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無水硫酸鈣的應用綜述

荊門市(shi)磊鑫石(shi)膏(gao)制(zhi)品有限(xian)公司，湖北 荊門，448000

1 硬石膏的應用現狀

石膏是一種應用歷史悠久的材料，它與石灰、水泥并列為無機凝膠材料中的三大支柱。石膏制品具有生產率高、耐火、質量輕、隔音、絕熱性能好以及資源豐富等優點^[1]。隨著石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)工業(ye)的(de)(de)(de)進一(yi)步發(fa)(fa)展，世(shi)界范圍內石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)用(yong)量(liang)的(de)(de)(de)逐年增加。在(zai)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)資源開(kai)發(fa)(fa)中，主(zhu)要(yao)以天(tian)然二水(shui)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)為(wei)主(zhu)，但天(tian)然石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)是不可再生資源，隨著對(dui)其消耗的(de)(de)(de)不斷增加和(he)(he)礦(kuang)(kuang)(kuang)產(chan)資源分(fen)布(bu)不平衡(heng)的(de)(de)(de)影響的(de)(de)(de)加重，對(dui)硬(ying)(ying)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)開(kai)采和(he)(he)利用(yong)顯得(de)越(yue)來(lai)(lai)越(yue)重要(yao)。我國(guo)硬(ying)(ying)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)資源豐富(fu)，約(yue)占已探明的(de)(de)(de)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)總(zong)儲(chu)量(liang)的(de)(de)(de)60%左(zuo)右，主(zhu)要(yao)分(fen)布(bu)在(zai)湖南(nan)、湖北、安徽、四川、江蘇、重慶(qing)、山東等地，全國(guo)硬(ying)(ying)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)儲(chu)量(liang)近300億噸，居世(shi)界前(qian)列，僅(jin)安徽含(han)山硬(ying)(ying)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)礦(kuang)(kuang)(kuang)床遠景儲(chu)量(liang)就達(da)58億噸，堪(kan)稱亞(ya)洲第一(yi)大硬(ying)(ying)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)礦(kuang)(kuang)(kuang)床。隨著遼寧遼陽、湖北大冶、湖南(nan)臨澧等硬(ying)(ying)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)礦(kuang)(kuang)(kuang)床的(de)(de)(de)相繼投產(chan)，在(zai)今后一(yi)段時間硬(ying)(ying)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)產(chan)量(liang)快速(su)增大，因此(ci)開(kai)展硬(ying)(ying)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)研究(jiu)及開(kai)發(fa)(fa)，對(dui)推動石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)工業(ye)的(de)(de)(de)持(chi)續發(fa)(fa)展，促進國(guo)民經濟(ji)增長，具(ju)(ju)有(you)(you)積極(ji)而重要(yao)的(de)(de)(de)意義。硬(ying)(ying)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)雖(sui)具(ju)(ju)有(you)(you)潛(qian)在(zai)的(de)(de)(de)水(shui)活(huo)化(hua)性，但通常表現為(wei)：難溶于水(shui)，水(shui)化(hua)速(su)度(du)較慢，凝結(jie)能力較差或幾乎不凝結(jie)，具(ju)(ju)有(you)(you)早(zao)期強度(du)，因而多年來(lai)(lai)主(zhu)要(yao)在(zai)水(shui)泥行業(ye)中做水(shui)泥的(de)(de)(de)調凝劑和(he)(he)礦(kuang)(kuang)(kuang)化(hua)劑。目前(qian)約(yue)90%的(de)(de)(de)硬(ying)(ying)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)應(ying)(ying)用(yong)于此(ci)。隨著硬(ying)(ying)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)研究(jiu)的(de)(de)(de)不斷深入，硬(ying)(ying)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)在(zai)建材領域和(he)(he)非建材領域都取得(de)了一(yi)定的(de)(de)(de)突破，應(ying)(ying)用(yong)范圍正在(zai)不斷拓寬。

2 硬石膏的主要應用

2.1 在水(shui)泥工業中的(de)應用

做硅酸鹽水(shui)(shui)泥(ni)緩凝劑：在水(shui)(shui)泥(ni)熟(shu)料中加入(ru)適量石(shi)膏（允許摻入(ru)SO3的(de)最大限量我國定為3.5%）能解除水(shui)(shui)泥(ni)快凝、提高水(shui)(shui)泥(ni)強度（特別是早期強度）、使水(shui)(shui)泥(ni)制品在空氣中的(de)干縮(suo)率下降30-50%，提高水(shui)(shui)泥(ni)的(de)抗(kang)凍性(xing)、抗(kang)化學性(xing)和安定性(xing)。

做水(shui)泥配(pei)料，生產硬石(shi)膏(gao)(gao)水(shui)泥、硫(liu)鋁酸鹽水(shui)泥、石(shi)膏(gao)(gao)礦渣水(shui)泥、快凝石(shi)膏(gao)(gao)礦渣水(shui)泥、石(shi)膏(gao)(gao)礬土膨脹水(shui)泥等。

作為(wei)各(ge)種混凝土膨脹劑(ji)、早(zao)強劑(ji)、增密或抗滲劑(ji)等原料，這在國內已逐步推廣，在國外需求(qiu)量也較大(da)。

2.2 在化學工業中的應(ying)用(yong)

生產硫(liu)酸(suan)：石膏中的CaSO4在焦炭(tan)還原作用(yong)下分解為SO2和CaO，前(qian)者(zhe)用(yong)于制取硫(liu)酸(suan)，后(hou)者(zhe)可(ke)與粘(zhan)土質原料制成(cheng)水泥熟料。

生產硫酸銨化肥：將(jiang)氨和(he)二氧(yang)化碳通入(ru)石膏粉的懸浮液中而(er)制得。

2.3 在農業中的用途

用(yong)二水石(shi)(shi)膏(gao)、燒石(shi)(shi)膏(gao)、硬石(shi)(shi)膏(gao)改良(liang)土(tu)壤(rang)，用(yong)于施肥(fei)，生產農藥。

硬石(shi)膏代(dai)替生、熟石(shi)膏可作(zuo)食(shi)用(yong)菌培養料中的(de)鈣、硫(liu)復合礦物(wu)肥(fei)料，還可調節培養基的(de)酸堿度，在(zai)鹽(yan)堿地、紅壤改良(liang)方面有良(liang)好(hao)的(de)效果，可使糧棉油等作(zuo)物(wu)增產(chan)，用(yong)硬石(shi)膏造硫(liu)銨已小試成功(gong)。在(zai)家(jia)(jia)禽、家(jia)(jia)畜飼料中還可用(yong)做復合礦物(wu)肥(fei)料添加劑，有良(liang)好(hao)的(de)社(she)會效益和經(jing)濟效益。

2.4 在新型建筑材料方面的應用

粉(fen)(fen)刷(shua)(shua)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)：武漢理工大學楊新亞等(deng)人[2]研(yan)究的(de)無(wu)水(shui)(shui)(shui)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)型(xing)粉(fen)(fen)刷(shua)(shua)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)Ⅱ型(xing)無(wu)水(shui)(shui)(shui)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)加激發劑及其他外(wai)加劑混合(he)制成(cheng)。這(zhe)種粉(fen)(fen)刷(shua)(shua)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)與(yu)傳統抹灰材(cai)料(liao)相比具有和易性(xing)好、粘接能力(li)強(qiang)、保水(shui)(shui)(shui)性(xing)好等(deng)優點。目前已投(tou)入(ru)批量生產成(cheng)功(gong)應用在江蘇(su)、上海等(deng)地建筑工程中。半(ban)水(shui)(shui)(shui)-無(wu)水(shui)(shui)(shui)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)型(xing)粉(fen)(fen)刷(shua)(shua)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)是半(ban)水(shui)(shui)(shui)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)中摻(chan)入(ru)20~50%的(de)Ⅱ型(xing)無(wu)水(shui)(shui)(shui)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)。實(shi)驗(yan)研(yan)究表明，與(yu)半(ban)水(shui)(shui)(shui)型(xing)粉(fen)(fen)刷(shua)(shua)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)相比，這(zhe)種混合(he)型(xing)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)的(de)施工性(xing)能優于半(ban)水(shui)(shui)(shui)型(xing)粉(fen)(fen)刷(shua)(shua)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)，其成(cheng)本也低于半(ban)水(shui)(shui)(shui)型(xing)粉(fen)(fen)刷(shua)(shua)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)。

硬(ying)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)建筑制品：江蘇(su)省(sheng)建筑科學研究院程祥平(ping)[3]采用(yong)325水泥和骨料(liao)，按一(yi)定的(de)比例(li)混合(he)，加入定量水攪拌，振壓成(cheng)型，經自然養護(hu)制成(cheng)非燒(shao)結(jie)(jie)硬(ying)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)空(kong)心(xin)(xin)(xin)磚(zhuan)；用(yong)碎石(shi)(shi)(shi)屑(xie)和粗砂做骨料(liao)生產(chan)承重硬(ying)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)空(kong)心(xin)(xin)(xin)磚(zhuan)；用(yong)膨脹珍珠巖或加廢棄(qi)混凝土等輕骨料(liao)生產(chan)非承重硬(ying)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)空(kong)心(xin)(xin)(xin)磚(zhuan)。研制成(cheng)的(de)非燒(shao)結(jie)(jie)硬(ying)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)空(kong)心(xin)(xin)(xin)磚(zhuan)各項性能指標均達(da)到(dao)或超(chao)過國家有關標準。

南京石(shi)(shi)(shi)(shi)膏礦的丁大武[4]利用各種不同(tong)的生(sheng)產工(gong)藝(yi)配置了硬(ying)(ying)石(shi)(shi)(shi)(shi)膏板條、砌塊(kuai)（板）、硬(ying)(ying)石(shi)(shi)(shi)(shi)膏墻面(mian)或地(di)面(mian)裝飾板、石(shi)(shi)(shi)(shi)膏板棉板、纖維(wei)增強(qiang)硬(ying)(ying)石(shi)(shi)(shi)(shi)膏壓力板（瓦(wa)），摸索出了一(yi)套(tao)較為理想的加工(gong)工(gong)藝(yi)。所(suo)生(sheng)產的各種建(jian)筑制(zhi)品特(te)別是纖維(wei)增強(qiang)硬(ying)(ying)石(shi)(shi)(shi)(shi)膏壓力板（瓦(wa)）的各項性能、技術指標好，且有了一(yi)定范圍和程度上的實(shi)際生(sheng)產應用。

武漢工業大學的陳吉春^[5]與武(wu)鋼集團礦(kuang)業公(gong)司聯合制作的(de)紙(zhi)面硬(ying)石膏(gao)板。利用G-N-M-J四元復合激發體系有效(xiao)地改進了程潮(chao)鐵礦(kuang)伴生(sheng)的(de)天然硬(ying)石膏(gao)的(de)活性(xing)。

2.5 在膠結材料中的應用

在一定條件下，硬石膏或段燒石膏能激發粉煤灰、礦渣等活性較低的物質，因此在利用這些固體廢物制備膠凝材料的過程中，硬石膏或煅燒硬石膏經常摻入以激發活性。鹽城工學院潘群雄^[6]研究得出：1200-1300℃下高溫煅燒的硬石膏分解產物為活性CaO和結構松弛的無水石膏，活性CaO對粉煤灰玻璃網絡有解聚作用，結構松弛的煅燒無水石膏緩慢溶解產生的SO₄^2-離子對粉煤灰有激發作用。高溫煅燒石膏溶解度為3.09g/l，遇水能較多地形成Ca²⁺ 和SO₄^2-，因而(er)與礦渣混合(he)水化初期促進了早期一次(ci)水化產(chan)物水化硫(liu)鋁酸(suan)鈣的形成(cheng)。根(gen)據(ju)配料及小(xiao)量(liang)添加劑(ji)不同，可研制出多種(zhong)用途(tu)的硬石膏(gao)膠(jiao)(jiao)結(jie)料，如砌筑、嵌縫用硬石膏(gao)膠(jiao)(jiao)結(jie)料，硬石膏(gao)粘接劑(ji)，自流(liu)平硬石膏(gao)，硬石膏(gao)、粉煤灰軟地(di)基(ji)加固材料、地(di)基(ji)灌注樁(zhuang)充(chong)填劑(ji)，礦坑支護，噴(pen)錨(mao)、井巷充(chong)填及防火墻用硬石膏(gao)膠(jiao)(jiao)結(jie)料等。

3 結論

隨著科學技(ji)術(shu)的進步，人(ren)們物質(zhi)生活的提高，對藝術(shu)需求(qiu)的增加(jia)，石(shi)膏還(huan)會得到更(geng)多更(geng)廣泛的應用和發展。具有(you)強(qiang)大(da)的挖掘潛力。

參考文獻

[1] 袁潤章.膠凝材料學，武漢工業大(da)學出版社，1996.1-30

[2] 楊新亞(ya)，王錦華等.硬石(shi)膏及粉刷石(shi)膏應用研究.非金(jin)屬礦.2006.02

[3] 程(cheng)祥(xiang)平.江蘇省(sheng)商品混凝土企業發展現狀及(ji)2003年(nian)設(she)備需求預測.今日(ri)工程(cheng)機械(xie).2003.01

[4] 丁大武.中(zhong)(zhong)國石(shi)膏工業的現狀及(ji)發展方向(xiang).中(zhong)(zhong)國建材.2001.03

[5] 陳吉春，畢曉平等.紙面硬石膏(gao)板的研制(zhi).武漢(han)工業(ye)大學學報.1997.03

[6] 潘(pan)群雄.煅燒石膏活性及(ji)激發粉煤灰(hui)機理(li)的研究(jiu).粉煤灰(hui)綜合利(li)用(yong).2001.03