Giới thiệu chung về Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5848:1994
Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5848:1994 về Đất đèn do Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường ban hành là văn bản kỹ thuật pháp lý quan trọng, quy định các yêu cầu chất lượng, phương pháp thử, quy cách đóng gói, ghi nhãn, vận chuyển và bảo quản đối với sản phẩm đất đèn (canxi cacbua - CaC2) được sản xuất và lưu thông tại Việt Nam. Tiêu chuẩn này nhằm đảm bảo an toàn lao động, phòng chống cháy nổ và kiểm soát chất lượng nguyên liệu đầu vào cho các ngành công nghiệp sử dụng khí axetylen.
Phạm vi áp dụng và đối tượng điều chỉnh
TCVN 5848:1994 quy định các tiêu chuẩn áp dụng đối với đất đèn kỹ thuật, được sử dụng chủ yếu để điều chế khí axetylen (C2H2) phục vụ cho công nghệ hàn cắt kim loại, tổng hợp hữu cơ và các mục đích công nghiệp khác. Tiêu chuẩn này là căn cứ pháp lý để các doanh nghiệp sản xuất, nhập khẩu và kinh doanh đất đèn thực hiện công bố hợp chuẩn và kiểm soát chất lượng sản phẩm.
Các yêu cầu kỹ thuật cốt lõi của đất đèn
Tiêu chuẩn đưa ra các chỉ tiêu kỹ thuật nghiêm ngặt nhằm phân loại và đánh giá chất lượng đất đèn, bao gồm:
- Trạng thái ngoại quan: Đất đèn phải ở dạng cục, có màu xám hoặc xám nâu, bề mặt vết vỡ có cấu trúc tinh thể rõ ràng. Không được lẫn các tạp chất ngoại lai có thể nhìn thấy bằng mắt thường.
- Phân cỡ hạt: Đất đèn được phân chia thành các cỡ hạt khác nhau tùy theo nhu cầu sử dụng của khách hàng và công nghệ thiết bị phát khí axetylen. Việc kiểm soát kích thước hạt giúp tối ưu hóa tốc độ phản ứng sinh khí và hạn chế nguy cơ quá nhiệt.
- Năng suất phát khí (Lượng khí axetylen sinh ra): Đây là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá phẩm cấp của đất đèn. Tiêu chuẩn quy định lượng khí axetylen tối thiểu (tính bằng lít) sinh ra từ 1 kg đất đèn ở điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ 20 độ C và áp suất 760 mmHg) đối với từng cấp chất lượng sản phẩm.
- Hàm lượng tạp chất độc hại trong khí axetylen: Để đảm bảo an toàn khi sử dụng, tiêu chuẩn giới hạn nghiêm ngặt hàm lượng các khí độc hại và dễ gây cháy nổ tự phát như phốtphin (PH3) và hydro sunfua (H2S) có trong khí axetylen sinh ra từ đất đèn.
Phương pháp thử nghiệm và xác định chất lượng
Để đánh giá sự phù hợp của sản phẩm so với các tiêu chuẩn quy định, TCVN 5848:1994 hướng dẫn chi tiết các phương pháp thử nghiệm hóa - lý:
- Phương pháp lấy mẫu: Quy định quy trình lấy mẫu đại diện từ các lô hàng, đảm bảo tính khách quan và chính xác. Mẫu sau khi lấy phải được bảo quản ngay trong bình kín, khô để tránh hút ẩm từ không khí.
- Xác định năng suất phát khí: Sử dụng thiết bị đo thể tích khí chuyên dụng để đo lượng khí axetylen thoát ra khi cho một lượng đất đèn xác định phản ứng hoàn toàn với nước ở điều kiện tiêu chuẩn.
- Xác định hàm lượng tạp chất: Áp dụng các phương pháp hóa học phân tích định lượng để xác định tỷ lệ phần trăm thể tích của phốtphin (PH3) và hydro sunfua (H2S) trong hỗn hợp khí thu được.
Quy định về bao gói, ghi nhãn và thông tin cảnh báo
Do đất đèn là hóa chất nguy hiểm, có khả năng phản ứng mạnh với nước giải phóng khí axetylen cực kỳ dễ cháy nổ, tiêu chuẩn đặt ra các yêu cầu nghiêm ngặt về bao bì và nhãn mác:
- Yêu cầu bao gói: Đất đèn phải được đóng trong các thùng bằng sắt hoặc thép kín hoàn toàn, có nắp đậy chặt chống thấm nước và không khí. Thùng chứa phải khô ráo, sạch sẽ trước khi đóng gói.
- Nội dung ghi nhãn: Trên mỗi thùng chứa đất đèn phải ghi rõ các thông tin bắt buộc bao gồm: Tên nhà sản xuất hoặc nhãn hiệu thương mại; Tên sản phẩm (Đất đèn) và ký hiệu tiêu chuẩn; Cỡ hạt và cấp chất lượng; Khối lượng tịnh và khối lượng cả bì; Ngày sản xuất hoặc số lô hàng.
- Ký hiệu cảnh báo nguy hiểm: Phải có các biểu tượng cảnh báo nguy hiểm theo quy định pháp luật về hóa chất nguy hiểm, đặc biệt là ký hiệu "Tránh ẩm ướt" và "Nguy hiểm cháy nổ".
Quy trình vận chuyển và bảo quản an toàn
Công tác lưu kho và vận chuyển đất đèn phải tuân thủ tuyệt đối các biện pháp an toàn phòng chống cháy nổ:
- Bảo quản trong kho: Đất đèn phải được lưu trữ trong các nhà kho chuyên dụng, khô ráo, thông thoáng, mái kho không bị dột và nền kho phải cao ráo, không bị ngập nước. Nghiêm cấm để đất đèn chung với các chất dễ cháy hoặc các chất axit. Trong kho phải trang bị đầy đủ thiết bị chữa cháy bằng bột khô hoặc cát, tuyệt đối không dùng nước để dập lửa liên quan đến đất đèn.
- Vận chuyển: Phương tiện vận chuyển đất đèn phải có mui che mưa, sàn xe khô ráo. Quá trình bốc xếp phải nhẹ nhàng, tránh va đập mạnh làm rách, móp méo thùng chứa gây hở và lọt không khí ẩm vào bên trong.
Calcium carbide
Lời nói đầu
TCVN 5848 – 1994 do Vụ Khoa học kỹ thuật Bộ công nghiệp nặng biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn – Đo lường – Chất lượng đề nghị và được Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường ban hành.
ĐẤT ĐÈN
Calcium carbide
Tiêu chuẩn này áp dụng cho đất đèn, sản xuất từ đá vôi và than antraxit, dùng để sản xuất khí axetylen và các sản phẩm hóa chất khác.
Công thức hóa học CaC2
Đất đèn phải phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật ghi trong bảng 1
Bảng 1
| Tên chỉ tiêu | Mức | |
| 1 | 2 | |
| 1. Khí axetylen khô, lít, phát sinh từ 1kg đất đèn, ở nhiệt độ 20oC và áp suất 760 mm Hg, không nhỏ hơn | 260 | 240 |
| 2. Hàm lượng hiđro photphua, %, không lớn hơn | 0,08 | |
| 3. Hàm lượng hiđro sunfua, %, không lớn hơn | 0,15 | |
| 4. Kích thước, mm, không nhỏ hơn | 25 | |
Khi tính toán khối lượng thực với đơn vị đo quy ước, ta cùng một kg đất đèn giả định với lượng khí axetylen 260 lít sinh ra và tính theo công thức
G = 
Trong đó:
G – Khối lượng đất đèn giả định, kg;
V- Lượng khí axetylen sinh ra từ 1 kg đất đèn, lít;
G1 – Khối lượng thực của đất đèn, kg.
2.1. Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu
2.1.1. Lấy mẫu và xử lý mẫu theo TCVN 1694 – 75.
2.1.2. Lấy mẫu đất đèn theo từng lô hàng. Lô hàng là lượng sản phẩm có cùng chỉ tiêu chất lượng và được sản xuất cùng đợt nhưng không quá 65 tấn.
2.1.3. Khi lấy mẫu mở nắp thùng, bỏ lớp bên trên, sau đó lấy tại ba vị trí trên, giữa và dưới với lượng mẫu 1kg ở mỗi thùng. Các lượng mẫu lấy được đem gộp lại, đập vỡ thành các hạt nhỏ không quá 15mm. Loại từ từ bằng phương pháp chia tư, giữ lại khoảng 0,5kg để phân tích.
2.1.4. Mẫu đem phân tích được đựng trong lọ nhựa hoặc thủy tinh khô có nút kín, dán nhãn ghi rõ.
Tên sản phẩm;
Số hiệu lô hàng;
Ngày lấy mẫu
2.2. Hóa chất dùng để phân tích là loại tinh khiết hóa học (TKHH) hoặc tinh khiết phân tích (TKPT).
2.3. Nước cất theo TCVN 2117 – 77.
2.4. Xác định lượng khí axetylen sinh ra từ đất đèn.
2.4.1. Mô tả thiết bị (hình 1)
| 1. Nắp; | 14. Van; |
| 2. Chỗ cho mẫu vào; | 15. Bệ máy; |
| 3. Thùng phát sinh khí; | 16. Miệng nước; |
| 4. Van cầu; | 17. Búa cân bằng; |
| 5. Thùng phân ly dịch khí | 18. Búa điều chỉnh; |
| 6.7.8. Van cầu; | 19. Áp kế chữ U; |
| 9. Thước đo; | 20. Bánh xe cân bằng; |
| 10. Chuông chụp; | 21. Lỗ nước vào; |
| 11. Thùng nước muối bão hòa; | 22. Tay đẩy |
| 12. Ống thải khí trung tâm; | 23. Nhiệt kế do nhiệt độ của khí |
| 13. Bể thùng phát sinh; |
|
2.4.2. Tiến hành thử
Cân 50g mẫu với độ chính xác 0,01g kích thước 1 – 8 mm. Mở van khí thải 8, đưa vào thùng phát sinh khí 3 hai lít nước qua ống 21. Đóng ván nước vào ống 21. Điều chỉnh thiết bị đo về vị trí số 0 trên thang đo. Đóng van thải khí 8. Mở nắp 1 cho 50g mẫu vào thùng phát sinh khí 3, vặn chặt nắp lại. Đợi sau 10 phút đọc số liệu trên thang đo và nhiệt kế.
Hình 1. Thiết bị đo lượng phát sinh khí
Lượng khí axetylen phát sinh (G), được tính bằng l/kg, ở điều kiện tiêu chuẩn của mẫu đo, theo công thức:
trong đó:
P – Áp lực không khí, hiệu chỉnh theo nhiệt độ đến 0 kPa (tra theo bảng 2);
P’- Áp lực hơi nước của muối bão hòa (tra theo bảng 3), kPa;
V – Lượng khí phát sinh đo được ở điều kiện thí nghiệm, l/kg;
t – Nhiệt độ khí trong chuông lúc đo, oC.
Bảng 2
| Nhiệt độ, oC | Trị số hiệu chỉnh, kPa |
| 5-12 | 0,133 |
| 13-20 | 0,267 |
| 21-28 | 0,400 |
| 29-36 | 0,533 |
| 37-44 | 0,667 |
Bảng 3
| Nhiệt độ (oC) | Áp suất P (kPa) | Nhiệt độ (oC) | Áp suất P (kPa) | Nhiệt độ (oC) | Áp suất P (kPa) | Nhiệt độ (oC) | Áp suất P (kPa) |
| 0 | 0453 | 10 | 0,920 | 20 | 1,760 | 30 | 3,200 |
| 1 | 0,480 | 11 | 0,987 | 21 | 1,880 | 31 | 3,370 |
| 2 | 0,520 | 12 | 1,050 | 22 | 2,000 | 32 | 3,560 |
| 3 | 0,560 | 13 | 1,130 | 23 | 2,120 | 33 | 3,760 |
| 4 | 0,600 | 14 | 1,210 | 24 | 2,253 | 34 | 3,975 |
| 5 | 0,653 | 15 | 1,290 | 25 | 2,386 | 35 | 4,200 |
| 6 | 0,707 | 16 | 1,373 | 26 | 2,533 | 36 | 4,453 |
| 7 | 0,760 | 17 | 1,466 | 27 | 2,693 | 37 | 4,706 |
| 8 | 0,813 | 18 | 1,560 | 28 | 2,853 | 38 | 4,973 |
| 9 | 0,867 | 19 | 1,653 | 29 | 3,026 | 39 | 5,253 |
2.5. Xác định hàm lượng khí hidro sunphua
2.5.1. Mô tả thiết bị (hình 2)
1) Bình tam giác dùng để phân hủy đất đèn, có miệng mài được nối với bình nhỏ giọt, dung tích 250 – 500 ml;
2) Bình nhỏ giọt dung tích 250 -500 ml;
3) Chậu dùng làm lạnh bình phản ứng;
4) Ống chữ U nạp bông thủy tinh và được nút kín phía trên (khí ra và vào theo nhánh bên của ống);
5 + 6 ) Bình rửa khí dùng để tách hidro sunphua;
7) Bình cầu đáy bằng dung tích 1 lít, để xác định hàm lượng hidro photphua;
8) Bình nhỏ giọt có dung tích 50 – 100ml;
9 + 10) Hệ thống hút khí gồm hai bình dung tích 1,5 lít, nối với nhau bằng ống cao su.
Bình số 1,5,7 và 9 được đậy chặt bằng nút cao su có 2 lỗ. Nút cao su của bình 1: một lỗ cắm ống nhỏ giọt đường kính 3mm, sâu 5-10 mm kể từ mặt dưới của nút, một lỗ cắm ống thủy tinh hình thước thợ, đầu dưới của ống phải thấp hơn mặt dưới của nút. Nút cao su của bình 5 cắm hai ống dẫn khí hình thước thợ. Ống dẫn khí vào kéo dài tới đáy bình ống dẫn khí ra cắm sâu 80 mm so với mặt dưới của nút.
Nút cao su của bình 9: một lỗ cắm thủy tinh hình thước thợ của bình 8, cắm sâu hơn mặt dưới của nút lỗ kia nối với ống cao su mềm thông với bình thứ hai của bình hút khí 9. Tất cả các phần riêng biệt của hệ thống thiết bị này đều được nối với nhau bằng ống cao su mềm.
2.5.2. Thuốc thử và dung dịch
Dung dịch cadimi axetat 0,1M hoặc cadimi, clorua 0,1M;
Axit axetic, dung dịch 80 và 90%;
Dung dịch iot kim loại 1N và 0,01N;
Natri axetat;
Natri thiosunfat dung dịch 0,1N và 0,01N;
Axit clohydric, d = 1,185;
Hồ tinh bột, dung dịch 0,5%.
Nước cất theo TCVN 2117 – 77.
Pha chế dung dịch cadimi axetat 0,1M: lấy 29g cadimi axetat hoặc 22g cadimi clorua hòa tan trong nước (trường hợp cần thiết có thể lọc), cho thêm 10 ml axit axetic và 10g natri axetat, thêm nước cất cho vừa đủ một lít và khuấy đều.
2.5.3. Tiến hành thử
Rót khoảng 10ml dung dịch cadimi axetat vào bình rửa khí 5 và 6. Đổ đầy nước cất tới nút của bình 7 và 9, bình 10 đổ nước cất đến nhánh bên. Nối các phần của hệ thống thiết bị với nhau và thử lại độ kín của hệ thống.
Cân 30 g đất đèn với độ chính xác 0,01kg đổ vào bình 1 đã được sấy khô. Đổ nước lạnh vào chậu 3, khóa ổ bình 2 và 8, đóng chặt. Đổ nước cất vào bình 2 và mở khóa cho nước chạy chậm không quá 2-3 giọt trong một phút. Quá trình phân hủy đất đèn xảy ra đều đặn trong khoảng 2 – 5 giờ. Quay ngược phễu nhỏ giọt 8 xuống phía dưới (như hình vẽ) và bắt chặt vào giá. Cho 2 -2,5 lít khí axetylen vào bình 7 để xác định hidro photphua khi nước trong bình 7 bị khí axetylen đẩy ra hết, lật bình về vị trí ban đầu cho đến khi kết thúc phân hủy của mẫu đất đèn. Để khỏi mất khí, bình 2 luôn được bổ sung nước cất. Khi kết thúc phản ứng phân hủy axetylen, bình 1 cần được đổ đầy nước để đẩy hết khí trong bình. Việc đổ nước vào bình 1 từ đầu cho đến nửa thể tích bình thực hiện dưới áp lực bằng cách khóa bình 8 và kẹp chặt ống cao su nối giữa bình 8 và 9 và ống cao su nối bình 2 với hệ thống hút khô 11.
Tách bình 7 ra khỏi bình rửa khí 6 bằng cách kẹp chặt ống cao su nối giữa chúng và đồng thời tiến hành tách các bình 5 và 6, tách ống chữ U khói bình rửa khí 5.
Cần tuân theo đúng trình tự trên để tránh rớt được dung tích từ bình này sang bình kia.
Trút dung dịch trong cả hai bình rửa khí vào một bình để chuẩn độ. Đổ vào đó một lượng dư dung dịch iot 0,1N (khoảng 10 – 20 ml tùy theo lượng hidro sunphua có trong đất đèn) và 5-10 ml axit clohydric. Sau 5 -10 phút dung dịch iot dư được chuẩn độ bằng dung dịch natri thiosunphat 0,1 N với sự có mặt của hồ tinh bột dung dịch 0,5%.
Hình 2. Thiết bị dùng để xác định lượng khí hidro sunfua và hidro photphua
Hàm lượng hidro sunpha (H2S), (X) được tính bằng % theo công thức
Trong đó:
V1 – Thể tích chính xác dung dịch iot 0,1N, ml;
V2 – Thể tích dung dịch natri thiosunphat 0,1N dùng chuẩn độ lượng iot dư, ml;
0,001188 – lượng hidro sunphua tính ra lít (ở áp suất 760 mm Hg và 20oC) tương ứng với 1ml dung dịch iot 0,1N;
G – Khối lượng mẫu đất đèn, gam;
V – Thể tích khí axetylen, sinh ra từ 1kg đất đèn, lít.
2.5.4. Xác định hàm lượng khí hidro photphua.
Tách bình 7 đã được nạp đầy khí axetylen ra khỏi hệ thống hút khí 9, mở nút bình 8. Để khí trong bình có áp suất khí quyển mở nhanh khóa ở bình 8 cho khí thừa đi ra. Quan sát áp suất và nhiệt độ khí. Đóng khóa bình 8, tráng bình 8 bằng nước cất. Dùng buret rót vào bình 8 từ 20-25 ml; dung dịch iot 0,01N. Thận trọng cho dung dịch iot vào bình 7, tránh không khí lọt vào .
Dùng nước cất tráng bình 8 từ 2-3 lần và đổ vào bình 7. Lắc bình 7 trong 1 phút, mở khóa bình 8, lấy kẹp khỏi ống cao su, mở rút bình, dùng nước cất tráng nút và bình. Chuẩn lượng iot dư bằng dung dịch natri thiosunphat 0,01N với sự có mặt của hồ tinh bột, dung dịch 0,5 %
Hàm lượng khí hydro photphua, (X1) được tính bằng % theo công thức :
Trong đó:
V1 – Thể tích dung dịch iot 0,01N, ml;
V2 – Thể tích dung dịch natri thiosunphat 0,01N, ml;
0,035 – Lượng hidro photphua tính ra ml tương ứng với 1ml dung dịch iot 0,01N;
V – Thể tích khí axetylen được tính bằng ml ở áp suất 760 mm Hg và nhiệt độ 20oC, theo công thức:
Trong đó:
Vo – Thể tích bình, ml;
Po – Áp suất khí quyển ở nhiệt độ không khí xung quanh, mm Hg;
t – Nhiệt độ không khí khi tiến hành thí nghiệm, oC ;
Wt – Áp suất của hơi nước bão hòa ở nhiệt độ t, mm Hg.
3. Bao gói, ghi nhãn, bảo quản, vận chuyển và an toàn
3.1. Đất đèn được đựng trong thùng sắt 50 kg hoặc 100 kg.
3.2. Thùng đựng đất đèn được chế tạo riêng, tuân thủ các quy định về an toàn
3.3. Trước khi thùng đem sử dụng phải thử độ kín bằng cách đậy chặt và nhúng chìm xuống nước từ 2 – 3 phút mà nước không được thấm vào trong mới đạt yêu cầu về độ kín.
3.4. Thùng đựng đất đèn bên ngoài có nhãn ghi rõ:
Tiêu chuẩn cơ quan chủ quản;
Tên cơ sở sản xuất ;
Tên sản phẩm;
Khối lượng thô và tinh;
Mức chất lượng;
Số hiệu tiêu chuẩn;
Ký hiệu phòng nước và lửa ;
Ngày, tháng, năm sản xuất.