无水硫酸钙的应用综述

荆门市磊鑫石膏制品有限公司，湖北 荆门，448000

1 硬石膏的应用现状

石膏是一种应用历史悠久的材料，它与石灰、水泥并列为无机凝胶材料中的三大支柱。石膏制品具有生产率高、耐火、质量轻、隔音、绝热性能好以及资源丰富等优点^[1]。随着石膏工业的进一步发展，世界范围内石膏用量的逐年增加。在石膏资源开发中，主要以天然二水石膏为主，但天然石膏是不可再生资源，随着对其消耗的不断增加和矿产资源分布不平衡的影响的加重，对硬石膏的开采和利用显得越来越重要。我国硬石膏资源丰富，约占已探明的石膏总储量的60%左右，主要分布在湖南、湖北、安徽、四川、江苏、重庆、山东等地，全国硬石膏储量近300亿吨，居世界前列，仅安徽含山硬石膏矿床远景储量就达58亿吨，堪称亚洲第一大硬石膏矿床。随着辽宁辽阳、湖北大冶、湖南临澧等硬石膏矿床的相继投产，在今后一段时间硬石膏产量快速增大，因此开展硬石膏的应用研究及开发，对推动石膏工业的持续发展，促进国民经济增长，具有积极而重要的意义。硬石膏虽具有潜在的水活化性，但通常表现为：难溶于水，水化速度较慢，凝结能力较差或几乎不凝结，具有早期强度，因而多年来主要在水泥行业中做水泥的调凝剂和矿化剂。目前约90%的硬石膏应用于此。随着硬石膏研究的不断深入，硬石膏在建材领域和非建材领域都取得了一定的突破，应用范围正在不断拓宽。

2 硬石膏的主要应用

2.1 在水泥工业中的应用

做硅酸盐水泥缓凝剂：在水泥熟料中加入适量石膏（允许掺入SO3的最大限量我国定为3.5%）能解除水泥快凝、提高水泥强度（特别是早期强度）、使水泥制品在空气中的干缩率下降30-50%，提高水泥的抗冻性、抗化学性和安定性。

做水泥配料，生产硬石膏水泥、硫铝酸盐水泥、石膏矿渣水泥、快凝石膏矿渣水泥、石膏矾土膨胀水泥等。

作为各种混凝土膨胀剂、早强剂、增密或抗渗剂等原料，这在国内已逐步推广，在国外需求量也较大。

2.2 在化学工业中的应用

生产硫酸：石膏中的CaSO4在焦炭还原作用下分解为SO2和CaO，前者用于制取硫酸，后者可与粘土质原料制成水泥熟料。

生产硫酸铵化肥：将氨和二氧化碳通入石膏粉的悬浮液中而制得。

2.3 在农业中的用途

用二水石膏、烧石膏、硬石膏改良土壤，用于施肥，生产农药。

硬石膏代替生、熟石膏可作食用菌培养料中的钙、硫复合矿物肥料，还可调节培养基的酸碱度，在盐碱地、红壤改良方面有良好的效果，可使粮棉油等作物增产，用硬石膏造硫铵已小试成功。在家禽、家畜饲料中还可用做复合矿物肥料添加剂，有良好的社会效益和经济效益。

2.4 在新型建筑材料方面的应用

粉刷石膏：武汉理工大学杨新亚等人[2]研究的无水石膏型粉刷石膏Ⅱ型无水石膏加激发剂及其他外加剂混合制成。这种粉刷石膏与传统抹灰材料相比具有和易性好、粘接能力强、保水性好等优点。目前已投入批量生产成功应用在江苏、上海等地建筑工程中。半水-无水石膏型粉刷石膏是半水石膏中掺入20~50%的Ⅱ型无水石膏。实验研究表明，与半水型粉刷石膏相比，这种混合型石膏的施工性能优于半水型粉刷石膏，其成本也低于半水型粉刷石膏。

硬石膏建筑制品：江苏省建筑科学研究院程祥平[3]采用325水泥和骨料，按一定的比例混合，加入定量水搅拌，振压成型，经自然养护制成非烧结硬石膏空心砖；用碎石屑和粗砂做骨料生产承重硬石膏空心砖；用膨胀珍珠岩或加废弃混凝土等轻骨料生产非承重硬石膏空心砖。研制成的非烧结硬石膏空心砖各项性能指标均达到或超过国家有关标准。

南京石膏矿的丁大武[4]利用各种不同的生产工艺配置了硬石膏板条、砌块（板）、硬石膏墙面或地面装饰板、石膏板棉板、纤维增强硬石膏压力板（瓦），摸索出了一套较为理想的加工工艺。所生产的各种建筑制品特别是纤维增强硬石膏压力板（瓦）的各项性能、技术指标好，且有了一定范围和程度上的实际生产应用。

武汉工业大学的陈吉春^[5]与武钢集团矿业公司联合制作的纸面硬石膏板。利用G-N-M-J四元复合激发体系有效地改进了程潮铁矿伴生的天然硬石膏的活性。

2.5 在胶结材料中的应用

在一定条件下，硬石膏或段烧石膏能激发粉煤灰、矿渣等活性较低的物质，因此在利用这些固体废物制备胶凝材料的过程中，硬石膏或煅烧硬石膏经常掺入以激发活性。盐城工学院潘群雄^[6]研究得出：1200-1300℃下高温煅烧的硬石膏分解产物为活性CaO和结构松弛的无水石膏，活性CaO对粉煤灰玻璃网络有解聚作用，结构松弛的煅烧无水石膏缓慢溶解产生的SO₄^2-离子对粉煤灰有激发作用。高温煅烧石膏溶解度为3.09g/l，遇水能较多地形成Ca²⁺ 和SO₄^2-，因而与矿渣混合水化初期促进了早期一次水化产物水化硫铝酸钙的形成。根据配料及小量添加剂不同，可研制出多种用途的硬石膏胶结料，如砌筑、嵌缝用硬石膏胶结料，硬石膏粘接剂，自流平硬石膏，硬石膏、粉煤灰软地基加固材料、地基灌注桩充填剂，矿坑支护，喷锚、井巷充填及防火墙用硬石膏胶结料等。

3 结论

随着科学技术的进步，人们物质生活的提高，对艺术需求的增加，石膏还会得到更多更广泛的应用和发展。具有强大的挖掘潜力。

参考文献

[1] 袁润章.胶凝材料学，武汉工业大学出版社，1996.1-30

[2] 杨新亚，王锦华等.硬石膏及粉刷石膏应用研究.非金属矿.2006.02

[3] 程祥平.江苏省商品混凝土企业发展现状及2003年设备需求预测.今日工程机械.2003.01

[4] 丁大武.中国石膏工业的现状及发展方向.中国建材.2001.03

[5] 陈吉春，毕晓平等.纸面硬石膏板的研制.武汉工业大学学报.1997.03

[6] 潘群雄.煅烧石膏活性及激发粉煤灰机理的研究.粉煤灰综合利用.2001.03