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開辟石膏綜合利用新途徑

    我國石膏資源居世界第一位，現(xiàn)在探明保有儲量約570億噸，更有相當一批資源因勘探程度低尚未發(fā)現(xiàn)，石膏礦產(chǎn)遠景儲量更是十分可觀。而石膏建材加工過程中熱處理溫一般低于500℃，遠遠低于水泥、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，工藝簡單，企業(yè)規(guī)模可大可小。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，其水化體具有高強度的特點，故也稱高強石膏，在建材領(lǐng)域具有廣泛用途。本文對α型高強石膏的生產(chǎn)工藝、性能及其應(yīng)用進行了研究。

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。

表1 不同晶型半水石膏的物理力學性質(zhì)比較

    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，水化體強度高，表面光澤度、硬度高等特點（常稱為高強石膏），可以廣泛地應(yīng)用于機械、船舶、汽車制造、建筑、陶瓷和醫(yī)學領(lǐng)域。

    我國大批量生產(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90年代以來，我們在針對影響α半水石膏產(chǎn)品質(zhì)量各因素作了大量試驗工作的基礎(chǔ)上，利用當?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高強石膏生產(chǎn)線，年產(chǎn)量1萬噸，產(chǎn)品抗壓強度達到50 Mpa，綜合指標優(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個大氣壓），進行低壓蒸養(yǎng)，同時添加轉(zhuǎn)晶劑；②使水蒸汽壓力增至1.8個大氣壓，進行高壓蒸養(yǎng)；③依靠二水石膏中脫出的水蒸汽進行自身蒸養(yǎng)。最后直接向蒸汽釜中通人熱空氣將其烘干，磨細即得α型半水石膏產(chǎn)品。

2  高強石膏板

    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，施工簡便，勞動強度降低，建筑物整體重量大大降低，工程基礎(chǔ)的造價也大為降低。高強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(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。以上處理工藝簡單，易于工業(yè)化、自動化，同時不影響制品的高強特性、表面的高硬度及高光潔度。高強度石膏板的生產(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)模化勢必帶動機械制造等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，對增強石膏產(chǎn)地的經(jīng)濟實力，具有深遠意義。

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，施工簡便，機械化程度高，勞動強度低，其抹面強度高、不開裂，防火、隔音，和易性好表面光潔度好，自動調(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間大于1h，終凝時間低于8h。針對此方法一般采用加入緩凝劑，緩凝劑采用復合型外加劑，以天然非金屬礦石粉料代替有機化工原料，大大降低了成本，易于工業(yè)化、自動化。

4 結(jié)語

    α型半水石膏、高強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，必將大大推動石膏建材產(chǎn)業(yè)規(guī)模的加大和綜合效益的提高。