合理利用资源发展石膏深加工产品

　　王立明

　　(宁夏石膏工程技术研究中心 银川 750001)

　　摘 要 本文根据石膏自身特性和各领域对其应用要求的不同，详细地阐述了如何合理利用资源，大力发展石膏深加工产品。

　　关键词 普通石膏建筑石膏特种石膏深加工

　　中图分类号：TQ177. 37 文献标识码：A 文章编号：1672-3058(2005)04-03

　　石膏是一种重要的非金属矿产资源，用途十分广泛，随着工业和科学技术的发展，人们生活水平的提高，在生活中对石膏的需求日益增长。根据石膏自身特性和各领域对其应用要求的不同，其用途一般主要分为三大类：**是石膏原矿的直接应用，主要被用于水泥缓凝剂、食用石膏、光学器械等;第二是石膏在建筑材料方面的应用，主要是二水石膏矿石经煅烧变成β型半水石膏后被制成各种石膏制品，如纸面石膏板、各类石膏砌块、石膏装饰板、石膏墙板、粉刷石膏、粘贴石膏、石膏腻子等各类建筑用石膏产制品;第三是特种用途石膏产制品，主要是对石膏产品有着较高的纯度要求、特殊或严格的性能指标要求的一些应用量相对较少的非建筑材料的应用领域，如各类陶瓷模具、工业模具、工艺美术、精密铸造、工业填料、医用、卫生等行业。

　　1 普通石膏的加工

　　我国石膏矿产资源储量丰富，已探明的各类石膏总储量约为570亿吨，具世界首位，但其中的优质资源却非常有限，约占10%左右。而在诸多的深加工产品中，根据各自产品应用领域的要求的不同，对其生产原料的石膏矿石的要求也有诸多的不同：

　　水泥中石膏的加入量一般在3%-5%，主要是利用其中的SO3，一般要求矿石的SO3在25. 56%以上，即CaS04.2 H20含量约55%以上就可基本满足要求;

　　熟石膏粉一般要求矿石中CaS04.2 H20含量在85%以上;用于生产高强石膏的石膏矿石要求其中CaS04.2 H20含量在90%以上;

　　纸面石膏板用石膏原料除了要求矿石中CaS04.2 H20含量在85%以上以**石膏粉质量外，还对矿石中的钾、钠、氯等离子有一定的限制。

　　作陶模用石膏原料除了要求矿石中CaS04.2 H20含量外，还对其中的铁含量作了严格限制。

　　造纸填料则要求其中CaS04.2 H20含量在96%以上。石膏深加工产品主要有两个大类：以β型建筑石膏粉为基础的建筑石膏产制品系列;以a型高强石膏或高性能的优质β型石膏为基础的特种石膏产制品系列。建筑石膏粉及其产制品以巨大而广阔的建筑及其相关领域为市场，借助于国家新型建筑材料，墙体材料的产业扶持政策和高速发展的建筑市场，近年来得到了快速的发展和提升。石膏产制品在该领域的应用和发展决定着整体石膏产业的发展，该领域的特点：对原矿(主要指二水石膏)要求相对较低，对原矿中杂质成分的要求较低，大多对产品颜色要求也较弱，可以充分发挥矿石资源中主体资源(二水硫酸钙含量80% -90%)的作用，进行*大限度的开发利用;产品市场容量巨大，销售市场的半径范围较小，远距离销售可能导致运输费用高于产品售价，加大成本;产品利润相对较低，竞争压力巨大(主要为小企业的无序竞争)。产品主要有：纸面石膏板、纤维石膏板、装饰石膏板、石膏砌块、石膏空心条板、粉刷石膏、粘贴石膏、石膏腻子、各种石膏复合板、装饰石膏板等。

　　2 建筑石膏制品特性

　　(1)凝结硬化快。(2)重量轻而强度满足要求，即硬化体孔隙度大，强度(抗压)为3～5MPa，满足隔墙和饰面的要求。(3)隔热性和吸声性能好，但耐水性差，导热系数为0. 121～0.205w/mk，软化系数为0.3～0. 45。(4)防火性能好。(5)硬化时体积略有膨胀，膨胀率0. 05%—0.15%。(6)装饰性好，表面细腻平整，光洁度好，典雅美观。(7)制品可锯、可钉、可刨，便于施工。

　　粉刷石膏(抹灰石膏)石膏制品有石膏制品纸面石膏板、纤维石膏板、石膏砌块与石膏空心条板、装饰石膏制品。

　　熟石膏制品的辅助材料有粘结石膏(熟石膏胶结料)、石膏制品的填充胶结料、腻子等。

　　以上建筑石膏粉制品，大多已被市场认可或处于市场大幅度拓展时期，发展前景广阔。尤其是纸面石膏板、石膏砌块、粉刷石膏等石膏墙体材料、石膏装饰材料和石膏抹灰材料已形成较好的市场，产品、生产技术和设备也已趋于成熟化和规模化，产品利润空间进一步缩小而趋子稳定，产品运输半径随之进一步缩小。

　　为了提高市场竞争能力和利润空间，主要靠利用各种有效技术手段来压缩产品的成本，如进一步降低能耗、

　　提高生产效率、提高成品率、压缩运距(厂址向市场、原

　　材料、其他优势条件靠)、利用工业废渣作为部分和全部原料。

　　随着近年来我国高强石膏生产和应用技术的不断发展和提高，石膏深加工技术水平的不断进步和完善，以前由进口产品占据的特种石膏应用领域也逐渐的为国内部分特种石膏生产企业的产品所逐步取代，以前由普通的建筑石膏粉所占据的陶瓷行业也由于陶瓷行业自身要求的提高和高档次石膏产品的出现，而逐步为专用的性能优良的陶瓷模具石膏产品取代。而得以发展特种石膏产制品的基础，α型高强石膏生产技术经过二十多年的发展，目前已形成了成熟完整的生产工艺技术和设备。尤其是宁夏建筑材料研究院的“蒸压法a型高强石膏生产技术”(该技术获全国科技大会奖，中国技术市场协会“金桥奖”，同时被列为国家“九五”推广项目)，其技术成熟，工艺先进，操作简单，产品质量优良稳定。其产品抗折强度(2小时)5～9Mpa，抗压强度(2小时)20～30MPa，干燥强度抗折强度可达10～15 Mpa，抗压强度40～65MPa，凝结对间适中可调。以此为基础开发研制的采用“半干法”生产a型超高强石膏(K型石膏)生产工艺技术和设备均可稳定在生产出性能优良的超高强石膏产品(干抗折强度可达15～20 MPa，干抗压强度可达70～95MPa，低水膏比、高表面硬度)。该技术适合较大产量的特种石膏生产(可适应产量从5000吨到50000吨的生产)，并开发成功了能够适合小规模生产特种石膏产品的一种投资少、建设快的“湿法”生产技术。其产品性能优良，主要用于齿科石膏产品的配置和精密铸造石膏产品的配置，并取得了较好的应用效果。

　　以上各种成熟先进的工艺方法和技术的发展，均为特种石膏和中高档次石膏产品的生产和应用提供了优质的基础材料。这些基础材料一般均具有产品凝结硬化快、水膏比低、表面硬度及早期强度高、性能优良，以此α型高强石膏为基料，并辅以适当的填料及外加剂可制成各种用途的功能性强、高附加值的系列深加工产品。这些产品的特点：对原矿(主要指二水石膏)要求相对较高，对原矿中杂质成分的要求极为严格，部分领域对产品颜色也有较高要求，可以充分发挥矿石资源中优质资源(二水硫酸钙含量90%以上的一级及特级石膏矿石)的作用，可对其进行*大限度的开发利用，充分发挥优质资源的优势。产品市场容量较小，产品的销售市场半径范围较大，产品为高利润、高附加值产品，具有较好的经济效益。

　　3 特种石膏产品

　　特种石膏是根据其应用领域和要求，采用特殊工艺方法或者采用特殊原料(外加剂)配置的、具有特殊的性能指标和特殊用途的功能性石膏产品。特种石膏粉的生产或配置一般都是采用高档次的石膏粉产品(高强石膏粉)为基料或者掺加少量的高性能建筑石膏粉，一种或多种微量特殊的外加剂共同混合均匀后得到。目前较为常见的特种石膏产品主要有：

　　1.中、高档次陶瓷模具石膏粉：主要用于中高档次陶瓷产品的模具制造。

　　2.工艺美术石膏粉：主要用于生产高档次工艺美术品、玩具等。

　　3.精密铸造石膏粉：航空、航天等精密金属部件铸造、首饰模具。

　　4.高档次高强石膏粉：高档建筑装饰、雕塑等。

　　5.齿科石膏粉：齿科用超硬石膏、齿科模具。

　　6.原模石膏粉：主要用于生产高档陶瓷模具的母模。

　　陶瓷模具粉针对不同用途，产品性能要求各异，它是陶瓷工业重要的基础材料，其质量优劣直接影响陶瓷产品质量和成本。陶瓷模具石膏粉的生产一般根据其生产和用途的不同分为普通陶瓷模具石膏粉、中档陶瓷模具石膏粉和高档陶瓷模具石膏粉。普通模具粉一般采用纯建筑石膏粉直接应用，对石膏粉的性能指标要求不高，模具使用次数较低，一般仅为60～80次。制作的陶瓷器具质量精度不高，一般用于低档或精度要求较低的陶瓷生产中。随着陶瓷工业的发展，人们对陶瓷器具要求的增高和陶瓷企业对模具要求的进一步提高，以单纯的建筑石膏粉已经无法完全满足模具对石膏粉的要求。随着我国石膏工业的发展，高强石膏的出现，中档模具石膏粉应运而生。其性能指标要求相对较高，与普通粉相比有了明显改善，将应用次数提升至120次以上。而高档次陶瓷产品的出现，对陶瓷模具粉提出了更高的要求，使模具的应用次数达500次以上，甚至达到1000次，其极好的使用性能如没有高性能的石膏粉做基料是不可实现的。高档次陶瓷模具石膏粉以其高性能和较高的使用次数而深受陶瓷用户的青睬，以其较高的经济效益深深吸引着众多的生产企业，一般售价可达2000元/吨以上，利润达近1000元/吨，但因其技术难度大而市场大多为进口产品的天下。随着近年来我国石膏工业的快速发展和石膏应用研究开发技术的逐步提高，国产技术也已经达到或接近了国外技术的同类水平，产品的主要指标和综合性能指标已可与进口产品相媲美。不但满足国内企业应用要求，还有部分出口国外。

　　高档工艺美术粉，其主要市场在我国广东及福建两省，其制得的工艺美术品主要售往欧美国家做圣诞礼物馈送亲友。这种产品目前所用的原料主要为不饱和环氧树脂，其价格为(6000-8000元/吨)，而且制作过程中产生有害气体，有害健康。同时这种树脂不易降解，对环保造成一定危害，因此西方国家纷纷要求采用其它无污染、易降解的材料来代替。根据近年开发的高档工艺美术粉，其性能指标完全可替代部分树脂产品，该产品目前已得到了一定的应用，效果较好，有望进行大幅度推广。据不完全统计，广东及福建的这种工艺美术厂达500家以上，年用量约10 -15万吨/年。

　　陶瓷母模粉主要用于生产高档次陶瓷模具用母模石膏，目前国内大多从德、美、台湾等地进口，其价格5000- 6000元/吨。本项目产品性能可与进口产品媲美，且产品价格低于进口产品价格，有竞争优势，据不完全统计，年需求量达5000-6000吨。

　　首饰铸造及精密铸造粉主要用于金银首饰及结构复杂的精密铸件铸造用的模具制造。目前我国首饰铸造业所用的石膏模具大部分采用进口产品，主要从德国、美国进口，每吨6000元左右。据我们调查，仅福建金得利首饰公司每年从德国进口600吨铸造粉，价格6000元/吨。此外，在广东、福建首饰业集中的地方，据估计每年进口铸造粉约3000吨左右。精密铸造用的石膏粉每年2000-3000吨，主要用于汽车、航空、精密仪器等工业。因此该产品以其优良的性能与进口产品相媲美，具有一定的市场竞争能力。

　　4 结语

　　今后几年，我国石膏制品将得到较大发展，特别是建筑石膏仍占据市场主流。建筑石膏将在一系列石膏产制品如粉刷石膏、石膏砌块等新型建筑墙体材料的拉动下，得到一个历史性的发展机遇。特种石膏虽不如建筑石膏市场容量大，但由于其具有极为广泛的应用领域(精密铸造、工艺美术、医疗卫生、陶瓷模具等)，因此，随着我国工业的迅猛发展以及各相关领域对高档次、高性能的功能性材料的需求，对特种石膏粉的性能和质量都提出了更高的要求。其对特种石膏粉的高性能、高指标的要求，使得大量的无质量**的小企业的低指标石膏粉逐步退出了特种石膏市场而转入建筑市场。而特种石膏粉的高质量高性能决定了其具有较高的市场价值，而工业的持续发展又使其具有广阔的市场前景。