鈣質(zhì)石灰原料生產(chǎn)

凡是以碳酸鈣為主要成分的天然巖石，如石灰?guī)r、白堊、白云質(zhì)石灰?guī)r等，都可用來(lái)生產(chǎn)石灰。

將主要成分為碳酸鈣的天然巖石，在適當(dāng)溫度下煅燒，排除分解出的二氧化碳后，所得的以氧化鈣(CaO)為主要成分的產(chǎn)品即為石灰，又稱生石灰。

在實(shí)際生產(chǎn)中，為加快分解，煅燒溫度常提高到1000~1100℃。由于石灰石原料的尺寸大或煅燒時(shí)窯中溫度分布不勻等原因，石灰中常含有欠火石灰和過(guò)火石灰。欠火石灰中的碳酸鈣未完全分解，使用時(shí)缺乏粘結(jié)力。過(guò)火石灰結(jié)構(gòu)密實(shí)，表面常包覆一層熔融物，熟化很慢。由于生產(chǎn)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(jù)氧化鎂含量的多少，生石灰分為鈣質(zhì)石灰(MgO≤5%)和鎂質(zhì)石灰(MgO>5%)。

生石灰呈白色或灰色塊狀，為便于使用，塊狀生石灰常需加工成生石灰粉、消石灰粉或石灰膏。生石灰粉是由塊狀生石灰磨細(xì)而得到的細(xì)粉，其主要成分是CaO;消石灰粉是塊狀生石灰用適量水熟化而得到的粉末，又稱熟石灰，其主要成分是Ca(OH)2;石灰膏是塊狀生石灰用較多的水(約為生石灰體積的3-4倍)熟化而得到的膏狀物.也稱石灰漿。其主要成分也是Ca(OH)2。

生石灰(CaO)與水反應(yīng)生成氫氧化鈣的過(guò)程，稱為石灰的熟化或消化。反應(yīng)生成的產(chǎn)物氫氧化鈣稱為熟石灰或消石灰。

石灰熟化時(shí)放出大量的熱，體積增大1-2.5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。

根據(jù)加水量的不同，石灰可熟化成消石灰粉或石灰膏。石灰熟化的理論需水量為石灰重量的32%。在生石灰中，均勻加入60%~80%的水，可得到顆粒細(xì)小、分散均勻的消石灰粉。若用過(guò)量的水熟化，將得到具有一定稠度的石灰膏。石灰中一般都含有過(guò)火石灰，過(guò)火石灰熟化慢，若在石灰漿體硬化后再發(fā)生熟化，會(huì)因熟化產(chǎn)生的膨脹而引起隆起和開(kāi)裂。為了消除過(guò)火石灰的這種危害，石灰在熟化后，還應(yīng)"陳伏"2周左右。

石灰漿體的硬化包括干燥結(jié)晶和碳化兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程。石灰漿體因水分蒸發(fā)或被吸收而干燥，在漿體內(nèi)的孔隙網(wǎng)中，產(chǎn)生毛細(xì)管壓力。使石灰顆粒更加緊密而獲得強(qiáng)度。這種強(qiáng)度類似于粘土失水而獲得的強(qiáng)度，其值不大，遇水會(huì)喪失。同時(shí)，由于干燥失水。引起漿體中氫氧化鈣溶液過(guò)飽和，結(jié)晶出氫氧化鈣晶體，產(chǎn)生強(qiáng)度;但析出的晶體數(shù)量少，強(qiáng)度增長(zhǎng)也不大。在大氣環(huán)境中，氫氧化鈣在潮濕狀態(tài)下會(huì)與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣，并釋放出水分，即發(fā)生碳化。

碳化所生成的碳酸鈣晶體相互交叉連生或與氫氧化鈣共生，形成緊密交織的結(jié)晶網(wǎng)，使硬化石灰漿體的強(qiáng)度進(jìn)一步提高。但是，由于空氣中的二氧化碳含量很低，表面形成的碳酸鈣層結(jié)構(gòu)較致密，會(huì)阻礙二氧化碳的進(jìn)一步滲入，因此，碳化過(guò)程是十分緩慢的。

技術(shù)性質(zhì)

生石灰熟化后形成的石灰漿中，石灰粒子形成氫氧化鈣膠體結(jié)構(gòu)，顆粒極細(xì)(粒徑約為1μm)，比表面積很大(達(dá)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(qiáng)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。

石灰依靠干燥結(jié)晶以及碳化作用而硬化，由于空氣中的二氧化碳含量低，且碳化后形成的碳酸鈣硬殼阻止二氧化碳向內(nèi)部滲透，也妨礙水分向外蒸發(fā)，因而硬化緩慢，硬化后的強(qiáng)度也不高，1:3的石灰砂漿28 d的抗壓強(qiáng)度只有0.2~0.5 MPa。在處于潮濕環(huán)境時(shí)，石灰中的水分不蒸發(fā)，二氧化碳也無(wú)法滲入，硬化將停止;加上氫氧化鈣易溶于水，已硬化的石灰遇水還會(huì)溶解潰散。因此，石灰不宜在長(zhǎng)期潮濕和受水浸泡的環(huán)境中使用。

石灰在硬化過(guò)程中，要蒸發(fā)掉大量的水分，引起體積顯著收縮，易出現(xiàn)干縮裂縫。所以，石灰不宜單獨(dú)使用，一般要摻人砂、紙筋、麻刀等材料，以減少收縮，增加抗拉強(qiáng)度，并能節(jié)約石灰。

石灰具有較強(qiáng)的堿性，在常溫下，能與玻璃態(tài)的活性氧化硅或活性氧化鋁反應(yīng)，生成有水硬性的產(chǎn)物，產(chǎn)生膠結(jié)。因此，石灰還是建筑材料工業(yè)中重要的原材料。

用途

1.可作填充劑，例如:用作環(huán)氧膠黏劑的填充劑;

2.用作分析試劑，氣體分析時(shí)用作二氧化碳吸收劑，光譜分析試劑，高純?cè)噭┯糜诎雽?dǎo)體生產(chǎn)中的外延、擴(kuò)散工序，實(shí)驗(yàn)室氨氣的干燥及醇類脫l水等;

3.用作原料，可制造電石、純堿、漂白粉等，也用于制革、廢水凈化，氫氧化鈣及各種鈣化合物;

4.可用作建筑材料、冶金助熔劑，水泥速凝劑，熒光粉的助熔劑。

5.用作植物油脫色劑，藥物載體，土壤改良劑和鈣肥;

6.還可用于耐火材料、干燥劑;

7.可配制農(nóng)機(jī)1、2號(hào)膠和水下環(huán)氧膠黏劑，還用作與2402樹(shù)脂預(yù)反應(yīng)的反應(yīng)劑;

8.用于酸性廢水處理及污泥調(diào)質(zhì);

9.還可用作鍋爐停用保護(hù)劑，利用石灰的吸濕能力，使鍋爐水汽系統(tǒng)的金屬表面保持干燥，防止腐蝕，適用于低壓、中壓、小容量汽包鍋爐的長(zhǎng)期停用保護(hù);

石灰中產(chǎn)生膠結(jié)性的成分是有效氧化鈣和氧化鎂，它們的含量是評(píng)價(jià)石灰質(zhì)量的主要指標(biāo)。石灰中的有效氧化鈣和氧化鎂的含量可以直接測(cè)定，也可以通過(guò)氧化鈣與氧化鎂的總量和二氧化碳的含量反映。除了有效氧化鈣和氧化鎂這一主要指標(biāo)外，生石灰還有未消化殘?jiān)康囊?生石灰粉有細(xì)度的要求;消石灰粉則還有體積安定性、細(xì)度和游離水含量的要求。

國(guó)家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)有關(guān)指標(biāo)，將建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉分為優(yōu)等品和合格品三個(gè)等級(jí)。但在交通部門，JTJ 034-2000《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》仍按原國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB1594-79)將生石灰和消石灰劃分為三個(gè)等級(jí)。

石灰

1.概念

生石灰是將以含碳酸鈣為主的天然巖石，在高溫下煅燒而得，其主要成分為氧化鈣(CaO)。在煅燒時(shí)由于火候或溫度控制不均，常會(huì)含有欠火石灰或過(guò)火石灰。欠火石灰產(chǎn)漿量小，質(zhì)量較差，利用率降低，不會(huì)帶來(lái)危害。過(guò)火石灰的水化速度大大減慢，在硬化后才與水發(fā)生水化反應(yīng)，產(chǎn)生較大的體積膨脹，致使硬化后的石灰表面局部產(chǎn)生鼓包、崩裂等現(xiàn)象，工程上稱為"爆灰"。"爆灰"是建筑工程質(zhì)量通病之一。 生石灰與水作用生成熟石灰(Ca(OH)2)的過(guò)程，稱為熟化。工程上，將生石灰加大量的水(生石灰質(zhì)量的2~3倍)熟化成石灰乳，然后經(jīng)篩網(wǎng)流入儲(chǔ)灰池并"陳伏"至少兩周，以消除過(guò)火石灰的危害，經(jīng)沉淀除去多余的水分得到的膏狀物即為石灰膏。也可將每半米高的生石灰塊，淋上適當(dāng)?shù)乃?生石灰量的60%~80%)，經(jīng)熟化得到的粉狀物稱為消石灰粉。加水量以消石灰粉略濕、但不成團(tuán)為宜。

2.基本性能與應(yīng)用

石灰的保水性、可塑性好，工程上常被用來(lái)改善砂漿的保水性，以克服水泥砂漿保水性差的缺點(diǎn)。石灰凝結(jié)硬化速度慢、強(qiáng)度低、耐水性差。石灰的干燥收縮大，因此除粉刷以外，不宜單獨(dú)使用。

石灰在建筑上的用途主要有:

A、石灰乳涂料 石灰加大量的水所得的稀漿，即為石灰乳。主要用于要求不高的室內(nèi)粉刷。

B、砂漿 利用石灰膏或消石灰粉可配制成石灰砂漿或水泥石灰混合砂漿，用于抹灰和砌筑。

C、灰土和三合土 消石灰粉與黏土拌合后稱為灰土，再加砂或石屑、爐渣等即成三合土?；彝梁腿贤翉V泛用于建筑物的基礎(chǔ)和道路的墊層。

D、硅酸鹽混凝土及其制品 以石灰與硅質(zhì)材料(如石英砂、粉煤灰、礦渣等)為主要原料，經(jīng)磨細(xì)、配料、拌合、成型、養(yǎng)護(hù)(蒸汽養(yǎng)護(hù)或壓蒸養(yǎng)護(hù))等工序得到的人造石材。常用的硅酸鹽混凝土制品有蒸汽養(yǎng)護(hù)和壓蒸養(yǎng)護(hù)的各種粉煤灰磚、灰砂磚、砌塊及加氣混凝土等。

E、碳化石灰板 將磨細(xì)生石灰、纖維狀填料(如玻璃纖維)或輕質(zhì)骨料加水?dāng)嚢璩尚蜑榕黧w，然后再通入二氧化碳進(jìn)行人工碳化(約12~24小時(shí))而成的一種輕質(zhì)板材。適合作非承重的內(nèi)隔墻板、頂棚等。

生石灰塊及生石灰粉須在干燥條件下運(yùn)輸和貯存，且不宜存放太久。長(zhǎng)期存放時(shí)應(yīng)在密閉條件下，且應(yīng)防潮、防水。

石灰在土木工程中應(yīng)用范圍很廣，主要用途如下:

(1)石灰乳和砂漿 消石灰粉或石灰膏摻加大量粉刷。用石灰膏或消石灰粉可配制石灰砂漿或水泥石灰 混合砂漿，用于砌筑或抹灰工程。

(2)石灰穩(wěn)定土 將消石灰粉或生石灰粉摻人各種粉碎或原來(lái)松散的土中，經(jīng)拌合、壓實(shí)及養(yǎng)護(hù)后得到的混合料，稱為石灰穩(wěn)定土。它包括石灰土、石灰穩(wěn)定砂礫土、石灰碎石土等。粘土顆粒表面的少量活性氧化硅和氧化鋁與氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，生成水硬性的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，使粘土的抗?jié)B能力，抗壓強(qiáng)度，耐水性得到改善。廣泛用作建筑物的基礎(chǔ)、地面的墊層及道路的路面基層。 (3)硅酸鹽制品 以石灰(消石灰粉或生石灰粉)與硅質(zhì)材料(砂、粉煤灰、火山灰、礦渣等)為主要原料，經(jīng)過(guò)配料、拌合、成型和養(yǎng)護(hù)后可制得磚、砌塊等各種制品。因內(nèi)部的膠凝物質(zhì)主要是水化硅酸鈣，所以稱為硅酸鹽制品，常用的有灰砂磚、粉煤灰磚等。

其粉塵或懸浮液滴對(duì)粘膜有刺激作用，雖然程度上不如氫氧化鈉重，但也能引起噴嚏和咳嗽，和堿一樣能使脂肪乳化，從皮膚吸收水分、溶解蛋白質(zhì)、刺激及腐蝕組織。吸入石灰粉塵可能引起肺炎。最高容許濃度為5mg/m3。吸入粉塵時(shí)，可吸入水蒸氣、可待因及猶奧寧，在胸廓處涂芥末膏;當(dāng)落入眼內(nèi)時(shí)，可用流水盡快沖洗，再用5%氯化銨溶液或0.01%CaNa-EDTA溶液沖洗，然后將0.5%地卡因溶液滴入。工作時(shí)應(yīng)注意保護(hù)呼吸器官，穿戴用防塵纖維制的工作服、手套、密閉防塵眼鏡，并涂含油脂的軟膏，以防止粉塵吸入。