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生石灰

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生石灰,又稱燒石灰,主要成分為氧化鈣(CaO),通常製法為將主要成分為碳酸鈣的天然岩石,在高温下煅燒,即可分解生成二氧化碳以及氧化鈣。
凡是以碳酸鈣為主要成分的天然岩石,如石灰岩、白堊、白雲質石灰岩等,都可用來生產石灰。在沿海地區有用貝殼作原料,經燒製成殼灰,作生石灰用。 [1] 
中文名
生石灰
外文名
Quick lime
別    名
石灰
密    度
3.1 至 3.4 g/cm³ [2] 
應    用
乾燥劑
主要成分
氧化鈣
原    料
碳酸鈣為主要成分的天然岩石
性    狀
外形為白色,無定形

生石灰結構

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主要成分是氧化鈣(CaO)
石灰石主要成分是碳酸鈣CaCO3,而生石灰主要成分是CaO。
生石灰與水反應生成氫氧化鈣Ca(OH)2,即平常説的熟石灰
方程式:CaO+H2O=Ca(OH)2

生石灰製備

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原料:在實際生產中,為加快分解,煅燒温度常提高到1000~1100℃。由於石灰石原料的尺寸大或煅燒時窯中温度分佈不勻等原因,石灰中常含有欠火石灰過火石灰。欠火石灰中的碳酸鈣未完全分解,使用時缺乏粘結力。過火石灰結構密實,表面常包覆一層熔融物,熔化很慢。由於生產原料中常含有碳酸鎂(MgCO3),因此生石灰中還含有次要成分氧化鎂(MgO),根據氧化鎂含量的多少,生石灰分為鈣質石灰(MgO≤5%)和鎂質石灰((MgO>5%)。
生產工藝:原始的石灰生產工藝是將石灰石與燃料(木材)分層鋪放,引火煅燒一週即得。現代則採用機械化、半機械化立窯以及迴轉窯、沸騰爐等設備進行生產。煅燒時間也相應地縮短,用迴轉窯生產石灰僅需2~4小時,比用立窯生產可提高生產效率5倍以上。近年來,又出現了橫流式、雙斜坡式及燒油環行立窯和帶預熱器的短迴轉窯等節能效果顯著的工藝和設備,燃料也擴大為煤、焦炭、重油或液化氣等。

生石灰用途

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生石灰是採用化學吸收法除去水蒸氣的常用乾燥劑,也用於鋼鐵、農藥、醫藥、乾燥劑、製革及醇的脱水等。特別適用於膨化食品、香菇、木耳等土特產,以及儀表儀器、醫藥、服飾、電子電訊、皮革、紡織等行業的產品。
石灰和石灰石大量用做建築材料,也是許多工業的重要原料。石灰石可直接加工成石料和燒製成生石灰。石灰有生石灰和熟石灰。生石灰的主要成分是CaO,一般呈塊狀,純的為白色,含有雜質時為淡灰色或淡黃色。生石灰吸潮或加水就成為消石灰,消石灰也叫熟石灰,它的主要成分是Ca(OH)2。熟石灰經調配成石灰漿石灰膏石灰砂漿等,用作塗裝材料和磚瓦粘合劑。純鹼是用石灰石、食鹽、氨等原料經過多步反應制得(索爾維法)。利用消石灰和純鹼反應制成燒鹼(苛化法)。礦牀共有1286處,其中大型礦牀257處、中型481處、小型486處(礦石儲量大於8000萬噸為大型、4000~8000萬噸為中型、小於4000萬噸為小型),共計保有礦石儲量542億噸,其中石灰岩儲量504億噸,佔93%;大理岩儲量38億噸,佔7%。保有儲量廣泛分佈於除上海市以外29個省、直轄市、自治區,其中陝西省保有儲量49億噸,為全國之冠;其餘依次為安徽省、廣西自治區、四川(含重慶市)省,各保有儲量34~30億噸;山東、河北、河南、廣東、遼寧、湖南、湖北7省各保有儲量30~20億噸;黑龍江、浙江、江蘇、貴州、江西、雲南、福建、山西、新疆、吉林、內蒙古、青海、甘肅13省各保有儲量20~10億噸;北京、寧夏、海南、西藏、天津5省各保有儲量2~5億噸。
生石灰污水治理已成為關乎經濟社會和諧發展的一項重大問題。在控制工業污染物排放量的增長方面,國家採取嚴格措施,生石灰對造紙、釀造、化工、印染行業,加大治理和改造力度,淘汰高耗水、重污染的落後工藝和設備。我國工業化和城市化進程不斷推進,生石灰工業廢水和城市污水排放量逐年增加,因不達標排放給環境造成了巨大壓力和危害,生石灰在鋼鐵、電力、化工、煤炭等重點行業、推廣廢水循環利用,提高工業用水重複利用率。同時,生石灰工業廢水處理工藝、技術不斷提高,生石灰給水處理絮凝劑也提出了新的要求。

生石灰性狀

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生石灰中一般都含有過火石灰,過火石灰熟化慢,若在石灰漿體硬化後再發生熟化,會因熟化產生的膨脹而引起隆起和開裂。為了消除過火石灰的這種危害,石灰在熟化後,還應“陳伏”2周左右。
外形為白色(或灰色、棕白),無定形,在空氣中吸收水和二氧化碳。氧化鈣與水作用生成氫氧化鈣,並放出熱量。溶於酸水,不溶於醇。系屬無機鹼性蝕物品,國家危規編號95006。生石灰與水會發生化學反應,接着就會立刻加熱到超100℃的高温。

生石灰生石灰和熟石灰區別

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石灰有生石灰和熟石灰之分。生石灰的主要成分是氧化鈣(CaO),將碳酸鈣(CaCO₃)含量高的石灰岩在通風的石灰窯中鍛燒至900℃以上即得。是有吸水性,可用作乾燥劑,我國民間常用以防止雜物回潮。
生石灰(CaO)與水反應生成氫氧化鈣的過程,稱為石灰的熟化或消化,與水反應(同時放出大量的熱),或吸收潮濕空氣中的水分,即成熟石灰,又稱消石灰。熟石灰在一升水中溶解1.56克(20℃),它的飽和溶液稱為石灰水,呈鹼性,在空氣中吸收二氧化碳而成碳酸鈣沉澱。反應生成的產物氫氧化鈣稱為熟石灰或消石灰。
石灰熟化時放出大量的熱,體積增大1-2倍。煅燒良好、氧化鈣含量高的石灰熟化較快,放熱量和體積增大也較多。工地上熟化石灰常用兩種方法:消石灰漿法和消石灰粉法。
生石灰熟化後形成的石灰漿中,石灰粒子形成氫氧化鈣膠體結構,顆粒極細(粒徑約為1μm),比表面積很大(達10~30 m2/g),其表面吸附一層較厚的水膜,可吸附大量的水,因而有較強保持水分的能力,即保水性好。將它摻入水泥砂漿中,配成混合砂漿,可顯著提高砂漿的和易性
石灰依靠乾燥結晶以及碳化作用而硬化,由於空氣中的二氧化碳含量低,且碳化後形成的碳酸鈣硬殼阻止二氧化碳向內部滲透,也妨礙水分向外蒸發,因而硬化緩慢,硬化後的強度也不高,1:3的石灰砂漿28 d的抗壓強度只有0.2~0.5 MPa。在處於潮濕環境時,石灰中的水分不蒸發,二氧化碳也無法滲入,硬化將停止;加上氫氧化鈣微溶於水,已硬化的石灰遇水還會溶解潰散。因此,石灰不宜在長期潮濕和受水浸泡的環境中使用。
石灰在硬化過程中,要蒸發掉大量的水分,引起體積顯著收縮,易出現幹縮裂縫。所以,石灰不宜單獨使用,一般要摻入砂、紙筋、麻刀等材料,以減少收縮,增加抗拉強度,並能節約石灰。
石灰具有較強的鹼性,在常温下,能與玻璃態的活性氧化硅或活性氧化鋁反應,生成有水硬性的產物,產生膠結。因此,石灰還是建築材料工業中重要的原材料。
石灰乳一般是在氧化鈣中加水生成的,因為氫氧化鈣溶解度不是很大,所以往往生成的是氫氧化鈣的懸濁液(即水溶液中還存在着沒有溶解的氫氧化鈣。
石灰漿用水稀釋後的混濁液,指石灰加入過量的水(約為石灰質量的2.5-3倍)後得到的漿體。

生石灰應用

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1.可作填充劑,例如:用作環氧膠黏劑的填充劑;
2.用作分析試劑,氣體分析時用作二氧化碳、二氧化硫吸收劑,光譜分析試劑,高純試劑用於半導體生產中的外延、擴散工序,實驗室氨氣的乾燥及醇類脱l水等;
3.用作原料,可製造電石、純鹼、漂白粉等,也用於製革、廢水淨化,氫氧化鈣及各種鈣化合物;
4.可用作建築材料、冶金助熔劑,水泥速凝劑,熒光粉的助熔劑。
5.用作植物油脱色劑,藥物載體,土壤改良劑和鈣肥;
6.還可用於耐火材料、乾燥劑;
7.可配製農機1、2號膠和水下環氧膠黏劑,還用作與2402樹脂預反應的反應劑;
8.用於酸性廢水處理及污泥調質;
9.還可用作鍋爐停用保護劑,利用石灰的吸濕能力,使鍋爐水汽系統的金屬表面保持乾燥,防止腐蝕,適用於低壓、中壓、小容量汽包鍋爐的長期停用保護;
10.可以和水反應制備氫氧化鈣,反應方程式:CaO+H₂O=Ca(OH)2,屬於化合反應

生石灰生石灰的妙用

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1、茶壺、茶杯內的茶垢,清水難以洗淨。如用熟石灰調成糊洗擦,則能很快將茶垢除去。 
2、玻璃瓶內的油膩難以洗淨。可放入一些熟石灰,再灌入少許温開水,然後伸入瓶刷攪動,,待水溶液出現渾濁並有懸浮物泛起時倒出,再用清水沖刷,就能將瓶內油膩洗淨。
3、用作乾燥劑,生石灰能夠吸收水分,可以起到乾燥的作用。 [3]  取大小適宜的瓦缸或瓦壇1口,墊放部分生石灰作乾燥劑,然後將需要貯藏的臘肉等食物放入,缸口或壇口墊紙數張,加蓋壓緊,即可防止臘肉變味。
4、科學工作者想出了用生石灰製成破碎劑的奇妙方法,專門用於拆除城市住宅密集區及商業繁華地段的 舊水泥構件的樓房。 這種化學力破碎與傳統的用炸藥爆破相比,具有無爆炸聲、無振動、無塵沙飛揚等諸多明顯優點。還能保證施工安全,降低對拆除樓房周邊的交通影響。
5、用作供熱劑,不考慮熱量損失,1千克的生石灰和水反應產生的熱量可以把3.5千克左右水燒開。利用這種放熱,可以加熱食物。 [3] 

生石灰注意事項

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1、使用操作過程時間越短越好,放置在包裝容器內的適當處,起到密封吸濕的作用。
2、存放在乾燥庫房中,防潮,避免與酸類物接觸。
3、運輸過程中避免受潮,小心輕放,以防止包裝破損而影響產品質量。
4、禁止食用,萬一入口,用水漱口立即求醫。(切記不能飲水

生石灰技術標準

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1、國家軍用標準GJB2714-96
2、參照美國軍用標準MIL-D-3464D乾燥劑通用規範
參考資料
  • 1.    中國農業百科全書總編輯委員會農業化學卷編輯委員會,中國農業百科全書編輯部.《中國農業百科全書-農業化學卷 》:農業出版社,1996:541-542
  • 2.    劉長濱主編. 建築工程概論[M]. 2001
  • 3.    生石灰的妙用  .中國知網[引用日期2019-07-22]