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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現，石膏礦產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，企業規模可大可小。其深加工產品的膠凝性、可塑性、防火、隔音、抗靜電、調節室內干濕度、輕質等等特征，使得石膏制品可以廣泛地應用于建材領域———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趨于飽和，大力發展石膏深加工，使其成為建材又一支柱產業，已為大勢所趨。以加壓水蒸氣法或加壓水溶液法生產的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，在建材領域具有廣泛用途。本文對α型高強石膏的生產工藝、性能及其應用進行了研究。

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

根據不同的加熱方法，可以得到性質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，它們二者的性質差異很大。表1中α型半水石膏的參數和β型半水石膏的參數源于相關文獻。

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），可以廣泛地應用于機械、船舶、汽車制造、建筑、陶瓷和醫學領域。

我國大批量生產α半水石膏的廠家很少，使得其在建筑等領域的應用形不成規模。20世紀90年代以來，我們在針對影響α半水石膏產品質量各因素作了大量試驗工作的基礎上，利用當地石膏資源、熱能資源（工業余熱）等生產有利條件下，因地制宜，建成大釜（20m）生產α高強石膏生產線，年產量1萬噸，產品抗壓強度達到50 Mpa，綜合指標優良，產品質量穩定，并探索出低品位石膏生產α高強石膏的工藝。我們采用的α型半水石膏的的生產工藝為：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：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，同時添加轉晶劑；②使水蒸汽壓力增至1.8個大氣壓，進行高壓蒸養；③依靠二水石膏中脫出的水蒸汽進行自身蒸養。最后直接向蒸汽釜中通人熱空氣將其烘干，磨細即得α型半水石膏產品。

2 高強石膏板

石膏板由半水石膏水化制成，仍然具有調節大氣濕度、防火、隔熱保溫、隔音、輕質等特征，勢必成為理想的墻體材料。近幾年，上海浦東開發區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，為石膏墻板的規模生產奠定了基礎。

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。以上處理工藝簡單，易于工業化、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工藝不同于紙面石膏板，是一種新型板材，其生產的規模化勢必帶動機械制造等相關行業的發展，對增強石膏產地的經濟實力，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，主要用于現代建筑的內墻噴涂抹面，與傳統水泥砂漿相比，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，自動調節室內干濕度。其生產方法可分為兩種：

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，易于工業化、自動化。

4 結語

α型半水石膏、高強石膏板及抹灰石膏等的開發與應用，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業規模的加大和綜合效益的提高。