纯碱（碳酸钠，Na₂CO₃）是基础化工原料，用于玻璃、洗涤剂、冶金、水处理、食品等行业。全球纯碱年产量约6000万吨，中国占50%以上。纯碱的生产方法主要有氨碱法（索尔维法）和联碱法（侯氏制碱法）。生石灰（CaO）在两种方法中都扮演着关键角色：在氨碱法中，生石灰用于制备CO₂（通过石灰窑煅烧石灰石）和回收氨（将氯化铵转化为氨）；在联碱法中，生石灰用于与氯化铵反应回收氨（副产氯化钙或与冷冻法耦合）。没有生石灰，氨碱法就无法实现氨的循环利用（成本极高），联碱法的母液处理也会缺乏弹性。可以说，生石灰是制碱工业的“支点”。

氨碱法（索尔维法）的工艺流程如下：将石灰石（CaCO₃）和焦炭（或无烟煤）在石灰窑中煅烧（900-1100℃），得到生石灰（CaO）和窑气（含CO₂ 35%-40%、N₂、O₂、CO）。窑气经过除尘、压缩后送入碳酸化塔。生石灰在化灰机中与水反应生成石灰乳[Ca(OH)₂]，用于后续的蒸氨工序。饱和食盐水（NaCl）吸收氨气（NH₃）制成氨盐水，进入碳酸化塔与CO₂反应，生成碳酸氢钠（NaHCO₃）沉淀：NH₃ + NaCl + CO₂ + H₂O → NaHCO₃↓ + NH₄Cl。碳酸氢钠过滤后煅烧（160-250℃）分解为纯碱（Na₂CO₃）和CO₂（CO₂返回碳酸化塔）：2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O↑。母液（含NH₄Cl、未反应的NaCl）进入蒸氨塔，加入石灰乳[Ca(OH)₂]，反应：2NH₄Cl + Ca(OH)₂ → 2NH₃↑ + CaCl₂ + 2H₂O。蒸出的氨气（NH₃）返回吸氨工序循环使用，塔底排出氯化钙废液（CaCl₂，含少量NaCl）。氨碱法的化学原理可总结为：CaCO₃ + 2NaCl → Na₂CO₃ + CaCl₂（实际过程经过多步），石灰石中的钙以CaCl₂形式排出，氯化钠中的钠进入纯碱。生石灰（CaO）在氨碱法中的作用：提供CO₂（通过石灰石煅烧，CO₂从CaCO₃中释放）；提供Ca(OH)₂（用于蒸氨，回收NH₃），同时产生CaCl₂副产物。每生产1吨纯碱，需消耗石灰石1.2-1.5吨（折合生石灰0.7-0.9吨），产出氯化钙废液（含10%-15% CaCl₂）约8-10立方米（或干基0.3-0.5吨CaCl₂）。氯化钙废液的排放是氨碱法的最大环境问题（占用土地、盐污染、破坏海洋生态）。欧盟、美国、日本等已限制或关闭氨碱法工厂，中国近年也逐步淘汰中小型氨碱法装置。

联碱法（侯氏制碱法，中国科学家侯德榜1943年发明）将氨碱法和合成氨工艺联合，同时生产纯碱和氯化铵（NH₄Cl，氮肥），基本无废液排放。其核心反应：NH₃ + NaCl + CO₂ + H₂O → NaHCO₃↓ + NH₄Cl；NaHCO₃煅烧得Na₂CO₃。母液（含NH₄Cl、NaCl）经过冷却（冷冻），氯化铵结晶析出（作为氮肥），母液（含NaCl）返回吸氨工序循环使用。理论上，联碱法不需要石灰（不产生CaCl₂废液），但在实际生产中，仍需少量石灰（或碳酸钙）用于：补充系统中损失的氨（通过石灰乳与部分母液中的NH₄Cl反应回收氨）；处理循环母液中积累的硫酸钠（Na₂SO₄，来自原料盐）和有机物（加入石灰乳沉淀或分解）；以及处理开路母液（排放部分母液，回收氨和沉淀杂质）。因此，联碱法每吨纯碱消耗生石灰20-50公斤（远低于氨碱法的300-400公斤）。侯氏制碱法的环保优势（无废液）使其成为中国纯碱工业的主导工艺（约占70%）。