碱性物质材料——石灰

石灰（lime）有各种形式，如生石灰和熟石灰。石灰是主要的、最经济的碱性物质。它是生产量第二大的化学试剂（第一是硫酸）。1993年，美国消耗了1870多万吨石灰，全球消耗13700多万吨石灰。石灰在生活污水处理和工业废水处理中是消耗量吨位最大的化学药品。近年来，石灰也是发电厂和工业煮沸厂烟道气脱硫的主要化学试剂。

石灰（CaO）主要是通过煅烧石灰石（CaCO3）获得。早在1661年普罗维登斯（Providence）就用石灰石来生产生石灰了。石灰是一个通用的词，但通过严格的定义，它仅表示生石灰、熟石灰和水硬性石灰。污泥处理中特别受欢迎的是生石灰，其次是熟石灰。石灰石（CaCO3）会被错误地用石灰（CaO）表达。

石灰石（CaCO3）、石灰（CaO）和Ca（OH）2已被广泛用于农业上的酸性土壤中和。

1912年以来的研究表明，各种石灰的农业使用价值没有显著差别，如在土壤应用中使用同等纯度的等量石灰氧化物，其增产效果基本相同。

在污水处理工艺中，各种石灰被用来做酸性中和。常见的石灰产品的基本物化性质见图1。
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① 1Btu=1055.06J，下同。② 1lb=0.45359kg。在一定的反应时间内生石灰提高温度的能力和商用生石灰的百分比是影响碱法稳定工艺的重要因素。径粒分布是影响石灰效果的另一重要因素。

（1）生石灰

生石灰是煅烧石灰石的产品，主要是由镁和钙的氧化物组成。根据其化学成分，生石灰可以分为3类：a.高钙生石灰，主要成分是CaO，MgO含量不足5%；b.镁质生石灰，含有5%～35%的MgO；c.白云生石灰，含有35%～40%的MgO。

生石灰一般的尺寸形式如下：a.块石灰最大直径可达8in（1in=2.54cm），最小的2～3in，在垂直窑中生产；b.碎石灰最常见的尺寸为（1/4）～2in，在多数窑中均可生产；c.粒石灰尺寸范围，100%通过8#筛，100%不能通过80#筛（无灰产品）；d.细碎石灰是研磨较大尺寸石灰经筛分所得，一般尺寸为基本全部通过8#筛，40%～60%通过100#筛；e.粉石灰是剧烈研磨较大尺寸石灰所得，一般尺寸为基本全部通过20#筛，85%～95%通过100#筛；f.球粒石灰将生石灰压碎成1in尺寸的小球或砖状物。

主要的筛网尺寸见图2。

注：1in=0.0254m，下同。生石灰可以用大货车、卡车或多层纸袋装运；块石灰、碎石灰和球粒石灰很少用纸袋装运，大都使用大货车装运；较细尺寸的石灰，如细碎石灰、粉石灰、粒石灰易于使用大货或卡车装运。生石灰的贮存要避免与水接触的可能性。

石灰活性的可利用率和它的活性水平是影响碱法稳定工艺的重要因素。CaO的活性因供应商不同而变化。碱法稳定工艺所使用的生石灰，特别是需要其放热反应的热量时，活性是至关重要的，是决定其消化的质量因素。生石灰应易于消化，易于转化为沉淀，应在预定时间内达到要求的温度增量［40℃（72℉）］。

CaO活性的3个主要类型如下：a.高活性CaO，3min内使温度升高40℃，10min内完成反应；b.中等活性CaO，3～6min内使温度升高40℃，10～20min内完成反应；c.低活性CaO，6min以上时间才能使温度升高40℃，20min以上完成反应。

生石灰比熟石灰在贮存中易于损坏。在较好的贮存条件下，用多层防潮袋生石灰可贮存6个月，但一般来讲，不应贮存超过3个月。

（2）熟石灰

熟石灰是在水合作用下，为充分满足生石灰对水的亲水力，生石灰与水反应的产物。

熟石灰的化学组成基本上反映了其母体生石灰的化学组成。高钙生石灰将形成高钙熟石灰，其CaO的含量在72%～74%之间，与CaO结合的水占23%～24%。镁质生石灰将形成镁质氢氧化物。在正常的水合条件下，镁质生石灰的CaO可全部成为水合物，但仅有一小部分镁的氧化物（5%～20%）成为水合物。镁质氢氧化物的一般组成是46%～48%的CaO、33%～34%的MgO和15%～17%的结合水。

特殊的或含水的镁质石灰几乎全部（>92%）形成氢氧化物。熟石灰经空气流分类形成不同细度的产品来满足使用者的需要。对于化工使用目的熟石灰分级是75%～95%或更多的通过200#筛，而对于特殊用途的熟石灰要求99.5%通过325#筛。熟石灰可用纸袋装成净重23kg的包裹用货舱运输。