石膏礦

石膏礦是一種以鈣的硫酸鹽礦物為主要組分的非金屬礦產。主要礦物為石膏和硬石膏，共生礦物常有石鹽、鉀石鹽、光鹵石等。一般工業品位：纖維狀石膏礦（含二水硫酸鈣）95%，層狀石膏礦（含二水硫酸鈣加硫酸鈣）55%。

石膏礦以地下開採為主。不選礦或用手選法、洗選法。

石膏礦除主要用作建築材料和水泥原料外，還可用來製造硫酸。廣泛用於橡膠、塑膠、肥料、農藥、油漆、紡織、食品、醫藥、日用化工、工藝美術、文教等部門。石膏還分為生石膏和熟石膏。把生石膏（即石膏礦石）粉碎為極細的粉狀，加熱後即為熟石膏。熟石膏遇水後會固化，可以用來固定骨折的傷肢、工藝品的造型、鑄造業的模具、首飾的模具等。

基本介紹

• 中文名：石膏礦
• 外文名：gypsum mine
• 主要礦物：為石膏和硬石膏
• 共生礦物：石鹽、鉀石鹽、光鹵石等
• 開採方式：主要以地下開採為主
• 主要成分：鈣的硫酸鹽礦物
• 主要用途：建築材料和水泥原料，製造硫酸

化學構成

理論組成(wB%)：CaO 32.5，SQ346.6，H2O 20.9。Ca可少量地被Sr2+代替，常有粘土、有機質等機械混入物，有時會含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O、CO2、Cl等雜質，但它們的成分變化不大。

結構形態

編輯

石膏板，a0=0.568nm，b0=1.518nm，c0=0.629nm，β=118°23'；Z=4。晶體結構由[SO4]2四面體與Ca2+聯結成∥(010)的雙層，雙層間通過H2O分子聯結。其完全解理即沿此方向發生。Ca2+的配位數為8，與相鄰的4個[SO4]四面體中的6個O2-和2個H2O分子聯結。H2O分子與[SO4]中的O2-以氫鍵相聯繫，水分子之間以分子鍵相聯繫。

斜方柱晶類，C2h-2/m（L2PC）。晶體常依發育成板狀，亦有呈粒狀。平行雙面b、p，斜方柱m、l等；晶面和常具縱紋；有時呈扁豆狀。雙晶常見，一種是依（100）為雙晶面的加里雙晶或稱燕尾雙晶，另一種是以（101）為雙晶面的巴黎雙晶或稱箭頭雙晶。集合體多呈緻密粒狀或纖維狀。細晶粒狀塊狀稱之為雪花石膏；纖維狀集合體稱為纖維石膏。少見由扁豆狀晶體形成的似玫瑰花狀集合體。亦有土狀、片狀集合體。

理化性質

通常為白色、無色，無色透明晶體稱為透石膏，有時因含雜質而成灰、淺黃、淺褐等色。條痕白色。透明。玻璃光澤， 解理面珍珠光澤，纖維狀集合體絲絹光澤。解理極完全，和中等，解理片裂成面夾角為66和114的菱形體。性脆。硬度1.5~2。不同方向稍有變化。相對密度2.3。

偏光鏡下：無色。二軸晶(+)。2V=58。Ng=1.530，Nm=1.523，Np=1.521。隨溫度升高2V減小，在大約90℃時2V為零。

加熱時存在3個排出結晶水階段：105~180℃，首先排出1個水分子，隨後立即排出半個水分子，轉變為燒石膏Ca[SO4]·0.5H2O，也稱熟石膏或半水石膏。200~220℃，排出剩餘的半個水分子，轉變為Ⅲ型硬石膏Ca[SO4]·εH2O(0.06<ε<0.11)。約350℃，轉變為Ⅱ型石膏Ca[SO4]。1120℃時進一步轉變為Ⅰ型硬石膏。熔融溫度1450℃。

石膏及其製品的微孔結構和加熱脫水性，使之具優良的隔音、隔熱和防火性能。

產狀組合

主要為化學積澱作用的產物，常形成巨大的礦層或透鏡體，賦存於石灰岩、紅色頁岩和砂岩、泥灰岩及沾土岩系中，常與硬石膏、石鹽等共生。硬石膏層在近地表部位，由於外部壓力的減小，受地表水作用而轉變為石膏：CaSO4+2H2O——CaSO4·2H2O；同時體積增大約30%，引起石膏層的破壞。

鑑定特徵

石膏的負低突起明顯區別於硬石膏的正中突起。石膏的雙折射率遠遠低於硬石膏。此外，硬石膏的假立方形解理（三組解理相互直交）也是二者區別特徵之一。緻密塊狀的石膏，以其低硬度和遇酸不起泡可與碳酸鹽區別。

工業套用

石膏屬單斜晶系，解理度很高，容易裂開成薄片。將石膏加熱至100～200°C，失去部分結晶水，可得到半水石膏。它是一種氣硬性膠凝材料，具有 α和 β兩種形態，都呈菱形結晶，但物理性能不同。 α型半水石膏結晶良好、堅實； β型半水石膏是片狀並有裂紋的晶體，結晶很細，比表面積比 α型半水石膏大得多。

石膏礦開採

生產石膏製品時， α型半水石膏比 β型需水量少，製品有較高的密實度和強度。通常用蒸壓釜在飽和蒸汽介質中蒸煉而成的是 α型半水石膏，也稱高強石膏；用炒鍋或迴轉窯敞開裝置煅煉而成的是 β型半水石膏，亦即建築石膏。工業副產品化學石膏具有天然石膏同樣的性能，不需要過多的加工。半水石膏與水拌和的漿體重新形成二水石膏、在乾燥過程中迅速凝結硬化而獲得強度，但遇水則軟化。

石膏是生產石膏膠凝材料和石膏建築製品的主要原料，也是矽酸鹽水泥的緩凝劑。石膏經600～800°C煅燒後，加入少量石灰等催化劑共同磨細，可以得到硬石膏膠結料（也稱金氏膠結料）；經900～1000°C煅燒並磨細，可以得到高溫煅燒石膏。用這兩種石膏製得的製品，強度高於建築石膏製品，而且硬石膏膠結料有較好的隔熱性，高溫煅燒石膏有較好的耐磨性和抗水性。

利用建築石膏生產的建築製品主要有：

①紙面石膏板。在建築石膏中加入少量膠粘劑、纖維、泡沫劑等與水拌和後連續澆注在兩層護面紙之間，再經輥壓、凝固、切割、乾燥而成。板厚9～25毫米，乾容重750～850公斤/米3，板材韌性好，不燃，尺寸穩定，表面平整，可以鋸割，便於施工。主要用於內隔牆、內牆貼面、天花板、吸聲板等，但耐水性差，不宜用於潮濕環境中。

②纖維石膏板。將摻有纖維和其他 外加劑的建築石膏料漿，用纏繞、壓濾或輥壓等方法成型後，經切割、凝固、乾燥而成。厚度一般為8～12毫米，與紙面石膏板比，其抗彎強度較高，不用護面紙和膠粘劑，但容重較大，用途與紙面石膏板相同。

③裝飾石膏板。將配製的建築石膏料漿，澆注在底模帶有花紋的模框中，經抹平、凝固、脫模、乾燥而成，板厚為10毫米左右。為了提高其吸聲效果，還可製成帶穿孔和盲孔的板材，常用作天花板和裝飾牆面。

④石膏空心板條和石膏砌塊。將建築石膏料漿澆注入模，經振動成型和凝固後脫模、乾燥而成。空心條板的厚度一般為60～100毫米，孔洞率30～40%；砌塊尺寸一般為600×600毫米，厚度60～100毫米，周邊有企口，有時也可做成帶圓孔的空心砌塊。空心條板和砌塊均用專用的石膏砌築，施工方便，常用作非承重內隔牆。

資源概況

石膏礦在世界上分布廣泛，遍布於五大洲60多個國家和地區，資源豐富，儲量巨大，但缺乏較準確的統計數據。世界石膏儲量約為24億t，美國和加拿大的儲量占其中的49%，英、法、德諸國的儲量也占重要地位，西班牙、義大利、南斯拉夫、希臘、俄羅斯等國的儲量也具有一定的規模。

中國石膏礦的規模以大、中型為主，保有儲量的礦產地中，大型礦占47%、中型礦占20%、小型礦占33%。總保有儲量的98%以上分布於大型礦中，而中、小型礦的儲量只占近2%。在大型礦中，有26處規模特大（儲量大於2億t），其中規模最大的是山東大汶口盆地，與鹽類礦共生的硬石膏礦石儲量近300億t。在已利用和可供近期利用的礦產地中，大型礦占43%，中型礦占22%，小型礦占35%，保有儲量94%以上集中於大型礦，中、小型礦只占5%。在已利用和可供近期利用的大型礦中，儲量大於2億t規模特大的有16處，集中了總保有儲量的71%，規模最大的是內蒙古鄂托克旗蘇級礦，保有D級儲量32億t，保有B+C級儲量最多的是江蘇南京市周村硬石膏礦，B+C級保有儲量3.4億t。
中國石膏礦石類型齊全，但優質礦石（纖維石膏）少。保有儲量中，硬石膏類礦床礦石儲量占60%，石膏類礦床礦石儲量占40%（其中：纖維石膏占2%、普通石膏占20%，其餘為泥質石膏、硬石膏及碳酸鹽質石膏，占18%）；但在已利用和可供近期利用的礦產地中，則以石膏類礦床為主，占其保有儲量的80%，硬石膏類礦床礦石儲量只占其保有儲量的20%。
中國石膏礦石除纖維石膏和部分巨-偉晶石膏須經選礦外，其他類型礦石一般不經選礦，即可利用。礦石品位總體屬於中、高品位，已有探明儲量的礦產地礦石平均品位（Ca[SO₄]·2H₂O+Ca[SO₄]）一般均大於55%，符合作水泥緩凝劑的質量要求，其中已利用和可供近期利用的石膏類礦床中，平均品位大於75%的保有儲量有50多億t，可以滿足建築用石膏的要求見下表。

中國石膏礦床中占88%的為單一礦產，也有近20處礦產地石膏與鹽類礦及硫、鐵、銅、鉛鋅等礦共生。與鹽類礦產共生規模最大的是山東大汶口盆地硬石膏礦，其次與鈣芒硝共生的石膏或硬石膏礦分布於青海西寧、互助、平安和湖南衡陽、衡南及雲南祿勸等地，四川農樂石膏礦共生雜鹵石，與鐵礦共生的硬石膏礦分布於河北武安、沙河和安徽廬江、馬鞍山、濉溪及新疆哈密市庫坶塔格等地，山東泰安朱家莊自然硫與石膏共生，安徽貴池東湖硬石膏與銅礦共生，雲南蘭坪石膏與鉛鋅礦共生，這些與其他礦產共生的石膏礦，已利用的很少。
中國已利用和可供近期利用的石膏礦產地，交通運輸條件一般較好，只有少數礦產地距鐵路或水運線較遠，礦區水文地質、工程地質條件多為簡單—中等，部分礦床較複雜。有一些礦產地由於交通不便或礦區水文地質、工程地質條件複雜，因此近期難以利用。
中國西部石膏礦一般礦層厚，埋藏淺，如甘肅、寧夏、青海的一些礦山宜於露天開採，雲南、四川的一些礦山可以先露天開採，再轉入地下開採；而中國中部和東部的石膏礦，一般埋藏較深，且多為薄層礦，需要地下開採，開採難度較大。

石膏礦坍塌