【正文】 的意義與研究內(nèi)容 本課題的意義石膏與水泥、石灰并稱為無機(jī)膠凝材料的三大支柱。探討激發(fā)體系中激發(fā)物在硬石膏水化過程中起的作用及激發(fā)機(jī)理，探索硬石膏礦中成分對激發(fā)體系的影響，研究硬石膏中各成分與激發(fā)體系的相互關(guān)系，運(yùn)用此機(jī)理來指導(dǎo)硬石膏的應(yīng)用。硬石膏還可以生產(chǎn)硫酸并聯(lián)產(chǎn)水泥[22]。紙面石膏板在新型建筑材料中更具有重要的地位,它具有質(zhì)輕、抗震、隔熱保溫、隔音吸濕、收縮率低、裝飾性能好且具有可加工性(可鋸、釘、刨、鉆孔)等優(yōu)良的特性。② 在硬石膏膠結(jié)料及其產(chǎn)品中的應(yīng)用1）：粉刷石膏[2,5,27]。隨著硬石膏研究的不斷深入，硬石膏在建材領(lǐng)域和非建材領(lǐng)域都取得了一定的突破，應(yīng)用范圍正在不斷拓寬。使二水石膏晶體細(xì)化，硬化體強(qiáng)度提高。并且還進(jìn)行了硬石膏的活性研究，首先是進(jìn)行的是物理活化，認(rèn)為煅燒粉料則很容易使表面發(fā)生燒結(jié)現(xiàn)象，而降低活性。 國內(nèi)外硬石膏活性激發(fā)研究進(jìn)展 硬石膏活性低、水化硬化極慢是限制其開發(fā)利用的重要原因，因此對硬石膏水化理論的研究以及通過各種途徑改善硬石膏的活性有著極其重要的意義。硬石膏溶解水化活性與其分散量正相關(guān)，增大硬石膏細(xì)度，可有效提高其溶解活性。(6)：硬石膏制品容重較高，有膨脹性。(2)：純凈的硬石膏透明、無色或白色，而硬石膏礦常因含雜質(zhì)而成暗灰色，有時微帶紅色或藍(lán)色，玻璃光澤，解理面呈珍珠光澤。硬石膏礦石呈白、灰、淺藍(lán)色，致密堅硬，局部半透明，如圖 ，主要礦物為硬石膏，還有少量石膏，二者之和大于 85%，以及少量蒙脫石、水云母、白云石、方解石和天青石，具有粒狀、鱗片狀、柱狀、纖維狀變晶結(jié)構(gòu)，團(tuán)塊狀、紋層狀、斑狀、角礫狀構(gòu)造。 硬石膏資源狀況我國天然硬石膏礦產(chǎn)資源非常豐富，在已探明的石膏資源儲量中，硬石膏約占石膏資源總量的 42～60%，總的遠(yuǎn)景儲量達(dá) 300 億噸，居世界第一[1]。 關(guān)鍵詞 天然硬石膏；粉磨；煅燒；激發(fā)劑；活性AbstractThe subject of natural anhydrite in position, structure and hydration and hardening performance analysis of the activity of natural anhydrite and different excitation channels, focuses on the grinding activated, calcined double salt activator activation and three ways of anhydrite To stimulate activity, by measuring the hydration rate of anhydrite, standard consistency, setting time and strength of hardened water of different ways to stimulate the hardening characteristics were studied. Testing using SEM and XRD, technology, research the anhydrite gypsum hardened body of the crystal morphology and crystal structure of calcined anhydrite.Experimental results show that the activity of grinding is to improve the hydration of anhydrite effective means of grinding to make the structure of natural anhydrite in the destruction of dense, particle refinement, with the increase of water contact surface area, hydration increased. The longer the grinding time, energy consumption has increased along with, so the grinding time not too long. Anhydrite fineness control in the 4000 ~ 5000cm2 /g is appropriate.Under certain heat treatment, the hydration capacity of anhydrite has also been enhanced. Anhydrite after calcination, the lattice distortion and improve the surface free energy, but also improves the grindability test shows that, 150 ℃ calcined best. Calcined at 150 ℃, anhydrite CaSO4 ? 2H2O in the deposed βCaSO4 ? 1/2H2O, βCaSO4 ? 1/2H2O high hydration activity, it can generate rapid hydration of CaSO4 ? 2H2O, the hard Gypsum seed production induced by the hydration effect, so that anhydrite CaSO4 ? 2H2O in liquid crystal nucleation and growth rate accelerated.Singledoped 5% after calcined alum, 3d hydration rate of %, 28d hydration rate of %。硬石膏煅燒后，其晶格發(fā)生畸變，提高了表面自由能，同時也提高了易磨性，試驗表明，150℃下煅燒效果最好。試驗研究結(jié)果表明，粉磨是提高硬石膏水化活性的有效手段，粉磨使天然硬石膏的致密結(jié)構(gòu)遭到破壞，顆粒細(xì)化，與水接觸的比表面積增加，水化作用增強(qiáng)。2H2O，對硬石膏的水化產(chǎn)生晶種誘導(dǎo)效應(yīng)，使硬石膏在液相中 CaSO4 activity目錄摘 要 IAbstract II第1章 緒論 1 硬石膏資源狀況 1 天然硬石膏性能特點 1 國內(nèi)外研究及應(yīng)用現(xiàn)狀 3 3 國內(nèi)外硬石膏活性激發(fā)研究進(jìn)展 3 硬石膏的應(yīng)用現(xiàn)狀 5 硬石膏研究熱點 7 存在的主要問題 8 本課題研究的意義與研究內(nèi)容 8 本課題的意義 8 本課題研究內(nèi)容 9第二章 原材料及試驗方法 10 主要原材料 10 天然硬石膏 10 化學(xué)試劑 10 試驗方法 10 硬石膏水化率的測定 10 材料物理力學(xué)性能測定 11 X 射線衍射分析 11 掃描電鏡分析 11 粉磨處理 11 煅燒處理 11 實驗儀器設(shè)備 12第3章 原材料性能及初步試驗 13 原材料性能測試 13 天然硬石膏化學(xué)組成 13 13 13 14 14 天然硬石膏水化率的測定 14 試驗結(jié)果分析 15第4章 硬石膏粉磨活化 16 粉磨對硬石膏細(xì)度與外觀的影響 16 粉磨對硬石膏細(xì)度的影響 16 粉磨對硬石膏顆粒外觀的影響 16 不同細(xì)度硬石膏的水化活性 17 細(xì)度對硬石膏水化活性的影響 17 細(xì)度對硬石膏硬化體強(qiáng)度的影響 19 小結(jié) 20第5章 硬石膏煅燒活化 21 煅燒對硬石膏易磨性及密度的影響 21 21 煅燒硬石膏粒徑分析 22 煅燒對硬石膏水化率及其硬化體強(qiáng)度的影響 23 小結(jié) 24第6章 生產(chǎn)工藝與激發(fā)劑復(fù)合對硬石膏水化活性的影響 25 25 正交設(shè)計實驗 26 26 正交配比試驗結(jié)果 26 正交試驗極差分析 27第7章 機(jī)理分析 30 天然硬石膏水化的熱力學(xué)依據(jù) 30 天然硬石膏水化機(jī)理 30 30 30 化學(xué)活化方法 31 硬石膏的激發(fā)機(jī)理 31 細(xì)度改善硬石膏水化活性的原因 32 硬石膏煅燒活化的原因 33 33 煅燒硬石膏XRD分析 33 硬石膏硬化體XRD分析 34 掃描電鏡分析 35第8章 環(huán)保與經(jīng)濟(jì)效益分析 37 環(huán)保效益分析 37 經(jīng)濟(jì)效益分析 37第9章 結(jié)論與建議 39 結(jié)論 39 建議 39參考文獻(xiàn) 40致 謝 42第1章 緒論 石膏作為建筑材料在建筑中的應(yīng)用是十分廣泛的。這種礦物根據(jù)化學(xué)組成、礦層和成因可以分為數(shù)種石膏。C時，ⅢβCaSO4轉(zhuǎn)變?yōu)镮ICaSO4，同時形成一種很致密的穩(wěn)定的結(jié)晶相。天然硬石膏中常含有510％的二水石膏。 國內(nèi)外研究及應(yīng)用現(xiàn)狀硬石膏溶解度大于二水石膏，其水化反應(yīng)是熱力學(xué)自發(fā)過程，所以其具備膠凝性。在激發(fā)劑的作用下，通過改變硬石膏水化硬化模式可以達(dá)到激發(fā)其活性的目的，使硬石膏水化活性提高，凝結(jié)時間縮短，強(qiáng)度增加。這些激發(fā)劑除了與硬石膏形成復(fù)鹽外，還起到減緩拌合水的蒸發(fā)，使體系水化充分的作用。堿性激發(fā)劑的作用比較復(fù)雜，在不同堿性介質(zhì)中硬石膏的溶解量可以增大也可以降低；由于堿性發(fā)劑的作用可以產(chǎn)生新相使硬石膏膠結(jié)料的強(qiáng)度逐漸提高、由氣硬性向水硬性轉(zhuǎn)化。鹽類在硬石膏表面的析晶或生成復(fù)鹽增加了異相晶核，有效降低二水石膏成核時的表面能位壘，加速了二水石膏析晶，從而促進(jìn)硬石膏水化。4）：作為硫鋁酸鹽水泥的原料。在一定的條件下，硬石膏或煅燒硬石膏能激發(fā)粉煤灰[28]、礦渣等活性較低的物質(zhì)，因此在利用這些固體廢物制備膠凝材料的過程中，硬石膏或煅燒硬石膏經(jīng)常摻入以激發(fā)活性。1985年發(fā)明了由30%～40%的硫鋁酸鹽水泥熟料、40%～60%的石膏、10%～20%的石灰共同粉磨而成的無堿混凝土膨脹劑(CSA類膨脹劑)，解決了由明礬石類膨脹劑在水化過程中，釋放堿造成的堿集料反應(yīng)問題。硬石膏不僅可以對水泥增強(qiáng)，還可以提高水泥漿體的流動性和硬化體的密實度。對激發(fā)劑作用本質(zhì)并沒有作出回答，不能解釋堿性激發(fā)劑的作用效果，也不能說明無機(jī)活性材的改性作用。安徽含山縣境內(nèi)硬石膏儲量達(dá)58億噸，是亞洲目前探明儲量最大的硬石膏礦，且礦層穩(wěn)定、礦石品位高。②：硬石膏煅燒活化。由安徽恒泰非金屬材料科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)，經(jīng)X射線分析表明其礦物組成主要為無水硫酸鈣、二水石膏、少量白云石和石英。①:密度測定 參照 GB20863《水泥比重測定法》。 煅燒處理將天然硬石膏粉體分為6組樣品，分別在0℃（空白樣）、100℃、150℃、400℃、600℃、1100℃下的煅燒爐內(nèi)，恒溫煅燒理3h，自然冷卻。留取水化齡期為7d、28d的粉末試樣及試塊，用作后來的X衍射實驗分析及掃描電鏡分析。 粉磨對硬石膏細(xì)度與外觀的影響 粉磨對硬石膏細(xì)度的影響第一組樣品未經(jīng)任何處理；第二組經(jīng)過粉磨30min；第三組經(jīng)過60min粉磨；第四組經(jīng)過90min粉磨，取樣，測定其比表面積如下表： 不同粉磨時間硬石膏比表面積粉磨時間（min）0306090比表面積(cm2/g)3250346036904011隨著粉磨時間的延長，硬石膏的顆粒越來越細(xì)，比表面積越來越大，即細(xì)度逐漸增大，如表 。在相同放大倍數(shù)(400)條件下，不同比表面積的硬石膏顆粒形貌有明顯區(qū)別，隨著比表面積增加，顆粒粒徑尺寸逐漸變小，顆粒間距變大，而且顆粒表面粗糙、凹凸不平且細(xì)顆粒逐漸變多,使硬石膏比表面積增大,有效地改善了硬石膏的表面活性,從而大大提高了硬石膏的水化、硬化速度。 細(xì)度對硬石膏硬化體強(qiáng)度的影響 不同比表面積硬石膏硬化體的強(qiáng)度，不同比表面積硬化體的抗折、抗壓強(qiáng)度都有所不同 ，細(xì)度越細(xì)即比表面積越大，抗折和抗壓強(qiáng)度有所提高，可見，細(xì)度的提高可以促進(jìn)硬石膏的水化，使其硬化體強(qiáng)度增加。因為在100℃下煅燒，二水石膏變?yōu)榘胨啵?50℃下二水石膏失水變?yōu)棣掳胨?，更高溫度下白云石分解，使硬石膏的致密性變得疏松? 圖 煅燒溫度對硬石膏膠結(jié)材強(qiáng)度的影響資料表明，影響硬石膏強(qiáng)度主要是粒徑范圍在0～30μm之間的顆粒,其中小于5μm顆粒的影響最大,是關(guān)鍵因素。通過大量實驗表明，煅燒明礬激發(fā)效果尤為顯著，本章著重從復(fù)鹽激發(fā)劑煅燒明礬著手討論激發(fā)劑對天然硬石膏激發(fā)效果。2 H2O（晶核）→ CaSO42H2O、CaCO3和MgCO3等發(fā)生分解，使硬石膏結(jié)構(gòu)松弛，表現(xiàn)為易磨性提高，密度降低，導(dǎo)致硬石膏在液相中溶解加快，液相過飽和度增加，CaSO4復(fù)合激發(fā)劑，是指將硫酸鹽激發(fā)劑和其他硫酸鹽或者堿性激發(fā)劑按一定比例混合制成的激發(fā)劑，如 K2SO4和 Al2(SO4)3按照一定比例混合。mCaSO4因此各個晶面的生長速度是不一樣的。 硬石膏煅燒活化的原因硬石膏經(jīng)過煅燒后，其中的二水石膏、白云石等雜質(zhì)發(fā)生分解，使硬石結(jié)構(gòu)松弛，表現(xiàn)為易磨性提高，密度降低，導(dǎo)致硬石膏在液相中溶解加快，液相過飽和度增加，CaSO4 煅燒硬石膏XRD圖譜 ，低溫煅燒后硬石膏中生成了半水石膏新相，在約 150℃煅燒后的主要成分仍是硬石膏，還有少量的二水石膏脫水相，煅燒硬石膏的 XRD 衍射峰出現(xiàn)了不同程度變化，衍射峰的寬度反映了晶格變形的程度，表明煅燒硬石膏的晶格出現(xiàn)了不同程度的畸變，同時衍射峰角度出現(xiàn)不同程度的變動，也說明硬石膏經(jīng)煅燒后受到雜質(zhì)和內(nèi)應(yīng)力的影響。激發(fā)劑中復(fù)鹽激發(fā)劑煅燒明礬的激發(fā)效果最好，%煅燒明礬的硬石膏水化硬化體與