石膏是一種重要的非金屬礦物資源,主要成分為硫酸鈣(CaSO4)的水合物。屬單斜晶系礦物,通常為白色、無色,有時因含雜質而成灰、淺黃、淺褐等色。條痕白色、透明。玻璃光澤,解理面珍珠光澤,纖維狀集合體絲絹光澤。
中國石膏礦產資源儲量豐富,中國石膏儲備量為824.86億噸,其中,硬石膏占總量的60%以上,優質石膏(如特級及一級石膏)占比相對較小,僅占總量的8%左右。
從地區分布看,山東省是中國石膏礦最多的地方,其石膏儲量約占全國總儲量的65%,主要石膏礦區包括棗莊底閣鎮。除此之外,內蒙古、青海、湖南也是重要的石膏產地,擁有大量石膏礦藏。
從石膏類型分布看,硬石膏主要分布在內蒙古、安徽、云南、湖南等地;泥質石膏、硬石膏、碳酸鹽質石膏等其他類型石膏儲量占19%,分布廣泛。
優質石膏資源主要集中在湖北應城、荊門,湖南衡山,廣東三水、四會,山東蒼山、棗莊以及山西平陸等地。
1. 化學成分與結構:
石膏的主要化學成分為硫酸鈣(CaSO?),常見有兩種形式:二水硫酸鈣(CaSO?·2H?O),即生石膏或軟石膏;和無水硫酸鈣(CaSO?),即硬石膏。
二水硫酸鈣在自然條件下較為常見,含有兩個結晶水分子,呈現為白色、灰白色或淺色,具有絲絹或玻璃光澤。
硬石膏不含結晶水,密度比二水硫酸鈣大,硬度也相對較高。
2.物理性質:
石膏的硬度較低,莫氏硬度僅為2至3.5(硬石膏),意味著它可以輕易地被刀片刻劃。
斷口呈現出絹絲樣光澤,質地較軟,容易破碎成粉末。
具有較好的可塑性和凝固性,加水混合后可迅速硬化,且在硬化過程中體積略有膨脹,這使得石膏制品表面光滑、尺寸精確。
3.用途方面:
1)建筑材料和水泥原料:石膏是重要的建筑材料之一,常用于制造石膏板、石膏砌塊、粉刷石膏等,因其良好的可加工性和防火性能而廣受歡迎。同時,石膏也是水泥生產中的添加劑,可以調節水泥的設定時間和增強其性能。
2)制造硫酸:通過化學處理,石膏可以轉化為二氧化硫,進而制成硫酸,這是許多化工產品的基礎原料。
3)醫療用途:熟石膏(又稱為燒石膏)遇水后能迅速固化,這一特性使其成為醫療領域中制作石膏繃帶的首選材料,用于固定骨折部位。
4)模具制造:固化后的熟石膏硬度適中,易于雕刻,因此常用于制作工藝品、雕塑、鑄造模具以及首飾模具等。
5)工業應用:石膏在橡膠、塑料行業中作為填料使用;在肥料、農藥中作為載體和改良劑;在油漆和紡織品生產中作為添加劑;在食品工業中作為穩定劑和成型劑;在醫藥行業中作為藥片粘合劑和填充劑;在日用化工、工藝美術、文教用品等領域也有廣泛應用。
6)其他用途:石膏還用于土壤改良,因為它可以幫助調節土壤的pH值和保持水分;在環保領域,石膏可以用來吸收煙氣中的硫氧化物,減少環境污染。
綜上所述,石膏礦因其多樣的物理和化學性質,在眾多行業中發揮著重要作用。
4.選礦加工方法:
石膏礦的分選通常涉及一系列步驟和工藝,以下是一個大致的概述:
原料破碎:首先,石膏礦石經顎式破碎機等設備進行破碎處理,將其破碎成符合要求的小塊狀物質,便于后續的處理和加工。
分選:破碎后的石膏進入分選,常采用光電選礦、電選或人工手選,將石膏礦種的夾石選出,同時也可根據情況選出纖維石膏、泥石膏、普通石膏和少量硬石膏。
而目前國內分選主要還是以人工手選為主,僅適用一些規模小、生產產量低、品質要求不高的礦企,但對于生產規模大、原礦處理產量高、品質分級要求嚴的中大型礦企,必須通過機械化分選設備才能達到分選要求和精度。
近些年,隨著技術突飛猛進的發展,光電選礦技術已經較為成熟,尤其在石膏選礦方面,名德光電推出的設備,有適用具有顏色差異的石膏礦分選的礦石色選機;也有適用需要對石膏品位分級、種類分選的人工智能分選機。
研磨:經過破碎后的石膏需要通過研磨進行二次處理。在研磨環節中,將石膏通過球磨機等設備進行機械研磨,使其粒度大小達到預定的標準要求,為后續的浮選處理提供更好的條件。
浮選:研磨后的石膏進入浮選環節,通過添加浮選劑,利用石膏與其他雜質的物理和化學性質差異,實現石膏和雜質的分離。
煅燒:分選后的石膏會進行煅燒處理,以去除其中的水分和雜質,提高其純度和穩定性。煅燒工藝包括干法和濕法兩種,可以根據不同的需求和產品要求選擇合適的工藝。
生石膏的煅燒工藝分為干法和濕法兩種。干法煅燒是在常壓下(或水蒸汽低分壓下)對生石育加熱脫水,并隨溫度不同而生成B型半水石膏、Ⅱ型無水石膏或過燒石膏。這種產品是建筑中常用的熟石膏、澆注石膏或預制品石膏。濕法煅燒是在高壓釜中的水蒸汽壓下,或在低壓下沸點高于100℃的鹽溶液中對生石膏進行加熱處理,產品為a型半水石,可用作澆注的特種石基礎材料。