2018-01-29 19:16:07

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非生物
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编辑分类

一种以钙的硫酸盐矿物为主要组分的非金属矿产。主要矿物为石膏和硬石膏,共生矿物常有石盐、钾石盐、光卤石等。一般工业品位:纤维状石膏矿(含二水硫酸钙)95%,层状石膏矿(含二水硫酸钙加硫酸钙)55%。

以地下开采为主。不选矿或用手选法、洗选法。

石膏矿除主要用作建筑材料和水泥原料外,还可用来制造硫酸。 广泛用于橡胶、塑料、肥料、农药、油漆、纺织、食品、医药、日用化工、工艺美术、文教等部门。 石膏还分为生石膏和熟石膏。把生石膏(即石膏矿石)粉碎为极细的粉状,加热后即为熟石膏。熟石膏遇水后会固化,可以用来固定骨折的伤肢、工艺品的造型、铸造业的模具、首饰的模具等。

基本信息

  • 中文名

    石膏矿

  • 外文名

    gypsum mine

  • 主要矿物

    为石膏和硬石膏

  • 共生矿物

    石盐、钾石盐光卤石

  • 开采方式

    地下开采为主

  • 主要成分

    钙的硫酸盐矿物

  • 主要用途

    建筑材料和水泥原料,制造硫酸

折叠 编辑本段 化学构成

理论组成(wB%):CaO 32.5,SQ346.6,H2O 20.9。成分变化不大。常有粘土、有机质等机械混入物。有时含SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O、CO2、Cl等杂质。[1]

折叠 编辑本段 结构形态

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石膏板,a0=0.568nm,b0=1.518nm,c0=0.629nm,β=118°23';Z=4。晶体结构由[SO4]2四面体与Ca2+联结成∥(010)的双层,双层间通过H2O分子联结。其完全解理即沿此方向发生。Ca2+的配位数为8,与相邻的4个[SO4]四面体中的6个O2-和2个H2O分子联结。H2O分子与[SO4]中的O2-以氢键相联系,水分子之间以分子键相联系。

斜方柱晶类,C2h-2/m(L2PC)。晶体常依发育成板状,亦有呈粒状。常简单形:平行双面b、p,斜方柱m、l等;晶面和常具纵纹;有时呈扁豆状。双晶常见,一种是依(100)为双晶面的加里双晶或称燕尾双晶,另一种是以(101)为双晶面的巴黎双晶或称箭头双晶。集合体多呈致密粒状或纤维状。细晶粒状块状称之为雪花石膏;纤维状集合体称为纤维石膏。少见由扁豆状晶体形成的似玫瑰花状集合体。亦有土状、片状集合体。[1]

折叠 编辑本段 理化性质

通常为白色、无色,无色透明晶体称为透石膏,有时因含杂质而成灰、浅黄、浅褐等色。条痕白色。透明。玻璃光泽, 解理面珍珠光泽,纤维状集合体丝绢光泽。解理极完全,和中等,解理片裂成面夹角为66和114的菱形体。性脆。硬度1.5~2。不同方向稍有变化。相对密度2.3。

偏光镜下:无色。二轴晶(+)。2V=58。Ng=1.530,Nm=1.523,Np=1.521。随温度升高2V减小,在大约90℃时2V为零。

加热时存在3个排出结晶水阶段:105~180℃,首先排出1个水分子,随后立即排出半个水分子,转变为烧石膏Ca[SO4]·0.5H2O,也称熟石膏或半水石膏。200~220℃,排出剩余的半个水分子,转变为Ⅲ型硬石膏Ca[SO4]·εH2O(0.06<ε<0.11)。约350℃,转变为Ⅱ型石膏Ca[SO4]。1120℃时进一步转变为Ⅰ型硬石膏。熔融温度1450℃。

石膏及其制品的微孔结构和加热脱水性,使之具优良的隔音、隔热和防火性能。[1]

折叠 编辑本段 产状组合

主要为化学积淀作用的产物,常形成巨大的矿层或透镜体,赋存于石灰岩、红色页岩和砂岩、泥灰岩及沾土岩系中,常与硬石膏、石盐等共生。硬石膏层在近地表部位,由于外部压力的减小,受地表水作用而转变为石膏:CaSO4+2H2O--CaSO4·2H2O;同时体积增大约30%,引起石膏层的破坏。[1]

折叠 编辑本段 鉴定特征

低硬度,一组极完全解理,以及各种特征之形态可以鉴别。致密块状的石膏,以其低硬度和遇酸不起泡可与碳酸盐区别。[1]

折叠 编辑本段 工业应用

石膏属单斜晶系,解理度很高,容易裂开成薄片。将石膏加热至100~200°C,失去部分结晶水,可得到半水石膏。它是一种气硬性胶凝材料,具有 α和 β两种形态,都呈菱形结晶,但物理性能不同。 α型半水石膏结晶良好、坚实; β型半水石膏是片状并有裂纹的晶体,结晶很细,比表面积比 α型半水石膏大得多。

生产石膏制品时, α型半水石膏比 β型需水量少,制品有较高的密实度和强度。通常用蒸压釜在饱和蒸汽介质中蒸炼而成的是 α型半水石膏,也称高强石膏;用炒锅或回转窑敞开装置煅炼而成的是 β型半水石膏,亦即建筑石膏。工业副产品化学石膏具有天然石膏同样的性能,不需要过多的加工。半水石膏与水拌和的浆体重新形成二水石膏、在干燥过程中迅速凝结硬化而获得强度,但遇水则软化。

石膏是生产石膏胶凝材料和石膏建筑制品的主要原料,也是硅酸盐水泥的缓凝剂。石膏经600~800°C煅烧后,加入少量石灰等催化剂共同磨细,可以得到硬石膏胶结料(也称金氏胶结料);经900~1000°C煅烧并磨细,可以得到高温煅烧石膏。用这两种石膏制得的制品,强度高于建筑石膏制品,而且硬石膏胶结料有较好的隔热性,高温煅烧石膏有较好的耐磨性和抗水性。

利用建筑石膏生产的建筑制品主要有:

①纸面石膏板。在建筑石膏中加入少量胶粘剂、纤维、泡沫剂等与水拌和后连续浇注在两层护面纸之间,再经辊压、凝固、切割、干燥而成。板厚9~25毫米,干容重750~850公斤/米3,板材韧性好,不燃,尺寸稳定,表面平整,可以锯割,便于施工。主要用于内隔墙、内墙贴面、天花板、吸声板等,但耐水性差,不宜用于潮湿环境中。

②纤维石膏板。将掺有纤维和其他 外加剂的建筑石膏料浆,用缠绕、压滤或辊压等方法成型后,经切割、凝固、干燥而成。厚度一般为8~12毫米,与纸面石膏板比,其抗弯强度较高,不用护面纸和胶粘剂,但容重较大,用途与纸面石膏板相同。

③装饰石膏板。将配制的建筑石膏料浆,浇注在底模带有花纹的模框中,经抹平、凝固、脱模、干燥而成,板厚为10毫米左右。为了提高其吸声效果,还可制成带穿孔和盲孔的板材,常用作天花板和装饰墙面。

④石膏空心板条和石膏砌块。将建筑石膏料浆浇注入模,经振动成型和凝固后脱模、干燥而成。空心条板的厚度一般为60~100毫米,孔洞率30~40%;砌块尺寸一般为600×600毫米,厚度60~100毫米,周边有企口,有时也可做成带圆孔的空心砌块。空心条板和砌块均用专用的石膏砌筑,施工方便,常用作非承重内隔墙。[1]

折叠 编辑本段 资源概况

石膏矿在世界上分布广泛,遍布于五大洲60多个国家和地区,资源丰富,储量巨大,但缺乏较准确的统计数据。世界石膏储量约为24亿t,美国和加拿大的储量占其中的49%,英、法、德诸国的储量也占重要地位,西班牙、意大利、南斯拉夫、希腊、俄罗斯等国的储量也具有一定的规模。[2]

中国石膏矿的规模以大、中型为主,保有储量的矿产地中,大型矿占47%、中型矿占20%、小型矿占33%。总保有储量的98%以上分布于大型矿中,而中、小型矿的储量只占近2%。在大型矿中,有26处规模特大(储量大于2亿t),其中规模最大的是山东大汶口盆地,与盐类矿共生的硬石膏矿石储量近300亿t。在已利用和可供近期利用的矿产地中,大型矿占43%,中型矿占22%,小型矿占35%,保有储量94%以上集中于大型矿,中、小型矿只占5%。在已利用和可供近期利用的大型矿中,储量大于2亿t规模特大的有16处,集中了总保有储量的71%,规模最大的是内蒙古鄂托克旗苏级矿,保有D级储量32亿t,保有B+C级储量最多的是江苏南京市周村硬石膏矿,B+C级保有储量3.4亿t。

中国石膏矿石类型齐全,但优质矿石(纤维石膏)少。保有储量中,硬石膏类矿床矿石储量占60%,石膏类矿床矿石储量占40%(其中:纤维石膏占2%、普通石膏占20%,其余为泥质石膏、硬石膏及碳酸盐质石膏,占18%);但在已利用和可供近期利用的矿产地中,则以石膏类矿床为主,占其保有储量的80%,硬石膏类矿床矿石储量只占其保有储量的20%。

中国石膏矿石除纤维石膏和部分巨-伟晶石膏须经选矿外,其他类型矿石一般不经选矿,即可利用。矿石品位总体属于中、高品位,已有探明储量的矿产地矿石平均品位(Ca[SO4]·2H2O+Ca[SO4])一般均大于55%,符合作水泥缓凝剂的质量要求,其中已利用和可供近期利用的石膏类矿床中,平均品位大于75%的保有储量有50多亿t,可以满足建筑用石膏的要求见下表。

中国石膏矿床中占88%的为单一矿产,也有近20处矿产地石膏与盐类矿及硫、铁、铜、铅锌等矿共生。与盐类矿产共生规模最大的是山东大汶口盆地硬石膏矿,其次与钙芒硝共生的石膏或硬石膏矿分布于青海西宁、互助、平安和湖南衡阳、衡南及云南禄劝等地,四川农乐石膏矿共生杂卤石,与铁矿共生的硬石膏矿分布于河北武安、沙河和安徽庐江、马鞍山、濉溪及新疆哈密市库坶塔格等地,山东泰安朱家庄自然硫与石膏共生,安徽贵池东湖硬石膏与铜矿共生,云南兰坪石膏与铅锌矿共生,这些与其他矿产共生的石膏矿,已利用的很少。

中国已利用和可供近期利用的石膏矿产地,交通运输条件一般较好,只有少数矿产地距铁路或水运线较远,矿区水文地质、工程地质条件多为简单-中等,部分矿床较复杂。有一些矿产地由于交通不便或矿区水文地质、工程地质条件复杂,因此近期难以利用。

中国西部石膏矿一般矿层厚,埋藏浅,如甘肃、宁夏、青海的一些矿山宜于露天开采,云南、四川的一些矿山可以先露天开采,再转入地下开采;而中国中部和东部的石膏矿,一般埋藏较深,且多为薄层矿,需要地下开采,开采难度较大。[3]


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