漫话碳酸钙家族

你可能见过天安门前的华表、金水桥上的石狮、人民英雄纪念碑四周的浮雕……

但你可能难以相信，闪闪发光的珍珠、洁白如雪的汉白玉、像水晶般晶莹透明的冰洲石…….他们的化学成分竟然都是碳酸钙.据地质资料表明，地壳中所含钙元素为3.45%，其中绝大部分是以碳酸钙的形式存在.碳酸钙主要是以石灰石、大理石、方解石、白垩等矿物存在于自然界.碳酸钙是用途极广的宝贵资源，石灰石是石灰岩作为矿物原料的商品名称.石灰岩在人类文明史上，以其在自然界中分布广、易于获取的特点而被广泛应用.作为重要的建筑材料有着悠久的开采历史，在现代工业中，石灰石是制造水泥、石灰、电石的主要原料，是冶金工业中不可缺少的熔剂灰岩，优质石灰石经超细粉磨后，被广泛应用于造纸、橡胶、油漆、涂料、医药、化妆品、饲料、密封、粘结、抛光等产品的制造中.据不完全统计，水泥生产消耗的石灰石和建筑石料、石灰生产、冶金熔剂，超细碳酸钙消耗石灰石的总和之比为1∶3.石灰岩是不可再生资源，随着科学技术的不断进步和纳米技术的发展，石灰石的应用领域还将进一步拓宽.

这些矿物的形成经历了漫长的历史时期.原始地幔含二氧化碳的岩浆运动中上升与地壳中的花岗岩发生了化学反应而生成了石灰岩.古生代的大量贝壳、珊瑚等海洋生物的躯壳是由碳酸钙构成的，这些生物死后其贝壳沉积于海底，慢慢地变成石灰石矿床――石灰岩，由于地壳的不断运动，沧桑巨变，由海底升高变成陆地，这些矿床隆起变成山脉.在石灰岩隆起的过程中，地下岩浆上升接触或接近了石灰岩层，在高温高压下经过重结晶，石灰石就变成了大理石.而方解石是在低于30℃温度下转化成的菱面体.白垩则是线度小于0.01毫米的方解石质点和有孔虫、藻类、软体动物等形成的生物化学沉积岩.

石灰岩在地壳中的含量仅次于硅酸盐的岩石，一般为青灰色，因含杂质不同而呈现不同的颜色.石灰岩大量用于烧制石灰，故称石灰石，其烧制石灰的原理是：

CaCO3高温

CaO+CO2

石灰石主要用于建筑材料或原料如做基石、烧制水泥、玻璃、陶器.还用做炼钢时的助溶剂、除渣剂等，它在化学工业上用来制二氧化碳、电石、漂白粉、纯碱……因此我国每年开采石灰石高达上万亿吨.

大理石早年称“文石”，因主要产于云南故又称“云石”，但因最早大量开采于大理市，久负盛名称之为大理石.近年来我国许多省市都相继开发出大理石矿.大理石硬度一般为3.5～4.0，性脆、纯净的大理石又称“汉白玉”.含有不同杂质的大理石闪现出不同颜色，如绿色的“东北绿”、咖啡色的称“老晚霞”“黄金玉”等.自古我国人民便把大理石用做高级装饰材料，尤其是改革开放以来，我国各地开发出大量带有绚丽多彩图案的大理石，广泛的用于装饰现代建筑物的贴面.

白垩是白色疏松多孔的固体，磨成细粉，作橡胶制品的填充物，制成强度高、耐磨、洁净的白橡胶，还可以制成粉笔、太白粉等.

冰洲石是非常纯净的方解石，它是无色透明的棱面结晶体，它有着奇妙的“魔力”，若把它放在一张人物照片上，你将看到重象：一对鼻子，两张嘴，四只耳朵，两双眼睛，这种现象称作“双折射”.因此，冰洲石广泛用于光学仪器的制造，如制作偏光镜、比色计、火炮的瞄准器等，由于它的独特光学性能和产量少等原因，使其价格昂贵得超越黄金的价格.

碳酸钙不溶于水，但能溶于有二氧化碳的水中生成碳酸氢钙：CaCO3+H2O+CO2=Ca（HCO3）2，溶有碳酸钙的水溶液如果受热或遇压强突然变小时，溶解在水里的碳酸氢钙又会分解成碳酸钙沉积下来，同时放出二氧化碳：

Ca（HCO3）2

加热

CaCO3+CO2+H2O

在自然界里常年重复着这样的变化，日久就形成了像广西桂林地区的石灰岩溶洞里那样奇特的钟石、石笋、石柱，近年来随着我国旅游事业的发展，在全国各地又发现了许多新的石灰岩溶洞.

自然界里含有较多的碳酸氢钙、碳酸氢镁、硫酸钙、硫酸镁等杂质的水（如矿泉水、井水）称为硬水，在把硬水煮沸时会在壶底或锅炉里形成水垢，这就是由于上述道理产生的.

碳酸钙家族形成许多不同的矿物并且有广泛的用途，是宝贵的财富.碳酸钙在造纸中主要作纸张的填料，为了保证纸张的一定强度、白度，同时降低成本，在纸张中添加大量碳酸钙.造纸行业中大量使用碳酸钙是基于国际上造纸工业从酸性造纸工艺转向碱性或中性造成纸工艺，这样就可以大量使用价廉的碳酸钙代替以往的滑石和瓷土.轻质碳酸钙作为造纸用填料，有几个优点超过高岭土.纳米碳酸钙用于油墨产品中体现出了优异的分散性和透明性和极好的光泽、及优异的油墨吸收性和高干燥性.纳米碳酸钙在树脂型油墨中作油墨填料，具有稳定性好，光泽度高，不影响印刷油墨的干燥性能.适应性强等优点.作为填料，可替代价格较高的胶质钙，并可提高油墨的光泽度和亮度.在涂料中碳酸钙可作为白色颜料，起一种骨架作用，碳酸钙在涂料工业中可作为体质颜料.由于碳酸钙颜色是白色，在涂料中相对胶乳，溶剂价格都便宜，而且颗粒细，能在涂料中均匀分散，所以是大量使用的体质颜料.由于环保意识的提高，在建筑方面涂料已大量用水性涂料，由于碳酸钙是白色又亲水，价格又便宜，所以获应用.碳酸钙的填入可以增强底漆对基层表面的沉积性和渗透性.在涂料中腻子是用来填平基面，是整体涂料的中间层，不论什么腻子都需要加大量填料，腻子中的填料主体是重质碳酸钙，再少量加一些锌钡白以增加粘性防止漆层松散，同时适当地加入沉淀碳酸钙以便干后打磨.

碳酸钙及其家族成员在日常生活和经济建设中扮演着不同的角色，各自发挥着自己独特的作用.