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石膏與硬石膏
一、礦物性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特征及礦石類型
石膏和硬石膏是兩種天然的硫酸鈣礦物,石膏是二水硫酸鈣,又稱二水石膏;硬石膏是無水硫酸鈣,又稱無水石膏。石膏和硬石膏的主要物理化學(xué)性質(zhì)見下表
石膏物理化學(xué)性質(zhì)表
| 名稱 | 分子式及理論成分含量（%） | 性 質(zhì) |
| 硬石膏 | CaSo4，CaO41.19、SO358.1，一般含有 SiO2、Al2O3等雜質(zhì) |
色白,晶體無色透明,易溶于HCL,難溶于水,硬石膏經(jīng)水化轉(zhuǎn)變成二水石膏,轉(zhuǎn)變后體積增大30%以上,硬度2,比重2.3 |
| 石 膏 | CaSo4.2Ho2，CaO32.5、SO332.5、H 2O20.9 一般含有少量的鐵、鍶和可變化鈣 |
色白, 晶體無色透明,易溶于HCL,在水中稍微溶解,導(dǎo)熱率底,硬度3-3.5,比重 2.8-3.0 |
石膏為單斜晶系,晶體常呈板狀,常見有燕尾雙晶,多呈致密塊狀或纖維集合體。硬石膏為斜方晶系,晶體呈厚板狀,常呈致密塊狀集合體。
按石膏的產(chǎn)出形狀,可分為五種:透明石膏、纖維石膏、雪花石膏、普通石膏、土狀石膏。
二、石膏的一般用途
石膏在現(xiàn)代工業(yè)中的最主要用途是作為一種優(yōu)質(zhì)的建筑材料。作為建筑材料,石膏主要消費(fèi)于三個(gè)方面,其一是水泥工業(yè),約占世界石膏總產(chǎn)量的50%;其二是建筑用石膏預(yù)制品;其三是建筑用膠結(jié)材料即灰泥,其消耗每年約占石膏總消費(fèi)的百分之幾。石膏的第二大用途是在農(nóng)業(yè)上用作土壤改良劑和肥料。石膏的第三大用途是作各種工業(yè)填料,其消耗量占總消耗量的10%左右。石膏目前具體應(yīng)用于如下門類。
三、深加工技術(shù)現(xiàn)狀與問題
石膏是一種用途廣泛的工業(yè)礦物,最大用途是水泥緩凝劑,其次是建筑石膏制品。隨著改革開放、經(jīng)濟(jì)建設(shè)加快,建筑業(yè)和建材工業(yè)的快速發(fā)展,石膏的深加工技術(shù)、制品技術(shù)也得到了快速發(fā)展,對(duì)低品位石膏的開發(fā)利用、化學(xué)石膏的綜合利用均有了一定的進(jìn)步。石膏深加工主要是煅燒改性,而石膏制品則豐富多彩,極有發(fā)展前途。
石膏作為一種含CaSo4的礦物,在自然界中有兩種穩(wěn)定形式:一種是含二個(gè)結(jié)晶水的,叫二水石膏,另一種是不含結(jié)晶水的,叫無水石膏,又叫硬石膏。天然石膏在不同溫度下產(chǎn)生不同的產(chǎn)物。
半水石膏是由石膏失水或無水石膏吸水而成。工業(yè)生產(chǎn)中的半水石膏是由天然石膏煅燒而成,又稱熟石膏或建筑石膏。熟石膏是一種性能極佳、用途較廣的深加工產(chǎn)品,根據(jù)鍛燒條件不同,半水石膏可以分為α型和β型兩種,二者的水化產(chǎn)品的物理化學(xué)性能及力學(xué)性能有較大差別。
石膏的煅燒可分為干法和濕法兩種。采用干法煅燒,在180-200℃時(shí)生成β型半水石膏。高于350℃時(shí)生成Ⅱ型無水石膏。干法煅燒在常壓下進(jìn)行,煅燒產(chǎn)品主要為β型半水石膏。
濕法煅燒石膏是在一定壓力下進(jìn)行煅燒,產(chǎn)品為α型半水石膏,濕法煅燒法根據(jù)煅燒方式或條件可分為陳化法、加壓法、蒸汽法、加壓水溶液法。
石膏板是以半水石膏為主要原料制成的一種輕質(zhì)板材。它具有質(zhì)輕、隔熱、保溫、不燃、吸音和可鋸可釘?shù)忍攸c(diǎn),而且原料來源廣,加工設(shè)備簡單,能耗低,生產(chǎn)周期短,是一種理想的內(nèi)、外墻材料,自我國實(shí)行墻體材料改革以來,石膏板已成為一種新型的墻體材料,發(fā)展很快,并具有很大的發(fā)展前途。
生石膏粉和熟石膏粉均可經(jīng)磨礦成粉狀產(chǎn)品,粒度一般要求不必太細(xì),產(chǎn)品包括生石膏粉和熟石膏粉。
生石膏粉在水泥生產(chǎn)中用于水泥膠凝劑、特種水泥原料:在化學(xué)工業(yè)中用于制硫酸、硫酸銨的原料;在農(nóng)業(yè)上用于改良土壤或作土壤肥料;在塑料、涂料工業(yè)中作油漆、顏料、塑料的填充劑;在食品工業(yè)中用于凈化啤酒廠用水,控制酒的清澈度等。
熟石膏粉:將熟石膏粉磨細(xì)成粉狀產(chǎn)品,在建筑業(yè)中用作建筑墻面的粉刷處理、抹面材料及用于作熟石膏預(yù)制件,可制成各種規(guī)格的石膏板、樓層隔墻、天花板、隔音板等;在陶瓷工業(yè)中用于制作各種陶瓷磨具;在鑄造工業(yè)中用于制造鑄模;在醫(yī)學(xué)上制造牙科模具或外科手術(shù)固定件等。
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理90年代初,我國90%以上的石膏產(chǎn)品用于水泥生產(chǎn)用緩凝劑,僅有6-7%的石膏產(chǎn)品用于建筑制品,農(nóng)業(yè)用石膏不足10%,而同期美、法等國石膏消費(fèi)比例是:以建筑石膏為主,占50%-70%。目前石膏建筑制品發(fā)展較快,所占比例略有上升,但大部分石膏廠礦仍以水泥產(chǎn)品為主,資源利用程度低,經(jīng)濟(jì)效益差。
開發(fā)利用程度低在石膏的開發(fā)和利用上,缺少全面規(guī)劃和深入的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。我國的石膏開發(fā)利用程度低,約占石膏儲(chǔ)量的15%左右,沒有充分發(fā)揮我國石膏資源優(yōu)勢(shì),另外,我國每年有300萬噸的化工副產(chǎn)品化學(xué)石膏,對(duì)該產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用程度很低。
石膏深加工技術(shù),制品新技術(shù)推廣不及時(shí)如低品位石膏作水泥膠凝劑的技術(shù)沒有及時(shí)推廣;石膏建筑制品技術(shù)目前已比較成熟,但推廣程度不高,與傳統(tǒng)的建筑墻體材料相比,沒有很高的竟?fàn)幜Α?span style="display:none">HEc膩?zhàn)幽z粉_可再分散乳膠粉_羥丙基甲基纖維素_聚丙烯纖維_木質(zhì)纖維素_北京萬圖明科技有限公司
四、發(fā)展重點(diǎn)及戰(zhàn)略
隨著我國建筑和建材工業(yè)的發(fā)展,石膏需求量將越來越大。不僅要為水泥工業(yè)配套,還要加強(qiáng)石膏建筑制品工業(yè)的發(fā)展。估計(jì)石膏生產(chǎn)每年以8.5%的比率增長,是非礦產(chǎn)品中增長較快的。
目前,水泥用石膏產(chǎn)品已基本上飽和,今后的發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)放在建筑制品和農(nóng)業(yè)應(yīng)用方面。根據(jù)國家計(jì)委提出的要求,到21世紀(jì)初年我國石膏筑制品要占?jí)w、板材等建筑材料的60%左右。所以說,加強(qiáng)石膏砌塊生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備的研究,開發(fā)和擴(kuò)大石膏在建筑材料方面的應(yīng)用是今后石膏工業(yè)的發(fā)展方向。
五、對(duì)策與措施
1.調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)
調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是石膏行業(yè)發(fā)展的需要,也是提高經(jīng)濟(jì)效益之路。我國的石膏生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)已在發(fā)生變化,有的已取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。今后應(yīng)加大產(chǎn)品的技術(shù)含量、擴(kuò)大石膏制品的生產(chǎn)規(guī)模,改進(jìn)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝,降低生產(chǎn)成本,提高爭力。
2.開拓石膏應(yīng)用新領(lǐng)域
我國石膏儲(chǔ)量為世界之首,但產(chǎn)量低,人均僅為6-7kg,與國外某些發(fā)達(dá)國家相差十幾倍,主要原因是我國的石膏應(yīng)用不合理,應(yīng)用范圍窄。因此,我國應(yīng)增加石膏制品的品種、規(guī)格,擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域。由目前的水泥用配料為主,向石膏建筑制品、石膏灰泥、農(nóng)用石膏方向發(fā)展。
3.加強(qiáng)應(yīng)用技術(shù)研究和推廣
針對(duì)我國石膏應(yīng)用領(lǐng)域窄的局面,進(jìn)行針對(duì)性的開發(fā)研究,合理利用國外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備,加強(qiáng)石膏應(yīng)用技術(shù)的研究,多方面擴(kuò)展石膏應(yīng)用市場(chǎng)。目前,我國關(guān)于石膏應(yīng)用方面的已研究成果不少,但宣傳不力、推廣緩慢,造成產(chǎn)用脫鉤,從某種程度上來說,制約了石膏的發(fā)展。如石膏渣改性膠凝材料、膏渣墻體砌塊、膏渣地面磚、石膏人造大理石、低品位石膏在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用等。
目前可供開發(fā)利用的化學(xué)石膏資源豐富。品種包括磷石膏、氟石膏、鹽石膏、芒硝石膏和排煙脫硫石膏等,各種化工廠均可收集。估計(jì)目前我國的化學(xué)石膏排放量約500-700萬噸,利用率很低?；瘜W(xué)石膏的開發(fā)利用不僅可以減少化工廠廢料堆積占地、清潔環(huán)境、節(jié)約能源、綜合利用資源,也可為化工企業(yè)增加經(jīng)濟(jì)效益、緩和某些天然石膏資源短缺地區(qū)對(duì)石膏的需求。
上述是對(duì)石膏的一般的簡述，具體應(yīng)用和研發(fā)的技術(shù)將在日后隨開發(fā)過程中跟進(jìn)。
附部分相關(guān)的產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)
建筑石膏的物理性能、相組成
| 項(xiàng) 目 | 內(nèi) 容 | 指 標(biāo) |
| 物 理 力 學(xué) 性 能 | 細(xì)度 | 0.2mm篩篩余≤6% |
| 初凝時(shí)間 | 6-8min | |
| 終凝時(shí)間 | 12-18min | |
| 堆積密度 | 800-1000kg | |
| 抗折強(qiáng)度 | ≥2.5MPa | |
| 抗壓強(qiáng)度 | ≥5.0MPa | |
相 組 成 |
半水石膏 | 80% |
| 可溶性無水石膏 | ≤15% | |
| 二水石膏 | ≤5% |
粉刷石膏細(xì)度要求
| 產(chǎn)品類別 | 面層粉刷石膏 | 底層和保溫層粉刷石膏 | |
| 2.5mm方孔篩篩余 | 0 | 未做規(guī)定 | |
| 0.2mm方孔篩篩余 | 40 | 未做規(guī)定 | |
粉刷石膏強(qiáng)度要求
| 產(chǎn)品類別 | 面層粉刷石膏 | 底層粉刷石膏 | 保溫層粉刷石膏 | ||||||
| 等 級(jí) | 優(yōu)等 | 一等 | 合格 | 優(yōu)等 | 一等 | 合格 | 優(yōu)等 | 一等 | 合格 |
| 抗折強(qiáng)度 | 3.0 | 2.0 | 1.0 | 2.5 | 1.5 | 0.8 | 1.5 | 0.6 | |
| 抗壓強(qiáng)度 | 5.0 | 3.5 | 2.5 | 4.0 | 3.0 | 2.0 | 2.5 | 1.0 | |
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