石膏是一种重要的非金属矿物资源,主要成分为硫酸钙(CaSO4)的水合物。属单斜晶系矿物,通常为白色、无色,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。
中国石膏矿产资源储量丰富,中国石膏储备量为824.86亿吨,其中,硬石膏占总量的60%以上,优质石膏(如特级及一级石膏)占比相对较小,仅占总量的8%左右。
从地区分布看,山东省是中国石膏矿最多的地方,其石膏储量约占全国总储量的65%,主要石膏矿区包括枣庄底阁镇。除此之外,内蒙古、青海、湖南也是重要的石膏产地,拥有大量石膏矿藏。
从石膏类型分布看,硬石膏主要分布在内蒙古、安徽、云南、湖南等地;泥质石膏、硬石膏、碳酸盐质石膏等其他类型石膏储量占19%,分布广泛。
优质石膏资源主要集中在湖北应城、荆门,湖南衡山,广东三水、四会,山东苍山、枣庄以及山西平陆等地。
1. 化学成分与结构:
石膏的主要化学成分为硫酸钙(CaSO₄),常见有两种形式:二水硫酸钙(CaSO₄·2H₂O),即生石膏或软石膏;和无水硫酸钙(CaSO₄),即硬石膏。
二水硫酸钙在自然条件下较为常见,含有两个结晶水分子,呈现为白色、灰白色或浅色,具有丝绢或玻璃光泽。
硬石膏不含结晶水,密度比二水硫酸钙大,硬度也相对较高。
2.物理性质:
石膏的硬度较低,莫氏硬度仅为2至3.5(硬石膏),意味着它可以轻易地被刀片刻划。
断口呈现出绢丝样光泽,质地较软,容易破碎成粉末。
具有较好的可塑性和凝固性,加水混合后可迅速硬化,且在硬化过程中体积略有膨胀,这使得石膏制品表面光滑、尺寸精确。
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、石膏砌块、粉刷石膏等,因其良好的可加工性和防火性能而广受欢迎。同时,石膏也是水泥生产中的添加剂,可以调节水泥的设定时间和增强其性能。
2)制造硫酸:通过化学处理,石膏可以转化为二氧化硫,进而制成硫酸,这是许多化工产品的基础原料。
3)医疗用途:熟石膏(又称为烧石膏)遇水后能迅速固化,这一特性使其成为医疗领域中制作石膏绷带的首选材料,用于固定骨折部位。
4)模具制造:固化后的熟石膏硬度适中,易于雕刻,因此常用于制作工艺品、雕塑、铸造模具以及首饰模具等。
5)工业应用:石膏在橡胶、塑料行业中作为填料使用;在肥料、农药中作为载体和改良剂;在油漆和纺织品生产中作为添加剂;在食品工业中作为稳定剂和成型剂;在医药行业中作为药片粘合剂和填充剂;在日用化工、工艺美术、文教用品等领域也有广泛应用。
6)其他用途:石膏还用于土壤改良,因为它可以帮助调节土壤的pH值和保持水分;在环保领域,石膏可以用来吸收烟气中的硫氧化物,减少环境污染。
综上所述,石膏矿因其多样的物理和化学性质,在众多行业中发挥着重要作用。
4.选矿加工方法:
石膏矿的分选通常涉及一系列步骤和工艺,以下是一个大致的概述:
原料破碎:首先,石膏矿石经颚式破碎机等设备进行破碎处理,将其破碎成符合要求的小块状物质,便于后续的处理和加工。
分选:破碎后的石膏进入分选,常采用光电选矿、电选或人工手选,将石膏矿种的夹石选出,同时也可根据情况选出纤维石膏、泥石膏、普通石膏和少量硬石膏。
而目前国内分选主要还是以人工手选为主,仅适用一些规模小、生产产量低、品质要求不高的矿企,但对于生产规模大、原矿处理产量高、品质分级要求严的中大型矿企,必须通过机械化分选设备才能达到分选要求和精度。
近些年,随着技术突飞猛进的发展,光电选矿技术已经较为成熟,尤其在石膏选矿方面,名德光电推出的设备,有适用具有颜色差异的石膏矿分选的矿石色选机;也有适用需要对石膏品位分级、种类分选的人工智能分选机。
研磨:经过破碎后的石膏需要通过研磨进行二次处理。在研磨环节中,将石膏通过球磨机等设备进行机械研磨,使其粒度大小达到预定的标准要求,为后续的浮选处理提供更好的条件。
浮选:研磨后的石膏进入浮选环节,通过添加浮选剂,利用石膏与其他杂质的物理和化学性质差异,实现石膏和杂质的分离。
煅烧:分选后的石膏会进行煅烧处理,以去除其中的水分和杂质,提高其纯度和稳定性。煅烧工艺包括干法和湿法两种,可以根据不同的需求和产品要求选择合适的工艺。
生石膏的煅烧工艺分为干法和湿法两种。干法煅烧是在常压下(或水蒸汽低分压下)对生石育加热脱水,并随温度不同而生成B型半水石膏、Ⅱ型无水石膏或过烧石膏。这种产品是建筑中常用的熟石膏、浇注石膏或预制品石膏。湿法煅烧是在高压釜中的水蒸汽压下,或在低压下沸点高于100℃的盐溶液中对生石膏进行加热处理,产品为a型半水石,可用作浇注的特种石基础材料。