返回
选矿技术
浅谈建筑石膏的矿相分析
来源:选矿技术网2017-04-1210290
    石膏是一种含水分状态不同的硫酸钙所形成的天然矿产品,在我省各地的储量非常丰富。建筑石膏是由天然二水石膏经低温107~170℃煅烧分解而成的半水石膏,也称热石膏。随着煅烧温度的不同,其产品的性能、二水石膏、半水石膏和无水石膏的含量也不同,用途也有所不同,这就需要准确的分析建筑石膏中的各个相来控制煅烧石膏的质量。
  在日常做石膏的分析时,我们一般首先用化学方法分析出石膏中所含的结晶水和三氧化硫的成分,用它们换算出石膏中CaSO4o2H2O和CaSO4的含量。
  二水石膏的计算公式:

CaSO4o2H2O= H2O %×4.778

  无水石膏的计算公式:

CaSO4=(SO3-H2O %×2.22)×1.70

  但这种分析方法只能对生石膏矿进行品位分析,对熟石膏中二水石膏,半水石膏,无水石膏的含量无法进行分析,那么我们怎样来确定石膏中它们的含量呢?
  我们知道生石膏的主要矿物成分为二水石膏,根据生石膏结构中原子间的结合可写成[Ca2o(H2O)3][(SO4)2oH2O],其中3个H2O与2个Ca2+间范德华力相互吸引作用力较弱,很容易失去3个结晶水,而2个SO42-与1个H2O间除了分子间以分子间范德华力以外还存在氢键作用力较强,这个结晶水较前3个较难失去,[(SO4)2oH2O]4+结构如下:
  但在95%的乙醇溶液中,乙醇与水分子间除分子间作用力外也有氢键。上述几个作用力大小排列如下:
             2个SO42-与1个H2O>乙醇与H2O >2Ca2+与3个H2O
  因此,把95%的乙醇溶液加入到石膏中后,乙醇溶液中的水只能与无水石膏结合生成半水石膏,而不能继续与半水石膏反应生成二水石膏。
    经参考国外资料,我们又做了大量的有关实验,得知:生石膏在50℃左右失去附着水,烘烧至107℃以上而不超过190℃时,约失去3/4的结晶水,即成为半水石膏,温度升高到400℃以上,可失去全部的结晶水而变成无水石膏,根据生石膏以上特征,经过实验,考虑可用以下方法来确定石膏中的各个相。
    一、 附着水,残余无水石膏的测定:
  在1克左右的熟石膏中,加入1ml左右的90%-95%的乙醇溶液,可使无水石膏吸收乙醇溶液中的水份,变成半水石膏。但在此条件下,由于乙醇溶液的作用,半水石膏和新生成的半水石膏不会继续水化变成二水石膏,经过45℃干燥,恒重除去酒精液和多余的水份。
  附着水含量: 
  残余无水石膏吸水量: 
  残余无水石膏含量:CaSO4=15.116
  以上式中: W1--乙醇溶液水化前试样的原始重量
        W2--乙醇溶液水化后试样的重量
  以上分析试样中,附着水和无水石膏二者只能有一,因为无水石膏极易吸收水分,因此,有附着水就不会有无水石膏。
    二、半水石膏的测定:
  在测定了无水石膏后的试样中,只有两种成份,半水石膏和二水石膏,在此试样中加入1ml蒸馏水。使全部的半水石膏包括原来固有的和新生成的都全部转化成二水石膏;
  此时,试样所增加的重量为半水石膏水化成二水石膏所增加的结晶水的量,经过45oC千燥,除去多余的水份。
  试样经蒸馏水水化后吸水量: 
  半水石膏的含量: CaSO4o1/2 H2O=5.37(c-3b)
  以上式中: W3--蒸馏水水化后试样的重量
    三、二水石膏的测定:
  另外再称取一份试样,在400oC下,烘干至恒重,此时含结晶水不同的各种石膏全部失去结晶水,试样所减少的重量为半水石膏、二水石膏所含结晶水及附着水重量的总和。
  全部试样所含水份: 
  其中半水石膏含的结晶水重为:CaSO4o1/2 H2O%×0.062
  二水石膏的含量:CaSO4o2H2O=4.78(A-a- CaSO4o1/2 H2O%×0.062)
  以上式中: W4--系400oC烘干前试样的原始重量
        W5--系400oC烘干至恒重的试样重量
  石膏相分析一般化验室可以进行后,可对生石膏的煅烧温度及煅烧时间进行控制。以下是我们对山西曲沃县产石膏矿在不同温度不同煅烧时间进行煅烧后,对熟石膏中无水石膏、半水石膏、二水石膏进行相分析试验,例表如下:

    在各行各业中,熟石膏中各成分含量不同,其用途也不同,在我们建筑业中,基本上需要的是半水石膏。它的含量越多,质量越好。以上是我们通过试验得到的一点体会。
当然随着科学的发展,对石膏的化学鉴定技术也越来越深化,方法也越来越多。

  • 同类技术