【正文】 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)濟效益分析 37 環(huán)保效益分析 37 經(jīng)濟效益分析 37第9章 結(jié)論與建議 39 結(jié)論 39 建議 39參考文獻 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。 calcination。 by grinding, calcining and mixing means 5% pound after calcined alum, 3d hydration rate of %, 28d to %, pared with natural anhydrite without any treatment (3d hydration rate of %, 28d hydration rate of %) rate of early hydration have been significantly improved.Key words：Natural anhydrite。單摻5%煅燒明礬后，%，%；通過粉磨、煅燒和摻加5%煅燒明礬復(fù)合，%，%，比未經(jīng)任何處理的天然硬石膏（%，%）早期水化率有了顯著的提高。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 CaSO41/2H2O，βCaSO4經(jīng) 150℃煅燒，硬石膏中的 CaSO4在一定的熱處理下，硬石膏的水化能力也有所增強。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，顆粒細化，與水接觸的比表面積增加，水化作用增強。摘 要本課題對天然硬石膏的組成、結(jié)構(gòu)和水化硬化性能進行分析，研究天然硬石膏的活性及不同激發(fā)途徑，著重研究了粉磨活化、煅燒活化及復(fù)鹽激發(fā)劑這三種途徑對硬石膏進行活性激發(fā)，通過測定硬石膏的水化率、標準稠度、凝結(jié)時間和硬化體強度等對不同激發(fā)途徑下水化硬化特性進行了研究。采用SEM和XRD等測試技術(shù)，研究了硬石膏硬化體中二水石膏的晶體形貌以及煅燒后硬石膏的晶體結(jié)構(gòu)。粉磨時間越長，能耗消耗隨之也增大，因此粉磨時間不宜過長，硬石膏細度控制在4000～5000cm2/g為宜。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。2H2O 分解生成 βCaSO41/2H2O 具有很高的水化活性，它能夠快速水化生成的 CaSO42H2O 晶體成核與生長速率加快。 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 %。 grinding。 activator。而天然硬石膏作為石膏材料中的一種，并沒有被廣泛的應(yīng)用，因為天然硬石膏的水化硬化緩慢阻礙了天然硬石膏的開發(fā)利用。 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%，總的遠景儲量達 300 億噸，居世界第一[1]。硬石膏礦主要分布在長江流域，且川、鄂、湘、皖、蘇等地區(qū)較為集中。 天然硬石膏性能特點天然硬石膏，又稱無水石膏，是化學(xué)沉積作用形成的無水硫酸鈣礦物，在自然界里主要形成于內(nèi)海和鹽湖中，在熱液和接觸交代礦床以及火山熔巖孔洞內(nèi)也偶有出現(xiàn)，常與二水石膏和一些鹽類共生。國內(nèi)石膏礦石的類型，按石膏與硬石膏礦物的含量分為石膏和硬石膏兩大類，礦石中石膏礦物含量大于等于硬石膏礦物含量的稱為石膏類礦石，否則稱為硬石膏類礦石。硬石膏礦石呈白、灰、淺藍色，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)，團塊狀、紋層狀、斑狀、角礫狀構(gòu)造。C時才能存在。C時，β型半水石膏首先轉(zhuǎn)變?yōu)棰螃翪aSO4并含有比例很小的結(jié)晶水，其親水性強，在潮濕空氣中可轉(zhuǎn)變?yōu)榘胨?；溫度升?60700186。天然硬石膏屬于IICaSO4，具有潛在的水化活性，但其水化速率緩慢；理論上，半水石膏經(jīng)220186。(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，有時微帶紅色或藍色，玻璃光澤，解理面呈珍珠光澤。(3)：化學(xué)組成的理論質(zhì)量為Cao—％，SO3—％，屬正交晶系，晶體參數(shù)為：a=，b=，c=。硬石膏礦層一般位于二水石膏層下面，硬石膏通常在水作用下變成二水石膏。硬石膏礦中CaSO4含量一般在80％以上，品質(zhì)優(yōu)良。(6)：硬石膏制品容重較高，有膨脹性。硬石膏水化活性很低，膠凝性極差，雖然其溶解度比二水石膏大，但溶解速度慢，一般 44 天方能達到溶解平衡，溶解度隨溫度的升高而下降，凝結(jié)時間隨粒度變化而不同， 顆粒越細小，水化速度越快，但一般也要 15 小時以上才能初凝，且硬化體強度很低，因而使其在建筑制品領(lǐng)域中的開發(fā)利用受到了限制。雖然硬石膏制品與半水石膏制品相比，容重較大，在改性不完全時有可能具有膨脹性[34]，但強度明顯優(yōu)于半水石膏制品的強度，且與水泥等其他膠凝材料相比具有生產(chǎn)能耗低、投資少、質(zhì)量輕等優(yōu)點。但硬石膏結(jié)構(gòu)致密、溶解緩慢、水化活性很低、水化硬化極慢，這是限制其在建筑材料中的利用率和利用水平的重要原因。硬石膏溶解水化活性與其分散量正相關(guān)，增大硬石膏細度，可有效提高其溶解活性。適度煅燒可增加硬石膏表面缺陷，產(chǎn)生晶格畸變，使硬石膏溶解水化活性增加，是提高硬石膏活性的有效途徑。煅燒硬石膏的溶解度隨密度的減小而增加，500℃左右密度最小，結(jié)構(gòu)畸變最大，溶解度也最大。硫酸鹽激發(fā)劑以及復(fù)鹽激發(fā)劑對硬石膏活性有顯著的激發(fā)作用。 國內(nèi)外硬石膏活性激發(fā)研究進展 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。（包括硬石膏）的水化機理有一些研究，認為：硬石膏的水化過程是一個“溶解結(jié)晶再生長的過程[15]，因此改性硬石膏即是激發(fā)硬石膏的活性使其水化凝結(jié)、溶解、結(jié)晶。M．sing和M，gang對硬石膏進行研究分析后認為:硫酸鉀、硫酸鉀+硫酸鋅等激發(fā)劑對硬石膏的水化硬化有很大的促進作用。其水化機理是，在激發(fā)劑作用下，硬石膏快速水化為二水石膏，同時有鈣礬石和托貝莫萊石等水硬性水化產(chǎn)物生成。并且還進行了硬石膏的活性研究，首先是進行的是物理活化，認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。在化學(xué)改性方面，認為硫酸鹽激發(fā)劑可以加速硬石膏早期的水化速度，縮短凝結(jié)時間，較快地提高硬石膏的水化和硬化能力；堿性激發(fā)劑對早期的水化速度影響不大，但對后期水化和硬化有顯著的增強作用。因此選擇硫酸鹽激發(fā)劑也選擇那些既能加速過飽和度形成又能降低活化能的為佳。 張建新等人研究了鍛燒明礬對硬石膏水化進程及硬化體結(jié)構(gòu)、強度和液相過飽和度等性能的影響，分析了鍛燒明礬改善硬石膏水化活性的機理。使二水石膏晶體細化，硬化體強度提高。王守興、喻德高等人從硫酸鈣復(fù)鹽的合成入手，深入開展堿金屬硫酸鈣復(fù)鹽的生成條件及其溶解動力學(xué)機理進行研究。認為鹽類激發(fā)劑對硬石膏水化作用機理符合溶解一成核一生長機理，其激發(fā)劑的催化作用主要在成核階段。 硬石膏的應(yīng)用現(xiàn)狀由于硬石膏水化活性低，水化速度慢，凝結(jié)能力差，不具有早期強度，因而多年來主要應(yīng)用于水泥行業(yè)作水泥調(diào)凝劑和礦化劑。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。2）：作為水泥復(fù)合礦化劑。3）：作為各種水泥膨脹劑、早強劑、增密或抗?jié)B劑等，這在國內(nèi)已逐步推廣，在國外需求量也較大。用低品位礬土和石膏等作原料可以燒制硫鋁酸鹽水泥,其中因水泥品種不同,石膏摻量在35%～55%左右，是硬石膏利用的又一主要方向。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]。國內(nèi)使用天然硬石膏制備的粉刷石膏產(chǎn)品已經(jīng)有上市銷售，利用硬石膏制備的粉刷石膏，其硬石膏摻量可達80%以上，各項性能指標均達到粉刷石膏新標準的要求，具有良好的耐水性、強度和表面硬度，適合于各種氣候條件下的內(nèi)外墻抹灰，尤其是潮濕、多雨的地區(qū)。2）：硬石膏膠結(jié)材[4]。硬石膏膠結(jié)材速凝、早強、裝飾效果良好，可以代替白水泥作水刷石、干粘石，也可以用來制作水磨石、人造大理石等。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。③ 在農(nóng)副業(yè)方面的應(yīng)用 硬石膏代替生、熟石膏可作食用菌培養(yǎng)料中的鈣、硫復(fù)合礦物肥料，還可調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的酸堿度，在鹽堿地、紅壤改良方面有良好效果[33]，可使糧棉油等作物增產(chǎn)；用硬石膏造硫銨已小試成功。④ 在混凝土膨脹劑生產(chǎn)中的應(yīng)用上世紀70年代中期,中國建材研究院科技人員先后發(fā)明了以煅燒明礬石加天然硬石膏為主要原料的膨脹劑[17]，并很快衍生了許多品牌。90年代以來，用硬石膏制造的膨脹劑更是飛速發(fā)展，前景十分廣闊。硬石膏還可以生產(chǎn)硫酸并聯(lián)產(chǎn)水泥[22]。目前的激發(fā)劑大都采用堿性激發(fā)劑和鹽類激發(fā)劑，雖然能在一定程度上激發(fā)硬石膏活性，改變其膠凝性能，但距離工業(yè)生產(chǎn)要求仍然有一定的差距，在激發(fā)劑的使用上，可以考慮引入活性劑和與硬石膏結(jié)晶形態(tài)相似的物質(zhì)，來促進硬石膏的溶解速率，另外由于現(xiàn)代測試技術(shù)的發(fā)展可以從硫酸鈣水化過程中的結(jié)構(gòu)變化、無水硫酸鈣的水化相轉(zhuǎn)變、表面的定向?qū)訝钌L與溶解來探討無水硫酸鈣的水化，使尋找新型激發(fā)劑成為可能。②:開拓硬石膏應(yīng)用領(lǐng)域。另外硬石膏制作膨脹劑、地板石膏、抹灰石膏、模型石膏、人造大理石、硬石膏砌塊、硬石膏陶瓷和各種板材、塑料填料等獲得廣泛應(yīng)用。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，運用此機理來指導(dǎo)硬石膏的應(yīng)用。硬石膏活性激發(fā)主要局限于激發(fā)劑，粉磨處理、煅燒處理等其他激發(fā)方式的研究