstrated that 10% CaF2 anticipated CaC2 formation to approximately 1550 °C, while 5% Na2O promoted high conversion efficiency from 1600 °C. It is concluded that both additives are thermodynamically viable routes for energy-saving processing, with limitations associated with the volatilization of alkaline and fluorinated species.
Palavras-chave
Carboneto de cálcio, Carvão vegetal, Termodinâmica computacional, FactSage
Calcium carbide, Charcoal, Computational thermodynamics, FactSage
Como citar
Damiani, João Paulo; Silva, Mariana Cristina Moutinho E; Oliveira, José Roberto de; Grillo, Felipe Fardin.
Avaliação termodinâmica da formação de CaC₂ a partir de carvão vegetal com adição de CaF₂ e Na₂O,
p. 2215-2224.
In: 79º Congresso Anual da ABM - Internacional,
São Paulo, SP - Brasil,
2026.
ISSN: 2594-5327, DOI 10.5151/2594-5327-43647
