石灰的制作主要通过对含碳酸钙(CaCO₃)的天然矿石(如石灰石、白云石等)进行高温煅烧,分解生成氧化钙(CaO,即生石灰)和二氧化碳(CO₂)。以下是具体步骤和细节:
1. 原料选择与处理
- 原料:主要使用高纯度石灰石(碳酸钙含量≥90%)、白云石(含碳酸钙和碳酸镁)或贝壳等含钙物质。
- 预处理:
- 破碎:将大块矿石粉碎至3~8厘米的小块,确保煅烧时受热均匀。
- 清洗:去除杂质(如黏土、砂石)以提高纯度。
2. 煅烧过程
- 设备:传统竖窑、回转窑或现代节能立窑。
- 温度:控制在900~1200℃(碳酸钙分解的吸热反应需高温)。
- 化学反应:
[
\text{CaCO}_3 \xrightarrow{\Delta} \text{CaO} + \text{CO}_2 \uparrow
] - 时间:煅烧持续数小时至数十小时,具体取决于窑型与原料块大小。
- 关键点:
- 温度不足会导致“欠烧”,产物含未分解的CaCO₃;
- 温度过高可能引起“过烧”,导致CaO结晶粗化,活性降低。
3. 冷却与分选
- 冷却:煅烧后的生石灰需缓慢冷却(自然或强制通风),避免急冷导致粉化。
- 分选:筛除未完全分解的杂质或过烧块,确保成品纯度。
4. 后续加工(可选)
- 消化制熟石灰:生石灰加水反应生成氢氧化钙(Ca(OH)₂):
[
\text{CaO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 + \text{热量}
]- 控制加水量可得到粉状熟石灰或膏状石灰浆。
- 深加工:熟石灰可进一步碳化生成碳酸钙,或用于生产漂白粉、石膏等。
注意事项
- 安全:
- 煅烧释放大量CO₂,需确保通风;
- 生石灰遇水剧烈放热,操作时需防护装备。
- 环保:现代工艺需配备除尘、脱硫设备以减少污染。
石灰的用途
- 建筑:制备砂浆、涂料;
- 工业:炼钢脱硫、造纸、废水处理;
- 农业:改良酸性土壤;
- 化工:生产电石、漂白粉等。
通过以上步骤,天然矿石最终转化为广泛应用于各领域的石灰产品。