1.石膏簡(jiǎn)介
石膏是單斜晶系礦物，主要成分是CaSO4的水合物，是一種應(yīng)用歷史悠久的綠色環(huán)保材料，與石灰、水泥并列為無(wú)機(jī)膠凝材料中的三大支柱，具有一系列技術(shù)優(yōu)越性，如：石膏生產(chǎn)能耗僅為水泥的1/3，耐火性好，石膏制品空隙率較大等良好性能，可作為硅酸鹽水泥的緩凝劑，是生產(chǎn)鋁酸鹽水泥、自應(yīng)力水泥、膨脹水泥不可或缺的組成材料之一，也是生產(chǎn)硅酸鹽制品必要的外加劑。紙面石膏、石膏切塊、石膏空心條板等也是大力發(fā)展的輕質(zhì)墻體材料。
石膏按照含稅形態(tài)分類(lèi)可以分為5個(gè)相
石膏按照形成可分為天然石膏、工業(yè)副產(chǎn)品石膏。天然石膏是自然界中蘊(yùn)藏的石膏石，主要為二水石膏和硬石膏；工業(yè)副產(chǎn)品石膏又稱(chēng)化學(xué)石膏，是工業(yè)生產(chǎn)中由化學(xué)反應(yīng)生成的以二水硫酸鈣為主要成分的副產(chǎn)品或廢渣。
2. 脫硫石膏
工業(yè)副產(chǎn)石膏主要有磷石膏、脫硫石膏、氟石膏，其中脫硫石膏是產(chǎn)量最大的一種。脫硫石膏是火力發(fā)電廠對(duì)排放煙氣中所含SO2進(jìn)行濕法脫硫后產(chǎn)生的工業(yè)副產(chǎn)物，故又稱(chēng)煙氣脫硫石膏。濕式石灰石-石膏法是目前最廣泛的煙氣脫硫工藝：石灰石經(jīng)破碎、制粉，配置漿液進(jìn)入吸收塔，在塔內(nèi)煙氣中的SO2首先被漿液中的水吸收，再與漿液中CaCO3反應(yīng)生成CaSO3,CaSO3被鼓入空氣中的O2氧化得到最終產(chǎn)物CaSO4.2H2O。
我國(guó)是脫硫石膏產(chǎn)生大國(guó)，故針對(duì)其進(jìn)行了廣泛的研究：用脫硫石膏生產(chǎn)的建筑石膏性能優(yōu)異，強(qiáng)度值超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)成本為天然石膏的70~80%；利用脫硫石膏制備水泥調(diào)凝劑，更好的延長(zhǎng)水泥終凝時(shí)間，顆粒狀脫硫石膏能提高水泥的后期強(qiáng)度；利用脫硫石膏、水玻璃、熟石灰混合制備具有更好穩(wěn)定性和強(qiáng)度的新型路基材料等。
3.脫硫石膏的應(yīng)用現(xiàn)狀：
國(guó)外利用情況最早最好的是日本，利用率達(dá)90%以上；其次是德國(guó)、美國(guó)、荷蘭等國(guó)家，主要產(chǎn)品有紙面石膏板、石膏墻板、纖維石膏板、粉刷石膏、水泥緩凝劑等。
國(guó)內(nèi)利用起步較晚，遠(yuǎn)不及歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，濕式石灰/石灰石-石膏法脫硫工藝從90 年代后才開(kāi)始，利用率僅為35%左右。主要產(chǎn)品有紙面石膏板、水泥緩凝劑等。
4. 脫硫石膏基綠色建筑材料的制備
4.1 研究思路
 4.2 創(chuàng)新點(diǎn)：
4.3 技術(shù)方案：
4.4 形態(tài)表征：
5. 分析及結(jié)論
5.1 影響粉刷石膏性能的因素：
（1）（珍珠巖、粉煤灰、環(huán)氧樹(shù)脂等添加物）一般含有大量的活性物質(zhì)SiO2和Al2O3，摻入石膏基材后可解決石膏耐水性差、力學(xué)性能不高的特點(diǎn)。摻入量對(duì)脫硫粉刷石膏的凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度的有著明顯的影響，隨著摻量的增加，粉刷石膏的初凝和終凝時(shí)間增加，而強(qiáng)度先增大后降低，例如：當(dāng)煤粉灰摻量20%時(shí)，抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度達(dá)到最大，之后逐漸下降。
（2）緩凝劑種類(lèi)和摻量對(duì)其性能的影響：脫硫石膏遇水后凝結(jié)時(shí)間在3-10min,按照（JCT517-2004)要求，粉刷石膏的初凝時(shí)間應(yīng)大于1h，終凝時(shí)間小于8h，因此必需添加適當(dāng)?shù)木從齽﹣?lái)加以解決，常用緩凝劑為酒石酸、檸檬酸、檸檬酸鹽和變質(zhì)蛋白質(zhì)等。這些緩凝劑可有效延長(zhǎng)粉刷石膏的施工時(shí)間，但同時(shí)影響了粉刷石膏的強(qiáng)度。
各種緩凝劑對(duì)粉刷石膏性能的影響
可以看出檸檬酸緩凝效果最好，但強(qiáng)度損失率很大，酒石酸損失率最低，但緩凝效果最差，檸檬酸鈉和改性SC石膏緩凝劑緩凝效果和強(qiáng)度損失率介于兩者之間，但檸檬酸鈉的的緩凝時(shí)間低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，相比而言，改性SC石膏緩凝劑具有緩凝時(shí)間長(zhǎng)、強(qiáng)度損失小的特點(diǎn)。綜合分析，改性SC緩凝劑緩凝效果好，強(qiáng)度損失率小，適宜的摻量為0.2-0.3%。
（3）保水劑對(duì)粉刷石膏性能的影響：當(dāng)粉刷石膏料漿抹到基體材料后，基體材料將和石膏爭(zhēng)奪料漿中的水分，如果石膏的保水性不好，料漿中水分被基體材料吸收導(dǎo)致粉刷石膏強(qiáng)度降低，出現(xiàn)空鼓、開(kāi)裂等問(wèn)題，故應(yīng)在粉刷石膏中添加保水劑。可選取羥丙基甲基纖維素作為粉刷石膏保水劑。
保水劑摻加量對(duì)粉刷石膏保水率和強(qiáng)度的影響
從左圖可以看出，隨著保水劑摻量的增加，粉刷石膏的保水率增大；從右圖可以看出，隨著保水劑摻量的增加，粘結(jié)強(qiáng)度增大，抗壓強(qiáng)度降低。當(dāng)保水劑摻量0.2%時(shí)，保水率為94.4%，完全達(dá)到國(guó)標(biāo)粉刷石膏保水率大于90%的要求，同時(shí)，剪切粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)0.80MPa，抗壓強(qiáng)度達(dá)8.0MPa，均超過(guò)國(guó)標(biāo)要求。故保水劑摻量為0.2%最好。
6. 下一步工作：
降解型粉刷石膏：擬在制備粉刷石膏時(shí)摻入適量的二氧化鈦，通過(guò)光催化法處理室內(nèi)甲醛，由于二氧化鈦具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性、抗磨損性、成本低、無(wú)毒、無(wú)污染等特點(diǎn)，故摻入石膏后不會(huì)與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)或造成分解。故在光和二氧化鈦催化劑的同時(shí)存在下可去除室內(nèi)甲醛。
環(huán)氧樹(shù)脂改性增強(qiáng)型：添加環(huán)氧樹(shù)脂粉末，改性制備改性增強(qiáng)涂料。
本文是根據(jù)上海第二工業(yè)大學(xué)關(guān)杰副教授在第十五屆全國(guó)非金屬礦加工利用技術(shù)交流會(huì)上的報(bào)告整理而成的。
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