石灰石化學加工

正文,石灰岩,

正文

石灰石大量用作建築材料的原料,也是無機鹽工業的重要原料。用化學方法可將石灰石 (CaCO3)製成一系列鈣化合物,或將石灰石粉碎直接製取重質碳酸鈣(見碳酸鈣)。含碳酸鈣礦物在地殼中的儲量十分豐富,且品位高,分布廣。
石灰石不溶於水但溶於酸中,與二氧化碳水溶液作用生成可溶性的碳酸氫鈣,這種物質極不穩定,易分解成不溶性的碳酸鈣,這就是形成鍋爐水垢乃至在自然界中形成千姿百態的溶洞、石筍、石鐘乳等自然景觀的原因。
加工方法石灰石的加工方法主要根據所製造的產品種類的不同而異,如製造水泥是用石灰石與粘土混合,經高溫煅燒後粉碎而得。製造玻璃則是先加工成生石灰(CaO),然後與矽石、純鹼、硼砂(Na2B4O7)、硼酸(H3BO3)等混合,經高溫熔融而得。
為製造純度較高的鈣化合物和二氧化碳,需選用含碳酸鈣99%左右的石灰石,與酸(如鹽酸)反應可得到相應酸的鈣鹽(如氯化鈣)及高純度的二氧化碳。為製造氧化鈣(俗稱生石灰)及一系列鈣化合物,主要採用石灰石煅燒法。將石灰石破碎成一定大小的塊狀物,與煤按一定比例配合,在煅燒窯中於800~1000℃下煅燒1~4h,石灰石分解為氧化鈣和二氧化碳:
煅燒設備多採用豎窯(見窯),操作簡單,可直接得到35%左右的工業用二氧化碳。鈣化合物的加工途徑是以氧化鈣為母體產品(見圖),與水反應生成氫氧化鈣(俗稱消石灰),氫氧化鈣是製造輕質碳酸鈣、超細碳酸鈣及一系列鈣化合物的主要原料;氧化鈣若被碳還原可製造重要的化工產品碳化鈣(電石)。
產品用途輕質碳酸鈣、碳化鈣是石灰石化學加工得到的主要產品,用途廣泛。①氯化鈣是多用途的乾燥劑、水泥硬化劑,其水溶液可作除雪劑和冷凍液,近年來發展的一種新用途,是利用六水氯化鈣的相變性能作貯熱材料(可貯存太陽能、工業生產中的餘熱)。②次氯酸鈣廣泛用作漂白劑、殺菌消毒劑。③氫氧化鈣除大量用作建築塗裝材料及製造其他鈣化合物外,還可用作製藥工業的添加劑。④硝酸鈣用作製冷劑、肥料。⑤溴化鈣用作分析試劑,製藥的原料,油田鑽井添加劑。⑥過氧化鈣可作航海、航天的貯氧劑等。⑦鉻酸鈣用於制鉻顏料,防腐劑。⑧重鉻酸鈣用作氧化劑。⑨碘酸鈣用作脫臭劑、防腐劑、醫藥。⑩碘化鈣可作醫藥照象感光劑。氟矽酸鈣用於陶瓷工業。氟硼酸鈣用於製造有色金屬的焊劑。亞硫酸鈣用於製造紙漿,用作食品的防腐劑和防退色劑、纖維漂白的脫氯劑。矽酸鈣用作橡膠填料、聚乙烯催化劑、醫藥等。(見彩圖)

石灰岩

石灰岩主要是在淺海的環境下形成的。石灰岩按成因可劃分為粒屑石灰岩(流水搬運、沉積形成);生物骨架石灰岩和化學、生物化學石灰岩。按結構構造可細分為竹葉狀灰岩、狀灰岩、團塊狀灰岩等。石灰岩的主要化學成分是碳酸鈣易溶蝕,故在石灰岩地區多形成石林和溶洞,稱為喀斯特地形。
石灰岩中一般都含有一些白雲石和黏土礦物,當黏土礦物含量達25%~50%時,稱為泥質岩。白雲石含量達25%~50%時,稱為白雲質灰岩。石灰岩分布相當廣泛,岩性均一,易於開採加工,是一種用途很廣的建築材料。
石灰岩的主要成分是碳酸鈣,可以溶解在含有二氧化碳的水中。一般情況下一升含二氧化碳的水,可溶解大約50毫克的碳酸鈣。

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