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合理利用資源發展石膏深加工產品
王立明
(寧夏石膏工程技術研究中心 銀川 750001)
摘 要 本文根據石膏自身特性和各領域對其應用要求的不同，詳細地闡述了如何合理利用資源，大力發展石膏深加工產品。
關鍵詞 普通石膏建筑石膏特種石膏深加工
中圖分類號：TQ177. 37 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3058(2005)04-03
石膏是一種重要的非金屬礦產資源，用途十分廣泛，隨著工業和科學技術的發展，人們生活水平的提高，在生活中對石膏的需求日益增長。根據石膏自身特性和各領域對其應用要求的不同，其用途一般主要分為三大類：**是石膏原礦的直接應用，主要被用于水泥緩凝劑、食用石膏、光學器械等;第二是石膏在建筑材料方面的應用，主要是二水石膏礦石經煅燒變成β型半水石膏后被制成各種石膏制品，如紙面石膏板、各類石膏砌塊、石膏裝飾板、石膏墻板、粉刷石膏、粘貼石膏、石膏膩子等各類建筑用石膏產制品;第三是特種用途石膏產制品，主要是對石膏產品有著較高的純度要求、特殊或嚴格的性能指標要求的一些應用量相對較少的非建筑材料的應用領域，如各類陶瓷模具、工業模具、工藝美術、精密鑄造、工業填料、醫用、衛生等行業。
1 普通石膏的加工
我國石膏礦產資源儲量豐富，已探明的各類石膏總儲量約為570億噸，具世界首位，但其中的優質資源卻非常有限，約占10%左右。而在諸多的深加工產品中，根據各自產品應用領域的要求的不同，對其生產原料的石膏礦石的要求也有諸多的不同：
水泥中石膏的加入量一般在3%-5%，主要是利用其中的SO3，一般要求礦石的SO3在25. 56%以上，即CaS04.2 H20含量約55%以上就可基本滿足要求;
熟石膏粉一般要求礦石中CaS04.2 H20含量在85%以上;用于生產高強石膏的石膏礦石要求其中CaS04.2 H20含量在90%以上;
紙面石膏板用石膏原料除了要求礦石中CaS04.2 H20含量在85%以上以**石膏粉質量外，還對礦石中的鉀、鈉、氯等離子有一定的限制。
作陶模用石膏原料除了要求礦石中CaS04.2 H20含量外，還對其中的鐵含量作了嚴格限制。
造紙填料則要求其中CaS04.2 H20含量在96%以上。石膏深加工產品主要有兩個大類：以β型建筑石膏粉為基礎的建筑石膏產制品系列;以a型高強石膏或高性能的優質β型石膏為基礎的特種石膏產制品系列。建筑石膏粉及其產制品以巨大而廣闊的建筑及其相關領域為市場，借助于國家新型建筑材料，墻體材料的產業扶持政策和高速發展的建筑市場，近年來得到了快速的發展和提升。石膏產制品在該領域的應用和發展決定著整體石膏產業的發展，該領域的特點：對原礦(主要指二水石膏)要求相對較低，對原礦中雜質成分的要求較低，大多對產品顏色要求也較弱，可以充分發揮礦石資源中主體資源(二水硫酸鈣含量80% -90%)的作用，進行*大限度的開發利用;產品市場容量巨大，銷售市場的半徑范圍較小，遠距離銷售可能導致運輸費用高于產品售價，加大成本;產品利潤相對較低，競爭壓力巨大(主要為小企業的無序競爭)。產品主要有：紙面石膏板、纖維石膏板、裝飾石膏板、石膏砌塊、石膏空心條板、粉刷石膏、粘貼石膏、石膏膩子、各種石膏復合板、裝飾石膏板等。
2 建筑石膏制品特性
(1)凝結硬化快。(2)重量輕而強度滿足要求，即硬化體孔隙度大，強度(抗壓)為3～5MPa，滿足隔墻和飾面的要求。(3)隔熱性和吸聲性能好，但耐水性差，導熱系數為0. 121～0.205w/mk，軟化系數為0.3～0. 45。(4)防火性能好。(5)硬化時體積略有膨脹，膨脹率0. 05%—0.15%。(6)裝飾性好，表面細膩平整，光潔度好，典雅美觀。(7)制品可鋸、可釘、可刨，便于施工。
粉刷石膏(抹灰石膏)石膏制品有石膏制品紙面石膏板、纖維石膏板、石膏砌塊與石膏空心條板、裝飾石膏制品。
熟石膏制品的輔助材料有粘結石膏(熟石膏膠結料)、石膏制品的填充膠結料、膩子等。
以上建筑石膏粉制品，大多已被市場認可或處于市場大幅度拓展時期，發展前景廣闊。尤其是紙面石膏板、石膏砌塊、粉刷石膏等石膏墻體材料、石膏裝飾材料和石膏抹灰材料已形成較好的市場，產品、生產技術和設備也已趨于成熟化和規模化，產品利潤空間進一步縮小而趨子穩定，產品運輸半徑隨之進一步縮小。
為了提高市場競爭能力和利潤空間，主要靠利用各種有效技術手段來壓縮產品的成本，如進一步降低能耗、
提高生產效率、提高成品率、壓縮運距(廠址向市場、原
材料、其他優勢條件靠)、利用工業廢渣作為部分和全部原料。
隨著近年來我國高強石膏生產和應用技術的不斷發展和提高，石膏深加工技術水平的不斷進步和完善，以前由進口產品占據的特種石膏應用領域也逐漸的為國內部分特種石膏生產企業的產品所逐步取代，以前由普通的建筑石膏粉所占據的陶瓷行業也由于陶瓷行業自身要求的提高和高檔次石膏產品的出現，而逐步為專用的性能優良的陶瓷模具石膏產品取代。而得以發展特種石膏產制品的基礎，α型高強石膏生產技術經過二十多年的發展，目前已形成了成熟完整的生產工藝技術和設備。尤其是寧夏建筑材料研究院的“蒸壓法a型高強石膏生產技術”(該技術獲全國科技大會獎，中國技術市場協會“金橋獎”，同時被列為國家“九五”推廣項目)，其技術成熟，工藝先進，操作簡單，產品質量優良穩定。其產品抗折強度(2小時)5～9Mpa，抗壓強度(2小時)20～30MPa，干燥強度抗折強度可達10～15 Mpa，抗壓強度40～65MPa，凝結對間適中可調。以此為基礎開發研制的采用“半干法”生產a型超高強石膏(K型石膏)生產工藝技術和設備均可穩定在生產出性能優良的超高強石膏產品(干抗折強度可達15～20 MPa，干抗壓強度可達70～95MPa，低水膏比、高表面硬度)。該技術適合較大產量的特種石膏生產(可適應產量從5000噸到50000噸的生產)，并開發成功了能夠適合小規模生產特種石膏產品的一種投資少、建設快的“濕法”生產技術。其產品性能優良，主要用于齒科石膏產品的配置和精密鑄造石膏產品的配置，并取得了較好的應用效果。
以上各種成熟先進的工藝方法和技術的發展，均為特種石膏和中高檔次石膏產品的生產和應用提供了優質的基礎材料。這些基礎材料一般均具有產品凝結硬化快、水膏比低、表面硬度及早期強度高、性能優良，以此α型高強石膏為基料，并輔以適當的填料及外加劑可制成各種用途的功能性強、高附加值的系列深加工產品。這些產品的特點：對原礦(主要指二水石膏)要求相對較高，對原礦中雜質成分的要求極為嚴格，部分領域對產品顏色也有較高要求，可以充分發揮礦石資源中優質資源(二水硫酸鈣含量90%以上的一級及特級石膏礦石)的作用，可對其進行*大限度的開發利用，充分發揮優質資源的優勢。產品市場容量較小，產品的銷售市場半徑范圍較大，產品為高利潤、高附加值產品，具有較好的經濟效益。
3 特種石膏產品
特種石膏是根據其應用領域和要求，采用特殊工藝方法或者采用特殊原料(外加劑)配置的、具有特殊的性能指標和特殊用途的功能性石膏產品。特種石膏粉的生產或配置一般都是采用高檔次的石膏粉產品(高強石膏粉)為基料或者摻加少量的高性能建筑石膏粉，一種或多種微量特殊的外加劑共同混合均勻后得到。目前較為常見的特種石膏產品主要有：
1.中、高檔次陶瓷模具石膏粉：主要用于中高檔次陶瓷產品的模具制造。
2.工藝美術石膏粉：主要用于生產高檔次工藝美術品、玩具等。
3.精密鑄造石膏粉：航空、航天等精密金屬部件鑄造、首飾模具。
4.高檔次高強石膏粉：高檔建筑裝飾、雕塑等。
5.齒科石膏粉：齒科用超硬石膏、齒科模具。
6.原模石膏粉：主要用于生產高檔陶瓷模具的母模。
陶瓷模具粉針對不同用途，產品性能要求各異，它是陶瓷工業重要的基礎材料，其質量優劣直接影響陶瓷產品質量和成本。陶瓷模具石膏粉的生產一般根據其生產和用途的不同分為普通陶瓷模具石膏粉、中檔陶瓷模具石膏粉和高檔陶瓷模具石膏粉。普通模具粉一般采用純建筑石膏粉直接應用，對石膏粉的性能指標要求不高，模具使用次數較低，一般僅為60～80次。制作的陶瓷器具質量精度不高，一般用于低檔或精度要求較低的陶瓷生產中。隨著陶瓷工業的發展，人們對陶瓷器具要求的增高和陶瓷企業對模具要求的進一步提高，以單純的建筑石膏粉已經無法完全滿足模具對石膏粉的要求。隨著我國石膏工業的發展，高強石膏的出現，中檔模具石膏粉應運而生。其性能指標要求相對較高，與普通粉相比有了明顯改善，將應用次數提升至120次以上。而高檔次陶瓷產品的出現，對陶瓷模具粉提出了更高的要求，使模具的應用次數達500次以上，甚至達到1000次，其極好的使用性能如沒有高性能的石膏粉做基料是不可實現的。高檔次陶瓷模具石膏粉以其高性能和較高的使用次數而深受陶瓷用戶的青睬，以其較高的經濟效益深深吸引著眾多的生產企業，一般售價可達2000元/噸以上，利潤達近1000元/噸，但因其技術難度大而市場大多為進口產品的天下。隨著近年來我國石膏工業的快速發展和石膏應用研究開發技術的逐步提高，國產技術也已經達到或接近了國外技術的同類水平，產品的主要指標和綜合性能指標已可與進口產品相媲美。不但滿足國內企業應用要求，還有部分出口國外。
高檔工藝美術粉，其主要市場在我國廣東及福建兩省，其制得的工藝美術品主要售往歐美國家做圣誕禮物饋送親友。這種產品目前所用的原料主要為不飽和環氧樹脂，其價格為(6000-8000元/噸)，而且制作過程中產生有害氣體，有害健康。同時這種樹脂不易降解，對環保造成一定危害，因此西方國家紛紛要求采用其它無污染、易降解的材料來代替。根據近年開發的高檔工藝美術粉，其性能指標完全可替代部分樹脂產品，該產品目前已得到了一定的應用，效果較好，有望進行大幅度推廣。據不完全統計，廣東及福建的這種工藝美術廠達500家以上，年用量約10 -15萬噸/年。
陶瓷母模粉主要用于生產高檔次陶瓷模具用母模石膏，目前國內大多從德、美、臺灣等地進口，其價格5000- 6000元/噸。本項目產品性能可與進口產品媲美，且產品價格低于進口產品價格，有競爭優勢，據不完全統計，年需求量達5000-6000噸。
首飾鑄造及精密鑄造粉主要用于金銀首飾及結構復雜的精密鑄件鑄造用的模具制造。目前我國首飾鑄造業所用的石膏模具大部分采用進口產品，主要從德國、美國進口，每噸6000元左右。據我們調查，僅福建金得利首飾公司每年從德國進口600噸鑄造粉，價格6000元/噸。此外，在廣東、福建首飾業集中的地方，據估計每年進口鑄造粉約3000噸左右。精密鑄造用的石膏粉每年2000-3000噸，主要用于汽車、航空、精密儀器等工業。因此該產品以其優良的性能與進口產品相媲美，具有一定的市場競爭能力。
4 結語
今后幾年，我國石膏制品將得到較大發展，特別是建筑石膏仍占據市場主流。建筑石膏將在一系列石膏產制品如粉刷石膏、石膏砌塊等新型建筑墻體材料的拉動下，得到一個歷史性的發展機遇。特種石膏雖不如建筑石膏市場容量大，但由于其具有極為廣泛的應用領域(精密鑄造、工藝美術、醫療衛生、陶瓷模具等)，因此，隨著我國工業的迅猛發展以及各相關領域對高檔次、高性能的功能性材料的需求，對特種石膏粉的性能和質量都提出了更高的要求。其對特種石膏粉的高性能、高指標的要求，使得大量的無質量**的小企業的低指標石膏粉逐步退出了特種石膏市場而轉入建筑市場。而特種石膏粉的高質量高性能決定了其具有較高的市場價值，而工業的持續發展又使其具有廣闊的市場前景。
