石灰の種類：生石灰と消石灰
石灰には生石灰と消石灰の2種類があります。どちらも石灰岩を原料とし、石灰岩を切削して採取します。生石灰と消石灰の違いは、石灰岩の加工方法にあります。
生石灰化学式：CaO（酸化カルシウム）
石灰岩を約1000℃で加熱（焼成）すると、主成分である炭酸カルシウムから二酸化炭素が放出されます。この過程で生石灰が生成されます。生石灰は吸湿性が高いため、スナック菓子などの乾燥剤としてよく使用されます。
消石灰
化学式：Ca(OH)₂（水酸化カルシウム）
生石灰に水を加えると（「消和」と呼ばれる工程）、生石灰は熱くなります。これを消石灰といいます。弁当や飲み物用の保温パックなど、一部の製品では、ロープを引っ張ることで発熱するこの工程が利用されており、消石灰と同じ原理に基づいています。
精製高活性石灰の製造工程について
上記は、石灰石を加熱して生石灰を製造する方法についての説明です。工業用石灰は、通常、石炭粉、天然ガス、コークス炉ガス、または高炉ガスを燃料として焼成されます。高純度、高カルシウム含有量、高活性、そして特殊な特性を持つ石灰製品は、高度な焼成技術を用いることで製造されます。これには、石灰石を焼成するための予熱器、ロータリーキルン、垂直急速冷却器の使用が含まれます。
かつては貝殻を用いて焼成されることが多かった。天然の石灰化物は主にバイオマスカルシウムとミネラルカルシウムとして存在し、石灰岩は鉱山から採掘されるのではなく、カキやハマグリを焼いて作る「貝石灰」に置き換えられた。（貝殻は炭酸カルシウムで構成されており、焼くと石灰を生成する。）約420年前、河姆渡の人々が初めて貝石灰の焼成法を発見した。今日では、資源の再利用が重視され、貝石灰は主にミネラルカルシウムとして広く利用されている。
燃料を木炭から石炭へ変える
歴史記録によると、石炭の利用において革命的な進歩が見られたのは宋代になってからであり、これはヨーロッパよりも数百年も早い。検証可能な文書によれば、 「自然の営みの搾取」明代には多くの手工業で石炭粕が使用されていました。石灰を燃やす際、「灰と薪は合わせて石炭191トン3トン、薪111トン3トンにも達しました。まず石炭泥を石炭粕にし、石炭粕1個につき石を1層重ね、その下に薪を敷き詰め、火で燃やします。」この方法は、石炭と石を交互に重ね、下に薪を敷き詰めて火を起こすというものでした。
当時、石灰製造業者の間では「石灰焼成の燃料を木炭から石炭に置き換える」という戦略が取られていました。木炭使用時の炉温は800℃が上限でしたが、石炭は1200℃まで加熱できるため、効率が大幅に向上し、大量生産が可能になりました。しかし、この戦略は当初はうまくいきませんでした。木炭から石炭への移行において最も困難だったのは、炉の改修でした。従来の炉は1200℃という高温に耐えられなかったのです。
突破口は、裕福な商人の協力を得て、深さ7.5メートル、直径0.9メートルの新しい炉を建設したことにありました。この石灰を燃料とする炉は「酒壺型」と呼ばれ、直径が一定でなく、中央部の最大直径は1.65メートルでした。これに対し、従来の木炭炉は深さ1.5メートル、直径0.84メートルと、炉の容量に大きな差がありました。さらに、工程中に塩が投入されました。
石灰の幅広い用途
「石灰」と聞くと、スポーツコートの白いラインやチョークを思い浮かべるかもしれません。また、ホテルなどの大規模施設の床や壁に使われている大理石を思い浮かべる方もいるかもしれません。しかし実際には、私たちの生活のあらゆる場面で幅広く利用されています。土木、鉄鋼、化学、食品、医療、水処理、公害防止など、幅広い分野での石灰の用途をご紹介します。
医薬品および試薬における用途
カルシウム錠剤、注射剤、散剤、歯科材料、人工骨、外科固定包帯（ギプス）など
カルシウム化合物は、カルシウムやリンの補給剤としてだけでなく、注射剤や経口剤の成分としても、多くの医薬品に使用されています。さらに、石灰は金属材料の表面コーティングや生物学的用途の錠剤にも使用されています。
化学産業の用途
ガラス、セラミックス、ソーダ、漂白剤、炭化物、パルプ、海水マグネシウム、金属マグネシウム、石油化学製品、歯磨き粉、ゴム製品など。
化学産業とは、原料を化学反応によって加工し、製品を生み出す産業を指します。家庭用品、事務用品、電化製品、ガラス製品など、私たちが日々目にする加工製品はすべて化学産業によって作られています。社会の基盤を成し、文化生活を支える化学産業は、化学産業なしには成り立ちません。
大理石、石膏、漆喰、三和土など
これらの建築資材の主成分は石灰です。大理石はエジプトのピラミッドやギリシャのパルテノン神殿などの古代建造物に使用され、今日でも建物の内外装の装飾に使用されています。漆喰（別名「焼石膏」）と三和土（打ち石積みに使用）も、城郭などの日本の伝統建築において重要な材料であり、長い歴史の中で使用されてきました。
煙脱硫
火力発電所、廃棄物焼却施設、製鉄所などで大量の石油や石炭を燃焼させると、排出される排気ガスには塩化水素や硫黄酸化物などの有害物質が含まれています。これらの有毒ガスは人体に悪影響を与えるだけでなく、森林の枯死を引き起こす「酸性雨」の原因にもなります。石灰はこれらの有毒ガスを効果的に除去するために用いられます。
食品用途
こんにゃく、砂糖、豆腐、チューインガム、水飴、パン、かまぼこ、ソーセージ、調味料、寒天など
ライムの主成分はカルシウムです。私たちの食生活では不足しがちなカルシウムは、最近では多くの食品に添加されています。
こんにゃくの凝固、砂糖精製時の不純物除去、水飴の中和剤、パンの保存料・乳化剤、かまぼこやソーセージの食感向上剤など、様々な用途に使用されています。また、乳酸カルシウムやリン酸カルシウムは清涼飲料水にも添加されています。
石灰製品は、水と反応して発熱する保温器（酒燗器、弁当箱、うまみ煮、おでんなど）にも利用されています。また、吸湿性があることから、食品の乾燥剤や吸湿剤にも利用されています。
鉄鋼生産
私たちの日常生活は、自動車、電車、飛行機、道路、橋など、多くの鉄鋼製品に囲まれています。石灰は鉄鋼生産プロセスにおいて重要な役割を果たしています。
農業と畜産における用途
肥料に不可欠な4つの要素は、窒素、リン、カリウム、カルシウムです。石灰は、肥料、家畜排泄物処理、農薬、産卵鶏や乳牛の飼料、鳥インフルエンザなどの感染症の予防など、様々な用途に使用されています。石灰を主成分とする肥料は、作物にカルシウムやマグネシウムなどの必須ミネラルを供給し、土壌中の有機物の分解を促進します。また、酸性土壌を中和・改良する効果もあります。
畜産分野では、石灰は家畜糞尿の水分調整や殺菌に利用され、窒素肥料やカルシウム肥料として再利用されています。また、100年以上の歴史を持つボルドー液という農薬の製造にも石灰が使用されています。さらに、石灰の主成分であるカルシウムは、家畜の健康維持のために飼料に添加されています。近年では、石灰の殺菌作用が鳥インフルエンザなどのウイルス感染症の予防にも利用されています。
土木工学アプリケーション
セメント、コンクリート、骨材、アスファルト、土壌安定剤、静的破砕機など。
セメントコンクリートは土木工学において不可欠な材料であり、その製造において石灰は重要な役割を果たしています。また、石灰は土壌安定剤としても使用され、軟弱で湿潤した土壌を改良し、強固で耐久性のある地盤へと変化させます。道路、建物、埋立地、空港滑走路などの基礎工事にも活用されています。
石灰の稀な用途として、静的破砕機があります。古いコンクリート製の建物や岩石を解体する際には、爆発物によって飛散物、騒音、振動が発生することが多く、危険な場合があります。静的破砕機は、石灰が水と反応して膨張する性質を利用し、爆発の危険なしにコンクリートや岩石を安全に破砕します。
水処理アプリケーション
石灰は水処理、下水処理、廃水処理、廃水防止処理、汚泥処理などに使用できます。
水処理施設は、川や湖、地下水などから取水した水を安全な飲料水に浄化し、各家庭に供給します。
この浄化工程では、pH調整、赤水防止、汚泥処理などに石灰が使用されます。
下水処理場では、石灰を凝集剤として使用し、汚泥を沈殿・分離します。沈殿物は石灰によって脱臭・殺菌され、堆肥化されます。
工場排水中の有害重金属は石灰によって沈殿し、溶解した重金属を水酸化物として回収するのに役立ちます。さらに、石灰は酸性排水の中和にも使用されます。
ヘドロが堆積した河川、湖沼、沿岸水域、農地では、栄養塩（汚濁物質など）が溶解し、赤潮や緑潮の発生を助長します。これらの水域に石灰を散布することで、有機物の分解が促進され、リンや重金属の固定化が促進されます。また、石灰は硫化水素の発生を抑制し、アルカリ性環境を維持する効果もあり、赤潮や緑潮の発生を抑制します。
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