无机胶凝材料项目化教程-石膏.ppt

《无机胶凝材料项目化教程》模块二气硬性胶凝材料项目一石膏1石膏胶凝材料的原料2石膏的相组成及其形成条件与机理3石膏脱水相的水化过程与机理4石膏浆体的硬化及其强度发展过程5石膏硬化浆体的结构与性质6建筑石膏及高强石膏的生产和质量标准7石膏材料的应用1石膏胶凝材料的原料石膏二、原料影响天然二水石膏品级的因素内容回顾2.2天然硬石膏（一）磷石膏在制备磷酸的过程中，磷矿石与硫酸反应，生成磷酸和二水硫酸钙，含量64~69%，1t磷酸产生5t磷石膏。3Ca3(PO4)2.CaF2+10H2SO4+20H2O→6H3PO4+10CaSO4.2H2O+2HF据资料显示：2007年我国共产磷石膏约3000万吨，预计至2010年产磷石膏约5000万吨。安徽江淮磷肥厂年产磷石膏约40万吨，目前库存约700万吨；安徽铜化集团年产磷石膏60万吨，目前库存约1000万吨。使用（二）排烟脱硫石膏脱硫石膏是以煤为燃料的企业（主要是火力发电厂），对产生的含SO2烟气进行脱硫净化处理，产生以二水硫酸钙为主要成分的副产物，也称为排烟脱硫石膏或FGD石膏。目前使用最广泛和最有效的脱硫方法是石灰石∕石膏法。国外日，德，美利用的很好。其反应方程式如下：CaCO3→CaO+CO2CaO+H2O→Ca(OH)2Ca(OH)2+SO2→CaSO3·0.5H2O+0.5H2OCaSO3·0.5H2O+0.5O2+1.5H2O→CaSO4·2H2O据资料显示：2007年我国脱硫石膏约1600万吨，目前库存约8000万吨。安徽是煤电大省，2007年生产脱硫石膏约80万吨，2010年产生220万吨脱硫石膏。（三）柠檬酸石膏在淀粉发酵生产柠檬酸的过程中，须加入碳酸钙中和，然后再加入硫酸酸解，所得废渣为柠檬酸石膏。其反应方程式如下：2C6H8O7.H2O+3CaCO3→Ca3(C6H8O7)2.4H2O+3CO2+H2OCa3(C6H8O7)2.4H2O+3H2SO4+2H20→2C6H8O7+3CaSO4.2H2O某研究团队发明了使用柠檬酸石膏制备纳米硫酸钙的技术方法。该技术已经申请国家专利，而且列为九三学社与地方合作2009年重点项目。目前该技术正尝试在我国最大的柠檬酸生产基地安徽进行工业化。2石膏的相组成及其形成条件与机理二、石膏的脱水转变及脱水石膏的形成机理α型半水石膏的形成机理α型半水石膏的形成机理：在加压水蒸气条件下由溶解析晶过程形成。α型半水石膏的制备方法加压水蒸气法在低温下缓慢析出的α型半水石膏比在高温下快速析出α型半水石膏强度高。水溶液法(常压和加压)水溶液法工业化生产效果不如加压水蒸气法效果好。二水石膏结构特征与特性晶体结构见图1-3，是由Ca2+和SO42-组成的离子结合层和水分子层交替形成的层状晶体结构。自然状态下结构稳定。在加热状态下，由于水分子层以及水分子层和离子层之间的结合力较弱，水分子易于脱出而使结构转变为各种脱水相。半水石膏结构特征与特性α型半水石膏与β型半水石膏具体差异3石膏脱水相的水化过程与机理3石膏脱水相的水化过程与机理3石膏脱水相的水化过程与机理二、半水石膏的水化过程与机理2.2半水石膏的水化机理局部化学反应理论在半水石膏水化过程中的某一中间阶段，半水石膏与水分子生成某种吸附络合物或某种胶凝体，然后这些中间产物再转化为二水石膏。也称之为胶体理论，分为三个阶段：水分子在半水石膏表面上吸附所吸附水分子的溶解新相生成。三、影响半水石膏水化过程的主要因素四、硬石膏的水化四、硬石膏的水化内容回顾4石膏浆体的硬化及其强度发展过程（基于溶解析晶理论）石膏胶凝材料在水化过程中，仅形成水化产物，浆体并不一定能形成具有强度的人造石。只有当水化物晶体互相连生形成结晶结构网时，才能硬化并形成具有强度的人造石材料。因此，石膏浆体的硬化过程就是结晶结构网的形成过程。一、石膏浆体结构强度的发展过程（一）温度对石膏浆体结构强度的影响（一）温度对石膏浆体结构强度的影响（二）水固比对石膏浆体结构强度的影响（三）半水石膏原始分散度对石膏浆体结构强度的影响5石膏硬化浆体的结构与性质（1）水化新生成物晶粒之间互相作用力的性质；范德华分子力（如硬化初期，结晶结构网被破坏后期）结晶接触点的化学键力（2）水化新生成物结晶粒子之间结晶接触点的数量与性质；单个接触点的强度单位体积中接触点的多少（3）硬化浆体中空隙的数量以及孔径大小的分布规律；孔隙率愈小，孔径愈小，则浆体强度和抗水性提高。二、石膏硬化浆体的强度三、石膏硬化浆体的耐水性6建筑石膏及高强石膏的生产和质量标准一、建筑石膏及高强石膏的生产建筑石膏的技术要求GB9776-1988建筑石膏【GB9776-2008新标准】（高强石膏的国家标准还未出台，仅有行业标准）GB/T5483-1996石膏和硬石膏GB/T17669.1-1999建筑石膏一般