在钢铁冶炼、有色金属提取等高温工业过程中，石灰既是重要的辅料，也因其独特的物理化学性质成为实现节能与减排协同的关键介质。通过优化石灰使用策略，可显著降低单位产品能耗和污染物排放强度。
节能与减排协同机制：
- 原位分解吸热效应：在电弧炉炼钢中，直接加入石灰石（CaCO₃）替代部分生石灰（CaO）。石灰石在炉内分解吸收大量热量（约178 kJ/mol），这一吸热反应能有效抑制局部过热，减少高能耗、高排放的"热点区"形成，同时降低高温氮氧化物生成。分解产生的CO₂在高温下与炭料反应生成CO，还可强化熔池搅拌，提高能源利用效率。
- 反应效率提升：高活性度、特定粒度的石灰产品能加快造渣反应速度，缩短冶炼时间，直接降低电能或燃料消耗。研究表明，石灰活性度每提高10mL（4NHCl滴定法），电炉炼钢电耗可降低约2-3kWh/t。
- 污染物原位固定：在高温下，石灰与烟气中的SO₂、HCl等酸性气体反应生成稳定盐类，实现污染物在炉内的原位固化，减轻末端治理压力。在铝电解槽中，氧化铝中添加石灰可有效固定氟化物蒸发损失。
技术创新与实践：
- 预熔石灰基复合渣：将石灰与萤石、氧化铁等组分预先熔化制成复合渣剂，其熔化温度低、成渣速度快，可使电炉炼钢吨钢电耗降低15-20kWh，同时减少粉尘排放。
- 纳米涂层石灰：通过表面改性技术在石灰颗粒表面构建纳米级催化涂层，既能保持石灰的反应活性，又能促进二噁英等持久性有机污染物的催化分解。
- 智能化石灰投加系统：基于激光诱导击穿光谱等原位检测技术，实时分析熔渣成分并动态优化石灰投加量与时机，实现"精准造渣"，避免过量消耗。
某钢铁企业通过在200吨转炉中应用石灰石部分替代技术，并优化喷吹石灰粉工艺，实现了吨钢石灰消耗降低8kg，工序能耗下降1.7kgce/t，同时烟气脱硫负荷减少15%。这一案例充分证明了优化石灰使用在工业绿色转型中的巨大潜力。
