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(wú)色,有時(shí)因含雜質(zhì)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(guó)石膏礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量豐富,中國(guó)石膏儲(chǔ)備量為824.86億噸,其中,硬石膏占總量的60%以上,優(yōu)質(zhì)石膏(如特級(jí)及一級(jí)石膏)占比相對(duì)較小,僅占總量的8%左右。
從地區(qū)分布看,山東省是中國(guó)石膏礦最多的地方,其石膏儲(chǔ)量約占全國(guó)總儲(chǔ)量的65%,主要石膏礦區(qū)包括棗莊底閣鎮(zhèn)。除此之外,內(nèi)蒙古、青海、湖南也是重要的石膏產(chǎn)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(nèi)蒙古、安徽、云南、湖南等地;泥質(zhì)石膏、硬石膏、碳酸鹽質(zhì)石膏等其他類型石膏儲(chǔ)量占19%,分布廣泛。
優(yōu)質(zhì)石膏資源主要集中在湖北應(yīng)城、荊門,湖南衡山,廣東三水、四會(huì),山東蒼山、棗莊以及山西平陸等地。
1. 化學(xué)成分與結(jié)構(gòu):
石膏的主要化學(xué)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(wú)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(gè)結(jié)晶水分子,呈現(xiàn)為白色、灰白色或淺色,具有絲絹或玻璃光澤。
硬石膏不含結(jié)晶水,密度比二水硫酸鈣大,硬度也相對(duì)較高。
2.物理性質(zhì):
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(xiàn)出絹絲樣光澤,質(zhì)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(guò)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(shí),石膏也是水泥生產(chǎn)中的添加劑,可以調(diào)節(jié)水泥的設(shè)定時(shí)間和增強(qiáng)其性能。
2)制造硫酸:通過(guò)化學(xué)處理,石膏可以轉(zhuǎn)化為二氧化硫,進(jìn)而制成硫酸,這是許多化工產(chǎn)品的基礎(chǔ)原料。
3)醫(yī)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(yī)療領(lǐng)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(yè)應(yīng)用:石膏在橡膠、塑料行業(yè)中作為填料使用;在肥料、農(nóng)藥中作為載體和改良劑;在油漆和紡織品生產(chǎn)中作為添加劑;在食品工業(yè)中作為穩(wěn)定劑和成型劑;在醫(yī)藥行業(yè)中作為藥片粘合劑和填充劑;在日用化工、工藝美術(shù)、文教用品等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。
6)其他用途:石膏還用于土壤改良,因?yàn)樗梢詭椭{(diào)節(jié)土壤的pH值和保持水分;在環(huán)保領(lǐng)域,石膏可以用來(lái)吸收煙氣中的硫氧化物,減少環(huán)境污染。
綜上所述,石膏礦因其多樣的物理和化學(xué)性質(zhì),在眾多行業(yè)中發(fā)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(gè)大致的概述:
原料破碎:首先,石膏礦石經(jīng)顎式破碎機(jī)等設(shè)備進(jìn)行破碎處理,將其破碎成符合要求的小塊狀物質(zhì),便于后續(xù)的處理和加工。
分選:破碎后的石膏進(jìn)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(shí)也可根據(jù)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(guó)內(nèi)分選主要還是以人工手選為主,僅適用一些規(guī)模小、生產(chǎn)產(chǎn)量低、品質(zhì)要求不高的礦企,但對(duì)于生產(chǎn)規(guī)模大、原礦處理產(chǎn)量高、品質(zhì)分級(jí)要求嚴(yán)的中大型礦企,必須通過(guò)機(jī)械化分選設(shè)備才能達(dá)到分選要求和精度。
近些年,隨著技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展,光電選礦技術(shù)已經(jīng)較為成熟,尤其在石膏選礦方面,名德光電推出的設(shè)備,有適用具有顏色差異的石膏礦分選的礦石色選機(jī);也有適用需要對(duì)石膏品位分級(jí)、種類分選的人工智能分選機(jī)。
研磨:經(jīng)過(guò)破碎后的石膏需要通過(guò)研磨進(jìn)行二次處理。在研磨環(huán)節(jié)中,將石膏通過(guò)球磨機(jī)等設(shè)備進(jìn)行機(jī)械研磨,使其粒度大小達(dá)到預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)要求,為后續(xù)的浮選處理提供更好的條件。
浮選:研磨后的石膏進(jìn)入浮選環(huán)節(jié),通過(guò)添加浮選劑,利用石膏與其他雜質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)差異,實(shí)現(xiàn)石膏和雜質(zhì)的分離。
煅燒:分選后的石膏會(huì)進(jìn)行煅燒處理,以去除其中的水分和雜質(zhì),提高其純度和穩(wěn)定性。煅燒工藝包括干法和濕法兩種,可以根據(jù)不同的需求和產(chǎn)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(duì)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(wú)水石膏或過(guò)燒石膏。這種產(chǎn)品是建筑中常用的熟石膏、澆注石膏或預(yù)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(diǎn)高于100℃的鹽溶液中對(duì)生石膏進(jìn)行加熱處理,產(chǎn)品為a型半水石,可用作澆注的特種石基礎(chǔ)材料。