越南天然碳酸钙
工业开采和使用三种含碳酸钙的岩石。它们是石灰石、白垩和白云石。石灰石和白垩都是碳酸钙的形式，而白云石是碳酸钙和碳酸镁的混合物。都有粘土等杂质，但有些岩石的纯度超过 97%。石灰石和其他衍生产品广泛用于建筑行业，并在各种环境中中和酸性化合物。
工业开采和使用越南含三种碳酸钙的岩石。它们是石灰石、白垩和白云石。石灰石和白垩都是碳酸钙的形式，而白云石是碳酸钙和碳酸镁的混合物。都有粘土等杂质，但有些岩石的纯度超过 97%。石灰石和其他衍生产品广泛用于建筑行业，并在各种环境中中和酸性化合物。
在化学工业中，大量石灰石被加热到 约 1500 K 以形成氧化钙，称为生石灰：
可以将水加入石灰中以形成氢氧化钙。该过程被称为“熟化”。固体氢氧化钙称为熟石灰或熟石灰，在水中的溶液和悬浮液称为石灰乳。
石灰一词通常用于涵盖生石灰、熟石灰（熟石灰）和石灰乳。
对于特定的使用，由四个：石灰石，Quicklime，肉泥或石灰牛奶制成适当的选择。在许多用途中，石灰比石灰石反应更快，但价格更高，因为从石灰石生产石灰需要高温
石灰石和石灰的用途
图 1 石灰石和石灰的主要用途。
到目前为止，石灰石和石灰的主要用途是建筑业和水泥制造。它们还用于化学和冶金工业以及农业。
在全球范围内，不同行业使用的石灰比例为：
- 60% 冶金 （主要是 钢铁制造、造渣及其在 高炉中的使用）
- 25% 建筑 （例如，它与沥青一起用于铺路、稳定土壤以及制造砂浆和灰泥）
- 15% 用于 化学和工业用途 （例如制造造纸中使用的漂白剂、制造沉淀碳酸钙、用于纸张和油漆涂料的细粉，以及用于精制糖以去除胶体杂质）和 环境用途 （例如市政当局和工业界使用纯碱软化水（去除钙和镁离子），在污水处理中去除胶体颗粒和 烟气脱硫）
然而，这些比例因国家而异。例如，在美国，比例为：
- 38% 冶金 （主要是钢铁制造）
- 31% 的环境用途 （例如，市政当局和工业界使用纯碱软化水（去除钙和镁离子）、污水处理、去除胶体颗粒和烟气脱硫
- 22% 化学和工业用途 （例如制造造纸中使用的漂白剂、制造沉淀碳酸钙、用于纸张和油漆涂料以及精炼糖以去除胶体杂质的细粉）
- 8% 的建筑用途 （例如，它与沥青一起用于铺路、稳定土壤以及制造砂浆和灰泥）
- 1% 其他
来自美国地质调查局的数据，2012
下面根据不同的行业更详细地描述这些用途。
在建筑行业
自石器时代以来，石灰石一直被用作建筑材料。事实上，石灰石和各种形式的石灰的最大用途仍然是在建筑行业，特别是在道路建设和建筑项目中，从巨大的桥梁和摩天大楼到房屋。大块碳酸钙通常用于需要大量骨料的地方，例如道路地基。
石灰通常用于使土壤更坚硬。它与土壤中的粘土矿物反应形成水泥状化合物（例如硅酸钙和铝酸钙（铝硅酸钙）），图 2。
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| 图 2(a) 粘土颗粒被水包围，使它们能够对齐并且能够 轻松滑动。这导致粘土 强度低。 | 图 2(b) 添加石灰后，粘土颗粒周围的水量减少。粘土颗粒不再能够轻易滑动，土壤得到加强。 |
土壤的加固可以通过提供更稳定的基础来建造建筑物。石灰也用于建筑工地，以使大型车辆更容易移动（图 3）。
图 3 添加石灰使湿土壤变得更硬。这种土方设备能够轻松移动。 经 Singleton Birch 的善意许可。 |
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石灰石也是水泥和混凝土的主要成分。
在水泥制造中
水泥是通过首先将石灰石和粘土（含有二氧化硅、氧化铝和氧化铁 (III)）等物质混合成细粉制成的。将混合物粉碎并送入 回转窑，回转窑是一根铁管，长 60-90 m，直径约 6 m。管道旋转并通过其内部的火焰加热到约 1700 K。窑稍微倾斜，让物料慢慢到达另一端，在那里被空气迅速冷却到 373-473 K。
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来自冷却器的热空气返回窑炉，这一过程可以节省燃料并提高燃烧效率。
由此产生的固体以灰色球的形式从窑中出来，大约有大理石那么大，被称为熟料。熟料磨成细粉，与硫酸钙（石膏）混合，制成熟悉的灰色细粉。这是水泥，它本质上是硅酸钙和硫酸钙的混合物。大约 50% 的水泥（通常称为波特兰水泥）是硅酸三钙，它会水合并赋予水泥初始强度，大约 25% 是硅酸二钙，它水化更慢，几天后会增加强度。当它与水混合时，会发生化学反应，形成坚硬的固体，不透水。硫酸钙的作用是防止水泥凝结过快。
每年生产约 36 亿吨水泥，其中中国占 20 亿吨，印度占 2.8 亿吨1。水泥粉通常与沙子和骨料（砾石、花岗岩）混合，并在需要时与水混合形成混凝土。
1. 美国地质调查局，矿产商品摘要，2016 年
图 5 和 6 建筑商和泥瓦匠在使用现代水泥之前，使用石灰（氢氧化钙）、沙子和水的混合物，称为石灰砂浆或简称砂浆。自古希腊和罗马的建筑以来，它已经使用了 6000 多年。当这些建筑物翻新时，使用石灰砂浆而不是水泥。在这些照片中，约克大教堂是一座距今只有 900 年历史的相对现代的建筑，石灰砂浆一直被用于翻新因几个世纪以来的风化而不得不更换的石制品。 经杰西卡·沃丁顿许可。 |
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在工业和环境中
由于空气污染（酸雨），许多湖泊变得过于酸性，例如在美国、斯堪的纳维亚半岛和苏格兰。湖泊喷洒有非常细的碳酸钙粉（图 7）。解决这个问题的另一种有效方法是将粉状石灰石应用于靠近通往湖泊的溪流源头的未种植区域。
图 7 正在瑞典南部海姆斯约附近的一个湖上喷洒粉状石灰石。
经 Rickard Gillberg 许可。
通过中和酸，大量使用石灰石和各种形式的石灰来清洁环境。例如，石灰石和生石灰用于去除发电站燃烧煤炭时产生的二氧化硫。即使是“清洁”的煤也可能含有约 1% 的硫。
来自煤燃烧的气态流出物，烟道气通过非常精细研磨的石灰石或悬浮在水中的生石灰喷雾。二氧化硫是一种酸，会与它们发生反应，例如：
生成的亚硫酸钙收集在吸收器底部，压缩空气被吹入该残留物中。亚硫酸钙与空气反应形成硫酸钙（石膏），用于制造石膏板和水泥等。
非常细和纯的碳酸钙用作塑料和纸张的填料。填料是一种 物质，它可以增加体积，但不会改变添加它的物质的性质，而且也是惰性的。非常细碎（小于 2 微米）的碳酸钙用于油漆中以提供“哑光”饰面。
图 8 石灰石的用途。
碳酸钙caco3也用于：
图 8 进一步总结了这些用途。
在农业
粉碎的石灰石碳酸钙 caco3 和各种形式的石灰用于中和土壤中的酸，从而为作物生长创造最佳土壤条件。如上所述，它们还有助于分解粘土，改善土壤结构，从而改善排水系统并减少土壤侵蚀。此外，它们提供钙离子来源，钙离子是一种重要的植物营养素。
石灰石年产量
碳酸钙年产量的数据不容易获得。美国每年开采约 10 亿吨石灰石和白云石这两种主要矿石。鉴于不同国家使用的石灰的相对数量，估计全球碳酸钙的开采量为每年 150 亿吨。
年产石灰（氧化钙和氢氧化钙）
| 世界 | 3.5亿吨 |
| 中国 | 2.3亿吨 |
| 我们 | 1900万吨 |
| 印度 | 1600万吨 |
| 俄罗斯 | 1100万吨 |
数据来自：
美国地质调查局，矿产商品摘要，2016
制造氧化钙（生石灰）
碳酸钙（石灰石）加热形成氧化钙（生石灰）和二氧化碳：
这是一个吸热反应，在低温下平衡位于最左边。只有在大约 1200 K 时，二氧化碳的分压才会超过大气压，分解才会完成。
生石灰是在衬有耐火材料的窑中生产的。使用了许多设计，但最常见的是基于 立轴窑 （图 9）。
窑由钢制成，内衬耐火砖。石灰石从顶部进料，空气要么被风扇吸入，要么被罗茨式鼓风机推动，从底部通过窑（逆流）。燃料通过窑的侧面进料，使用大约 8-10 根插在窑周围的喷枪。
石灰窑由三个主要区域组成：
- 在预热区，燃烧产物中的热量，包括石灰石分解产生的二氧化碳，用于将石灰石预热到 1200 K
- 在燃烧区，石灰石在 1500 K 的气体温度下分解成生石灰，这一过程称为 煅烧
- 在冷却区，利用离开燃烧区的生石灰中的热量将燃烧所需的空气预热到600-750 K。
使用的燃料会有所不同，具体取决于可用的燃料。许多窑使用天然气，但在其他窑中，油被泵入。在其他窑中，固体，如细粉煤被加压和泵入，使其充当流体。
如果没有足够的空气来完成燃料的燃烧，则将更多的空气直接送入燃烧区。
图 9 石灰的制造：立式竖窑。
许多最近推出的窑炉有两个平行装置（图 10）。它们被称为 两立窑。在上述简单的单窑中，随着石灰石向下流动，空气被泵送至窑中。这被称为逆流系统。在称为 平行流蓄热式 (PFR) 石灰窑的两立式窑中，空气和燃烧气体与石灰石平行流动。燃料被喷射在燃烧区的正上方，石灰石吸收了燃料释放的大部分热量，因此燃烧区的温度可以降低到 1400 K，即石灰石分解的温度。
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| 图 10 石灰的制造：平行流蓄热式 (PFR) 石灰窑。 经 Maerz Ofenbau AG 许可。 | 图 11 墨西哥的平行流蓄热式 (PFR) 石灰窑。 经 Maerz Ofenbau AG 许可。 |
在图中，左侧轴被描述为处于燃烧模式。废气进入右手轴，据说它处于非燃烧模式。
这些热气体逆流向上移动到石头，加热它，准备好右手轴成为燃烧轴，而左轴变得不燃烧。
每个轴大约每 10 分钟循环一次燃烧和非燃烧模式。
与单竖窑相比，两竖窑使用的燃料有很大的减少。
竖窑每天可生产多达 800 吨石灰。
生石灰通常以颗粒或磨细粉末的形式出售。
制造氢氧化钙（熟石灰）
生石灰与水的反应是放热的。
粉状氢氧化钙是通过用控制过量的水将生石灰水合以制成干燥产品来生产的。石灰乳是通过用过量的水使生石灰熟化而制备的。
最后修改日期：2017 年 1 月 16 日
资源：
