石灰石化学加工

石灰岩主要是在浅海的环境下形成的。石灰岩按成因可划分为粒屑石灰岩（流水搬运、沉积形成）；生物骨架石灰岩和化学、生物化学石灰岩。按结构构造可细分为竹叶状灰岩、状灰岩、团块状灰岩等。石灰岩的主要化学成分是碳酸钙易溶蚀，故在石灰岩地区多形成石林和溶洞，称为喀斯特地形。

石灰岩中一般都含有一些白云石和黏土矿物，当黏土矿物含量达25%~50%时，称为泥质岩。白云石含量达25%~50%时，称为白云质灰岩。石灰岩分布相当广泛，岩性均一，易于开采加工，是一种用途很广的建筑材料。

石灰岩的主要成分是碳酸钙，可以溶解在含有二氧化碳的水中。一般情况下一升含二氧化碳的水，可溶解大约50毫克的碳酸钙。

石灰石大量用作建筑材料的原料，也是无机盐工业的重要原料。用化学方法可将石灰石 (CaCO3)制成一系列钙化合物，或将石灰石粉碎直接制取重质碳酸钙（见碳酸钙）。含碳酸钙矿物在地壳中的储量十分丰富，且品位高，分布广。

石灰石不溶于水但溶于酸中，与二氧化碳水溶液作用生成可溶性的碳酸氢钙，这种物质极不稳定，易分解成不溶性的碳酸钙，这就是形成锅炉水垢乃至在自然界中形成千姿百态的溶洞、石笋、石钟乳等自然景观的原因。

加工方法石灰石的加工方法主要根据所制造的产品种类的不同而异，如制造水泥是用石灰石与粘土混合，经高温煅烧后粉碎而得。制造玻璃则是先加工成生石灰（CaO），然后与硅石、纯碱、硼砂（Na2B4O7）、硼酸(H3BO3)等混合，经高温熔融而得。

为制造纯度较高的钙化合物和二氧化碳，需选用含碳酸钙99%左右的石灰石，与酸（如盐酸）反应可得到相应酸的钙盐（如氯化钙）及高纯度的二氧化碳。为制造氧化钙（俗称生石灰）及一系列钙化合物，主要采用石灰石煅烧法。将石灰石破碎成一定大小的块状物，与煤按一定比例配合，在煅烧窑中于800～1000℃下煅烧1～4h，石灰石分解为氧化钙和二氧化碳：

煅烧设备多采用竖窑（见窑），操作简单，可直接得到35%左右的工业用二氧化碳。钙化合物的加工途径是以氧化钙为母体产品（见图），与水反应生成氢氧化钙（俗称消石灰），氢氧化钙是制造轻质碳酸钙、超细碳酸钙及一系列钙化合物的主要原料；氧化钙若被碳还原可制造重要的化工产品碳化钙（电石）。

产品用途轻质碳酸钙、碳化钙是石灰石化学加工得到的主要产品，用途广泛。①氯化钙是多用途的干燥剂、水泥硬化剂，其水溶液可作除雪剂和冷冻液，近年来发展的一种新用途，是利用六水氯化钙的相变性能作贮热材料（可贮存太阳能、工业生产中的余热）。②次氯酸钙广泛用作漂白剂、杀菌消毒剂。③氢氧化钙除大量用作建筑涂装材料及制造其他钙化合物外，还可用作制药工业的添加剂。④硝酸钙用作制冷剂、肥料。⑤溴化钙用作分析试剂，制药的原料，油田钻井添加剂。⑥过氧化钙可作航海、航天的贮氧剂等。⑦铬酸钙用于制铬颜料，防腐剂。⑧重铬酸钙用作氧化剂。⑨碘酸钙用作脱臭剂、防腐剂、医药。⑩碘化钙可作医药照象感光剂。氟硅酸钙用于陶瓷工业。氟硼酸钙用于制造有色金属的焊剂。亚硫酸钙用于制造纸浆，用作食品的防腐剂和防退色剂、纤维漂白的脱氯剂。硅酸钙用作橡胶填料、聚乙烯催化剂、医药等。(见彩图)

固体物料在高温不发生熔融的条件下进行的反应过程，可以有氧化、热解、还原、卤化等，通常用于无机化工和冶金工业。焙烧过程有加添加剂和不加添加剂两种类型。

不加添加剂的焙烧 也称煅烧，按用途可分为：①分解矿石，如石灰石化学加工制成氧化钙，同时制得二氧化碳气体；②活化矿石，目的在于改变矿石结构，使其易于分解，例如：将高 岭土焙烧脱水，使其结构疏松多孔，易于进一步加工生产氧化铝；③脱除杂质，如脱硫、脱除有机物和吸附水等；④晶型转化，如焙烧二氧化钛使其改变晶型，改善 其使用性质。

加添加剂的焙烧 添加剂可以是气体或固体，固体添加剂兼有助熔剂的作用，使物料熔点降低，以加快反应速度。按添加剂的不同有多种类型：

固体物料在高温不发生熔融的条件下进行的反应过程，可以有氧化、热解、还原、卤化等，通常用于无机化工和冶金工业。焙烧过程有加添加剂和不加添加剂两种类型。

不加添加剂的焙烧 也称煅烧，按用途可分为：①分解矿石，如石灰石化学加工制成氧化钙，同时制得二氧化碳气体；②活化矿石，目的在于改变矿石结构，使其易于分解，例如：将高岭土焙烧脱水，使其结构疏松多孔，易于进一步加工生产氧化铝；③脱除杂质，如脱硫、脱除有机物和吸附水等；④晶型转化，如焙烧二氧化钛使其改变晶型，改善其使用性质。

加添加剂的焙烧 添加剂可以是气体或固体，固体添加剂兼有助熔剂的作用，使物料熔点降低，以加快反应速度。