非金属矿石膏

2017-06-09

  天然二水石膏(CaSO4·2H2O)又称为生石膏,经过煅烧、磨细可得β型半水石膏(CaSO4·1/2H2O),即建筑石膏,又称熟石膏、灰泥。若煅烧温度为190℃可得模型石膏,其细度和白度均比建筑石膏高。若将生石膏在400-500℃或高于800℃下煅烧,即得地板石膏,其凝结、硬化较慢,但硬化后强度、耐磨性和耐水性均较普通建筑石膏为好。

  石膏主要为化学沉积作用的产物,常形成巨大的矿层或透镜体,赋存于石灰岩、红色页岩和砂岩、泥灰岩及粘土岩系中,常与硬石膏、石盐等共生。硬石膏层在近地表部位,由于外部压力的减小,受地表水作用而转变为石膏:CaSO4+2H2O——CaSO4·2H2O;同时体积增大约30%,引起石膏层的破坏。

  石膏及其制品的微孔结构和加热脱水性,使之具优良的隔音、隔热和防火性能。世界上最大石膏生产国是美国。在美国,石膏矿床分布在22个州,共有69座矿山,最大产地在阿依华州道奇堡。其次是加拿大。法国在欧洲石膏生产中居领先地位。再次为西德、英国、西班牙。中国石膏矿资源丰富。全国23个省(区)有石膏矿产出。探明储量的矿区有169处,总保有储量矿石576亿吨。从地区分布看,以山东石膏矿最多,占全国储量的65%;内蒙古、青海、湖南次之。主要石膏矿区有山东枣庄底阁镇,内蒙古鄂托克旗、湖北应城、吉林浑江、江苏南京、山东大汶口、广西钦州、山西太原、宁夏中卫石膏矿等。石膏矿以沉积型矿床为主,储量占全国90%以上,后生型及热液交代型石膏矿不很重要。石膏矿在各地质时代均有产出,以早白垩纪和第三纪沉积型石膏矿为最重要。

  石膏亦称蒲阳玉,性寒,使用石膏磨制而成的蒲阳玉石枕能以寒克热控制血压升高,坚持使用能将血压逐步降低至正常水平。

  性质结构

  【理论组成(wB%)】:CaO 32.5,SO3 46.6,H2O+ 20.9。成分变化不大。常有粘土、有机质等机械混入物。有时含SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O、CO2、Cl等杂质。

  【结构形态】单斜晶系,23';Z=4。°a0=0.568nm,b0=1.518nm,c0=0.629nm,β=118晶体结构由[SO4]2-四面体与Ca2+联结成(010)的双层,双层间通过H2O分子联结。其完全解理即沿此方向发生。Ca2+的配位数为8,与相邻的4个[SO4]四面体中的6个O2-和2个H2O分子联结。H2O分子与[SO4]中的O2-以氢键相联系,水分子之间以分子键相联系。

  斜方柱晶类,C2h-2/m(L2PC)。晶体常依发育成板状,亦有呈粒状。常简单形:平行双面b、p,斜方柱m、l等;晶面和常具纵纹;有时呈扁豆状。双晶常见 ,一种是依(100)为双晶面的加里双晶或称燕尾双晶,另一种是以(101)为双晶面的巴黎双晶或称箭头双晶。集合体多呈致密粒状或纤维状。细晶粒状块状称之为雪花石膏;纤维状集合体称为纤维石膏。少见由扁豆状晶体形成的似玫瑰花状集合体。亦有土状、片状集合体。

  【理化性质】通常为白色、无色,无色透明晶体称为透石膏,有时因含杂质而成灰、浅黄、浅褐等色。条痕白色。透明。玻璃光泽,解理面珍珠光泽,纤维状集合体丝绢光泽。解理极完全,和中等,解理片裂成面夹角为66和114的菱形体。性脆。硬度1.5~2。不同方向稍有变化。相对密度2.3。 偏光镜下:无色。二轴晶(+)。2V=58。Ng=1.530,Nm=1.523,Np=1.521。随温度升高2V减小,在大约90℃时2V为零。

  加热时存在3个排出结晶水阶段:105~180℃,首先排出1个水分子,随后马上排出半个水分子,转变为烧石膏Ca[SO4]·0.5H2O,也称熟石膏或半水石膏。200~220℃,排出剩余的半个水分子,转变为Ⅲ型硬石膏Ca[SO4]·εH2O(0.06<ε<0.11)。约350℃,转变为Ⅱ型石膏Ca[SO4]。1120℃时进一步转变为Ⅰ型硬石膏。熔融温度1450℃。

  石膏属单斜晶系,解理度很高,容易裂开成薄片。将石膏加热至100~200°C,失去部分结晶水,可得到半水石膏。它是一种气硬性胶凝材料,具有 α和β两种形态,都呈菱形结晶,但物理性能不同。α型半水石膏结晶良好、坚实;β型半水石膏是片状并有裂纹的晶体,结晶很细,比表面积比 α型半水石膏大得多。

  生产石膏制品时,α型半水石膏比β型需水量少,制品有较高的密实度和强度。通常用蒸压釜在饱和蒸汽介质中蒸炼而成的是 α型半水石膏,也称高强石膏;用炒锅或回转窑敞开装置煅炼而成的是 β型半水石膏,亦即建筑石膏。工业副产品化学石膏具有天然石膏同样的性能,不需要过多的加工。半水石膏与水拌和的浆体重新形成二水石膏、在干燥过程中迅速凝结硬化而获得强度,但遇水则软化。

  用途作用

  石膏是生产石膏胶凝材料和石膏建筑制品的主要原料,也是硅酸盐水泥的缓凝剂。生产石膏的原料主要是天然二水石膏,又称软石膏或生石膏,是含两个结晶水的硫酸钙。天然二水石膏可制造各种性质的石膏。生产石膏的主要工序是加热与磨细。由于加热温度和方式不同,可生产不同性质的石膏。石膏经600~800℃煅烧后,加入少量石灰等催化剂共同磨细,可以得到硬石膏胶结料(也称金氏胶结料);经900~1000℃煅烧并磨细,可以得到高温煅烧石膏。用这两种石膏制得的制品,强度高于建筑石膏制品,而且硬石膏胶结料有较好的隔热性,高温煅烧石膏有较好的耐磨性和抗水性。

  建筑中使用最多的石膏品种是建筑石膏,其次是模型石膏,此外,还有高强度石膏、无水石膏水泥和地板石膏。

  1、建筑石膏

  建筑石膏是将天然H水石膏等原料在107℃~170℃的温度下煅烧成熟石膏,再经磨细而成的白色粉状物。其主要成分为b型半水石膏。

  建筑石膏硬化后具有很好的绝热吸音性能和较好的防火性能吸湿性能;颜色洁白,可用于室内粉刷施工,特别适合于制作各种。洁白光滑细致的花饰装饰,如加入颜料可使制品具有各种色彩。建筑石膏不宜用于室外工程和 65℃以上的高温工程。

  总之,建筑石膏可用于室内粉刷,制作装饰制品,多孔石膏制品和石膏板等。

  建筑石膏特征:

  (1) 凝结硬化快。

  (2)硬化时体积微膨胀。石灰和水泥等胶凝材料硬化时往往产生收缩,而建筑石膏却略有膨胀(膨胀率约为1%),这能使石膏制品表面光滑饱满,棱角清晰,干燥时不开裂。

  (3)硬化后孔隙率较大,表观密度和强度较低。

  (4)隔热吸声性能良好。

  (5)防火性能良好。遇火石,石膏硬化后的主要成分二水石膏中的结晶水蒸发并吸取热量,制品表面形成蒸汽幕,能有效阻止火的蔓延。

  (6)具有一定的调温调湿性

  (7)耐水性和抗冻性差。

  (8)加工性能好。石膏制品可锯,可刨,可钉,可打眼。

  2、模型石膏煅烧二水石膏生成的熟石膏,若其中杂质含量少,SKI较白粉磨较细的称为模型石膏。它比建筑石膏凝结快,强度高。主要用于制作模型、雕塑、装饰花饰等。

  3、高强度石膏将H水石膏放在压蒸锅内,在 l.3大气压(124℃)下蒸炼生成。a型半水石膏,磨细后就是高强度。这种石膏硬化后具有较高的密实度和强度。高强度石膏适用于强度要求高的抹灰工程,装饰制品和石膏板。掺入防水剂后,其制品可用于湿度较高的环境中。也可加入有机溶液中配成粘结剂使用。

  4、无水石膏水泥

  将天然二水石膏加热至400℃~750℃时,石膏将完全失去水份,成为不溶性硬石膏,将其与适量激发剂混合磨细后即为无水石膏水泥。无水石膏水泥适宜于室内使用,主要用以制作石膏板或其它制品,也可用作室内抹灰。

  5、地板石膏

  如果将天然二水石膏在800℃以上煅烧,使部分硫酸钙分解出氧化钙,磨细后的产品称为高温煅烧石膏,亦称地板石膏。地板石膏硬化后有较高的强度和耐磨性,抗水性也好,所以主要用作石膏地板,用于室内地面装饰。

  6、石膏也是常用的中药材,可解肌清热,除烦止渴、清热解毒、泻火。主治热病壮热不退,心烦神昏,谵语发狂,口渴咽干,肺热喘急,中暑自汗,胃火头痛、牙痛,热毒壅盛,发斑发疹,口舌生疮。煅敷生肌敛疮。外治痈疽疮疡,溃不收口,汤火烫伤。

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