工业副产石膏在建筑材料中应用研究

工业副产石膏在建筑材料中的应用研究
摘要：现代建筑正向智能，环保方向发展，而建筑材料的环保性能是建筑环保的基础。

石膏这种轻质，防火，保温，吸声，调节空气的智能环保材料是新建筑材料的一个发展方向。

工业副产石膏产量大，成本低是建筑石膏的理想原材料。

abstract： the modern buildings are developing in intelligent and environmental protection direction， and the environmental performance of building materials is the basis of environmental protection. gypsum as intelligent environmental protection material is a new development direction of building materials with its lightweight， fire protection， thermal insulation， sound absorption and air conditioning. the industrial by-product gypsum with its characteristics of great output and low cost is an ideal raw material of building gypsum.
关键词：工业副产石膏；环保；建筑材料
key words： industrial by-product gypsum；environmental protection；building materials
中图分类号：tu5 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）19-0114-02
1 工业副产石膏
1.1 什么是工业副产石膏工业副产石膏也叫化学石膏，是工业
生产中由化学反应生成的以硫酸钙（主要为无水和二水硫酸钙）为主要成分的工业副产品。

工业副产石膏主要有磷石膏、脱硫石膏、柠檬酸石膏、氟石膏等品种[1]。

工业副产石膏是工业生产中的废弃物，每年大约产生3000万吨以上，这些副产品传统的处理方法是在露天场所集中堆放。

这种露天堆放的方法不仅危害自然环境，而且企业每年购买土地用于堆放这些副产品的费用也以百万元的速度递增，同时也是对资源的一种浪费。

工业副产石膏的开发利用不仅可以解决大量工业废料的存放问题，也给建筑材料带来了绿色变革。

1.2 工业副产石膏的分类
1.2.1 磷石膏磷石膏是磷肥及磷复合肥工业加工的副产品，年产量达2000万吨以上。

在磷石膏的制造过程中，磷石膏生成条件的不同，磷矿石及添加物的不同，导致其结晶形态和杂质含量也不同，从而得到性状不同的各种磷石膏。

磷石膏原料的这些特性，使其用途受到很大限制。

近年来，针对磷石膏的研究发展显著，磷石膏通过改性已经可以应用到环保建材中，工业副产石膏产量的绝大部分是磷石膏。

1.2.2 脱硫石膏脱硫石膏又称排烟脱硫石膏、硫石膏或fgd石膏，是对含硫燃料（主要是煤）燃烧后产生的烟气进行脱硫净化处理而得到的工业副产石膏。

据初步统计，目前已投入运行和即将投入运行的脱硫机组总容量为2800多mw，到2010年，全国火电厂烟气脱硫机组总容量达到40000-50000mw，也就是说，每年产生纯度
85%以上的烟气脱硫石膏850万吨[2]。

1.2.3 柠檬酸石膏柠檬酸石膏的产生据统计每年约有100万吨左右，其二水硫酸钙含量均较高，大多均在85%以上。

由于其中的残留杂质多为有机酸类，对石膏产品的生产、应用均有很大的影响[2]。

因此，除部分经技术处理或应用外，大多均得不到应用，一般采用圈地堆放的方式进行处理。

2 石膏在建筑材料中的应用
2.1 工业副产石膏的来源和应用我国是石膏世界储量大国和产量大国，已察明储量为638亿吨，2004年中国石膏矿石产量已达2952.6万吨，均占世界第一，尤其近年来，我国经济高速发展，对各种矿石资源（包括能源）需求量大增，我国是石膏资源大国。

实用性较强的二水硫酸钙含量在90%以上的优质石膏比较少，优质石膏只占总储量的8%，同时石膏又不是可再生资源，为国家长远可持续发展，重视石膏行业的循环再利用，减少工业发展对石膏矿产资源的过分使用，加强劣质石膏的利用，加强对化学石膏的利用，实行循环经济的发展观念，是具有战略意义的决策[3]。

在建筑建材领域，对石膏原材料的要求较低。

因此经过改性的各类工业副产石膏在建材中的发展前景广阔。

工业副产石膏在建材中的主要产品有纸面石膏板，石膏砌块，石膏板条，石膏粉体材料，石膏速成墙体等等。

石膏建材与传统砖混结构建筑材料相比有许多优点：防火、吸水、隔音、调节室内湿度、抗菌除味、自洁净、防辐射等特点，其可循环再利用的特性，符合环保节能要求。

2.2 建筑石膏的性能改善
2.2.1 石膏组分的改进普通建筑石膏制品的吸水率较高，其饱和吸水后的强度降低很多。

而影响石膏制品耐水性的因素主要有：石膏的大溶解度、石膏体内的大量微裂缝，以及石膏材料自身的高孔隙率。

针对这些特性，采用多材料复配可改善石膏防水性。

通过掺加石蜡、聚乙烯醇、减水剂、硼砂的复配使石膏晶体相互紧密搭接，在增加石膏体强度的前提下提高防水性能。

在这种复配中，石蜡的作用是收缩孔隙，降低吸水率，但与此同时石膏的强度有所下降。

而聚乙烯醇对石膏有缓凝作用，可使石膏晶体有充足的发育时间，进而强化晶体结构，达到增加强度的目的。

减水剂把石膏中的游离水释放出来，增加石膏浆体的流动性，减少石膏用水量，从而保证石膏具有较好地密实性，增加石膏强度。

通过对这四种材料的复配既提高了石膏防水性能，同时也没有降低石膏强度。

其他通过改变石膏组成成分的防水方法还有：掺加萘系高效减水剂防水，掺加三乙醇速成核防水，掺加乳化石蜡防水，掺加硅质材料防水，掺加高分子醇类的调节剂。

另外，还有用防水液对石膏表面进行镀膜处理，提高强度，耐磨性，通过涂刷丙烯酸外涂膜形成致密憎水膜防水，提高材料防水性能。

2.2.2 工业副产石膏加工工艺的改进
2.2.2.1 磷石膏的加工工艺磷石膏加工的主要方法有湿法磷酸生产工艺，其采用水洗净化消除可溶磷的影响，经过两次水洗，将可溶磷转化为难溶的磷酸钙盐，达到固磷，消除有害杂质，提高性
能。

水洗后进行煅烧，粉磨，陈化处理。

另一种磷石膏加工方法是“闪烧法”，这种快烧工艺将未进行预处理的石膏原料置于窑（炉）内采用数百度的高温热气流与原料接触，在短时间内完成干燥、煅烧、筛分的过程。

这种方法缩短了加工时间，避免了水洗法的大量水污染。

2.2.2.2 脱硫石膏的加工工艺脱硫石膏的加工有：①连续式炒锅、内加热管回转窑，这种间接加热方式是慢烧工艺；②气流式煅烧，彼德斯磨（peters-mill）；③直热式回转窑；④流化床式煅烧炉，后面这三种方式是快烧工艺。

2.2.2.3 石膏生产设备整体墙技术可直接利用未预处理的工业副产石膏进行加工，石膏整体墙具有环保节能、自主呼吸、防火、隔音、轻质、施工方便等优点。

与传统砖混结构相比，石膏墙体在环保性能，墙体重量，导热系数，耐火性，抗震性，隔音性能，都有明显优势。

而且整体墙可以省去内墙体的二次装修，当前住宅建筑中的工程涂料，被认为具有毒性，人们在装修住宅时，首先将其祛除，然后抹石膏粉，大白，装饰涂料，经多道工序后才可使用，而且这些过程中的材料污染对环境危害依然巨大，近年多次发生装饰涂料污染物超标的事件。

而就住宅中的楼板墙体的吸水性能来看，在住宅装修过程中必须要对卫生间、厨房进行防水处理。

而石膏材料对水具有一定的吸收能力，因此通过上面提到的石膏防水处理提高墙体防水性能，省去房屋装修中的防水步骤。

这些功能将大大节约能源。

国外一种rfc流化床式石膏焙烧炉，可将工业副产石膏直接加工为高强度建筑石膏。

另一种rbs石膏速成墙技术是将工业副产石膏作为原材料，生产出长12米，高3米的墙板。

这种石膏墙板可与钢筋混凝土共同使用形成建筑结构。

其质量轻、防水防潮、抗震性好等特点使石膏产品得以在建筑墙体建设中得以应用。

我国石膏制品厂家也在尝试石膏速成墙工业化生产。

3 结语
工业副产石膏在建筑材料中的应用，不仅是环保性的积极体现，解决了大量废弃工业副产石膏的储存问题。

而且，石膏建材在建筑施工，房屋装修等施工中部分代替水泥沙浆，传统砖混结构将大大降低生产能耗，同时降低施工工作量，提高房屋质量，简化房屋装修步骤，提高房屋隔音性能，保温性能，调节空气湿度功能，为打造易居生活环境创造环保健康的保证。

参考文献：
[1]杨新亚.化学石膏品质的综合评价分析[j].
[2]王立明.几种主要的工业副产石膏资源化利用途径[j].
[3]段庆奎.石膏行业的循环经济[j].
[4]王惠琴.磷石膏原料特性对熟石膏粉产品强度的影响研究[j].。