正火石灰?原料成分

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(chēng)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(chēng)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(chēng)石灰漿。其主要成分也是Ca(OH)2。

原始的石灰生產(chǎn)工藝是將石灰石與燃料(木材)分層鋪放，引火煅燒一周即得。現(xiàn)代則采用機(jī)械化、半機(jī)械化立窯以及回轉(zhuǎn)窯、沸騰爐等設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。煅燒時(shí)間也相應(yīng)地縮短，用回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)石灰僅需2~4小時(shí)，比用立窯生產(chǎn)可提高生產(chǎn)效率5倍以上。近年來(lái)，又出現(xiàn)了橫流式、雙斜坡式及燒油環(huán)行立窯和帶預(yù)熱器的短回轉(zhuǎn)窯等節(jié)能效果顯著的工藝和設(shè)備，燃料也擴(kuò)大為煤、焦炭、重油或液化氣等。

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

石灰熟化時(shí)放出大量的熱，體積增大1-2.0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。

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(lèi)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。

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;加上氫氧化鈣微溶于水，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。