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    石灰新用途探究|氧化鈣陶瓷的介紹與應用

    2025-03-17 08:42:49  來源：石灰窯生態(tài)圈
         石灰新用途探究|氧化鈣陶瓷的介紹與應用
                    
    氧化鈣，俗名生石灰，是非常常見的一種物質(zhì)。氧化鈣在很多領域都有廣泛的用途，比如作為工業(yè)上用作填料、農(nóng)業(yè)上用作土壤改良劑等。但是氧化鈣陶瓷確實很少見到，氧化鋁、氧化鋯這些氧化物陶瓷很多人都耳熟能詳細，但提起氧化鈣陶瓷，可能連聽說過的都比較少。
    接下來，讓我們深入了解氧化鈣陶瓷的獨特之處。這種陶瓷雖然不常見，但具有顯著的特性，使其在金屬冶煉領域發(fā)揮著關鍵作用。它被廣泛應用于多孔過濾器和坩堝等設備的制造，這些都是金屬冶煉過程中不可或缺的耐火材料。那么，究竟是哪些特殊性能賦予了氧化鈣陶瓷這樣的應用價值呢？
     
     
        首先，氧化鈣陶瓷具有較高的耐火性。其熔點為2570℃，雖不算特別高，但已足夠應對許多應用場景。同時，它還展現(xiàn)出不錯的抗熱震性。此外，高溫蠕變性使得材料在溫度變化時能夠緩沖熱應力，從而避免變形或損壞。
        然而，氧化鈣陶瓷的獨特之處遠不止于此。在高溫環(huán)境下，它展現(xiàn)出卓越的熱穩(wěn)定性，幾乎不與任何熔融金屬發(fā)生反應。研究顯示，在1500℃下，其熱穩(wěn)定性甚至超越了氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化鈦和氧化硅等常見氧化物。這種出色的高溫穩(wěn)定性使得氧化鈣陶瓷在金屬冶煉領域表現(xiàn)出色。
    更為重要的是，氧化鈣陶瓷還具有優(yōu)異的除雜性能。它能輕易與金屬熔液中的硫、磷等雜質(zhì)反應，生成的物質(zhì)會浮到保護渣層中并被去除，顯著提高金屬的純度。
    盡管如此，氧化鈣陶瓷的使用范圍仍主要局限于金屬冶煉領域。這主要是因為其極易水化的特性。在常溫下，氧化鈣會與水反應生成氫氧化鈣，這一過程不僅放熱，還會導致制品體積劇烈膨脹，從而產(chǎn)生裂紋、崩裂甚至徹底粉化。這樣的特性無疑限制了其更廣泛的應用。
    然而，這也為材料研究者帶來了新的挑戰(zhàn)和機遇。盡管生石灰價格低廉，但其水化問題一直難以解決。一旦能夠找到有效的方法來控制其水化反應，那么氧化鈣陶瓷的應用前景將無比廣闊。因此，如何提高氧化鈣陶瓷的抗水化能力，成為了當前研究的熱點之一。
     
     
    如何提升氧化鈣的抗水化性能呢？一個簡單的方法是提升燒結(jié)溫度。在高溫環(huán)境下燒結(jié)的氧化鈣，其材料致密度更高，晶粒粗大且結(jié)晶完整，從而顯著降低水化反應的活性，提升抗水化能力。然而，此方法能耗大且對設備要求高，并非主流研究方法。另外，過高的燒結(jié)溫度有時還會導致晶粒異常生長，進而降低陶瓷密度和抗水化能力。
    目前，研究較多的方法是進行適當?shù)膿诫s。這些摻雜物質(zhì)主要包括氧化物如氧化銅、氧化鐵、氧化鉻等，以及鹽類如氯化鈣、氟化鈣、磷酸鹽等。摻雜的作用機制主要有兩方面：一是與氧化鈣形成固溶體，促進固相燒結(jié)，從而在較低溫度下獲得高致密度、大晶粒的陶瓷，提升抗水化性能；二是與氧化鈣共同形成耐水性玻璃相，這類玻璃相不僅有助于燒結(jié)，還能通過覆蓋在晶粒表面來減少氧化鈣與水的接觸，進而增強其抗水化能力。
    值得注意的是，固溶體或液相的形成有時可能會影響氧化鈣陶瓷的其他性能，如耐高溫性能。因此，研究者們還探索出了表面包覆的方法來加入摻雜物質(zhì)。例如，將氧化鈣材料埋在氧化鉻粉中進行燒制，高溫下氧化鉻會與氧化鈣反應，在材料表面形成9CaO·4CrO3·Cr2O3保護層，有效阻止氧化鈣與水的接觸，從而顯著提升其抗水性能。
     
     
    陶瓷型芯的表面處理
    除了上述提到的摻雜方法，還有一種新興的表面處理技術(shù)備受關注，即表面碳酸化法。這種方法通過向氧化鈣制品中引入二氧化碳氣體，促使其表面形成碳酸鹽保護層，從而有效隔絕了與水的接觸，進而增強了其抗水化性能。
    那么，氧化鈣陶瓷的這種易水化特性就真的全然不利嗎？事實上，這一特性在某些特定應用中卻大有裨益。以鑄造精密金屬零部件的型芯為例，金屬零部件鑄造成型后，需要進行脫芯處理。某些化學穩(wěn)定性好的型芯，往往需要采用振動或高壓水沖擊等方式進行脫芯，這不僅可能破壞鑄件，還可能損傷型芯。然而，易水化的氧化鈣陶瓷則提供了一個便捷的解決方案。在水中浸泡一下（甚至可以加入少量稀酸以加速反應），就能輕松實現(xiàn)脫芯，同時還能顯著降低鑄件的破損率，提高脫芯效率。
     
     
                                                                                   
    資料編輯：
    《石灰產(chǎn)業(yè)》編輯部
    2025年03月17日
     
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    劉玉泉
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