“白色黄金”高比表氢氧化钙的前景及制备新技术

“白色黄金”高比表氢氧化钙的前景及制备新技术

一、引言

    氢氧化钙（Ca(OH)），俗称熟石灰或消石灰，是一种重要的无机化合物，广泛应用于建筑、环保、农业和工业领域。近年来，随着科技的发展和环保要求的提高，高比表氢氧化钙因其独特的物理化学性质，逐渐成为研究和应用的热点。

    特别是在 “双碳”目标稳步推进的大背景下，非电行业，诸如钢铁、焦化、垃圾焚烧等领域，对于烟气治理的需求呈现出爆发式增长。然而，随着传统湿法脱硫因占地大、投资高、系统复杂，以及“脱白”要求造成极高的运行成本，逐渐失去市场。而近几年应用较多且技术成熟的钠基干法脱硫技术，却深陷两大困境之中，其一，钠基脱硫灰具有极强的水溶性，这导致其处置成本急剧攀升，在部分地区甚至被列为危险废物；其二，小苏打作为该技术的关键原料，其价格极易受到国际市场波动的影响，稳定性极差。与此同时，我国每年都会产生高达数千万吨的工业副产石灰资源，然而这些资源大多未能得到高效利用，处于闲置浪费状态。

    正是在这样的复杂背景之下，高比表氢氧化钙凭借其突出的环保特性与显著的经济优势，犹如一颗璀璨新星，在环保领域被誉为“白色黄金”，成为推动非电行业脱硫技术升级的关键突破口，为行业发展带来了新的曙光。

二、传统普通氢氧化钙的特征与应用

    氢氧化钙是一种白色固体，具有较强的碱性，能溶于水形成碱性溶液。它在水中的溶解度较低，随着温度的升高，溶解度降低。氢氧化钙在空气中容易吸收二氧化碳和水分，转化为碳酸钙，这一性质在建筑领域中用于制作石灰砂浆和石灰乳时非常重要。

     普通氢氧化钙通常是指通过常规方法合成的、具有相对较低表面积的品种。它的纯度较高，但是其比表面积相对较小，通常在每克约1平方米左右。普通氢氧化钙广泛用于各种工业领域，如污水处理、建筑材料、化学反应介质等。由于其相对较低的成本和易于获取的特性，普通氢氧化钙成为许多工业过程的理想选择。

氢氧化钙的制备方法主要有两种：石灰石煅烧法和石灰水吸收法。

（1）、石灰石煅烧法石灰石煅烧法是工业上制备氢氧化钙的主要方法。该方法首先将石灰石（主要成分为碳酸钙CaCO3）在高温下煅烧，生成生石灰（氧化钙CaO）和二氧化碳（CO2）。接着，将生石灰与水反应，生成氢氧化钙和大量的热量。此过程通常在消化器中进行，生石灰与水的反应非常剧烈，放出大量热量，因此需要严格控制反应条件，以确保安全和提高氢氧化钙的产率。

（2）、石灰水吸收法石灰水吸收法是利用氢氧化钠（NaOH）或氢氧化钾（KOH）与二氧化碳反应生成相应的碳酸盐，再与石灰水（Ca(OH)2溶液）反应，生成碳酸钙沉淀和氢氧化钙溶液。通过过滤和洗涤沉淀，可以得到纯净的氢氧化钙。

主要应用领域：

    应用氢氧化钙的应用非常广泛，主要包括：建筑材料：在建筑行业中，氢氧化钙用于制作石灰砂浆、石灰乳和石灰石等，用于砌墙、抹灰和装饰等。农业：作为土壤改良剂，氢氧化钙可以中和土壤酸性，提高土壤肥力。环保：氢氧化钙用于处理工业废水和废气，如酸性废水的中和处理和烟气脱硫。食品工业：在食品工业中，氢氧化钙作为食品添加剂，用于调节酸碱度和作为营养强化剂。医药：氢氧化钙在医药领域用作抗酸药和钙补充剂。造纸工业：在造纸工业中，氢氧化钙用于纸浆的漂白和提高纸张的白度。

三、高比表氢氧化钙技术突破

 通过“唐山金泉冶化科技产业有限公司技术研发中心”提供的技术资料显示：

    高比表氢氧化钙，是生石灰经由特殊工艺制备而成的钙基新材料，属于无机化合物的范畴，外观呈现为白色粉末或者微粒状。与普通氢氧化钙（其 BET 比表面积大约为 10m/g）截然不同的是，高比表氢氧化钙借助纳米晶重组与多孔结构调控技术，成功将比表面积大幅提升至 40 - 80m/g，并且构建出了极为丰富的介孔 - 大孔层级结构（品质上乘的产品，其吸附总体积能够达到 0.2cm³/g 以上）。

高比表氢氧化钙技术参数如下：

高比表氢氧化钙特性:

高比表氢氧化钙所具备的 “分子海绵”特性，实现了三大性能的显著跃升：

（1）反应动力学优化：其微孔结构能够加速 SO的扩散速度，介孔则为化学反应提供了充足的界面，而大孔能够有效地存储反应产物，从而巧妙地避免了孔道堵塞的问题（其孔容能够达到 0.2cm³/g 以上，这是普通氢氧化钙望尘莫及的）。

（2）抗衰减设计：通过先进的表面羟基稳定化处理技术，使得高比表氢氧化钙在 90 天内的活性衰减率小于 5%，成功攻克了钙基脱硫剂容易失活的行业难题。

（3）智能适配工艺：能够依据烟气的具体组分情况（例如 Cl/SO的比例）灵活定制孔结构参数，从而在焦炉烟气（含有焦油等复杂成分）、垃圾发电（多 HCl）以及玻璃窑炉（高 SO）等各类复杂工况场景中，始终保持高于 95% 的脱硫效率。

四、高比表面积氢氧化钙的生产和制备方法

根据“唐山金泉冶化科技产业有限公司技术研发中心”提供的*新工艺技术路线显示：制备高比表面积氢氧化钙的创新点和新型生产技术如下：

（一）、新型生产技术在提高高比表面积氢氧化钙性能方面的创新点

新型生产技术在提高高比表面积氢氧化钙性能方面的创新点主要包括以下几个方面：

（1）、生产工艺的创新：例如，一项发明提供了一种高比表面积氢氧化钙生产工艺与设备，该工艺通过高速混合、消化、熟化等一系列步骤，以及在氧化钙与消化用水中加入解聚剂，实现了高比表面积氢氧化钙的生产。

（2）、设备设计的改进：新型生产技术采用了“造粒+干燥”工艺，避免了产品水分大、粉化率低、细度不稳定等问题，同时采用了独特的“气流干燥”工艺，对原料水分、杂质含量及细度进行控制，确保产品质量稳定。

（3）、自动化程度的提高：新型生产技术的设备自动化程度高，操作简单，运行成本低，有利于提高生产效率和降低人工成本。

（4）、环保和可持续性考量：新型生产技术在提高氢氧化钙性能的同时，也考虑到了环保和可持续性，通过优化生产过程减少了废物的产生，并且对物料进行除尘处理，降低了环境污染。

（5）、智能化生产系统的应用：整套生产系统采用智能化的操作控制系统，可实现无人值守完成操作与控制，确保物料和水自动跟踪配比，使质量更稳定。

（6）、改性剂的引入：在湿法改性制备高比表面积氢氧化钙的过程中，通过加入含羟基的有机化合物，如丙二醇、三乙醇胺等，可以显著增大氢氧化钙的比表面积，制得的氢氧化钙表面呈现片层状结构，提高了其性能。

（7）、生产流程的优化：新型生产技术通过对生产流程的优化，如筛分的改进，可以进一步提高产品的质量和性能，例如，通过振动筛进行筛分，可以得到更高纯度和更好分散性的氢氧化钙产品。新型生产技术在提高高比表面积氢氧化钙性能方面主要通过工艺创新、设备改进、自动化和智能化水平的提升、环保可持续性的考虑以及改性剂的使用等方面进行创新，以适应不断变化的市场需求和技术进步。

（二）、制备高比表面积氢氧化钙的方法：

主要工艺路线是通过碳酸钙制备、通过活性石灰制备、工业制备和湿法电石制乙炔联产等。具体方法如下：

工艺路线一：通过活性石灰制备高比表高活性氢氧化钙

（1）、破碎生石灰：将块状生石灰破碎至粉末状。

（2）、消化反应：使用非离子型表面活性剂（如丙二醇、丙三醇等）与水混合，与生石灰粉末在消化反应器中反应。

（3）、控制条件：生石灰有效氧化钙含量不小于85％，t60不大于60s，粉末粒径不大于150μm。

工艺路线二：通过生石灰工业制备方法

（1）、破碎除杂：将生石灰破碎并除杂得到粉末。

（2）、消化反应：活性剂与工业用水混合后加入三级干式消化器中，与生石灰粉末反应。

（3）、分选：反应得到的高比表高活性氢氧化钙干粉经分级机分选得到高纯度产品。

工艺路线三：通过碳酸钙制备高比表面积氢氧化钙

（1）、消化生石灰：将生石灰粉碎后与适宜温度下的热水搅拌进行消化，然后加入盐酸水溶液继续搅拌，过滤。

（2）、沉淀碳酸钙：向滤液中加入氨水，在适宜温度下继续搅拌，再加入碳酸铵水溶液和碳酸钙微球，搅拌后静置，过滤并清洗滤渣，烘干得到碳酸钙。

（3）、碳酸钙微球制备：将十二烷基苯磺酸钠、正己烷、水混合搅拌，与另一种由聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯胺、碳酸钠、水混合的溶液混合，超声振荡后加入氯化钙水溶液，搅拌、静置、过滤、烘干。

（4）、改性碳酸钙：将碳酸钙与水混合，加入海藻酸钠搅拌，滴加氯化钙水溶液，继续搅拌，过滤并烘干滤渣。

工艺路线四：湿法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙

（1）、利用电石水解制备乙炔时产生的电石渣，因其钙质资源丰富，可作为优良的二次钙基资源。

（2）、这种方法不仅能制备高比表面积的氢氧化钙，还能实现电石渣的资源化利用。

这些方法各有特点，具体选择可根据实际需求和条件进行。

五、2025年高比表氢氧化钙的发展趋势

（1）、技术创新与生产工艺改进，2025年高比表氢氧化钙的生产技术将更加成熟。通过优化合成工艺，如采用超细研磨技术、喷雾干燥技术和气相合成法等，制备出具有更高比表面积和更均匀粒径分布的氢氧化钙产品。此外，纳米技术的应用将进一步提升氢氧化钙的性能，使其在纳米尺度上展现出独特的物理化学性质。

（2）、环保领域的广泛应用随着全球环保意识的增强，高比表氢氧化钙在环保领域的应用将更加广泛。具体应用包括：废水处理：高比表氢氧化钙可用于吸附废水中的重金属离子和有机污染物，有效降低水体污染。空气净化：利用其吸附能力，高比表氢氧化钙可用于去除空气中的酸性气体和颗粒物，改善空气质量。土壤修复：高比表氢氧化钙可用于中和酸性土壤，吸附土壤中的重金属和有机污染物，促进土壤生态恢复。

（3）、建筑行业的创新应用在建筑行业，高比表氢氧化钙将用于开发新型环保建筑材料。例如：自清洁涂料：利用高比表氢氧化钙的吸附性和反应活性，开发具有自清洁功能的建筑涂料，减少建筑表面的污垢积累。高性能混凝土：高比表氢氧化钙可作为添加剂，提高混凝土的强度和耐久性，同时赋予其自愈合功能，延长建筑物的使用寿命。

（4）、农业领域的深入应用在农业领域，高比表氢氧化钙将用于：土壤改良：通过中和酸性土壤，补充钙元素，改善土壤结构，提高作物产量。病虫害防治：高比表氢氧化钙可用于制备环保型农药，利用其碱性特性抑制病虫害的滋生。

（5）、新能源领域的潜在应用

    高比表氢氧化钙在新能源领域的应用也展现出潜力。例如：二氧化碳捕集与储存：利用高比表氢氧化钙的吸附能力，捕集工业排放的二氧化碳，减少温室气体排放。氢能储存：高比表氢氧化钙可用于制备储氢材料，为氢能的安全储存和运输提供新的解决方案。

       2025年，高比表氢氧化钙将在技术创新和市场需求的双重驱动下，展现出广阔的发展前景。随着各行业对高性能、环保型材料需求的增加，高比表氢氧化钙将在环保、建筑、农业和新能源等领域发挥越来越重要的作用，优化生产工艺，提升产品质量尤为重要。