石灰岩

石灰岩主要是在淺海的環境下形成的。石灰岩按成因可劃分為粒屑石灰岩（流水搬運、沉積形成）、生物骨架石灰岩和化學、生物化學石灰岩。按結構構造可細分為竹葉狀灰岩、鮞粒狀灰岩、豹皮灰岩、團塊狀灰岩等。石灰岩的主要化學成分是CaCO3，易溶蝕，故在石灰岩地區多形成石林和溶洞，稱為喀斯特地形。

石灰岩是燒制石灰和水泥的主要原料，是煉鐵和鍊鋼的熔劑。

石灰岩結構較為複雜，有碎屑結構和晶粒結構兩種。碎屑結構多由顆粒、泥晶基質和亮晶膠結物構成。顆粒又稱粒屑，主要有內碎屑、生物碎屑和鮞粒等，泥晶基質是由碳酸鈣細屑或晶體組成的灰泥，質點大多小於0.05毫米，亮晶膠結物是充填於岩石顆粒之間孔隙中的化學沉澱物，是直徑大於0.01毫米的方解石晶體顆粒；晶粒結構是由化學及生物化學作用沉澱而成的晶體顆粒。

（據華東石油學院）

由生物化學作用生成的灰岩，常含有豐富的有機物殘骸。石灰岩中一般都含有一些白雲石和黏土礦物，當黏土礦物含量達25%~50%時，稱為泥質岩。白雲石含量達25%~50%時，稱為白雲質灰岩。石灰岩分佈相當廣泛，岩性均一，易於開採加工，是一種用途很廣的建築材料。

特別是在華北及東北南部，因中奧陶世海侵達到最高潮，普遍沉積了層厚而質純的石灰岩，為具有工業價值的水泥原料及治金工業原料。

石灰岩的主要成分是碳酸鈣，可以溶解在含有二氧化碳的水中。一般情況下一升含二氧化碳的水，可溶解大約50毫克的碳酸鈣。

湖海中所沉積的碳酸鈣，在失去水分以後，緊壓膠結起來而形成的岩石，稱為石灰岩。石灰岩的礦物成分主要是方解石（佔50%以上）還有一些粘土、粉砂等雜質。絕大多數石灰岩的形成與生物作用有關，生物遺體堆積而成的石灰岩有珊瑚石灰岩、介殼石灰岩，藻類石灰岩等，總稱生物石灰岩。由水溶液中的碳酸鈣（CaCO3）經化學沉澱而成的石灰岩，稱為化學石灰岩。如普通石灰岩、硅質石灰岩等。

石灰岩是地殼中分佈最廣的礦產之一。按其沉積地區，石灰岩又分為海相沉積和陸相沉積，以前者居多；按其成因，石灰岩可分為生物沉積、化學沉積和次生三種類型；按礦石中所含成分不同，石灰岩可分為硅質石灰岩、粘土質石灰岩和白雲質石灰岩三種。資源分佈情況：中國石灰岩礦產資源十分豐富，作為水泥、溶劑和化工用的石灰岩礦床已達八百餘處。產地遍布全國，各省、市自治區均可在工業區附近就地取材。

石灰岩礦產在每個地質時代都有沉積，各個地質構造發展階段都有分佈，但質量好，規模大的石灰岩礦床往往賦存於一定的層位中。以水泥用石灰岩為例，東北、華北地區的中奧陶系馬家溝組石灰岩是極其重要的層位，中南、華東、西南地區多用石炭、二疊、三疊系石灰岩，西北、西藏地區一般多用志留、泥盆系石灰岩，華東、西北及長江中下游的奧陶紀石灰岩也是水泥原料的重要層位。

1． 礦石的礦物組成石灰岩的礦物成分主要為方解石、伴有白雲石、菱鎂礦和其他碳酸鹽礦物，還混有其他一些雜質。其中的鎂呈白灰石及菱鎂礦出現，氧化硅為遊離狀的石英，石髓及蛋白石分佈在岩石內，氧化鋁同氧化硅化合成硅酸鋁（粘土、長石、雲母）；鐵的化合物呈碳酸鹽（菱鎂礦）、硫鐵礦（黃鐵礦）、遊離的氧化物（磁鐵礦、赤鐵礦）及氫氧化物（含水針鐵礦）存在；此外還有海綠石，個別類型的石灰岩中還有煤、地瀝青等有機質和石膏、硬石膏等硫酸鹽，以及磷和鈣的化合物，鹼金屬化合物以及鍶、鋇、錳、鈦、氟等化合物，但含量很低。

2、石灰岩的性質

石灰岩具有良好的加工性、磨光性和很好的膠結性能，不溶於水，易溶於飽和硫酸，能和各種強酸發生反應並形成相應的鈣鹽，同時放出CO2。石灰岩煅燒至900℃以上（一般為1000~1300℃）時分解轉化為石灰（CaO），放出CO2。生石灰遇水潮解，立即形成熟石灰[Ca(OH)2]，熟石灰溶於水后可調漿，在空氣中易硬化。

石灰具有導熱性、堅固性、吸水性、不透氣性、隔音性、磨光性、很好的膠結性能以及可加工性等優良的性能，既可直接利用原礦，也可深加工應用。

石灰岩在冶金、建材、化工、輕工、建築、農業及其它特殊工業部門都是重要的工業原料。隨著鋼鐵和水泥工業的發展，石灰岩的重要性必將進一步增強。

對石灰岩的質量要求，視用途不同而異。一般來說，冶金、化學工業和其它的特殊工業部門對石灰岩純度的要求比建築工業和農業高，我國除冶金工業用石灰岩制定了中華人民共和國專業標準ZBD60001-85外，其它行業均未制定國家標準或專業標準，而由各應用部門自行制定有關標準。建材工業用石灰岩產品質量要求

（1）水泥工業：用於水泥生產的石灰質原料，質量要求列於表7。對非晶質石灰岩，其粒度要求為30~80mm。

（2）玻璃工業：一般來說，根據玻璃質量要求不同而選用CaO含量不同的石灰岩，但要求所選用的石灰岩為非晶質且成份穩定。

綜合利用技術方法及工藝流程我國石灰岩資源的特點是儲量大，質量較好。因而我國較大的石灰岩礦山都採用洗礦—破碎—分級方法處理石灰岩礦石，以除去地表泥土、砂石、粘性泥團對砂石的污染。對於品位較低的石灰岩或礦石性質差異大的石灰岩，國外有些國家採用浮選法或光電選礦方法。如用浮選法進行石灰岩和石英與鐵的分離等；用浮選法或光電選礦法進行石灰岩和白雲石與菱鎂礦的分離等。

石灰岩煅燒至溫度1000~1300°C時，可將CaCO3中的CO2排出，製成生石灰。生石灰為白色固體，耐火難溶，遇水放熱吸水生成熟石灰，石灰水飽和溶液呈鹼性，易與空氣中CO2反應生成CaCO3沉澱。商業上分為高鈣石灰（CaO≥90%），鈣質石灰（CaO≥85%），鎂鈣石灰（MgO≥10%）和高鎂石灰（MgO≥25%）四類。

即氫氧化鈣（消石灰）

a.分子式：Ca(OH)2

b.相對分子質量：74.08

c.性質：細膩的白色粉末。密度 2.24g/cm。加熱至580°C失水成為氧化鈣，在空氣中吸收CO2而變為碳酸鈣。溶於酸、甘油、難溶於水，不溶於醇。

d.用途：用於製藥、橡膠、石油工業添加劑和軟化水用等。用於石油工業添加在潤滑油中，可防止結焦、油泥沉積、中和防腐。

e.主要原料及規格：石灰石（CaCO3）≥98%

f.製法及工藝流程：石灰消化法是將石灰石在煅燒窯煅燒成氧化鈣后，以精選、加水消化，再經凈化、乾燥及過篩，得氫氧化鈣產品。其反應式如下：

CaCO3=CaO+CO2(高溫） CaO+H2O=Ca(OH)2

工藝流程如下：

石灰石、焦炭→焙燒→精選→加水消化→沉澱→分離→乾燥→過篩→包裝→氫氧化鈣

a.分子式：CaO

b.相對分子質量：56.08

c.性質：白色無定形粉未。密度3.25~3.38g/cm。熔點2580°C。沸點2850°C。在空氣中放置，吸收空氣中的水和二氧化碳，生成氫氧化鈣和碳酸鈣。氧化鈣與水作用（稱為“消化”）生成氫氧化鈣並放出熱量（生成物呈強鹼性）。溶於酸、不溶於醇。

d.用途：氧化鈣用於鋼鐵、農藥、醫藥、非鐵金屬、肥料、製革、制氫氧化鈣，實驗室氨氣的乾燥和醇脫水等。

e.主要原料及規格：鹽酸（HCl）35%；碳酸鈣（CaCO3）98%。

f.製法及工藝流程：碳酸鈣煅燒法是先將碳酸鈣與鹽酸反應生成氯化鈣，用氨水中和、過濾、加入碳酸氫鈉，反應生成碳酸鈣沉澱，經脫水、乾燥煅燒而得。其反應式如下：CaCO3+2HCl→CaCl2+CO2+H2O

CaCl2+2NH4OH→Ca(OH)2+2NH4Cl

Ca(OH)2+NaHCO3→CaCO3+NaOH+H2O

CaCO3→CaO+CO2

工藝流程如下，

碳酸鈣加鹽酸→酸解→加氨水中和→靜置沉澱→過濾→加碳酸氫鈉反應→碳酸鈣脫水→乾燥→煅燒→篩選→包裝→氧化鈣

a.分子式：CaCO3

b.相對分子質量：100.08

c.性質：白色粉未，無臭無味，密度：方解石型2.711g/cm，霞石型2.93g/cm。溶點（110大氣壓）1289°C。難溶於水、醇，微溶於含有銨鹽或二氧化碳的水溶液，可溶於稀醋酸、稀鹽酸、稀硝酸，同時放出二氧化碳，呈放熱反應。

d.用途：主要用作橡膠、塑料、造紙等行業的填料，也用作塗料、油墨的填料。還用於牙膏、電焊條、有機合成、冶金、玻璃、石棉、油毛氈等生產。還是工業廢水的中和劑，胃與十二指腸潰瘍病的制酸劑、酸中毒的解毒劑。

主要反應式：Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O

生產廠家：四川重慶松山化工廠、貴州安順玻璃化工廠、雲南昆明化工廠、甘肅蘭州白銀區化工廠、河南焦作化工三廠、河南密縣化工廠、湖南衡陽第三化工廠、上海新江化工廠、上海碳酸鈣廠、江蘇宜興石灰廠、浙江吳興菱湖化工廠、安徽安慶化工原料廠、山東張店湖田化工廠、山東淄博羅村化工廠、北京礦石材料廠、河北唐山東礦化工廠和遼寧本溪石灰化工廠等。

（俗稱單飛粉、雙飛粉、三飛粉、四飛粉）

a.分子式：CaCO3

b.相對分子質量：100.08

c.性質：白色粉未，無臭、無味。露置空氣中無變化，密度2.71g/cm。溶點1339°C。幾乎不溶於水，在含有銨鹽或三氧化二鐵的水中微溶解，不溶於醇。遇稀醋酸、稀鹽酸、稀硝酸發生泡沸，並溶解。加熱分解為氧化鈣和二氧化碳。

d.用途：按粉碎細度的不同，工業上分為四種不同規格：單飛、雙飛、三飛、四飛，分別用於各工業部門。

單飛粉：用於生產無水氯化鈣，是重鉻酸鈉生產的輔助原料，玻璃及水泥生產的主要原料。此外，也用於建築材料和家禽飼料等。

雙飛粉：是生產無水氯化鈣和玻璃等的原料、橡膠和油漆的白色填料，以及建築材料等。

三飛粉：用作塑料、塗料及油漆的填料。

四飛粉：用作電線絕緣層之填料、橡膠模壓製品以及瀝青制油氈之填料。

e.主要原料及規格：石灰石（CaCO3）≥90%

f.製法及工藝流程：粉碎法是將含CaCO3在90%以上的石灰經粉碎、分級、分離而製得的產品。工藝流程為：

石灰石→粉碎→分級→旋風分離→重質碳酸鈣生產廠家

山東青島化肥廠和上海石粉廠等。

開發利用現狀、存在問題及解決對策

石灰石用途很廣，是國民經濟各部門以及人民生活中必不可少的原料。主要用於：（1）在建築工業中用來生產水泥和燒制石灰；（2）冶金工業用作熔劑；（3）化學工業中用來制鹼、漂白粉及肥料等；（4）食品工業中用作澄清劑；（5）農業中用來改良土壤；（6）在塑料工業中用作填料；（7）在塗料工業中廣泛用於做各種建築塗料；（8）在造紙工業中用作鹼性填料；（9）在橡膠工業中用作橡膠的基本填料；（10）在環保工業中用作吸附劑。

重質碳酸鈣是以天然方解石、石灰石和白堊為原料，以機械粉碎達到一定細度的產品，其生產方法有干法和濕法兩種，國外已獲得重大進展的濕法磨粉工藝在我國仍是空白；在用石灰石生產輕質碳酸鈣的工藝中，在輕鈣產品的粒徑與晶形控制方面與國外相比還有較大差距。為此，今後必須進一步發展石灰石的深加工工業，拓寬應用領域，加強綜合利用，使產品增值，提高經濟效益。

石灰石是冶金、建材、化工、輕工、農業等部門的重要工業原料。隨著鋼鐵和水泥工業的發展，對石灰石的需求將進一步增加。水泥產量龐大，即每年需開採用於水泥製品的石灰石要千億噸以上。預測到2020年，全國水泥產量將達到3億噸，這將需要開採更多的石灰石作原料。此外，冶金、化工等方面對石灰石的需求也很大。因此，石灰石工業的生產發展前景廣闊，為了使石灰石產品具有更大的增值效益，開拓石灰石深加工產品也是今後一個發展方向。

中國地質博物館藏品信息：