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開辟石膏綜合利用新途徑

我國(guó)石膏資源居世界第一位，現(xiàn)在探明保有儲(chǔ)量約570億噸，更有相當(dāng)一批資源因勘探程度低尚未發(fā)現(xiàn)，石膏礦產(chǎn)遠(yuǎn)景儲(chǔ)量更是十分可觀。而石膏建材加工過程中熱處理溫一般低于500℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水泥、紅磚生產(chǎn)中的煅燒溫度。石膏深加工能耗低，投資少，見效快，效益高，工藝簡(jiǎn)單，企業(yè)規(guī)?？纱罂尚?。其深加工產(chǎn)品的膠凝性、可塑性、防火、隔音、抗靜電、調(diào)節(jié)室內(nèi)干濕度、輕質(zhì)等等特征，使得石膏制品可以廣泛地應(yīng)用于建材領(lǐng)域———墻體材料、抹灰及裝飾材料。而目前，我國(guó)水泥作為建材支柱行業(yè)趨于飽和，大力發(fā)展石膏深加工，使其成為建材又一支柱產(chǎn)業(yè)，已為大勢(shì)所趨。以加壓水蒸氣法或加壓水溶液法生產(chǎn)的α型半水石膏除具有普通石膏的共性外，其水化體具有高強(qiáng)度的特點(diǎn)，故也稱高強(qiáng)石膏，在建材領(lǐng)域具有廣泛用途。本文對(duì)α型高強(qiáng)石膏的生產(chǎn)工藝、性能及其應(yīng)用進(jìn)行了研究。

1 高強(qiáng)石膏

生石膏礦石部分脫水即得熟石膏：

CaS0₄·2H₂0 ＝CaSO₄·1/2H₂O＋3/2H₂O

根據(jù)不同的加熱方法，可以得到性質(zhì)完全不同的半水石膏。在半水石膏中，有α和β兩種晶體狀態(tài)，它們二者的性質(zhì)差異很大。表1中α型半水石膏的參數(shù)和β型半水石膏的參數(shù)源于相關(guān)文獻(xiàn)。

α型半水石膏主要是二水石膏用濕法（水蒸汽或水溶液）加熱的產(chǎn)品，加熱溫度為125～150℃，其晶體為短粗棒狀，水化體強(qiáng)度高，表面光澤度、硬度高等特點(diǎn)（常稱為高強(qiáng)石膏），可以廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、船舶、汽車制造、建筑、陶瓷和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

我國(guó)大批量生產(chǎn)α半水石膏的廠家很少，使得其在建筑等領(lǐng)域的應(yīng)用形不成規(guī)模。20世紀(jì)90年代以來，我們?cè)卺槍?duì)影響α半水石膏產(chǎn)品質(zhì)量各因素作了大量試驗(yàn)工作的基礎(chǔ)上，利用當(dāng)?shù)厥噘Y源、熱能資源（工業(yè)余熱）等生產(chǎn)有利條件下，因地制宜，建成大釜（20m）生產(chǎn)α高強(qiáng)石膏生產(chǎn)線，年產(chǎn)量1萬噸，產(chǎn)品抗壓強(qiáng)度達(dá)到50 Mpa，綜合指標(biāo)優(yōu)良，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，并探索出低品位石膏生產(chǎn)α高強(qiáng)石膏的工藝。我們采用的α型半水石膏的的生產(chǎn)工藝為：先將石膏礦石的粒度破碎至25mm左右，然后在蒸汽釜中分三階段蒸養(yǎng)：①向蒸汽釜中通水蒸汽（壓力為0.5～0.8個(gè)大氣壓），進(jìn)行低壓蒸養(yǎng)，同時(shí)添加轉(zhuǎn)晶劑；②使水蒸汽壓力增至1.8個(gè)大氣壓，進(jìn)行高壓蒸養(yǎng)；③依靠二水石膏中脫出的水蒸汽進(jìn)行自身蒸養(yǎng)。最后直接向蒸汽釜中通人熱空氣將其烘干，磨細(xì)即得α型半水石膏產(chǎn)品。

2 高強(qiáng)石膏板

石膏板由半水石膏水化制成，仍然具有調(diào)節(jié)大氣濕度、防火、隔熱保溫、隔音、輕質(zhì)等特征，勢(shì)必成為理想的墻體材料。近幾年，上海浦東開發(fā)區(qū)高層建筑開始采用石膏制品替代粘土磚，施工簡(jiǎn)便，勞動(dòng)強(qiáng)度降低，建筑物整體重量大大降低，工程基礎(chǔ)的造價(jià)也大為降低。高強(qiáng)石膏粉的大批量面市，為石膏墻板的規(guī)模生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

α高強(qiáng)石膏直接用于墻板的制作，與普通強(qiáng)度石膏粉相比有兩個(gè)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(jià)石材）等特殊工藝處理，在不影響其它產(chǎn)品性能的情況下，使線膨脹率由0.26％降至0.08％，低于普通強(qiáng)度石膏粉的線膨脹率0.18％，墻板的容重為400-500kg/m³。以上處理工藝簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化、自動(dòng)化，同時(shí)不影響制品的高強(qiáng)特性、表面的高硬度及高光潔度。高強(qiáng)度石膏板的生產(chǎn)工藝不同于紙面石膏板，是一種新型板材，其生產(chǎn)的規(guī)?；瘎?shì)必帶動(dòng)機(jī)械制造等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，對(duì)增強(qiáng)石膏產(chǎn)地的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，具有深遠(yuǎn)意義。

3 抹灰石膏

抹灰石膏粉也是一種新型建筑材料，主要用于現(xiàn)代建筑的內(nèi)墻噴涂抹面，與傳統(tǒng)水泥砂漿相比，施工簡(jiǎn)便，機(jī)械化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，其抹面強(qiáng)度高、不開裂，防火、隔音，和易性好表面光潔度好，自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)干濕度。其生產(chǎn)方法可分為兩種：

1）分段煅燒法

CaS0₄·2H₂0^360℃ CaS0₄

↓ ↑ ｝混合相

^160℃CaSO₄·1/2H₂O

2）添加外加劑法

半水石膏添加外加劑使其初凝時(shí)間大于1h，終凝時(shí)間低于8h。針對(duì)此方法一般采用加入緩凝劑，緩凝劑采用復(fù)合型外加劑，以天然非金屬礦石粉料代替有機(jī)化工原料，大大降低了成本，易于工業(yè)化、自動(dòng)化。

4 結(jié)語

α型半水石膏、高強(qiáng)石膏板及抹灰石膏等的開發(fā)與應(yīng)用，為石膏的綜合利用開辟了新的途徑，必將大大推動(dòng)石膏建材產(chǎn)業(yè)規(guī)模的加大和綜合效益的提高。