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石灰新產(chǎn)業(yè)6|二氧化鈣的應(yīng)用與發(fā)展前景
2024-07-22 08:47:01 來(lái)源：石灰窯生態(tài)圈
一、什么是二氧化鈣？
二氧化鈣，又名過(guò)氧化鈣，分子式CaO2。純品為白色結(jié)晶性粉末，工業(yè)品因含雜質(zhì)而呈淡黃色。密度2.92克/厘米3，難溶于水，不溶于乙醇。干品在常溫下穩(wěn)定，高溫下分解為氧化鈣和水。在潮濕空氣及水中緩慢分解放出氧氣。正是由于這一性質(zhì)，過(guò)氧化鈣廣泛應(yīng)用于漁業(yè)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、軍事、醫(yī)學(xué)、環(huán)保及人民生活等許多方面。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中作為一種新型水產(chǎn)養(yǎng)殖增氧劑，用于養(yǎng)殖魚(yú)蝦及運(yùn)輸供氧；在農(nóng)業(yè)中可促進(jìn)種子的萌發(fā)、改善植物根部的缺氧、水稻直播，對(duì)大豆、土豆、花生等農(nóng)作物有顯著的增產(chǎn)作用，對(duì)板結(jié)土壤有疏松作用；在食品中用于水果保鮮、烤制面包；在環(huán)保中可代替活性污泥法處理工業(yè)和城市廢水，對(duì)人體有害的重金屬離子去除率達(dá)99.6～100%。過(guò)氧化鈣的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法主要有兩種，一是過(guò)氧化氫與氯化鈣低溫合成法；另一種方法為過(guò)氧化氫與氫氧化鈣低溫合成法，兩種方法采用的反應(yīng)溫度都較低，目的是防止反應(yīng)過(guò)程中的分解。
目前，國(guó)內(nèi)的新生產(chǎn)技術(shù)也在不斷涌現(xiàn)，工藝技術(shù)水平也在不斷提高，比如：由唐山金泉冶化科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)旗下“唐山金泉冶化科技產(chǎn)業(yè)有限公司”等單位主持和參與的《常溫合成過(guò)氧化鈣工藝》、《氫氧化鈣法生產(chǎn)過(guò)氧化鈣工藝》、《氧化鈣法生產(chǎn)過(guò)氧化鈣工藝》、《鈣鹽法生產(chǎn)過(guò)氧化鈣工藝》等多項(xiàng)新技術(shù)為過(guò)氧化鈣的生產(chǎn)提供了經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、適用的工藝路線。（詳細(xì)生產(chǎn)工藝另行發(fā)文）。
二、過(guò)氧化鈣的分類(lèi)
工業(yè)級(jí)過(guò)氧化鈣：工業(yè)級(jí)過(guò)氧化鈣通常是以食品級(jí)或電子級(jí)過(guò)氧化鈣為原料生產(chǎn)的，用途包括漂白劑、消毒劑、環(huán)保領(lǐng)域等。
食品級(jí)過(guò)氧化鈣：食品級(jí)過(guò)氧化鈣是用于加工食品的，主要用于漂白、脫臭和防腐。它可以應(yīng)用于面包、燕麥片、面條、餅干等食品生產(chǎn)中。
醫(yī)藥級(jí)過(guò)氧化鈣：醫(yī)藥級(jí)過(guò)氧化鈣是一種高純度的過(guò)氧化鈣，通常用于醫(yī)療、口腔護(hù)理等領(lǐng)域。它可以用于治療牙周炎、口腔潰瘍等疾病，并可以用于外科手術(shù)前的局部消毒。
電子級(jí)過(guò)氧化鈣：電子級(jí)過(guò)氧化鈣是一種特殊的過(guò)氧化鈣，用于半導(dǎo)體和電子元器件的制造。它具有更高的純度和更嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以滿足電子產(chǎn)品對(duì)材料純度和穩(wěn)定性的要求。
三、過(guò)氧化鈣的市場(chǎng)規(guī)模及發(fā)展應(yīng)用前景
3.1、過(guò)氧化鈣上中下游
過(guò)氧化鈣的上游原料主要為氫氧化鈣和過(guò)氧化氫。其中，氫氧化鈣可以從石灰石或石灰石制備的生石灰中提取，過(guò)氧化氫則可以通過(guò)電解水或氧化銀等方法制備。中游生產(chǎn)環(huán)節(jié)包括將氫氧化鈣和過(guò)氧化氫按一定比例混合反應(yīng)后得到的過(guò)氧化鈣產(chǎn)品。下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括食品、醫(yī)藥、環(huán)保、半導(dǎo)體、化工等多個(gè)領(lǐng)域。在食品領(lǐng)域中，過(guò)氧化鈣可以用作漂白、防腐、增鮮等；在醫(yī)藥領(lǐng)域中，過(guò)氧化鈣可以用于口腔清潔、局部消毒等；在環(huán)保領(lǐng)域中，過(guò)氧化鈣可以用于水處理、空氣凈化等。
3.2、過(guò)氧化鈣市場(chǎng)規(guī)模
2017年我國(guó)過(guò)氧化鈣市場(chǎng)規(guī)模約為12.5億元，增長(zhǎng)率約為6.4%。2018年市場(chǎng)規(guī)模約為13.3億元，增長(zhǎng)率約為6.5%。2019年市場(chǎng)規(guī)模約為14.1億元，增長(zhǎng)率約為6.0%。2020年，我國(guó)過(guò)氧化鈣市場(chǎng)規(guī)模約為15億元左右，增長(zhǎng)率約為6.4%。我國(guó)過(guò)氧化鈣市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)出逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，增長(zhǎng)率保持在6%左右。隨著人們對(duì)環(huán)境衛(wèi)生和消毒需求的不斷提高，過(guò)氧化鈣在食品加工、醫(yī)藥、環(huán)保、半導(dǎo)體等領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。未來(lái)，我國(guó)過(guò)氧化鈣市場(chǎng)仍有望繼續(xù)保持穩(wěn)定增長(zhǎng)。
3.3、過(guò)氧化鈣的市場(chǎng)前景
過(guò)氧化鈣是一種新型的、環(huán)境友好的多功能無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，由于它是一種非常穩(wěn)定的過(guò)氧化物，常溫下干燥不分解，有較強(qiáng)的漂白、 殺菌、消毒作用且對(duì)環(huán)境無(wú)污染，因此廣泛應(yīng)用于環(huán)保、農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、食品、冶金、化工等多個(gè)領(lǐng)域。
在我國(guó)，過(guò)氧化鈣廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖、畜牧、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、食品加工等許多應(yīng)用領(lǐng)域。
歐洲、日本等國(guó)早在六十年代末就對(duì)過(guò)氧化鈣進(jìn)行了工業(yè)化的研究，并逐漸開(kāi)發(fā)出許多方面的用途。如橡膠工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、食品加工及建筑材料、涂料等。隨著應(yīng)用科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，過(guò)氧化鈣的用途會(huì)日益廣泛。
受益于過(guò)氧化鈣行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷提高以及下游需求市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，過(guò)氧化鈣行業(yè)在國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)上發(fā)展形勢(shì)都十分看好。雖然受近年疫情影響使得過(guò)氧化鈣行業(yè)近兩年發(fā)展速度略有減緩，但隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)過(guò)氧化鈣行業(yè)重新迎來(lái)良好的發(fā)展機(jī)遇，在發(fā)展中，應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展以下領(lǐng)域：
（一）、保護(hù)環(huán)境方面
在環(huán)境保護(hù)中過(guò)氧化鈣起到了相當(dāng)大的作用�？捎米鲝U水、廢氣凈化處理劑。用于處理污水，有害元素如砷、鉻、錳、鋅、鉛等，去除率達(dá)99 % ，COD及BOD值大幅度下降。
根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，工業(yè)廢水含氰和其它重金屬如錳、鈷、鎳、銅、鎘或金時(shí)，用過(guò)氧化鈣在 pH8-12 條件下氧化廢水，能起到很好效果。
另外，過(guò)氧化鈣可以從含有三價(jià)和六價(jià)鉻的廢鉻鹽中回收高純鉻酸。
（二）、礦山、冶金方面
（1）、在金礦加工過(guò)程中，使用過(guò)化鈣可以提高金的回收率，降低氰化物消耗量。例如在硫化礦加工過(guò)程中，添加過(guò)氧化鈣0.45kg/t礦、0.1%氰化鈉水溶液，在PH為10.5的條件下，36h后每噸礦回收49g銀和2.2g金，回收率分別為68.6%和93.1%。
（2）、在用電熔法由菱鎂礦生產(chǎn)高質(zhì)量的氧化鎂過(guò)程中，過(guò)氧化鈣作為添加劑組分之一，可降低熔化能量，制得的產(chǎn)品含氧化鎂97-98%。
（3）、在金屬冶煉中，用過(guò)氧化鈣代替氧化鈣，可在提供游離石灰的同時(shí)提供活性氧，從而增加脫磷效果，提高鋼鐵質(zhì)量。
（4）、在冶金工業(yè)上，過(guò)氧化鈣可用作煉鋼的脫磷劑和粗銅精煉的凈化劑。也可用于制備船舶防污染的涂料和電子線路板的玻璃糊。
（三）、橡膠和化學(xué)工業(yè)
（1）、過(guò)氧化鈣作為天然像膠的高效硫化劑，改進(jìn)了天然橡膠的物理性能和抗老化性能。過(guò)氧化鈣還可作為聚硫化物的硬化劑不飽和聚酯的引發(fā)劑，聚硫橡膠的封閉劑等。
（2）、在化工生產(chǎn)中，過(guò)氧化鈣可制作用于纖維漂白和洗滌的液體洗滌劑，生產(chǎn)甲醛鈣和超氧化鈣的原料，并用作催化劑、乳化劑等。
（3）、在化工上，可作特殊橡膠和聚合物的添加劑，油類(lèi)的漂白劑等。
（四）、涂料、建材等其它領(lǐng)域
（1）、過(guò)氧化鈣作為船只防污涂料的主要原料，防止船體臟污，該涂料涂魚(yú)網(wǎng)后，將魚(yú)網(wǎng)浸入海水中，3個(gè)月后仍無(wú)污物。
（2）、過(guò)氧化鈣作為生產(chǎn)含硒玻璃的一個(gè)添加成分，保證成品玻璃中含硒，使玻璃呈現(xiàn)需要的顏色。
（3）、用過(guò)氧化鈣和硫酸鈉，磷酸、氯化鎂等制成的片劑，放在浴池水中可給浴池供氧。
（4）、在生產(chǎn)電子線路板中所用的玻璃糊中也含有過(guò)氧化鈣成分。
（5）、在牙粉中添加過(guò)氧化鈣，在刷牙時(shí)遇水放氧，去除牙表面的污點(diǎn)，色點(diǎn)等。
（6）、選用不同的催化劑，控制過(guò)氧化鈣的分解速度，可使過(guò)氧化鈣作為各種缺氧急救的氧源。
（五）、廢水處理
染料廢水具有排放量大、色度高、有機(jī)物難生物降解、毒性大等特點(diǎn)，是環(huán)境危害極·大的一類(lèi)工業(yè)廢水，此類(lèi)廢水經(jīng)生化處理仍帶有較深色度，難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，脫色是印染廢水處理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
目前，化學(xué)氧化法是染料廢水脫色的主要方法，常用的氧化劑為臭氧或氯及其含氧化合物。臭氧成本高且使用不方便，用氯及其含氧化合物為氧化劑*終可生成含氯的有機(jī)化合物導(dǎo)致二次污染。過(guò)氧化鈣(CaO2 )是一種新型的多功能無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品。鑒于CaO2無(wú)臭無(wú)味,常溫下干燥品很穩(wěn)定,易于貯存，在酸性介質(zhì)中 Fe 2+ 存在下可以釋放高活性、氧化性很強(qiáng)的羥基自由基(·OH),本文用自制的CaO2 做氧化劑，對(duì)陽(yáng)離子藍(lán)染料廢水進(jìn)行處理，取得了很好的脫色效果。
（六）、污泥處理
隨著污水處理量的攀升，剩余污泥的產(chǎn)生量逐年遞增。如何高效經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)污泥減量化、無(wú)害化、資源化處理處置，是近年來(lái)我國(guó)環(huán)境領(lǐng)域討論的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。厭氧消化是一種十分有效的污泥穩(wěn)定化處理工藝，可利用污泥中的厭氧菌群降解污泥中有機(jī)質(zhì)，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥減量化、無(wú)害化和資源化的處理目標(biāo)。然而，我國(guó)市政污泥有機(jī)質(zhì)厭氧生物轉(zhuǎn)化率介于20%～50%之間，明顯低于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的水平（50%～70%），因此，厭氧消化預(yù)處理技術(shù)是目前的研究熱點(diǎn)。此外，隨著人類(lèi)社會(huì)發(fā)展，人工合成的有機(jī)化學(xué)品被大量使用并經(jīng)各種途徑不斷排放到自然環(huán)境介質(zhì)中，使得這些化學(xué)品逐漸成為污水和污泥中不可忽視的污染物。過(guò)氧化鈣（CaO2）是一種環(huán)境友好型的固態(tài)無(wú)機(jī)過(guò)氧化物，其溶于水可緩慢釋放出氧氣和過(guò)氧化氫，為*通用*安全的固態(tài)過(guò)氧化物之一。
（七）、土壤改良
在水分作用下，過(guò)氧化鈣可作為釋氧劑在土壤中緩慢釋放氧氣，一方面進(jìn)行物理擴(kuò)散作用，增加土壤透氣性，有利于植物根系生長(zhǎng)；另一方面又進(jìn)行化學(xué)氧化作用，控制細(xì)菌的生長(zhǎng)，增強(qiáng)植物抵御病蟲(chóng)害的能力，中和酸性土壤，更有利于作物的新陳代謝。例如，丘陵區(qū)有典型的沖垅冷浸田，這些田由于長(zhǎng)期漬水，或有冷泉入侵，導(dǎo)致土壤通透性差，氧氣供應(yīng)不足，還原性物質(zhì)大量積累，水稻生長(zhǎng)發(fā)育不良，產(chǎn)量低。用過(guò)氧化鈣對(duì)該土壤進(jìn)行改良，研究結(jié)果表明，過(guò)氧化鈣基能使土壤氧化還原電位提高113. 9 ～184.2 mV,，使土壤還原物質(zhì)的含量減少8. 6～9. 6 mmol/kg，使活性還原物質(zhì)的含量減少2.3～8. 3 mmol/kg，可使根系活力提高31. 2 ～50. 2μg/ ( g·h) ，可使水稻增產(chǎn)3. 3%～12.4%。
（八）、肥料、飼料添加劑
（1）、過(guò)氧化鈣用于植物肥料添加劑，是因?yàn)樗山o介媒溶劑提供活性氧，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。植物肥料的其它主要成分是尿素、磷酸鹽、鉀鹽。
（2）、堆漚肥料時(shí)加入過(guò)氧化鈣,其分解放
氧并生成Ca(OH):可催熟漚肥并中和有機(jī)酸，因而省去了多次人工翻堆，同時(shí)大大縮短了熟化時(shí)間,并減少臭味。
（3）、在豬飼料中添加過(guò)氧化鈣,可提高豬瘦肉的百分比,改善豬的體質(zhì)，同時(shí)在生長(zhǎng)期內(nèi)獲得較好的重量增益。添加量一般為飼料量的0.02~0.07%。用于飼料青貯,可減少營(yíng)養(yǎng)成分的損失。
（九）、果蔬保鮮
果品保鮮在人類(lèi)生活中具有重要的意義。果品在貯運(yùn)過(guò)程中，不斷進(jìn)行新陳代謝，釋放二氧化碳和乙烯氣體，后者造成果品軟化，甚至腐爛，如在貯運(yùn)過(guò)程中將果品封密并加入適量的過(guò)氧化鈣就可解決這一問(wèn)題。它吸收植物代謝放出的二氧化碳，同時(shí)緩慢放氧，改善果品周?chē)臍怏w成分，并且氧化乙烯氣體，從而起到保鮮作用，保鮮期一般可延長(zhǎng)兩個(gè)月，自然損失率明顯降低。此項(xiàng)技術(shù)國(guó)外已大量應(yīng)用，國(guó)內(nèi)近年來(lái)也開(kāi)展了這項(xiàng)工作。在淹制咸菜時(shí)，將青菜在一含過(guò)氧化鈣0.08%的浸泡液中浸泡2h，可使咸菜保持本色。
（十）、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)
（1）、過(guò)氧化鈣應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖是由于過(guò)氧化鈣在水中緩慢分解能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)釋放氧氣的作用。它可以改善魚(yú)塘的水質(zhì)和環(huán)境，增加水中的氧含量，是解決魚(yú)塘?xí)r常出現(xiàn)的缺氧泛塘的理想供氧劑。
（2）、魚(yú)塘底質(zhì)改良，魚(yú)塘或魚(yú)場(chǎng)，由于魚(yú)的殘剩飼料和排泄物等，使魚(yú)塘底質(zhì)惡化，從缺氧的底泥中產(chǎn)生硫化氫、亞硫酸等還原性有害物質(zhì)，過(guò)氧化鈣可將這些有害物質(zhì)氧化變?yōu)闊o(wú)害物質(zhì)，并且過(guò)氧化鈣在水中還有殺菌滅藻的作用。用量是每畝魚(yú)塘加入20kg過(guò)氧化鈣，同時(shí)配合使用100-200kg生石灰，使活性氧利用率高，成本低、有效期在一年以上。
（3）、在輸送活魚(yú)、蝦、貝等水產(chǎn)品時(shí)，要求供氧劑對(duì)水質(zhì)無(wú)污染，能在24h持續(xù)、均勻地供氧，并且成本要低，使用方便；以過(guò)氧化鈣和檸檬酸、活性炭等制成的氧氣發(fā)生劑滿足上述要求。
（十一）、除臭劑、空氣清新劑
（1）、過(guò)氧化鈣和(亞)磷酸、硫酸鋅、水玻璃等制成的除臭劑用于浴池、廁所、冰箱等除去氨氣、硫化氫和乙醛氣體。
（2）、臭氧有不好的氣味。由過(guò)氧化鈣或其它過(guò)氧化物與活性炭制成的除臭劑有很好的除臭作用和除臭氧的能力。
（3）、由過(guò)氧化鈣與錳和錳的化合物及磷酸(鹽)等可制成高濃縮香味劑并且香味持久。
（4）、用過(guò)氧化鈣與活性炭、沸石、磷酸、硫酸鋅、水玻璃中的一種或多種成分復(fù)合，可制成空氣清新劑，用于居室、浴池、廁所、冰箱等除去氨、硫化氫、乙醛等氣體及氣味的友好產(chǎn)品。
（5）、在制造香煙的過(guò)程中加入過(guò)氧化鈣，可減少吸煙時(shí)產(chǎn)生的一氧化碳的含量，減小香煙對(duì)人體及周?chē)h(huán)境的危害。給日常生活帶來(lái)了潔凈與溫馨。
四、結(jié)語(yǔ)
總而言之，過(guò)氧化鈣用途很多，具有廣闊的市場(chǎng)前景，是一個(gè)很有應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前途的化工產(chǎn)品。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷開(kāi)辟，其需求量將不斷增加。
在我國(guó)，過(guò)氧化鈣的應(yīng)用剛剛起步，還有很多應(yīng)用領(lǐng)域有待開(kāi)發(fā)，但值得注意的是，許多應(yīng)用領(lǐng)域需要的不是單一的過(guò)氧化鈣產(chǎn)品，而是以過(guò)氧化鈣為主要成分或含有過(guò)氧化鈣的系列產(chǎn)品，在這方面國(guó)內(nèi)研究得很少，這就限制了過(guò)氧化鈣的應(yīng)用和發(fā)展。因此加強(qiáng)這方面的研究，對(duì)于推動(dòng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的發(fā)展，并將產(chǎn)品出口國(guó)外具有重要意義。
下期文章預(yù)告：石灰新產(chǎn)業(yè)7|二氧化鈣的生產(chǎn)與新工藝應(yīng)用
資料整理編輯：
《石灰產(chǎn)業(yè)》編輯部
2024年07月22日
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