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石灰新用途探究|氧化钙陶瓷的介绍与应用
2025-03-17 08:42:49 来源：石灰窑生态圈
氧化钙，俗名生石灰，是非常常见的一种物质。氧化钙在很多领域都有广泛的用途，比如作为工业上用作填料、农业上用作土壤改良剂等。但是氧化钙陶瓷确实很少见到，氧化铝、氧化锆这些氧化物陶瓷很多人都耳熟能详细，但提起氧化钙陶瓷，可能连听说过的都比较少。
接下来，让我们深入了解氧化钙陶瓷的独特之处。这种陶瓷虽然不常见，但具有显著的特性，使其在金属冶炼领域发挥着关键作用。它被广泛应用于多孔过滤器和坩埚等设备的制造，这些都是金属冶炼过程中不可或缺的耐火材料。那么，究竟是哪些特殊性能赋予了氧化钙陶瓷这样的应用价值呢？
首先，氧化钙陶瓷具有较高的耐火性。其熔点为2570℃，虽不算特别高，但已足够应对许多应用场景。同时，它还展现出不错的抗热震性。此外，高温蠕变性使得材料在温度变化时能够缓冲热应力，从而避免变形或损坏。
然而，氧化钙陶瓷的独特之处远不止于此。在高温环境下，它展现出卓越的热稳定性，几乎不与任何熔融金属发生反应。研究显示，在1500℃下，其热稳定性甚至超越了氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化钛和氧化硅等常见氧化物。这种出色的高温稳定性使得氧化钙陶瓷在金属冶炼领域表现出色。
更为重要的是，氧化钙陶瓷还具有优异的除杂性能。它能轻易与金属熔液中的硫、磷等杂质反应，生成的物质会浮到保护渣层中并被去除，显著提高金属的纯度。
尽管如此，氧化钙陶瓷的使用范围仍主要局限于金属冶炼领域。这主要是因为其极易水化的特性。在常温下，氧化钙会与水反应生成氢氧化钙，这一过程不仅放热，还会导致制品体积剧烈膨胀，从而产生裂纹、崩裂甚至彻底粉化。这样的特性无疑限制了其更广泛的应用。
然而，这也为材料研究者带来了新的挑战和机遇。尽管生石灰价格低廉，但其水化问题一直难以解决。一旦能够找到有效的方法来控制其水化反应，那么氧化钙陶瓷的应用前景将无比广阔。因此，如何提高氧化钙陶瓷的抗水化能力，成为了当前研究的热点之一。
如何提升氧化钙的抗水化性能呢？一个简单的方法是提升烧结温度。在高温环境下烧结的氧化钙，其材料致密度更高，晶粒粗大且结晶完整，从而显著降低水化反应的活性，提升抗水化能力。然而，此方法能耗大且对设备要求高，并非主流研究方法。另外，过高的烧结温度有时还会导致晶粒异常生长，进而降低陶瓷密度和抗水化能力。
目前，研究较多的方法是进行适当的掺杂。这些掺杂物质主要包括氧化物如氧化铜、氧化铁、氧化铬等，以及盐类如氯化钙、氟化钙、磷酸盐等。掺杂的作用机制主要有两方面：一是与氧化钙形成固溶体，促进固相烧结，从而在较低温度下获得高致密度、大晶粒的陶瓷，提升抗水化性能；二是与氧化钙共同形成耐水性玻璃相，这类玻璃相不仅有助于烧结，还能通过覆盖在晶粒表面来减少氧化钙与水的接触，进而增强其抗水化能力。
值得注意的是，固溶体或液相的形成有时可能会影响氧化钙陶瓷的其他性能，如耐高温性能。因此，研究者们还探索出了表面包覆的方法来加入掺杂物质。例如，将氧化钙材料埋在氧化铬粉中进行烧制，高温下氧化铬会与氧化钙反应，在材料表面形成9CaO·4CrO3·Cr2O3保护层，有效阻止氧化钙与水的接触，从而显著提升其抗水性能。
陶瓷型芯的表面处理
除了上述提到的掺杂方法，还有一种新兴的表面处理技术备受关注，即表面碳酸化法。这种方法通过向氧化钙制品中引入二氧化碳气体，促使其表面形成碳酸盐保护层，从而有效隔绝了与水的接触，进而增强了其抗水化性能。
那么，氧化钙陶瓷的这种易水化特性就真的全然不利吗？事实上，这一特性在某些特定应用中却大有裨益。以铸造精密金属零部件的型芯为例，金属零部件铸造成型后，需要进行脱芯处理。某些化学稳定性好的型芯，往往需要采用振动或高压水冲击等方式进行脱芯，这不仅可能破坏铸件，还可能损伤型芯。然而，易水化的氧化钙陶瓷则提供了一个便捷的解决方案。在水中浸泡一下（甚至可以加入少量稀酸以加速反应），就能轻松实现脱芯，同时还能显著降低铸件的破损率，提高脱芯效率。
资料编辑：
《石灰产业》编辑部
2025年03月17日
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行业快讯
唐山金泉公司单月石灰窑订单16座，创行业**。
2014年3月中旬，北方炉窑协会、石灰产业协会等单位走访了国内的*石灰生产单位及石灰窑工程设计建造单位，初步了解了部分石灰产业情况及石灰窑新建工程的在建情况，走访中将进一步对今年该行业的发展情况进行总结交流。
据悉，截至2014年3月1日，唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司石灰窑工程订单单月订单达数量达到了16座，创造了国内*新记录，而且全部订单都在2014年2月10日至3月1日签约，也就是说在我国的传统节日2014年春节期间的正月中的半个月完成的订单，订单石灰窑数量平均一天一座窑。
据协会不完全统计，截至2014年3月底，国内石灰窑签约项目约25座，唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司一家就签约16座，使其在国内的市场占有率超过了60%，这一业绩使唐山金泉公司2014年全年石灰窑业绩有望突破30座，可继续保持国内业绩*高记录。
据合同资料显示，唐山金泉冶金能源新技术开发有限公司已经签约并开始设计建造的主要用户有：
1、唐山凯业炉料有限公司 4x588m³石灰竖炉（燃煤，冶金灰、建筑灰）
2、甘肃古浪鑫淼精细化工有限公司4x358m³石灰竖炉（燃煤，电石灰、氰胺用灰）
3、广东德庆东航钙业有限公司4x258m³石灰竖炉（燃煤，冶金灰）
4、张家口宏宇化工材料有限公司2x158m³石灰竖炉（燃煤，化工重钙灰）
5、贵州德众钙业有限公司1x358m³石灰竖炉（燃煤，轻钙用灰）
6、印尼马斯特钢铁公司
