石膏与硬石膏
一、矿物性质、结构特征及矿石类型
石膏和硬石膏是两种天然的硫酸钙矿物,石膏是二水硫酸钙,又称二水石膏;硬石膏是无水硫酸钙,又称无水石膏。石膏和硬石膏的主要物理化学性质见下表
石膏物理化学性质表
| 名称 | 分子式及理论成分含量（%） | 性 质 |
| 硬石膏 | CaSo4，CaO41.19、SO358.1，一般含有 SiO2、Al2O3等杂质 |
色白,晶体无色透明,易溶于HCL,难溶于水,硬石膏经水化转变成二水石膏,转变后体积增大30%以上,硬度2,比重2.3 |
| 石 膏 | CaSo4.2Ho2，CaO32.5、SO332.5、H 2O20.9 一般含有少量的铁、锶和可变化钙 |
色白, 晶体无色透明,易溶于HCL,在水中稍微溶解,导热率底,硬度3-3.5,比重 2.8-3.0 |
石膏为单斜晶系,晶体常呈板状,常见有燕尾双晶,多呈致密块状或纤维集合体。硬石膏为斜方晶系,晶体呈厚板状,常呈致密块状集合体。
按石膏的产出形状,可分为五种:透明石膏、纤维石膏、雪花石膏、普通石膏、土状石膏。
二、石膏的一般用途
石膏在现代工业中的最主要用途是作为一种优质的建筑材料。作为建筑材料,石膏主要消费于三个方面,其一是水泥工业,约占世界石膏总产量的50%;其二是建筑用石膏预制品;其三是建筑用胶结材料即灰泥,其消耗每年约占石膏总消费的百分之几。石膏的第二大用途是在农业上用作土壤改良剂和肥料。石膏的第三大用途是作各种工业填料,其消耗量占总消耗量的10%左右。石膏目前具体应用于如下门类。
三、深加工技术现状与问题
石膏是一种用途广泛的工业矿物,最大用途是水泥缓凝剂,其次是建筑石膏制品。随着改革开放、经济建设加快,建筑业和建材工业的快速发展,石膏的深加工技术、制品技术也得到了快速发展,对低品位石膏的开发利用、化学石膏的综合利用均有了一定的进步。石膏深加工主要是煅烧改性,而石膏制品则丰富多彩,极有发展前途。
石膏作为一种含CaSo4的矿物,在自然界中有两种稳定形式:一种是含二个结晶水的,叫二水石膏,另一种是不含结晶水的,叫无水石膏,又叫硬石膏。天然石膏在不同温度下产生不同的产物。
半水石膏是由石膏失水或无水石膏吸水而成。工业生产中的半水石膏是由天然石膏煅烧而成,又称熟石膏或建筑石膏。熟石膏是一种性能极佳、用途较广的深加工产品,根据锻烧条件不同,半水石膏可以分为α型和β型两种,二者的水化产品的物理化学性能及力学性能有较大差别。
石膏的煅烧可分为干法和湿法两种。采用干法煅烧,在180-200℃时生成β型半水石膏。高于350℃时生成Ⅱ型无水石膏。干法煅烧在常压下进行,煅烧产品主要为β型半水石膏。
湿法煅烧石膏是在一定压力下进行煅烧,产品为α型半水石膏,湿法煅烧法根据煅烧方式或条件可分为陈化法、加压法、蒸汽法、加压水溶液法。
石膏板是以半水石膏为主要原料制成的一种轻质板材。它具有质轻、隔热、保温、不燃、吸音和可锯可钉等特点,而且原料来源广,加工设备简单,能耗低,生产周期短,是一种理想的内、外墙材料,自我国实行墙体材料改革以来,石膏板已成为一种新型的墙体材料,发展很快,并具有很大的发展前途。
生石膏粉和熟石膏粉均可经磨矿成粉状产品,粒度一般要求不必太细,产品包括生石膏粉和熟石膏粉。
生石膏粉在水泥生产中用于水泥胶凝剂、特种水泥原料:在化学工业中用于制硫酸、硫酸铵的原料;在农业上用于改良土壤或作土壤肥料;在塑料、涂料工业中作油漆、颜料、塑料的填充剂;在食品工业中用于净化啤酒厂用水,控制酒的清澈度等。
熟石膏粉:将熟石膏粉磨细成粉状产品,在建筑业中用作建筑墙面的粉刷处理、抹面材料及用于作熟石膏预制件,可制成各种规格的石膏板、楼层隔墙、天花板、隔音板等;在陶瓷工业中用于制作各种陶瓷磨具;在铸造工业中用于制造铸模;在医学上制造牙科模具或外科手术固定件等。
产品结构不合理90年代初,我国90%以上的石膏产品用于水泥生产用缓凝剂,仅有6-7%的石膏产品用于建筑制品,农业用石膏不足10%,而同期美、法等国石膏消费比例是:以建筑石膏为主,占50%-70%。目前石膏建筑制品发展较快,所占比例略有上升,但大部分石膏厂矿仍以水泥产品为主,资源利用程度低,经济效益差。
开发利用程度低在石膏的开发和利用上,缺少全面规划和深入的技术经济比较。我国的石膏开发利用程度低,约占石膏储量的15%左右,没有充分发挥我国石膏资源优势,另外,我国每年有300万吨的化工副产品化学石膏,对该产品的开发应用程度很低。
石膏深加工技术,制品新技术推广不及时如低品位石膏作水泥胶凝剂的技术没有及时推广;石膏建筑制品技术目前已比较成熟,但推广程度不高,与传统的建筑墙体材料相比,没有很高的竟争力。
四、发展重点及战略
随着我国建筑和建材工业的发展,石膏需求量将越来越大。不仅要为水泥工业配套,还要加强石膏建筑制品工业的发展。估计石膏生产每年以8.5%的比率增长,是非矿产品中增长较快的。
目前,水泥用石膏产品已基本上饱和,今后的发展重点应放在建筑制品和农业应用方面。根据国家计委提出的要求,到21世纪初年我国石膏筑制品要占墙体、板材等建筑材料的60%左右。所以说,加强石膏砌块生产技术及设备的研究,开发和扩大石膏在建筑材料方面的应用是今后石膏工业的发展方向。
五、对策与措施
1.调整产业结构
调整产业结构是石膏行业发展的需要,也是提高经济效益之路。我国的石膏生产企业产业结构已在发生变化,有的已取得明显的经济效益。今后应加大产品的技术含量、扩大石膏制品的生产规模,改进现有生产工艺,降低生产成本,提高争力。
2.开拓石膏应用新领域
我国石膏储量为世界之首,但产量低,人均仅为6-7kg,与国外某些发达国家相差十几倍,主要原因是我国的石膏应用不合理,应用范围窄。因此,我国应增加石膏制品的品种、规格,扩大应用领域。由目前的水泥用配料为主,向石膏建筑制品、石膏灰泥、农用石膏方向发展。
3.加强应用技术研究和推广
针对我国石膏应用领域窄的局面,进行针对性的开发研究,合理利用国外先进技术和设备,加强石膏应用技术的研究,多方面扩展石膏应用市场。目前,我国关于石膏应用方面的已研究成果不少,但宣传不力、推广缓慢,造成产用脱钩,从某种程度上来说,制约了石膏的发展。如石膏渣改性胶凝材料、膏渣墙体砌块、膏渣地面砖、石膏人造大理石、低品位石膏在农业上的应用等。
目前可供开发利用的化学石膏资源丰富。品种包括磷石膏、氟石膏、盐石膏、芒硝石膏和排烟脱硫石膏等,各种化工厂均可收集。估计目前我国的化学石膏排放量约500-700万吨,利用率很低。化学石膏的开发利用不仅可以减少化工厂废料堆积占地、清洁环境、节约能源、综合利用资源,也可为化工企业增加经济效益、缓和某些天然石膏资源短缺地区对石膏的需求。
上述是对石膏的一般的简述，具体应用和研发的技术将在日后随开发过程中跟进。
附部分相关的产品技术指标
建筑石膏的物理性能、相组成
| 项 目 | 内 容 | 指 标 |
| 物 理 力 学 性 能 | 细度 | 0.2mm筛筛余≤6% |
| 初凝时间 | 6-8min | |
| 终凝时间 | 12-18min | |
| 堆积密度 | 800-1000kg | |
| 抗折强度 | ≥2.5MPa | |
| 抗压强度 | ≥5.0MPa | |
相 组 成 |
半水石膏 | 80% |
| 可溶性无水石膏 | ≤15% | |
| 二水石膏 | ≤5% |
粉刷石膏细度要求
| 产品类别 | 面层粉刷石膏 | 底层和保温层粉刷石膏 | |
| 2.5mm方孔筛筛余 | 0 | 未做规定 | |
| 0.2mm方孔筛筛余 | 40 | 未做规定 | |
粉刷石膏强度要求
| 产品类别 | 面层粉刷石膏 | 底层粉刷石膏 | 保温层粉刷石膏 | ||||||
| 等 级 | 优等 | 一等 | 合格 | 优等 | 一等 | 合格 | 优等 | 一等 | 合格 |
| 抗折强度 | 3.0 | 2.0 | 1.0 | 2.5 | 1.5 | 0.8 | 1.5 | 0.6 | |
| 抗压强度 | 5.0 | 3.5 | 2.5 | 4.0 | 3.0 | 2.0 | 2.5 | 1.0 | |
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