石膏與硬石膏
一、礦物性質、結構特征及礦石類型
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性質見下表
石膏物理化學性質表
名稱 | 分子式及理論成分含量(%) | 性 質 |
硬石膏 | CaSo4,CaO41.19、SO358.1,一般含有 SiO2、Al2O3等雜質 |
色白,晶體無色透明,易溶于HCL,難溶于水,硬石膏經水化轉變成二水石膏,轉變后體積增大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
石膏在現代工業中的最主要用途是作為一種優質的建筑材料。作為建筑材料,石膏主要消費于三個方面,其一是水泥工業,約占世界石膏總產量的50%;其二是建筑用石膏預制品;其三是建筑用膠結材料即灰泥,其消耗每年約占石膏總消費的百分之幾。石膏的第二大用途是在農業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填料,其消耗量占總消耗量的10%左右。石膏目前具體應用于如下門類。
三、深加工技術現狀與問題
石膏是一種用途廣泛的工業礦物,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、經濟建設加快,建筑業和建材工業的快速發展,石膏的深加工技術、制品技術也得到了快速發展,對低品位石膏的開發利用、化學石膏的綜合利用均有了一定的進步。石膏深加工主要是煅燒改性,而石膏制品則豐富多彩,極有發展前途。
石膏作為一種含CaSo4的礦物,在自然界中有兩種穩定形式:一種是含二個結晶水的,叫二水石膏,另一種是不含結晶水的,叫無水石膏,又叫硬石膏。天然石膏在不同溫度下產生不同的產物。
半水石膏是由石膏失水或無水石膏吸水而成。工業生產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品,根據鍛燒條件不同,半水石膏可以分為α型和β型兩種,二者的水化產品的物理化學性能及力學性能有較大差別。
石膏的煅燒可分為干法和濕法兩種。采用干法煅燒,在180-200℃時生成β型半水石膏。高于350℃時生成Ⅱ型無水石膏。干法煅燒在常壓下進行,煅燒產品主要為β型半水石膏。
濕法煅燒石膏是在一定壓力下進行煅燒,產品為α型半水石膏,濕法煅燒法根據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板材。它具有質輕、隔熱、保溫、不燃、吸音和可鋸可釘等特點,而且原料來源廣,加工設備簡單,能耗低,生產周期短,是一種理想的內、外墻材料,自我國實行墻體材料改革以來,石膏板已成為一種新型的墻體材料,發展很快,并具有很大的發展前途。
生石膏粉和熟石膏粉均可經磨礦成粉狀產品,粒度一般要求不必太細,產品包括生石膏粉和熟石膏粉。
生石膏粉在水泥生產中用于水泥膠凝劑、特種水泥原料:在化學工業中用于制硫酸、硫酸銨的原料;在農業上用于改良土壤或作土壤肥料;在塑料、涂料工業中作油漆、顏料、塑料的填充劑;在食品工業中用于凈化啤酒廠用水,控制酒的清澈度等。
熟石膏粉:將熟石膏粉磨細成粉狀產品,在建筑業中用作建筑墻面的粉刷處理、抹面材料及用于作熟石膏預制件,可制成各種規格的石膏板、樓層隔墻、天花板、隔音板等;在陶瓷工業中用于制作各種陶瓷磨具;在鑄造工業中用于制造鑄模;在醫學上制造牙科模具或外科手術固定件等。
產品結構不合理90年代初,我國90%以上的石膏產品用于水泥生產用緩凝劑,僅有6-7%的石膏產品用于建筑制品,農業用石膏不足10%,而同期美、法等國石膏消費比例是:以建筑石膏為主,占50%-70%。目前石膏建筑制品發展較快,所占比例略有上升,但大部分石膏廠礦仍以水泥產品為主,資源利用程度低,經濟效益差。
開發利用程度低在石膏的開發和利用上,缺少全面規劃和深入的技術經濟比較。我國的石膏開發利用程度低,約占石膏儲量的15%左右,沒有充分發揮我國石膏資源優勢,另外,我國每年有300萬噸的化工副產品化學石膏,對該產品的開發應用程度很低。
石膏深加工技術,制品新技術推廣不及時如低品位石膏作水泥膠凝劑的技術沒有及時推廣;石膏建筑制品技術目前已比較成熟,但推廣程度不高,與傳統的建筑墻體材料相比,沒有很高的竟爭力。
四、發展重點及戰略
隨著我國建筑和建材工業的發展,石膏需求量將越來越大。不僅要為水泥工業配套,還要加強石膏建筑制品工業的發展。估計石膏生產每年以8.5%的比率增長,是非礦產品中增長較快的。
目前,水泥用石膏產品已基本上飽和,今后的發展重點應放在建筑制品和農業應用方面。根據國家計委提出的要求,到21世紀初年我國石膏筑制品要占墻體、板材等建筑材料的60%左右。所以說,加強石膏砌塊生產技術及設備的研究,開發和擴大石膏在建筑材料方面的應用是今后石膏工業的發展方向。
五、對策與措施
1.調整產業結構
調整產業結構是石膏行業發展的需要,也是提高經濟效益之路。我國的石膏生產企業產業結構已在發生變化,有的已取得明顯的經濟效益。今后應加大產品的技術含量、擴大石膏制品的生產規模,改進現有生產工藝,降低生產成本,提高爭力。
2.開拓石膏應用新領域
我國石膏儲量為世界之首,但產量低,人均僅為6-7kg,與國外某些發達國家相差十幾倍,主要原因是我國的石膏應用不合理,應用范圍窄。因此,我國應增加石膏制品的品種、規格,擴大應用領域。由目前的水泥用配料為主,向石膏建筑制品、石膏灰泥、農用石膏方向發展。
3.加強應用技術研究和推廣
針對我國石膏應用領域窄的局面,進行針對性的開發研究,合理利用國外先進技術和設備,加強石膏應用技術的研究,多方面擴展石膏應用市場。目前,我國關于石膏應用方面的已研究成果不少,但宣傳不力、推廣緩慢,造成產用脫鉤,從某種程度上來說,制約了石膏的發展。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、低品位石膏在農業上的應用等。
目前可供開發利用的化學石膏資源豐富。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。估計目前我國的化學石膏排放量約500-700萬噸,利用率很低。化學石膏的開發利用不僅可以減少化工廠廢料堆積占地、清潔環境、節約能源、綜合利用資源,也可為化工企業增加經濟效益、緩和某些天然石膏資源短缺地區對石膏的需求。
上述是對石膏的一般的簡述,具體應用和研發的技術將在日后隨開發過程中跟進。
附部分相關的產品技術指標
建筑石膏的物理性能、相組成
項 目 | 內 容 | 指 標 |
物 理 力 學 性 能 | 細度 | 0.2mm篩篩余≤6% |
初凝時間 | 6-8min | |
終凝時間 | 12-18min | |
堆積密度 | 800-1000kg | |
抗折強度 | ≥2.5MPa | |
抗壓強度 | ≥5.0MPa | |
相 組 成 |
半水石膏 | 80% |
可溶性無水石膏 | ≤15% | |
二水石膏 | ≤5% |
粉刷石膏細度要求
產品類別 | 面層粉刷石膏 | 底層和保溫層粉刷石膏 | |
2.5mm方孔篩篩余 | 0 | 未做規定 | |
0.2mm方孔篩篩余 | 40 | 未做規定 |
粉刷石膏強度要求
產品類別 | 面層粉刷石膏 | 底層粉刷石膏 | 保溫層粉刷石膏 | ||||||
等 級 | 優等 | 一等 | 合格 | 優等 | 一等 | 合格 | 優等 | 一等 | 合格 |
抗折強度 | 3.0 | 2.0 | 1.0 | 2.5 | 1.5 | 0.8 | 1.5 | 0.6 | |
抗壓強度 | 5.0 | 3.5 | 2.5 | 4.0 | 3.0 | 2.0 | 2.5 | 1.0 |
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