第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

研究 結(jié)果表明，從結(jié)晶形態(tài)和制品強(qiáng)度關(guān)系來(lái)看，α半水石膏不一定就是高強(qiáng)石膏，結(jié)晶發(fā)育良好、呈短柱狀的α半水石膏晶體是制備高強(qiáng)石膏材料的前提條件。因而一定溫度下?lián)郊愚D(zhuǎn)晶劑、常壓低溫溶液法、純水法等新工藝方法的 研究 就成為高強(qiáng)石膏材料領(lǐng)域幾個(gè)極為活躍的 研究 熱點(diǎn)。

1、高強(qiáng)石膏晶形轉(zhuǎn)化劑的 研究

守山逸郎指出，α半水石膏結(jié)晶形態(tài)和大小主要決定于相對(duì)飽和程度的大小。若溫度一定，石膏的二水物與半水物溶解度一定，過(guò)飽和度為定值，要改變結(jié)晶形狀和大小，只能依靠外來(lái)因素，如添加晶形轉(zhuǎn)化劑，亦稱(chēng)轉(zhuǎn)晶劑。

S.E. Edinger 研究 了外加離子HSO4－、H＋、NO3－、Na＋、Ag＋、Sr2＋、OH－等對(duì)石膏晶面生長(zhǎng)的影響。通過(guò)陰、陽(yáng)離子對(duì)不同晶面的選擇性吸附，改變2種石膏的溶解度，并控制和平衡各晶面的相對(duì)生長(zhǎng)速度，限制α半水石膏雛晶在C軸方向上的生長(zhǎng)和晶核形成的數(shù)目。

轉(zhuǎn)晶劑的作用機(jī)理尚無(wú)成熟的理論，最新的 研究 結(jié)果有雜質(zhì)吸附理論、雙電層理論，仲維卓等 研究 了硫酸鹽晶體的結(jié)晶習(xí)性與晶體形貌之間的關(guān)系，岳文海等人首次提出了復(fù)合轉(zhuǎn)晶劑在C軸方向的晶面上形成網(wǎng)絡(luò)狀“緩沖薄膜”吸附層，阻礙了結(jié)晶基元在該方向晶面上結(jié)合、生長(zhǎng)的觀點(diǎn)。

綜合國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料，轉(zhuǎn)晶劑主要有無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)酸鹽(如二元羧酸鹽及其衍生物、烷基芳基磺酸鹽等)2大類(lèi)，從對(duì)α半水石膏晶形轉(zhuǎn)化效果來(lái)看，以二者復(fù)合使用效果較佳。

2、高強(qiáng)石膏材料制備新工藝、新方法

二水石膏只有浸泡在水溶液中，或在有一定壓力的水蒸氣中，才會(huì)脫水形成α半水石膏。近年來(lái)高強(qiáng)石膏制備工藝和方法有了一定的進(jìn)展。鹽水法雖然早已提出，但常壓鹽溶液法卻是近十年發(fā)展起來(lái)的新理論，也是高強(qiáng)石膏材料 研究 的方向。此法將磨細(xì)的二水石膏置于鹽類(lèi)溶液中煮沸一定時(shí)間后，進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、干燥，不需壓力容器，但工藝較為復(fù)雜。 研究 范圍仍在沸點(diǎn)溫度（104℃）以上，產(chǎn)物為針狀晶體，最高強(qiáng)度為35MPa。目前仍處于實(shí)驗(yàn)室 研究 階段，國(guó)內(nèi)外均未見(jiàn)有工業(yè)化生產(chǎn)的報(bào)道。

吳羽法是1992年日本在水熱法基礎(chǔ)上 研究 提出的一種新工藝，它綜合了添加轉(zhuǎn)晶劑和晶種2方面的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。

岳文海首創(chuàng)了在常壓酸介質(zhì)中處理石膏原礦制備高強(qiáng)石膏的方法，并取得了良好的實(shí)際應(yīng)用效果。

王瑞磷等人通過(guò)工藝條件的控制和摻加外加劑，在實(shí)驗(yàn)室制備出抗壓強(qiáng)度達(dá)100MPa的高強(qiáng)石膏材料。

岳文海等人提出了常壓鹽溶液法，首次在90℃左右的較低溫度的鹽介質(zhì)中制得結(jié)晶形態(tài)良好、試體強(qiáng)度較高、呈短柱狀的α半水石膏晶體。低溫條件下高強(qiáng)石膏的形成機(jī)理與特性 研究 成為石膏理論中的一項(xiàng)前沿課題，正逐漸受到人們的重視。

用排煙脫硫石膏（亦稱(chēng)化學(xué)石膏）制備α半水石膏的 研究 在日本、德國(guó)較為充分，最新的 研究 資料介紹了Knauf工藝、POLCAL工藝和摻ABS法。

此外，外加劑改性和合理的級(jí)配也是制備高強(qiáng)石膏材料的途徑之一，亦見(jiàn)有以堿渣和磷石膏為原料生產(chǎn)α半水石膏的報(bào)道以及生產(chǎn)工藝設(shè)備方面的 研究 報(bào)道。

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程

生產(chǎn)高強(qiáng)石膏傳統(tǒng)工藝有兩種：蒸壓法和水熱法；前者設(shè)備投資較小，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，主要用于生產(chǎn)干抗壓強(qiáng)度在30MPa—40Mpa之間的、用于建筑材料和陶瓷模具，這種高強(qiáng)石膏強(qiáng)度完全可以滿(mǎn)足建筑材料和陶瓷模具，且價(jià)格較低，市場(chǎng)需求量很大；而后者設(shè)備投資大，工藝復(fù)雜，主要用于生產(chǎn)干抗壓強(qiáng)度在60Mpa以上的、用于牙齒模具、鑄造模具等，價(jià)格高昂，用量很小。目前，國(guó)內(nèi)有近百條以天然石膏為原料、采用蒸壓法工藝生產(chǎn)高強(qiáng)石膏的生產(chǎn)線(xiàn)，其中大多數(shù)是建立在寧夏石膏 研究 院的技術(shù)基礎(chǔ)上的。

用水熱法生產(chǎn)α型半水石膏的流程是：石膏原礦→破碎→磨粉→反應(yīng)釜（加水與藥劑）→清洗→脫水干燥→包裝。

但由于傳統(tǒng)的蒸壓法工藝是采用塊狀的天然石膏為原料，所以這種工藝及其蒸壓設(shè)備就不能直接用于粉末狀的脫硫石膏；國(guó)外對(duì)于用脫硫石膏采用蒸壓法生產(chǎn)高強(qiáng)石膏時(shí)，首先要將脫硫石膏干燥和擠壓成塊狀，然后再應(yīng)用傳統(tǒng)的蒸壓法工藝；這種工藝不僅增加了干燥——壓塊——再濕蒸——再粉碎的兩組往復(fù)無(wú)效的工藝環(huán)節(jié)，還增加了能耗。因此，國(guó)內(nèi)有企業(yè)根據(jù)高強(qiáng)石膏的生產(chǎn)工藝和脫硫石膏的特點(diǎn)，發(fā)明了“全封閉式熟石膏粉生產(chǎn)工藝”（發(fā)明專(zhuān)利號(hào)：200610012448.0）；它與以天然石膏為原料的高強(qiáng)石膏生產(chǎn)工藝——蒸壓法相比，它減去了干燥、壓塊、蒸壓反應(yīng)后的再破碎這些往復(fù)工藝過(guò)程；即減少了設(shè)備投資和工藝環(huán)節(jié)，又降低了能耗和加快了生產(chǎn)效率；目前，已利用這項(xiàng)技術(shù)和相應(yīng)設(shè)備，以脫硫石膏為原料生產(chǎn)出了合格的高強(qiáng)石膏粉。“全封閉式熟石膏粉生產(chǎn)工藝”還具有以下特點(diǎn)：

1、工藝簡(jiǎn)潔，集烘干、煅燒、蒸壓反應(yīng)為一體。

2、同一設(shè)備能生產(chǎn)多種產(chǎn)品（建筑石膏、高強(qiáng)石膏、陶模石膏）。

3、無(wú)需除塵設(shè)備，潔凈生產(chǎn)。

4、壓力炒鍋沒(méi)有熱空氣排出，與其它采用蒸汽熱源的熟石膏生產(chǎn)設(shè)備相比，可降低熱耗40%--70%，從而產(chǎn)品成本低。

5、最低能利用100℃左右的各種熱源，尤其能夠有效利用蒸汽熱能。

第三節(jié) 國(guó)內(nèi)外技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 分析

在相同外部條件下，決定材料導(dǎo)熱系數(shù)高低的主要因素是材料的氣孔率，而材料本身物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)于材料整體的導(dǎo)熱系數(shù)則不是主要因素；例如，上表中玻璃微珠的主要礦物相是二氧化硅和三氧化二鋁，這兩種礦物的導(dǎo)熱系數(shù)分別是11W/(m•k)和27W/(m•k)，均高于石膏的導(dǎo)熱系數(shù)（0.2～0.28W/(m•k)）；但由于玻璃微珠的氣孔率遠(yuǎn)高于充氣石膏板的，因此玻璃微珠的導(dǎo)熱系數(shù)僅是充氣石膏板的17%～24%。另外，材料本身物質(zhì)的強(qiáng)度是形成其氣孔率的決定因素，材料本身物質(zhì)的強(qiáng)度高，就可以使材料的形成較高的氣孔率，從而形成較低的導(dǎo)熱系數(shù)；反之，亦反；例如，可以制成很細(xì)的鋼網(wǎng)，而不能制成很細(xì)的石膏網(wǎng)。各材料本身物質(zhì)的強(qiáng)度與其導(dǎo)熱系數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系也證明了上述觀點(diǎn)；例如，同是充氣石膏板，由高強(qiáng)石膏生產(chǎn)出的充氣石膏板，其導(dǎo)熱系數(shù)就低于建筑石膏生產(chǎn)出的充氣石膏板；這說(shuō)明盡管這兩種充氣石膏板的本身礦物相都是石膏，但由于高強(qiáng)石膏的強(qiáng)度是建筑石膏三倍，高強(qiáng)石膏生產(chǎn)出的充氣石膏板的氣孔率高于建筑石膏的；因此，前者的導(dǎo)熱系數(shù)低于后者的。

采用水熱法生產(chǎn)出的高強(qiáng)石膏，其強(qiáng)度又遠(yuǎn)高于蒸壓法生產(chǎn)出的高強(qiáng)石膏，由此可見(jiàn)：如果采用連續(xù)式水熱法生產(chǎn)出的高強(qiáng)石膏漿液直接生產(chǎn)充氣石膏板，不僅可以降低制粉能耗，而還會(huì)進(jìn)一步提高充氣石膏板的氣孔率，從而進(jìn)一步降低現(xiàn)在工藝條件下生產(chǎn)的充氣石膏板的導(dǎo)熱系數(shù)，用于建筑物的外墻保溫，達(dá)到既不增加墻體厚度，又能達(dá)到節(jié)能60%～65%的領(lǐng)先指標(biāo)；從而取代現(xiàn)在通用的建筑物外墻外保溫材料——聚苯材料，克服其易老化的重大缺陷；如果這種高保溫隔熱的充氣石膏板能開(kāi)發(fā)成功，它的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益將無(wú)法估量！目前，這種高保溫隔熱充氣石膏板的 研究 工作主要是：充氣石膏板連續(xù)成型設(shè)備的研發(fā)及其與連續(xù)式水熱法生產(chǎn)出的高強(qiáng)石膏漿液澆注過(guò)程的銜接工藝設(shè)計(jì)，另外是高強(qiáng)石膏漿液的各種添加劑的選擇與配比。
 

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