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荊門市磊鑫石膏制品有限公司
石膏纖維，別名：硫酸鈣晶須，石膏晶須；有二水（CaSO4·2H2O）、半水（CaSO4·0.5H2O）和無水（CaSO4）之分.英文名稱：Calcium Sulfate Whisker，縮寫：CSW；化學式：CaSO4。國際商品名稱為“ONODA-GPF”，是無水硫酸鈣的纖維狀單晶體，白色疏松針狀物，具有完善的結構、完整的外形、特定的橫截面、穩定的尺寸,其平均長徑比一般為50～80。微溶于水,在水溶液中呈中性。具有顆粒狀填料的細度、短纖維填料的長徑比、耐高溫、耐酸堿性、抗化學腐蝕、韌性好、電絕緣性好、強度高、易進行表面處理，與樹脂、塑料、橡膠相容性好，能夠均勻分散，pH值接近中性。優良的增強功能和阻燃性。和其他無機晶須相比，硫酸鈣晶須是毒性最低的綠色環保材料。 石膏纖維在20世紀70年代由日、美、德等國著手研究，20世紀80年代開始逐步應用。我國也緊隨其后，并在21世紀初進行了工業化生產，其中沈陽立昂新材料有限責任公司為國內最早工業化生產的企業，洛陽亮東非金屬材料科技開發有限公司為國內工業化生產產能最大的企業。 一、硫酸鈣晶須基本生產工藝簡介 石膏纖維的生產工藝，根據使用原料的類別不同，可以分為二種：一是化學合成方法；二是礦物轉化方法。 化學合成法的生產原料為化工材料，礦物轉化法的生產原料為天然礦石或類同礦石的化學生成物。工業試驗證明：脫硫石膏、磷石膏等化學石膏和工業廢模石膏等再生石膏都可用于生產石膏纖維。 一般講來，化學合成法的優點是：產品純度高，顏色白；但存在投資較大、成本較高、污染治理要求較高等問題，適宜于有條件的化企業、或缺少石膏礦物原料的地方、或需要生產高純度石膏纖維的地方組織生產。 礦物轉化法生產原料充足、價格低廉、投資節省、成本很低，市場競爭力強，但產品純度取決于生產原料，產品白度受生產原料和設備的配置影響顯著，需要根據市場要求選擇不同的礦源。中國礦業大學和江蘇省第一工業設計院的纖維生產技術側重于上述第二類，即礦物轉化方法。 目前，已經定型的生產技術有二大類4種不同的工藝，它們分別為： 第一類：液相法 液相法也稱為水溶液轉化法，它是將石膏粉料按照一定的比例加入到水溶液之中，按照特定的配方和技術條件生產石膏纖維的工藝方法。 其化學原理方程式如下： CaSO4·2H2O——CaSO4·1/2H2O + 3/2H2O (汽或液) CaSO4·1/2H2O——CaSO4 + 1/2H2O 石膏礦物纖維的基本生產過程是：首先根據市場要求選擇礦石原料，然后磨粉、制漿，將質量份數不大于20%的二水石膏懸浮液加到單體或連續的水壓熱力容器中處理，在化工材料和特定的壓力、溫度等工藝條件下，二水石膏重結晶為細長纖維狀的半水石膏，即為半水石膏礦物纖維。 半水石膏纖維要經過晶型穩定化處理、改性處理和脫水干燥后，才能成為符合要求的石膏纖維產品。根據市場的定貨要求，控制干燥溫度的高低，可以分別產出半水石膏纖維或無水石膏纖維。半水石膏纖維通常只能在低于350°F時使用，否則容易釋放結晶水；而無水石膏纖維則可以在1500°F以下廣泛地使用。由于國際市場上的石膏纖維基本上都是石膏短纖維，主要用于塑料、橡膠等行業，因此，以無水石膏纖維居多。 目前，液相法用于工業設計的項目，主要有以下二種工藝形式： （1）自動化連續生產工藝 設計采用專用的自動化連續生產線，石膏漿體在塔式生產線中依次完成活化、轉晶、濃密、脫水、干燥、改性等工藝過程，自動化程度高，產品質量穩定，生產能力大，能量消耗低。 （2）間斷生產工藝 間斷生產工藝采用多個單體壓力容器組成生產線，各個生產過程分別在不同的設備中完成。這種生產工藝適宜于中、小型企業組織生產。 第二類：固相法 固相法也稱為干法、半干法生產工藝，它是將石膏粉料或塊料經化學處理和工藝處理后，按照特定的生產技術條件制作石膏纖維的工藝方法。 固相法用于工業設計的項目，也有以下二種工藝形式： （1）塔式生產工藝 石膏在反應塔生產線中依次完成活化、轉晶、脫水和多次的改性、干燥等工藝過程，生成為高質量的石膏纖維，石膏纖維的長度可以通過調整工藝有效地加以控制。可用以生產多種不同規格的石膏纖維。生產能力大，能量消耗低，產品質量穩定，投資效益好。適宜于生產中、高檔次的產品。 （2）臥式生產工藝 石膏在反應釜中完成轉晶，生成半水石膏纖維，再經過多次的改性、干燥等工藝過程，生成為符合質量要求的石膏纖維。這種生產工藝的特點是：投資比較節省，產品變更簡單，生產成本低。適宜于生產中、低檔次的產品。 以上四種工藝都是合作各方的工程技術人員經過長期的實驗研究總結出來的成熟技術，其關鍵技術設備和全套的自動化生產線，已經由企業研制成功，已開始批量供貨并提供安全保證和安裝、調試服務。 上述工藝技術，都能以脫硫石膏為原料組織生產。其中，特別適用于脫硫石膏生產纖維材料的工藝技術是：第一類的第一種和第二類的第二種，即：液相法的全自動化生產線和固相法的臥式釜生產線。因為這兩種生產工藝都適宜于使用粉狀原料，也比較容易實現規模化生產。 二、石膏纖維的用途 石膏纖維是一種對人體無害的礦物纖維，性能優良、用途非常廣泛，具有十分廣闊的市場前景。其使用領域有以下幾個方面： 1、“以礦代木”的造紙原料 2007年，中國各類紙與紙板的總產量為7800萬噸，2010年即可達到1億噸以上，超過美國，成為世界第一大造紙國。在此基礎上，中國的造紙業不會止步，年產量會再翻二番，達到4億噸／年以上。而造紙需要紙漿，而制漿需要大量木材、水，并產生惡臭和嚴重污染，目前，造紙工業的毀林與污染已經成為全世界的二大公害。解決“二大公害”的新路子只能是“以礦代木”。即是：開發礦物纖維取代木纖維。 石膏纖維可以廣泛地用作造紙原料，它不但可以取代填料，也可以部分或全部代替紙漿，用于生產各類紙張。它適宜于生產各類新聞紙和板紙、瓦楞紙等工業用紙，也適宜于生產各種軍用或民用不燃紙張，也可以廣泛地用于生產食用飯盒、紙杯、容器等纖維模制品。據有關權威機構介紹，使用現有的造紙生產設備，添加30～70%的石膏礦物纖維，用以生產不同的紙張，各項性能指標能夠滿足相關紙張標準的技術要求。 2、塑料、橡膠的增強材料或功能性填料 中國的塑料工業發展迅速，目前，世界排名第二位，2007年, 中國塑料年產量約占世界的1/5，2008年會繼續以高于GDP增長率2倍以上的速度發展，成為世界第一塑料大國的夢想已經不需要很長時間。添加劑的年使用總量將高達2000萬噸／年。 中國是世界第一大橡膠消耗國，2007年, 世界橡膠消耗量有2000多萬噸，中國的橡膠消耗量為500多萬噸，占世界總量的25.7%；2008年,中國的橡膠消耗量將達到600多萬噸，根據中國經濟的發展勢頭分析，橡膠需求量每年將繼續以12～20%速度增加。每年添加劑的使用量會高達數百萬噸。 石膏短纖維（亦稱之為硫酸鈣晶須）是塑料、橡膠等化工產品的重要原料，它可以作為多種制品的填充劑和增強、增韌劑。它以纖維狀材料替代傳統粉狀的鈦白粉、立德粉、白炭黑等材料可以用在制鞋、輪胎等橡膠制品中，補強效果十分顯著，在塑料造粒時使用，可以增強塑料粒子的強度，提高材料的耐高溫性能及尺寸穩定性，不但能夠節約制品的成本，還可以顯著提高產品質量。 3、用于摩擦材料 石膏纖維無毒，適合代替石棉作為摩擦材料。眾所周知，西方國家已禁止在磨擦材料中使用石棉，特別是轎車摩擦片。而使用石膏纖維取代石棉，不但可以提高摩擦系數的穩定性及耐摩性，也可以減少公害污染，克服出口產品的阻力；對于中國來說，以豐富的石膏資源取代稀有的石棉資源，降低生產成本，有利于資源的優化利用。 4、用于涂料、油漆和粘和劑的生產 石膏纖維白度好，加入石膏纖維的涂料和油漆附著能力強、耐溫、絕緣性好，成本降低。作為環氧樹脂材料和密封材料的增強材料，它可以大幅度地提高材料性能，降低生產費用。 5、用作建筑材料 石膏纖維是所有纖維材料中最容易實現的一種，它投資少、規模大、成本費用低廉，性能優越，可以廣泛地用作建筑材料。將來，建筑材料一定是石膏纖維最大的應用領域。市場容量至少有數億噸之多。 石膏纖維可以大量用于生產各種纖維板材，如石膏絕緣板、裝飾板、代木板、防火板、保溫板等，取代木制品，減少森林毀壞。也可以用于配制粉刷石膏、粘結石膏、嵌縫石膏及石膏膩子等石膏功能性材料，大大提高石膏建筑材料的性能，減少紙纖維和化學纖維的使用量，節約資源和成本。也可以作為瀝青路面的增強、增韌材料，對提高瀝青的軟化溫度有明顯作用。也可以用作鋼筋混凝土的增強增韌材料，配制高標號混凝土。以及用作保溫、保冷材料以及涂料、裝飾材料等領域。 6、瀝青改性及SMA結構路面 硫酸鈣晶須可作為瀝青填料及增強劑使用。它對提高瀝青的軟化溫度有著決定性的影響，在瀝青中加入18%（重量百分數）的硫酸鈣晶須后，軟化點可提高200C以上。目前，國外最流行的高等級公路路面為瀝青瑪蹄脂碎石混合料面層結構，簡稱為SMA結構。最初的SMA路面以石棉為纖維穩定劑，后來改為木質纖維。由于木質纖維的耐熱性差，與瀝青的混合性不好，必須采用非金屬礦超細粉體進行改性處理。東北大學與遼寧省交通研究所合作，以硫酸鈣晶須代替石棉及木質纖維制備瀝青瑪蹄脂碎石混合料，初步的檢測結果表明混合料的抗高溫車轍能力可提高50—60%。遼寧省交通廳計劃2000年鋪筑1公里添加硫酸鈣晶須SMA結構試驗路面，如獲得成功，將在遼寧乃至全國推廣。硫酸鈣晶須在改性瀝青和SMA結構路面方面有著燦爛應用前景。 除此之外，石膏纖維還可以代替玻璃纖維，化學纖維，羊毛和棉、麻等動、植物纖維，用于傳統纖維的許多使用領域，甚至可以作為紡織材料使用；石膏纖維還是優良的國防、軍用材料；優良的醫療、保健材料；優良的消防、環保材料……隨著科學技術的不斷進步與發展，不久的將來，石膏纖維將會大量用于國民經濟的方方面面，其用途及其產生的深遠影響，難以勝數。 三、石膏纖維的經濟效益 石膏纖維在中國具有廣闊的應用領域和潛力極大的市場前景。目前，國內市場上石膏短纖維（石膏晶須）的價格為：1.2萬元／噸 左右。預計將來石膏纖維大量上市之后，區別不同的品種質量，國內銷售價格會在3000～10000元/噸之間浮動，個別特需的石膏纖維價格會在10000～30000元/噸之間。 與之鮮明對照的是：目前，中國天然石膏礦石的價格一般只有30～150元/噸，最好的石膏也不超過500元/噸；而廢渣石膏的價格更低，一般只有５～５0元/噸，最高的也不超過100元/噸；石膏粉的價格一般的只有120～500元/噸，最好的石膏粉一般也不超過1500元/噸。因此，單一從事石膏粉生產的企業很難取得很好的效益和快速的發展。 石膏纖維與傳統石膏制品比較，不難看出，投資石膏纖維生產會十分有利。它作為一種低投入，高收益的科技新產品，市場容量很大。在市場容量沒有飽和之前，會在今后相當長時期內，維持高價位、高利潤、高投資回報率運行。 四、總結 目前，石膏纖維在中國雖然還是一種新興產業，但是，它強大的生命力已經顯現，它的市場已經成熟，社會的需求將催生這一產業的快速壯大。可以預言：幾年后，石膏纖維將會滲透到人們生活的許多方面，為人民帶來許許多多的方便。 總之，石膏纖維（硫酸鈣晶須）由于其性能優良，價格低廉而具有極好的性能價格比，是一種應用領域較廣、市場前景極為廣闊的新型材料。也是目前國際上備受關注、極有發展前途的無機鹽晶須材料。
