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钙的用途

2021.5.13

  金属钙最大的用途是炼钢,因为它对氧和硫有很强的化学亲和力。其氧化物和硫化物一旦形成,就会以液态铝酸钙和硫化物夹杂物的形式在钢中漂浮;处理后,这些夹杂物分散在整个钢中并变成小球形,提高了钢的铸造性、洁净度和一般机械性能。钙也用于免维护汽车电池,使用0.1%的钙铅合金代替通常的锑铅合金可降低水损耗和自放电。由于存在膨胀和破裂的风险,铝有时也会掺入这些合金中。这类铅钙合金也代替铅锑合金用于铸造中[33]。钙还用于强化轴承用铝合金,控制铸铁中的石墨碳含量,并去除铅中的杂质铋[34]。金属钙存在于一些下水道清洁剂中,它的作用是产生热量和氢氧化钙,使脂肪皂化并液化堵塞下水道的蛋白质(例如头发中的蛋白质)[34]。除了冶金之外,钙的反应性还被用来从高纯氩气中去除氮,并作为氧和氮的吸气剂。它也用作铬、锆、钍和铀生产中的还原剂。它也可以用来储存氢气,因为它与氢气反应生成固体氢化钙,氢气可以很容易地从固体氢化钙中再提取出来[34]。

  矿物形成过程中的钙同位素分馏为钙同位素带来了多种应用。特别是1997年斯库兰(Skulan)和德·保罗(DePaolo)的观察结果表明[35],钙矿物比矿物沉淀溶液中的同位素轻,这是医学和古海洋学领域类似应用的基础。在骨骼被钙矿化的动物中,软组织的钙同位素组成反映了骨骼矿物质的相对形成和溶解速率。在人类中,尿液钙同位素组成的变化已被证明与骨矿物质平衡的变化有关。当骨形成速率超过骨吸收速率时,软组织中的44Ca/40Ca比率上升,反之亦然。由于这种关系的存在,尿液或血液的钙同位素测量可能有助于骨质疏松等代谢性骨病的早期检测[36]。海水中也存在类似的系统,当矿物沉淀去除Ca2+的速度超过新的钙离子进入海洋的速度时,海水中的44Ca/40Ca趋于上升。1997年,Skulan和DePaolo提出了海水44Ca/40Ca随地质时间变化的第一个证据,以及对这些变化的理论解释。最近的论文证实了这一观察结果,证明海水Ca2+浓度不是恒定的,海洋在钙的输入和输出方面从未处于“稳定状态”。这具有重要的气候学意义,因为海洋钙循环与碳循环密切相关[37][38]。

  许多钙化合物被用于食品、药品和医药等。例如,食物中通过添加乳酸钙、二磷酸钙和磷酸三钙来补充钙和磷。磷酸三钙也用作牙膏和抗酸剂中的抛光剂。乳糖酸钙是一种白色粉末,用作药物的悬浮剂。在烘焙中,磷酸钙被用作膨松剂。亚硫酸钙在造纸中用作漂白剂和消毒剂,硅酸钙在橡胶中用作增强剂,醋酸钙是浸灰松香的组分,用于制造金属皂和合成树脂[33]。

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