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硬石膏特点及资源开发利用展望(一)
来源:中国粉体技术网    更新时间:2015-08-14 10:19:30    浏览次数:
 
1 硬石膏特点
       目前,学术界公认:
石膏有5 个相,7 个变体,其中无水石膏( 硬石膏) 有4 个变体,即α- Ⅲ型无水石膏、β- Ⅲ型无水石膏、Ⅱ型无水石膏、Ⅰ型无水石膏。由于Ⅲ型无水石膏是半水石膏或二水石膏在低于360℃下加热脱水而成,属可溶性硬石膏,是一种介稳态无水石膏,极易吸收空气中的水分子水化成半水石膏,故自然界中不单独存在。Ⅰ型无水石膏是在温度高于1 180℃时,由Ⅱ型硬石膏转变而成,只能在温度高于1 180℃时存在,低于此温度就会变成硬石膏Ⅱ型,因此通常我们所说的硬石膏是指Ⅱ型无水石膏,其来源主要有天然硬石膏、氟化氢生产的副产品无水氟石膏和由二水石膏在低于1 180℃温度下煅烧制备的无水石膏。
       硬石膏化学组成的理论质量为CaO:41.2%,SO3: 58.8%, 属斜方晶系,纯净的硬石膏透明、无色或白色,含杂质而成暗灰色,有时微带红色或蓝色。硬石膏矿物的杂质主要包含了方解石、白云石等碳酸盐类矿物,少量二水石膏、蒙脱石、水云母及天青石,具有粒状、鳞片状、柱状、纤维状变晶结构,团块状、纹层状、斑状、角砾状构造。
      天然硬石膏在漫长的地质条件作用下,结晶良好, 比二水石膏致密而坚硬, 莫氏硬度为3.0~3.5, 比重为2.8~3.1 g/cm3,硬石膏矿石装车松散容重约1.849t/m3( 纯二水石膏比重2.2~2.4 g/cm3,莫氏硬度为2),人工合成的硬石膏和氟石膏由于在晶体形成过程中存在较多的缺陷和孔隙,晶粒生长不完整,颗粒细小,结构疏松,较易水化成二水石膏。而天然硬石膏本身的胶凝性能很差, 即水化及凝结硬化速度极慢,虽然其溶解度比二水石膏大,但溶解速度慢,一般44 天方能达到溶解平衡,溶解度随温度的升高而下降,3℃时为3.77g CaSO4/L,20 ℃时为2.09gCaSO4/L, 50℃时为1.84g CaSO4/L; 凝结时间随粒度变化而不同,颗粒越细小,水化速度越快,但一般也要15 h 以上才能初凝,且强度很低。
       硬石膏与水作用生成二水石膏产生一定的体积膨胀,理论上硬石膏全部转化为二水石膏时, 固体的绝对体积增加了58%,但反应前固体+理论用水量的总体积较反应后浆体的体积减少了约10.6%,所以即使按理论加水量拌合硬石膏( 硬石膏的理论用水量为26.47%),硬石膏水化反应总体表现也是膨胀的,且与所用的激发剂种类不同而有较大差异。
       无水石膏的上述特性决定了它的宏观表观为:硬石膏水化硬化慢,胶凝性能难以发挥。因此,在利用其制备新型建筑材料时,必须进行活化激发,提高水化速率,以达到提高材料性能的目的。
2   硬石膏资源
       中国石膏矿石类型齐全,但优质矿石( 纤维石膏) 少,天然硬石膏资源十分丰富。保有储量中,硬石膏类矿床的矿石储量占60%,石膏类矿床矿石储量占40% ( 其中: 纤维石膏占2%、普通石膏占20%,其余为泥质石膏、硬石膏及碳酸盐质石膏, 占18%) ;但在已利用和可供近期利用的矿产地中, 则以石膏类矿床为主,占其保有储量的80%,硬石膏类矿床矿石储量只占其保有储量的20%, 据不完全统计,我国可利用的硬石膏资源产地见表1。
       此外,四川大为、达县, 山西灵石、青海、甘肃等省也有丰富的矿藏。除南京、邵东等开采较早的大矿床以外,远景储量58 亿t,堪称亚洲第一大硬石膏矿区的安徽含山硬石膏矿床、辽宁省辽阳地区矿床、湖北大冶矿床等也相继建矿投产,还有些矿源的开采工作正在进行中,在今后一段时期,硬石膏产量将明显增长,这必将会加速硬石膏产品的应用研究进程,石膏产业新的增长点正在到来。

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