鈣 Calcium

• 鈣是一種金屬元素，英文名稱Calcium，化學符号Ca，原子序數20，相對原子質量40.087，屬元素周期表中IIA族堿土金屬，熔點842℃，沸點1484℃，密度1.55g/cm³，電離能6.11電子伏特。鈣是一種銀白色晶體，質稍軟，化學性質活潑，在空氣中表面上能形成一層氧化物（氧化鈣）或氮化物薄膜（氮化鈣），防止繼續受到腐蝕。鈣在地殼中含量為3%，僅次于氧、矽、鋁、鐵，居第五位，多以離子狀态或化合物形式存在；在工業上的主要礦物來源如石灰岩，石膏等。鈣可用作合金的油類脫水劑、冶金還原劑、脫氧劑等，主要應用于工業和醫學領域。鈣是人體必需的常量元素，也是人體中含量最多的無機元素，還是人體内200多種酶的激活劑，使人體各器官能夠正常運作，鈣在人體内含量不足或是過剩都會影響人體生長發育和健康。

鈣的發現及我國金屬鈣行業發展

【鈣元素的發現】

• 鈣在自然界分布廣泛，但由于它多以離子狀态或化合物形式存在，且不易從化合物中還原成單質狀态，因此鈣遲遲未被發現，甚至很長一段時間，化學家們将從含碳酸鈣的石灰石焙燒得到的鈣的氧化物當作是不可再分割的物質。
• 1789年，拉瓦錫發表的元素表中就列有鈣元素。

• 1808年，英國的戴維、瑞典的貝采利烏斯、法國的蓬丁，用電解石灰與氧化汞的混合物，得到鈣汞合金，将合金中的汞蒸餾後，就獲得了銀白色的金屬鈣。至此鈣才被确定為元素，并根據拉丁文生石灰Calx, 命名鈣為Calcium, 元素符号Ca。

【我國金屬鈣行業發展】

• 2005-2010年是中國金屬鈣行業發展進程中極不平穩的五年。面對國内金屬鈣産業規模化生産剛剛起步，國際金融市場一度起伏跌宕的複雜形勢和一系列重大風險挑戰，行業企業艱苦創業、拼搏奮鬥，全面推進工藝升級和還原鈣環保治理。五年中，金屬鈣綜合生産力、單體産業規模顯著提高。上遊工業水平邁上新的台階。國内總體産業規模達到4萬噸/年，較2005年的全世界1.2萬噸/年，年均增長30%，單體最大規模由7000噸(電解)/年增加到1.8萬噸(還原)/年。
• 同時，金屬鈣各項産品加速發展、新産品研發不斷創新。 電解鈣工業技術精益求精，鋁熱法還原鈣生産技術不斷進步，單罐産量有了重大突破，鈣塊、鈣屑、鈣粒、鈣棒、鈣絲等系列産品的使用不斷推陳出新，鈣基系列合金産品在應用中得到了重大突破。矽鈣火法生産工藝技術有了新的突破，實芯純鈣包芯線的工業試驗得到了終端用戶的認可。

• 另外，金屬鈣國内外貿易發揮了舉足輕重的作用。由電解鈣的獨有市場到還原鈣參與競争，金屬鈣上、中、下遊産品在内貿加工和出口外銷中日益成長，由2005年的3000多噸左右小規模出口量，增加到了2010年1萬噸(含電解鈣、還原鈣及包芯線等多類金屬鈣産品)出口量，産品對外貿易總額達到了近5億元左右。
• 這五年，還原鈣工業水平和市場占有率顯著提升。電解鈣和還原鈣在行業發展中各司其職，随着民用市場擴大，原有低迷的市場被廣泛開發，還原鈣産品由2005年的總量不到2000噸，一躍發展成為2010年的3.5萬噸。這些輝煌的數字，充分顯示了中國金屬鈣産業發展的優越性，相信經過第一個五年的工業奠基，以及後續的努力，金屬鈣行業的綜合效率會有更大的提升，産業結構會有更大的改善。

【納米碳酸鈣】

• 納米碳酸鈣又稱超微細碳酸鈣,生産早已工業化，市場早已廣泛形成。納米碳酸鈣應用于塑料工業，橡膠工業，作為填料與補強之用，起到降低制品的成本與增強制品品質的雙重功效：應用于油墨行業、造紙業、塗料工業，作為填料使用，起到增稠防沉、提高産品性能以及降低産品的生産成本等多重功效；在飼料行業中可作為補鈣劑，增加飼料含鈣量；在化妝品中使用，由于其純度高、白度好、粒度細，可以替代钛白粉。
• 目前世界上能生産100nm以下的碳酸鈣主要廠家有：英國的ICI公司、法國的Solvay公司、美國的礦物技術公司(MTI)、Pfizer公司、王子造紙公司、Resso Wces Casbec公司、日本的白石公司、日本丸尾鈣公司等，産品主要用于橡膠、塑料、膠粘劑(含密封膠)、塗料油漆、塗布紙張、油墨、殺蟲劑、蠟制品、搪瓷制品及化妝品等。日本是國際上開發和生産納米碳酸鈣最好和較早的國家，早在20世紀四五十年代就生産出了微米級、納米級碳酸鈣，現已有紡錘形、立方形、鍊鎖形等納米級碳酸鈣産品及改性産品50餘種；美國着重于納米碳酸鈣在造紙和塗料上的應用；英國則主要從事填料專用納米碳酸鈣的研制，近20年來英國在汽車專用塑料用碳酸鈣中占壟斷地位。
• 我國于20世紀80年代初開始納米碳酸鈣制備技術的研究，80年代末實現工業化生産， 2004年我國的納米碳酸鈣實際生産能力僅150kt左右，其中納米級活性碳酸鈣的生産能力不足100kt，遠遠不能滿足市場需求，每年仍需從日本、英國等國家進口100kt以上。由于生産納米碳酸鈣的原材料廉價易得，很多的地方具備有良好的生産條件，可以作為當地政府的經濟發展的重要項目，國内納米碳酸鈣項目也就紛紛擴産或上馬，使得納米碳酸鈣生産過剩，許多高成本與低品位的納米碳酸鈣企業面臨很大的困難。降低産品生産成本，超細化、表面改性來提高産品的應用性能，開拓産品新的應用，成為納米碳酸鈣工業的發展方向。

鈣的物理性質和化學性質

【鈣的物理性質】

• 鈣是銀白色、質稍軟的金屬，有金屬光澤。屬元素周期表中IIA族堿土金屬，熔點842℃，沸點1484℃，密度1.55克/立方厘米，電離能6.11電子伏特。
• 晶體結構：晶胞為面心立方晶胞，每個晶胞含有4個金屬原子。
• 同位素
• 鈣共有24個同位素，其中有6個同位素是穩定的，包括：40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca，48Ca。

【鈣的化學性質】

• 鈣化學性質活潑，在空氣中表面上會形成一層氧化物或氮化物薄膜，以防止繼續受到腐蝕。鈣可與氧反應生成氧化鈣，與氮反應生成氮化鈣Ca3N2，與氟、氯、溴、碘等反應生成相應鹵化物，與氫氣在400℃催化劑作用下生成氫化鈣。常溫下跟水反應生成氫氧化鈣并放出氫氣，跟鹽酸稀硫酸等反應生成鹽和氫氣，跟碳在高溫下反應生成碳化鈣CaC2；加熱時幾乎能還原所有金屬氧化物，在熔融時也能還原許多金屬氯化物。
• 鈣的主要化合物包括：碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣、過氧化鈣、氫化鈣、氯化鈣、氟化鈣、碳化鈣、氰氨化鈣、次氯酸鈣、硫酸鈣等。

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