第一章--石膏ppt课件.ppt

第一节第一节 石膏胶凝材料的原料石膏胶凝材料的原料一我国石膏矿的分布一我国石膏矿的分布二天然二水石膏二天然二水石膏 三天然硬石膏三天然硬石膏 四四. . 工业副产石膏工业副产石膏 （1 1）磷石膏）磷石膏 （2 2）氟石膏）氟石膏 （3 3）排烟脱硫石膏（）排烟脱硫石膏（FGDFGD） （4 4）其它副产石膏）其它副产石膏 胶凝材料学胶凝材料学天然二水石膏天然二水石膏(CaSO(CaSO4 42H2H2 2O)O) 简称石膏（最常见），质简称石膏（最常见），质地松软，故又称为软石膏纯地松软，故又称为软石膏纯洁的石膏是透明无色或白色，洁的石膏是透明无色或白色，但天然石膏常杂质就呈灰、褐、但天然石膏常杂质就呈灰、褐、赤色或灰黄色及淡红色等各种赤色或灰黄色及淡红色等各种颜色胶凝材料学胶凝材料学天然石膏矿天然石膏矿天然无水石膏天然无水石膏(CaSO(CaSO4 4) ) 质地较硬，故又称质地较硬，故又称为硬石膏一般为白色，为硬石膏一般为白色，也有透明无色的如混也有透明无色的如混有杂质，则呈浅蓝、浅有杂质，则呈浅蓝、浅灰或浅红色灰或浅红色一我国石膏矿的分布一我国石膏矿的分布胶凝材料学胶凝材料学地地 区区储储 量量特特 点点华东区华东区最大最大矿床品质不好。

矿床品质不好中南区中南区较少较少熟石膏及其制品的生产规模位居全国前列，熟石膏及其制品的生产规模位居全国前列，应城的纤维石膏占全国纤维石膏的应城的纤维石膏占全国纤维石膏的6060 华北区华北区不大不大地质赋存状态较有优势，多数为露天开采的地质赋存状态较有优势，多数为露天开采的矿床，采掘成本低，投资少矿床，采掘成本低，投资少 西北区西北区青海、甘肃两省青海、甘肃两省的石膏储量大的石膏储量大多为露天矿床该区的熟石膏及制品在全国多为露天矿床该区的熟石膏及制品在全国占有相当份额占有相当份额西南区西南区四川省为主四川省为主熟石膏工业有自成一体的特点熟石膏工业有自成一体的特点东北区东北区少少建筑石膏制品厂不多，其石膏消费来源主要建筑石膏制品厂不多，其石膏消费来源主要是西北和华北的建筑石膏是西北和华北的建筑石膏 胶凝材料学胶凝材料学二天然二水石膏二天然二水石膏 图图1-1 1-1 石膏的晶体结构石膏的晶体结构 图图1-2 1-2 石膏的石膏的SEMSEM图片图片 （双晶燕尾状）（双晶燕尾状）图图1-3 1-3 石膏的石膏的SEMSEM图片（薄板状、柱板状）图片（薄板状、柱板状）胶凝材料学胶凝材料学二天然二水石膏二天然二水石膏 按物理性质通常分为五类：按物理性质通常分为五类： 透明石膏：透明石膏：片状结晶，无色透明、有时略带浅色、呈玻璃光泽；片状结晶，无色透明、有时略带浅色、呈玻璃光泽；纤维石膏：纤维石膏：纤维状结晶，丝绢光泽；纤维状结晶，丝绢光泽；雪花石膏：雪花石膏：细粒块状，白色半透明；细粒块状，白色半透明；普通石膏：普通石膏：致密粒状，不纯净，光泽较暗；致密粒状，不纯净，光泽较暗； 土石膏：土石膏：不纯净，有粘土混入物，杂质较多呈土状。

不纯净，有粘土混入物，杂质较多呈土状胶凝材料学胶凝材料学表表1-1 1-1 二水石膏等级二水石膏等级等等 级级一一二二三三四四五五CaSOCaSO4 42H2H2 2O O （）（）959594948585848475757474656564645555二水石膏等级的划分二水石膏等级的划分取取其其中中最最小小值值作作为为定定级级依依据据 按CaO含量推算的称钙值： 按SO3含量推算的称硫值： 按结晶水含量推算的称水值： 胶凝材料学胶凝材料学表表1-2 1-2 我国石膏的化学成分（）我国石膏的化学成分（）矿矿 床床化化 学学 成成 分分CaSO42H2OCaOSO3SiO2Al2O3Fe2O3MgOH2O最大最大最小最小平均平均湖北省应城矿湖北省应城矿32.4045.1720.7699.96585.3山西省太原西山矿山西省太原西山矿31.7544.171.340.140.180.9819.6994.3682.56湖南省平江矿湖南省平江矿32.2746.1320.6599.05广东省兴宇矿广东省兴宇矿32.8646.6616.5696.08甘肃省武威矿甘肃省武威矿32.0044.0019.8096.4670.65 83.55江苏省南京矿江苏省南京矿0.320.500.5020.2196.6266.42 82.32胶凝材料学胶凝材料学我国主要石膏矿床的化学成分我国主要石膏矿床的化学成分三天然硬石膏三天然硬石膏 天然硬石膏主要是由无水硫酸钙所天然硬石膏主要是由无水硫酸钙所组成的沉积岩石。

在天然硬石膏中有时含组成的沉积岩石在天然硬石膏中有时含有有5 51010以上的二水石膏天然硬石膏以上的二水石膏天然硬石膏纯净者透明，无色或白色，常因含杂质而纯净者透明，无色或白色，常因含杂质而呈暗灰色，有时带红色或蓝色玻璃光泽，呈暗灰色，有时带红色或蓝色玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽硬石膏的单晶体呈等解理面呈珍珠光泽硬石膏的单晶体呈等轴状或厚板状，集合体常呈块状或粒状，轴状或厚板状，集合体常呈块状或粒状，有时为纤维状我国有丰富的天然硬石膏有时为纤维状我国有丰富的天然硬石膏资源，仅江苏省南京硬石膏矿储量就有资源，仅江苏省南京硬石膏矿储量就有1111亿吨 胶凝材料学胶凝材料学胶凝材料学胶凝材料学四工业副产石膏四工业副产石膏（一）磷石膏（一）磷石膏Ca5(PO4)3F + 5H2SO4 + 10H2O 5CaSO42H2O + 3H3PO4 + HF 其主要成分是二水石膏，其含量约其主要成分是二水石膏，其含量约64646969，除此含有磷酸约，除此含有磷酸约2 25 5，氟约，氟约1.5%1.5%，还有游离水和不溶性残渣，是带酸性的粉状物料还有游离水和不溶性残渣，是带酸性的粉状物料 磷石膏除了能代替天然石膏生产硫酸氨以及作农业肥料外，凡符合磷石膏除了能代替天然石膏生产硫酸氨以及作农业肥料外，凡符合国家标准建筑材料放射卫生防护标准和建筑材料用工业废渣放射国家标准建筑材料放射卫生防护标准和建筑材料用工业废渣放射性物质限制标准的磷石膏也可以作为水泥的缓凝剂，还可以用它生产性物质限制标准的磷石膏也可以作为水泥的缓凝剂，还可以用它生产石膏胶凝材料及制品。

石膏胶凝材料及制品 （二）氟石膏（二）氟石膏CaF2 + H2SO4 = CaSO4 + 2HF HF HF气体经冷凝收集成氢氟酸，残渣即氟石膏，主要化学组成为气体经冷凝收集成氢氟酸，残渣即氟石膏，主要化学组成为型无水硫酸钙，渣中残留的硫酸也可用石灰中和生成硫酸钙每型无水硫酸钙，渣中残留的硫酸也可用石灰中和生成硫酸钙每生产生产1 1吨吨HFHF约产生约产生3.63.6吨无水氟石膏新生氟石膏在堆放过程中能缓吨无水氟石膏新生氟石膏在堆放过程中能缓慢水化生成二水石膏，自然堆放二年以上的氟石膏的主要成分为二慢水化生成二水石膏，自然堆放二年以上的氟石膏的主要成分为二水石膏、杂质为氟化钙、硬石膏等水石膏、杂质为氟化钙、硬石膏等胶凝材料学胶凝材料学（三）排烟脱硫石膏（三）排烟脱硫石膏（FGDFGD） 排烟脱硫石膏是利用火力发电站、钢铁厂、冶炼厂及各种排烟脱硫石膏是利用火力发电站、钢铁厂、冶炼厂及各种化工厂等在燃烧煤或重油过程中排放的大量二氧化硫废气经脱化工厂等在燃烧煤或重油过程中排放的大量二氧化硫废气经脱硫装置或采用隔离预洗涤循环法处理后所得到的副产品排烟硫装置或采用隔离预洗涤循环法处理后所得到的副产品。

排烟脱硫石膏的主要成分为二水硫酸钙，其纯度可达脱硫石膏的主要成分为二水硫酸钙，其纯度可达9090以上 （四）其它副产石膏（四）其它副产石膏 在生产供印染用的氧化剂在生产供印染用的氧化剂染盐染盐S S，有称硝基苯磺酸，采，有称硝基苯磺酸，采用苯和硫酸作为原料，它们相互作用后，过剩的硫酸与熟石灰用苯和硫酸作为原料，它们相互作用后，过剩的硫酸与熟石灰中和而生成石膏石膏沉淀经过滤后与产品分离这种石膏是中和而生成石膏石膏沉淀经过滤后与产品分离这种石膏是中性黄色粉末，称为黄石膏，属无水石膏类型中性黄色粉末，称为黄石膏，属无水石膏类型 胶凝材料学胶凝材料学第二节第二节 石膏的相组成及其形成条件与机理石膏的相组成及其形成条件与机理胶凝材料学胶凝材料学一石膏及其脱水作用一石膏及其脱水作用在在CaSOCaSO4 4-H-H2 2O O系统中公认的石膏相有五种形态、七个变种系统中公认的石膏相有五种形态、七个变种 ：1.1.二水石膏（二水石膏（CaSOCaSO4 42H2H2 2O O）2.2.型与型与型半水石膏（型半水石膏（-、-CaSO-CaSO4 41/2H1/2H2 2O O）3.3.与与型硬石膏（型硬石膏（-、-CaSO-CaSO4 4）4.4.型硬石膏（型硬石膏（CaSOCaSO4 4）5.5.型硬石膏（型硬石膏（CaSOCaSO4 4） 除此，有一些研究者还发现在上述变种之间还存在一些中间相。

除此，有一些研究者还发现在上述变种之间还存在一些中间相 二水石膏二水石膏CaSO42H2OCaSO40.5H2OCaSO40.5H2O107170加热、脱水125 0.13MPa蒸压锅型建筑石膏型高强石膏胶凝材料学胶凝材料学二水石膏的脱水反应方程式：二水石膏的脱水反应方程式：胶凝材料学胶凝材料学二石膏的脱水转变及脱水石膏的形成机理二石膏的脱水转变及脱水石膏的形成机理 二水石膏加热脱水时，由于加热的程度和条件不同，脱水石膏二水石膏加热脱水时，由于加热的程度和条件不同，脱水石膏的结构和特性也不同，如图的结构和特性也不同，如图3-83-8所示：所示：胶凝材料学胶凝材料学（一）（一）型半水石膏的形成机理型半水石膏的形成机理一次生成机理一次生成机理 二水石膏加热后直接形成二水石膏加热后直接形成型半水石膏型半水石膏 在较高的水蒸气压下，反在较高的水蒸气压下，反应速度应速度u u1 1u u2 2，中间产物主要，中间产物主要是是型半水石膏型半水石膏二次生成机理二次生成机理 二水石膏二水石膏脱水形成极不稳定脱水形成极不稳定的硬石膏的硬石膏，再立即吸附脱出的，再立即吸附脱出的水分子转变为水分子转变为型半水石膏。

型半水石膏 在水蒸气压很低或者真空条在水蒸气压很低或者真空条件下，反应速度件下，反应速度u u2 2u u1 1，按照反，按照反应（应（2 2）进行胶凝材料学胶凝材料学（二）（二）型半水石膏的形成机理及制备方法型半水石膏的形成机理及制备方法1.1.加压水蒸气法加压水蒸气法 在低温下缓慢析出的型半水石膏比在高温下快速析出的型半水石膏的硬化强度高且块状石膏原料的致密度越大，所得到的产品的需水量越小，硬化体的强度越高2.2.水溶液法水溶液法常压水溶液法：产品结晶度较差，并且脱盐，干燥较困难加压水溶液法：加入晶型转换剂，处理条件与晶型转换剂的种类、 浓度、水温及水热时间有关三）其他脱水相的形成（三）其他脱水相的形成可溶无水石膏向难溶的可溶无水石膏向难溶的型无水石膏的转变机理：型无水石膏的转变机理： Ball认为首先是在型硬石膏晶体中形成型石膏的晶芽，随后按照扩散规律长大胶凝材料学胶凝材料学三石膏相的结构特征及其特性三石膏相的结构特征及其特性（一）二水石膏（一）二水石膏 图3 各种石膏的填充排列方式（a）二水石膏；（b）半水石膏；（c）型无水石膏胶凝材料学胶凝材料学（二）半水石膏的结构与特性（二）半水石膏的结构与特性型与型与型半水石膏的差别型半水石膏的差别 ：1.在结晶形态上的差别 2.在晶粒分散度方面的差别 3.在水化热方面的差别 4.在差热分析方面的差别 5.在X射线衍射谱方面的差别图4 两种半水石膏的差热曲线图5 两种半水石膏的X射线衍射图胶凝材料学胶凝材料学（三）（三）型硬石膏型硬石膏型硬石膏的精细结构与半水石膏相似。

型硬石膏的精细结构与半水石膏相似型硬石膏水化时要经过半水石膏阶段在形成二水石型硬石膏水化时要经过半水石膏阶段在形成二水石膏，而。