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開辟石膏綜合利用新途徑

我國石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)資(zi)源(yuan)居世界第一位(wei)，現(xian)(xian)在探明保有儲量約570億噸，更(geng)有相當一批資(zi)源(yuan)因勘探程度(du)低(di)尚未發(fa)現(xian)(xian)，石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)礦產(chan)(chan)遠(yuan)景儲量更(geng)是十分可(ke)(ke)觀。而石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)建(jian)材(cai)(cai)加(jia)工(gong)過程中熱處理溫一般低(di)于(yu)(yu)500℃，遠(yuan)遠(yuan)低(di)于(yu)(yu)水(shui)泥、紅磚生(sheng)產(chan)(chan)中的(de)煅(duan)燒溫度(du)。石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)深(shen)加(jia)工(gong)能耗低(di)，投資(zi)少，見效快，效益(yi)高(gao)，工(gong)藝簡(jian)單，企業(ye)規模可(ke)(ke)大(da)可(ke)(ke)小。其(qi)深(shen)加(jia)工(gong)產(chan)(chan)品的(de)膠凝性(xing)、可(ke)(ke)塑性(xing)、防火、隔音、抗靜電、調節室內干濕度(du)、輕質等(deng)等(deng)特(te)征，使得石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)制品可(ke)(ke)以廣(guang)泛(fan)(fan)地應用(yong)(yong)于(yu)(yu)建(jian)材(cai)(cai)領(ling)(ling)域(yu)———墻體材(cai)(cai)料(liao)、抹灰及裝飾(shi)材(cai)(cai)料(liao)。而目(mu)前(qian)，我國水(shui)泥作為建(jian)材(cai)(cai)支(zhi)柱行(xing)(xing)業(ye)趨于(yu)(yu)飽和，大(da)力(li)發(fa)展石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)深(shen)加(jia)工(gong)，使其(qi)成為建(jian)材(cai)(cai)又(you)一支(zhi)柱產(chan)(chan)業(ye)，已為大(da)勢所(suo)趨。以加(jia)壓水(shui)蒸氣法(fa)或(huo)加(jia)壓水(shui)溶液法(fa)生(sheng)產(chan)(chan)的(de)α型(xing)半水(shui)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)除具(ju)有普通石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)的(de)共性(xing)外，其(qi)水(shui)化體具(ju)有高(gao)強度(du)的(de)特(te)點，故也稱高(gao)強石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)，在建(jian)材(cai)(cai)領(ling)(ling)域(yu)具(ju)有廣(guang)泛(fan)(fan)用(yong)(yong)途。本(ben)文對α型(xing)高(gao)強石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)的(de)生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝、性(xing)能及其(qi)應用(yong)(yong)進行(xing)(xing)了研究。

1 高強石膏

生石膏礦石部分脫水即得熟石膏：

CaS0₄·2H₂0 ＝CaSO₄·1/2H₂O＋3/2H₂O

根(gen)據不同的(de)(de)(de)加熱方(fang)法，可以得(de)到性質完(wan)全不同的(de)(de)(de)半水(shui)石(shi)膏(gao)(gao)。在半水(shui)石(shi)膏(gao)(gao)中，有α和β兩(liang)種晶體(ti)狀態，它們二者(zhe)的(de)(de)(de)性質差異很大(da)。表1中α型(xing)半水(shui)石(shi)膏(gao)(gao)的(de)(de)(de)參(can)數和β型(xing)半水(shui)石(shi)膏(gao)(gao)的(de)(de)(de)參(can)數源于相關文獻。

α型半水(shui)石膏主要是(shi)二水(shui)石膏用濕法（水(shui)蒸汽或水(shui)溶液(ye)）加(jia)(jia)熱的產(chan)品，加(jia)(jia)熱溫(wen)度(du)為125～150℃，其(qi)晶(jing)體為短粗棒狀，水(shui)化體強度(du)高，表面光澤(ze)度(du)、硬度(du)高等特點（常稱為高強石膏），可以廣泛地應用于機械、船舶(bo)、汽車制造、建(jian)筑、陶(tao)瓷和醫學領(ling)域。

我國大(da)(da)(da)批量(liang)(liang)生(sheng)產(chan)(chan)α半(ban)水(shui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)的廠(chang)家很少，使(shi)得其(qi)(qi)在(zai)建筑等領(ling)域的應用(yong)形(xing)不(bu)成(cheng)規模。20世紀(ji)90年代以來，我們在(zai)針對影(ying)響α半(ban)水(shui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)產(chan)(chan)品(pin)質量(liang)(liang)各因素作了大(da)(da)(da)量(liang)(liang)試驗工作的基礎上，利(li)用(yong)當地(di)(di)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)資源、熱(re)(re)能資源（工業余熱(re)(re)）等生(sheng)產(chan)(chan)有(you)利(li)條件(jian)下(xia)，因地(di)(di)制宜，建成(cheng)大(da)(da)(da)釜(fu)（20m）生(sheng)產(chan)(chan)α高(gao)強石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)生(sheng)產(chan)(chan)線，年產(chan)(chan)量(liang)(liang)1萬(wan)噸，產(chan)(chan)品(pin)抗(kang)壓(ya)強度達到50 Mpa，綜合(he)指標優良，產(chan)(chan)品(pin)質量(liang)(liang)穩定，并探索出(chu)低品(pin)位石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)生(sheng)產(chan)(chan)α高(gao)強石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)的工藝。我們采用(yong)的α型半(ban)水(shui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)的的生(sheng)產(chan)(chan)工藝為：先將石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)礦石(shi)(shi)(shi)的粒度破(po)碎至(zhi)25mm左右，然(ran)后(hou)在(zai)蒸(zheng)汽(qi)(qi)釜(fu)中(zhong)分三(san)階(jie)段蒸(zheng)養：①向蒸(zheng)汽(qi)(qi)釜(fu)中(zhong)通水(shui)蒸(zheng)汽(qi)(qi)（壓(ya)力為0.5～0.8個大(da)(da)(da)氣壓(ya)），進(jin)行(xing)低壓(ya)蒸(zheng)養，同時添加轉晶劑；②使(shi)水(shui)蒸(zheng)汽(qi)(qi)壓(ya)力增至(zhi)1.8個大(da)(da)(da)氣壓(ya)，進(jin)行(xing)高(gao)壓(ya)蒸(zheng)養；③依靠(kao)二(er)水(shui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)中(zhong)脫出(chu)的水(shui)蒸(zheng)汽(qi)(qi)進(jin)行(xing)自身蒸(zheng)養。最(zui)后(hou)直(zhi)接向蒸(zheng)汽(qi)(qi)釜(fu)中(zhong)通人(ren)熱(re)(re)空氣將其(qi)(qi)烘(hong)干(gan)，磨(mo)細即得α型半(ban)水(shui)石(shi)(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)產(chan)(chan)品(pin)。

2 高強石膏板

石(shi)膏(gao)板由半水石(shi)膏(gao)水化制(zhi)成(cheng)，仍然具有調節大(da)氣(qi)濕度(du)、防(fang)火、隔(ge)熱保溫、隔(ge)音、輕質等(deng)特征，勢必成(cheng)為(wei)理想的(de)墻體材料。近幾年，上海浦(pu)東開發區高層建筑(zhu)開始采用石(shi)膏(gao)制(zhi)品替代粘土磚，施(shi)工簡(jian)便，勞動強度(du)降低，建筑(zhu)物整體重量大(da)大(da)降低，工程基礎的(de)造價也大(da)為(wei)降低。高強石(shi)膏(gao)粉的(de)大(da)批量面市，為(wei)石(shi)膏(gao)墻板的(de)規模生(sheng)產奠(dian)定了基礎。

α高強石膏直接用于墻板的制作，與普通強度石膏粉相比有兩個問題需要解決：①較高的線膨脹易引起的變形；②容重較大。為解決以上問題我們作了專門研究。通過添加微量外加劑（均為天然廉價石材）等特殊工藝處理，在不影響其它產品性能的情況下，使線膨脹率由0.26％降至0.08％，低于普通強度石膏粉的線膨脹率0.18％，墻板的容重為400-500kg/m³。以上處理工藝(yi)簡(jian)單，易于工業(ye)化、自動化，同時(shi)不影響(xiang)制(zhi)品的(de)(de)高(gao)強特性、表面的(de)(de)高(gao)硬度及高(gao)光潔度。高(gao)強度石膏板(ban)的(de)(de)生產(chan)工藝(yi)不同于紙面石膏板(ban)，是(shi)一種(zhong)新型板(ban)材，其生產(chan)的(de)(de)規(gui)模化勢必帶(dai)動機(ji)械制(zhi)造等相關行(xing)業(ye)的(de)(de)發展，對增(zeng)強石膏產(chan)地(di)的(de)(de)經(jing)濟實力，具(ju)有深遠意義。

3 抹灰石膏

抹(mo)灰石膏粉也是(shi)一(yi)種(zhong)新型建筑(zhu)材料，主要(yao)用于(yu)現代建筑(zhu)的內墻噴涂抹(mo)面，與傳統水泥砂漿相比，施工簡便，機械化程度高，勞動(dong)強(qiang)度低，其抹(mo)面強(qiang)度高、不開裂(lie)，防火、隔音，和易性好(hao)表面光潔度好(hao)，自動(dong)調(diao)節室(shi)內干濕度。其生產方法可分為兩種(zhong)：

1）分段煅燒法

CaS0₄·2H₂0^360℃ CaS0₄

↓ ↑ ｝混合相

^160℃CaSO₄·1/2H₂O

2）添加外加劑法

半水石膏添加(jia)(jia)外加(jia)(jia)劑(ji)使其初(chu)凝(ning)(ning)時(shi)間大(da)于1h，終凝(ning)(ning)時(shi)間低于8h。針對(dui)此方法一(yi)般采用(yong)加(jia)(jia)入緩(huan)凝(ning)(ning)劑(ji)，緩(huan)凝(ning)(ning)劑(ji)采用(yong)復合型外加(jia)(jia)劑(ji)，以天然非金屬(shu)礦石粉料(liao)代替有機化工(gong)原料(liao)，大(da)大(da)降低了(le)成(cheng)本，易于工(gong)業化、自動化。

4 結語

α型半水石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)、高強石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)板及抹灰石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)等的(de)開發與應(ying)用，為(wei)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)的(de)綜合(he)利(li)用開辟了新的(de)途徑，必將大大推動(dong)石(shi)(shi)膏(gao)(gao)(gao)建材產業規模(mo)的(de)加大和綜合(he)效(xiao)益的(de)提高。