开辟石膏综合利用新途径

    我国石膏资源居世界第一位，现在探明保有储量约570亿吨，更有相当一批资源因勘探程度低尚未发现，石膏矿产远景储量更是十分可观。而石膏建材加工过程中热处理温一般低于500℃，远远低于水泥、红砖生产中的煅烧温度。石膏深加工能耗低，投资少，见效快，效益高，工艺简单，企业规模可大可小。其深加工产品的胶凝性、可塑性、防火、隔音、抗静电、调节室内干湿度、轻质等等特征，使得石膏制品可以广泛地应用于建材领域———墙体材料、抹灰及装饰材料。而目前，我国水泥作为建材支柱行业趋于饱和，大力发展石膏深加工，使其成为建材又一支柱产业，已为大势所趋。以加压水蒸气法或加压水溶液法生产的α型半水石膏除具有普通石膏的共性外，其水化体具有高强度的特点，故也称高强石膏，在建材领域具有广泛用途。本文对α型高强石膏的生产工艺、性能及其应用进行了研究。

1   高强石膏

    生石膏矿石部分脱水即得熟石膏：CaS04·2H20 ＝CaSO4·1/2H2O＋3/2H2O

    根据不同的加热方法，可以得到性质完全不同的半水石膏。在半水石膏中，有α和β两种晶体状态，它们二者的性质差异很大。表1中α型半水石膏的参数和β型半水石膏的参数源于相关文献。

表1 不同晶型半水石膏的物理力学性质比较

    α型半水石膏主要是二水石膏用湿法（水蒸汽或水溶液）加热的产品，加热温度为125～150℃，其晶体为短粗棒状，水化体强度高，表面光泽度、硬度高等特点（常称为高强石膏），可以广泛地应用于机械、船舶、汽车制造、建筑、陶瓷和医学领域。

    我国大批量生产α半水石膏的厂家很少，使得其在建筑等领域的应用形不成规模。20世纪90年代以来，我们在针对影响α半水石膏产品质量各因素作了大量试验工作的基础上，利用当地石膏资源、热能资源（工业余热）等生产有利条件下，因地制宜，建成大釜（20m）生产α高强石膏生产线，年产量1万吨，产品抗压强度达到50 Mpa，综合指标优良，产品质量稳定，并探索出低品位石膏生产α高强石膏的工艺。我们采用的α型半水石膏的的生产工艺为：先将石膏矿石的粒度破碎至25mm左右，然后在蒸汽釜中分三阶段蒸养：①向蒸汽釜中通水蒸汽（压力为0.5～0.8个大气压），进行低压蒸养，同时添加转晶剂；②使水蒸汽压力增至1.8个大气压，进行高压蒸养；③依靠二水石膏中脱出的水蒸汽进行自身蒸养。最后直接向蒸汽釜中通人热空气将其烘干，磨细即得α型半水石膏产品。

2  高强石膏板

    石膏板由半水石膏水化制成，仍然具有调节大气湿度、防火、隔热保温、隔音、轻质等特征，势必成为理想的墙体材料。近几年，上海浦东开发区高层建筑开始采用石膏制品替代粘土砖，施工简便，劳动强度降低，建筑物整体重量大大降低，工程基础的造价也大为降低。高强石膏粉的大批量面市，为石膏墙板的规模生产奠定了基础。

    α高强石膏直接用于墙板的制作，与普通强度石膏粉相比有两个问题需要解决：①较高的线膨胀易引起的变形；②容重较大。为解决以上问题我们作了专门研究。通过添加微量外加剂（均为天然廉价石材）等特殊工艺处理，在不影响其它产品性能的情况下，使线膨胀率由0.26％降至0.08％，低于普通强度石膏粉的线膨胀率0.18％，墙板的容重为400-500kg/m3。以上处理工艺简单，易于工业化、自动化，同时不影响制品的高强特性、表面的高硬度及高光洁度。高强度石膏板的生产工艺不同于纸面石膏板，是一种新型板材，其生产的规模化势必带动机械制造等相关行业的发展，对增强石膏产地的经济实力，具有深远意义。

3  抹灰石膏

    抹灰石膏粉也是一种新型建筑材料，主要用于现代建筑的内墙喷涂抹面，与传统水泥砂浆相比，施工简便，机械化程度高，劳动强度低，其抹面强度高、不开裂，防火、隔音，和易性好表面光洁度好，自动调节室内干湿度。其生产方法可分为两种：

    1）分段煅烧法

CaS0₄·2H₂0^360℃ CaS0₄

↓                ↑  ｝混合相

^160℃CaSO₄·1/2H₂O 

    2）添加外加剂法

    半水石膏添加外加剂使其初凝时间大于1h，终凝时间低于8h。针对此方法一般采用加入缓凝剂，缓凝剂采用复合型外加剂，以天然非金属矿石粉料代替有机化工原料，大大降低了成本，易于工业化、自动化。

4 结语

    α型半水石膏、高强石膏板及抹灰石膏等的开发与应用，为石膏的综合利用开辟了新的途径，必将大大推动石膏建材产业规模的加大和综合效益的提高。