2016·01
绿色化工
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可溶性离子对工业副产石膏性能的影响研究现状
O杨学腾韩涛新秀芝武艳文李晓宇
（中北大学材料科学与工程学院山西太原030051）
摘要：可溶性离子通过影响工业副产石膏溶解性能和石骨晶依结构与形镜，进而改变石青在水泥中缓凝性能和石膏建材的凝结时间与力
学性能的。本文闲速了不同类型的可溶性离子对工业副产石素性能的影响研究。关健词：可溶性离子；工业副产石青；落解性；晶体结构：形就
中图分类号：T
文献标识码：A
Researchontheinfluenceonindustrialby-productgypsumpropertiesofsolubleions
Yang Xueteng, Han Tao, Jin Xiuzhi, Wu Yanwen, Li Xiaoyu
(School of MaterialsScienceandEngineering,NorthUniversity ofChina,Taiyuan,030051)
Abstract:The properties ofcement retarding of industrial by-product gypsum and setting time,mechanical properties ofgypsum building materials can be infiuenced by soluble ions by infuencing dissolution, crystal strwcture and morphology of industrial by-product gypsam. This paper discusses the infuence of diferent types soluble ions on the properties of industrial by-product gypsum
Key words; soluble ions; industrial by-product gypsum; dissolution; crystal structure; morpholog)
引言
工业副产石膏与天然石膏的物化性质基本相同，但由于其是某些工业过程的副产品，在使用性能上与天然石膏文有一定差异。相关研究表明，工业副产石膏中含有的杂质离子、石膏在使用环境中存在的可溶性离子、为改善石高及其制品性能加入的离子是影响工业副产石音性能的主要因素。石膏在使用过程中首先溶解于水，并在水中离解为Ca2+和SO_2-；生成的Ca2+、SO_2-通过与其他离子结合生成新的化合物或本身重新结晶析出而具有一定功能，因此凡是影响石膏溶解性能、石膏结晶性能的因素必将影响工业副产石膏的使用性能。
目前，工业副产石膏常用作硅酸盐水泥缓凝剂和制备石膏建材，硅酸盐水泥水化过程中会产生大量的可溶性离子K+、Na*、Mg2+、AI3+等阳离子，工业副产石膏本身含有的F、CI-、PO3-等可溶杂质阴离子，为了改善石建材的性能以及满足特殊的要求掺入的外加剂（缓凝剂）所带入的离子，这些离子能够对石膏性能产生重要的影响。因此掌握这些离子对石高性能的影响，提高石音性能和利用率，实现工业副产石畜的高效利用是必要的。本文从可溶性离子对工业副产石膏结构和性能的影响等方面进行了概述，为高效利用工业副产石青提供依据。
一、可溶性离子对石毒结构、形貌与性能的影响
1.Na'、K'、Mg"、A13*等阳离子对石膏结构、形貌与性能的影响
王宏霞利用模拟脱硫石畜反应研究Na*对石膏结构与形貌影响，发现掺入Na+对合成石膏的晶相组成基本没有影响，石膏晶体仍为针棒状，但晶体表面出现片层状的缺陷；硬化石膏体中除了针棒状石膏晶体外，还有大
万方数据
量的片状及燕尾状等形态石膏晶体；相对于不掺Na*硬化石膏体，这种由不同形貌的短粗状水化产物构成的硬化体，相互间交叉搭接的程度低，强度较低。Kurger采用模拟磷酸的合成反应研究Na*、K+对石膏结晶形貌的影响，发现Na*和K+的掺入，会使得针状的石膏晶体中多出现细小的晶粒，Na*含量较高时，石膏晶体会呈现燕尾双晶状。Badens等研究认为，K+会使得二水石膏晶体[001]方向和垂直于该方向的生长增强，使得针状二水石膏晶体变得租大，长径比降低，石音品体间相互搭接减弱，硬化体内部孔隙增多，宏观上表现为强度降低。
杨新亚等研究表明，随着K,SO。浓度的增加，无水硫酸钙的水化率而增加。当K,SO,浓度达到一定量时，K,SO,与CaSO,反应生成K,Ca(SO,"，·H,O复盐颗粒，该复盐作为异质微粒能有效地降低成核时的表面能位垒，使二水石畜晶体优先在这些不均匀的地方形成，加速无水硫酸钙的水化。
Kurger研究发现Mg?+对石膏形貌影响不明显。涂敏端等研究发现Mg?+使硫酸钙结晶向长和宽的方向变化，但长的方向变化更为明显。王宏霞研究发现掺Mg2+的石膏硬化体水化产物形貌变化不大，针棒状水化产物较掺 Na*石膏规整，相互搭接紧密，造成掺Mg?+对石膏硬化体强度影响不大。Caterina等通过化学试剂合成法研究了在富含杂质Mg?+的溶液中石膏晶体的结晶形貌。结果发现 Mg2+会与溶液中的Ca2+、SO_2-生成大量可溶的络合物，而这些络合物吸附于石膏晶体生长点，促使石膏晶体由原来的直长态变为弯曲状；随着晶体结晶后期杂质吸附量的增大，这种晶格缺陷逐浙更为连续，晶体内部的压力要得以释放，致使晶体出现不同程度的裂缝；并且随着杂质吸