粉末冶金（Powder Metallurgy，PM）是金属粉末（铁粉、铜粉、铝粉、钨粉）经压制、烧结制造机械零件（齿轮、轴承、结构件）和功能材料（摩擦片、过滤器）的技术。还原铁粉（纯度≥98%，粒径20-150μm）是粉末冶金用量最大的金属粉末，由铁精矿（或轧钢铁鳞）经固体碳还原（一次还原）和氢气（或分解氨）还原（二次还原）制得。生石灰在二次还原工序中用作保护剂（吸收水分和氧气），防止铁粉在高温下再氧化，提高铁粉的纯度和压缩性（压坯密度）。没有石灰，铁粉在高温（800-900℃）还原气氛（H₂、N₂）中仍可能被微量水分和氧气氧化（生成Fe₂O₃、Fe₃O₄），产品氧含量超标（>0.5%），压制成形性能下降（压坯密度<6.0g/cm³）。

还原铁粉的“二次还原”工艺（石灰保护法）：一次还原后的海绵铁（海绵状铁块，含碳0.5%-1.0%，氧0.5%-1.5%）经破碎（颚破、锤破）、磁选（除渣）、筛分（分级），得到粗铁粉（粒径<150μm，松装密度2.0-2.5g/cm³）。粗铁粉装入还原舟皿（耐热钢或陶瓷材质），舟皿底部预先铺一层生石灰（或消石灰）粉（厚度5-10mm，粒度-100目），铁粉铺在石灰层上（厚度20-50mm），铁粉表面再覆盖一层生石灰（厚度5-10mm），舟皿加盖（或不加盖，但需密封）。生石灰的用量为铁粉质量的5%-15%。将舟皿推入还原炉（隧道窑、推杆炉、网带炉），通入保护气氛（H₂ 75%+N₂ 25%或分解氨H₂+N₂），在800-900℃下还原2-4小时。生石灰的作用：吸收炉气中的水分（H₂O）和氧气（O₂），反应：CaO + H₂O → Ca(OH)₂；2CaO + O₂ → 2CaO₂（过氧化钙）。同时，石灰吸收铁粉中残留的硫（FeS）和碳（与H₂O反应生成的CO₂），生成CaS和CaCO₃，净化铁粉。还原结束后，舟皿冷却至室温（<50℃），取出铁粉，过筛（去除石灰粉和碎屑），得二次还原铁粉（纯度≥98%，氧含量0.1%-0.3%，碳含量<0.02%，硫含量<0.01%）。石灰保护法的优点：设备简单（无需复杂的炉气纯化系统），石灰廉价（成本仅为干燥剂（硅胶、分子筛）的1/10-1/20），铁粉氧含量稳定（0.2%-0.4%）。缺点是：石灰粉与铁粉接触处易形成硅酸铁（FeSiO₃）或钙铁酸盐（CaFe₂O₄），降低铁粉的收率（5%-10%损失），且铁粉中会混入微量CaO（0.1%-0.5%），影响粉末冶金制品的力学性能（促进晶粒长大，降低韧性）。现代粉末冶金企业采用“高纯H₂（露点<-60℃）保护”或“真空还原”，无需石灰，产品纯度更高（氧<0.1%，无钙残留），用于高性能零件（汽车变速箱齿轮、发动机连杆）。但中小型铁粉厂和特殊粉末（如羰基铁粉、雾化铁粉的后处理）仍使用石灰保护法。

在电解铜粉（纯度≥99.5%，用于金刚石工具、摩擦材料、电碳制品）生产中，电解铜粉（含水分和电解液（H₂SO₄、CuSO₄））需经洗涤、干燥、防氧化处理。将电解铜粉（阴极剥落）用去离子水洗涤至中性（pH6-7），加入石灰乳（0.1%-0.5% Ca(OH)₂）搅拌，中和残余硫酸，同时石灰吸收铜粉表面的水分（防止铜粉在干燥过程中氧化发黑）。处理后铜粉在真空干燥（或氮气保护）下干燥（60-80℃），得浅玫瑰红色铜粉。石灰处理可降低铜粉的氧含量（<0.3%），提高松装密度（1.5-2.0g/cm³）。

生石灰在粉末冶金中的应用，是“以防为主”的抗氧化策略。粉末冶金工艺师总结：“铁粉二次还原怕氧化，石灰铺底又加盖；吸水吸氧防锈蚀，产品纯度有保障。”——生石灰为金属粉末的“高纯、高压缩”提供简易保护。