Kalciumoxid, en vanlig kemisk förening som uppträder som ett vitt kristallint fast ämne vid rumstemperatur, kan lätt framställas genom termisk nedbrytning av kalksten. Det var på detta sätt som materialet, även känt som bränd kalk, förvärvades för mänskligt bruk, efter att forntida folk brände kalksten i en ugn för att dra nytta av dess strukturella egenskaper.

Namnet bränd kalk är passande på många sätt, eftersom ämnet bildas snabbt efter upphettning av kalksten och återgår till sitt ursprungliga tillstånd om det förblir exponerat för luft. På samma sätt blir kalciumoxid om den blandas med vatten till släckt kalk, ett trögflytande, slamigt material som är mycket lämpligt för murbruk. I början av användningen av bränd kalk var man dock troligen inte medveten om detta användningsområde, eftersom kalk användes i de egyptiska pyramiderna endast för putsning. Årtusenden senare använde dock Romarriket i stor utsträckning kalkbaserade murbruk i sin arkitektur. Det finns till och med kalk i den kinesiska muren.

Kalciumoxid i krigföring

Med tiden kvarstod den fredliga användningen av bränd kalk, men kemikalien hittade en annan tillämpning som uppfyllde ett annat mål. I slutet av BCE finns det bevis för att arméer i olika regioner kastade kalciumoxid mot sina fiender. Generellt kastades kalciumoxid för hand vid denna tid, och det spelade inte ens någon roll om kärlet med brännkalk direkt träffade sitt mål, eftersom den pulverformiga substansen snabbt kunde spridas genom vindens kraft.

Kalciumoxiden var egentligen inte en form av direkt decimering, utan ett slags avancerad rökridå som på ett betydande sätt skulle bedöva de motsatta styrkorna. En del av detta var den överväldigande kvävning och till och med kvävning som soldaterna skulle utstå vid exponering. Lika illa för att fortsätta en strid var den effekt som brännkalk hade på deras ögon. På grund av deras höga fuktnivå var ögonen drastiskt mottagliga för effekterna av kalciumoxid, som skulle förvandlas till släckt kalk vid kontakt, och det resulterande mortelmaterialet i soldaternas ögon skulle praktiskt taget göra dem blinda.

Under medeltiden drog många arméer nytta av detta vapen, och använde det mot sjöstridskrafter för att komplettera en seger. Med den hastighet och det avstånd som en katapult, trebuchet eller någon annan form av ballista bär med sig, kunde kalciumoxid lätt påverka varje besättningsmedlem på ett fartyg. Detta beskrevs i detalj av 1200-talets författare Giles of Rome:

”Det brukade finnas ett stort antal krukor fyllda med malet osläckt kalk, som skulle kastas från luften in i fiendens fartyg. När krukorna kastas med kraft och krossas vid nedslaget stiger pulvret upp i luften och kommer in i fiendernas ögon och irriterar dem så mycket att de, nästan förblindade, inte kan se. Denna situation är mycket farlig i sjökrigföring eftersom stridande män i ett sådant krig ser sig hotade till döden från alla håll. Därför, om ögonen på de kämpande männen i en sådan strid är så irriterade av pulveriserad kalk att de inte kan se, kan de lätt antingen bli dödade av sina fiender eller dränkas i vattnet.”

En annan fruktansvärd tillämpning av kalciumoxid i sjökriget kan ha varit att det ingick i det hemliga receptet för grekisk eld, en mystisk substans som fortfarande inte är helt förstådd i dag. Grekisk eld var en brandblandning som de östromerska kejsarna använde för att möta sjömakten, och den dök upp för första gången på sjunde århundradet e.Kr. för att skydda Konstantinopel mot en invaderande flotta. Detta material var i princip flytande eld; det kastades mot fiender genom sifoner och brann vid kontakt. Eftersom det var osläckbart spred sig den kemiska eldbollen snabbt och fortsatte till och med att brinna på vatten (och det borde låta bekant för Game of Thrones-fans).

Kalciumoxid i industrin idag

I dag skiljer sig de primära användningsområdena för kalciumoxid från en stor del av dess historia inom krigsföring och påminner mer om dess ursprungliga tillämpning. Liksom i pyramiderna och på den stora muren är bränd kalk fortfarande en stark komponent i olika material. Kalk är en vanlig kemikalie som används vid järn- och ståltillverkning och fungerar som flussmedel vid rening av stål i elektriska ljusbågsugnar (EAF) och basiska syreugnar (BOF). Förutom att avlägsna föroreningar minskar kalciumoxid slitaget på eldfasta material och sprutning, och kan ge en skummande slagg för långbågsdrift.

Vad gäller konstruktionsändamål, så anges i ASTM C5-18 – Standard Specification for Quicklime for Structural Purposes, att ”bränd kalk aldrig kan användas som sådan för konstruktionsändamål; den måste alltid släckas först”. Eftersom renheten och kvaliteten på släckt kalk i hög grad beror på hur den framställs från bränd kalk, är det viktigt att denna process görs på rätt sätt, med en hastighet som beror på den specifika kalk som används. Den resulterande släckta kalken används för murbruk, puts och cement i byggnader och andra konstruktioner.

Kalciumoxid (och kalciumhydroxid) är också en viktig kemikalie för att höja dricksvattens och avloppsvattnets pH-värde under dess behandling. Det finns dock olika metoder för att använda bränd kalk under de olika stegen av vattenavhärdning, neutralisering och stabilisering, så det är viktigt att hålla sig till de kalktyper som rekommenderas i ASTM C1529-06A(2011) – Standard Specification for Quicklime, Hydrated Lime, and Limestone for Environmental Uses (standardspecifikation för bränd kalk, hydratiserad kalk och kalksten för miljöändamål). Dessutom varierar mängden bränd kalk som tillsätts till vatten från land till land på grund av federala bestämmelser. I USA är användningen av bränd kalk och kalkhydrat i vattenförsörjningen standardiserad av AWWA B202-2019 – Quicklime And Hydrated Lime.

Bränd kalk är också en viktig kemikalie för att interagera med jorden. En aspekt av detta är jordbrukskalk, som tillsätts till grödor för att tillföra näringsämnen och för att kontrollera pH-värdet så att växterna lätt kan absorbera näringsämnen som är lätt tillgängliga i marken. En annan är markstabilisering, en process genom vilken bränd och hydratiserad kalk tillsätts till jordar för att göra dem lämpliga för bärande tillämpningar, t.ex. vid byggande av motorvägar. Vägledning för jordstabilisering med brännkalk behandlas i ASTM C977-18 – Standard Specification for Quicklime and Hydrated Lime for Soil Stabilization.

Fler standarder om brännkalk finns tillgängliga genom att söka i ANSI Webstore.