石膏

石膏（Gypsum）石膏又稱石膏，是以水合硫酸鈣為主要成分的單斜礦物，廣泛存在于人類生產(chǎn)生活中。石膏是一種常見(jiàn)的礦物，一般呈白色或灰色、紅、棕色，主要分布在北美、歐洲、亞洲、非洲和澳大利亞等地。石膏按成分可分為生石膏（二水硫酸鈣）硬石膏（無(wú)水硫酸鈣）和半水石膏（半水硫酸鈣）硬石膏和半水石膏可以通過(guò)加熱和煅燒由生石膏制備。

在建筑材料領(lǐng)域，石膏可以直接作為建筑粘結(jié)材料，也可以裝飾在內(nèi)墻和天花板上，石膏制成的天花板和墻面裝飾具有耐火性、隔音、保溫等多種功能。在醫(yī)學(xué)治療中，石膏通常用于治療骨折、骨折等疾病，用膏藥固定患處能有效促進(jìn)康復(fù)。在藝術(shù)領(lǐng)域，它已被許多文化用于雕塑材料，包括古埃及、美索不達(dá)米亞、古羅馬、拜占庭帝國(guó)和中世紀(jì)英格蘭等。

石膏的形成過(guò)程主要包括溶解沉淀和蒸發(fā)沉淀兩種機(jī)制。

溶解沉淀機(jī)制

在沉積巖形成過(guò)程中，由于地下流體的流動(dòng)和沉積環(huán)境的變化，產(chǎn)生了含石膏離子（硫酸根離子和鈣離子）泥巖或鹽巖中的石膏晶體逐漸溶解，然后，這些離子會(huì)隨著水流移動(dòng)到新的位置并下沉，這些離子會(huì)逐漸聚集形成新的石膏晶體，這也是溶解沉淀的機(jī)理。

蒸發(fā)沉淀機(jī)制

石膏的另一種形成機(jī)理是蒸發(fā)沉淀，主要適用于石膏容易形成和堆積的地方，如干燥的鹽湖、濱海沼澤、化工廠污水處理系統(tǒng)等。當(dāng)水中的鹽濃度降低到一定程度后，隨著水分的蒸發(fā)，水中的鹽類物質(zhì)逐漸沉淀，從而可以形成大量的石膏晶體。

石膏按成分可分為生石膏、硬石膏和半水石膏是三種類型。石膏的主要成分是二水硫酸鈣， 是以石膏石為主要原料，粉碎而成、煅燒、它是一種常見(jiàn)的建筑用石膏材料，采用粉碎和選擇性濕法制成。

硬石膏主要由硫酸鈣和氧化鈣組成，又稱礦渣石膏，用于煉鐵、煉鋼、在煉銅等冶金過(guò)程中產(chǎn)生，也叫礦渣石膏。硬石膏因其強(qiáng)度高，一般用于高強(qiáng)度建筑石膏板、耐火材料等。

半水石膏的主要成分是半水硫酸鈣，由石膏或硬石膏水化，煅燒干燥而成。半水石膏在適當(dāng)條件下加水反應(yīng)后可形成石膏。半水石膏雖然強(qiáng)度低，但可以用來(lái)制備其生石膏。因此，半水石膏可廣泛用于制作復(fù)雜的建筑裝飾、雕塑、模具等。

主要成分

石膏礦的主要化學(xué)成分是二水硫酸鈣。這意味著每個(gè)石膏分子由一個(gè)鈣離子組成、一個(gè)硫酸根離子和兩個(gè)結(jié)晶水分子。這些成分的存在賦予了石膏礦特殊的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性。

石膏

結(jié)晶水

石膏礦是一種含結(jié)晶水的硫酸鈣礦物。結(jié)晶水在石膏礦中以兩個(gè)水分子的形式存在，與硫酸鈣分子結(jié)合形成穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)晶水的存在賦予石膏礦獨(dú)特的性質(zhì)，如溶解性和可塑性。但在高溫或高壓條件下，石膏礦可能失去部分或全部結(jié)晶水，變成硬石膏。石膏中結(jié)晶水的形成、它在穩(wěn)定性和化學(xué)反應(yīng)中起著重要作用，對(duì)石膏礦的研究和利用具有重要意義。

雜質(zhì)變種

石膏礦可能含有少量雜質(zhì)，品種不同。常見(jiàn)的雜質(zhì)包括鈉、鉀、鐵、鎂和其他元素，這些雜質(zhì)可以與石膏礦共存或由地質(zhì)作用引起。此外，石膏礦也有很多品種，比如磷石膏，其晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分略有變化。此外，石膏還可以表現(xiàn)出不同的形態(tài)變化，如絲狀、纖維狀或蝴蝶狀，取決于形成過(guò)程和地質(zhì)環(huán)境。在研究石膏礦的性質(zhì)和應(yīng)用時(shí)，要了解它的雜質(zhì)、品種和形態(tài)變化對(duì)全面了解石膏礦的特性非常重要。

密度

石膏的密度約為2.3-2.7 g/cm3。不同石膏制品的密度不同，如玻璃纖維增強(qiáng)石膏板的密度約為1.6 g/cm3。

熔點(diǎn)

石膏的熔點(diǎn)約為1450 ℃當(dāng)石膏在空氣中加熱時(shí)，它會(huì)失去水分，首先轉(zhuǎn)化為半水石膏，如果進(jìn)一步加熱，則轉(zhuǎn)化為硬石膏。

莫氏硬度

石膏的莫氏硬度在2左右，屬于比較軟的礦石。莫氏硬度是用來(lái)描述礦物或材料抗刮擦和磨損能力的指標(biāo)。莫氏硬度從1到10，其中1代表最軟，10代表最硬。由于石膏硬度低，容易被摩擦或外力刮傷或磨損。這種相對(duì)較低的硬度也是石膏被廣泛應(yīng)用于建筑和裝飾領(lǐng)域的原因之一，因?yàn)槭嗫梢韵鄬?duì)容易地切割、雕刻并加工成各種形狀和結(jié)構(gòu)。

吸濕性

因?yàn)槭辔詮?qiáng)，容易受到環(huán)境中潮濕空氣的影響，還會(huì)吸收液態(tài)水和水蒸氣，導(dǎo)致軟化、變脆和破裂。石膏吸水后會(huì)明顯降低強(qiáng)度。此外，石膏制品長(zhǎng)期浸泡在水中后，二水硫酸鈣晶體會(huì)被破壞，進(jìn)一步降低其性能。石膏在適當(dāng)?shù)臏囟认录铀笊约訑嚢杓纯尚纬煽伤苄院芎玫臐{料，因此廣泛應(yīng)用于建筑裝飾等領(lǐng)域，如墻體、天花板、雕塑以及陶瓷等。

透明性

石膏在晶體狀態(tài)下是一種無(wú)色透明的物質(zhì)，但由于地球 結(jié)皮和不同硬度晶體的生長(zhǎng)，石膏會(huì)形成各種紋理和條紋，影響石膏的透明度。

隔熱性

硬石膏具有良好的保溫性和耐火性，能有效保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)能起到一定的保護(hù)身體的作用。

石膏的晶體結(jié)構(gòu)屬于單斜晶系，晶胞中含有硫酸鈣和結(jié)晶水。石膏晶體呈現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu)，每一層都由硫酸鈣離子和水分子組成。在每一層中，硫酸鈣離子相互平行（010）表面排列，形成硫酸鈣的分子層。這些分子層通過(guò)氫鍵與結(jié)晶水分子相連。石膏分子層間存在相互作用力，主要是由于氫鍵和鈣離子硫酸根離子的離子作用力。這種相互作用使得石膏具有一定的穩(wěn)定性和結(jié)晶形態(tài)。

反應(yīng)性

石膏是中等水溶性的（2 ℃時(shí)約為0.2-5.25 g/L）與大多數(shù)其他鹽相比，它表現(xiàn)出逆向溶解性，并且在較高溫度下其溶解性降低。石膏是一種比較穩(wěn)定的物質(zhì)，在常溫下可以保存很長(zhǎng)時(shí)間，不會(huì)發(fā)生大的變化或分解。粉狀石膏可以在干燥條件下儲(chǔ)存很長(zhǎng)時(shí)間。石膏在高溫下（大約107 ~ 1703356℃）結(jié)晶水會(huì)流失，變成半水硫酸鈣（半水石膏）硬石膏可以通過(guò)進(jìn)一步加熱和煅燒半水石膏來(lái)制備。溶解性

半水石膏與適量的水混合可以得到可塑性石膏漿，在這個(gè)過(guò)程中，半水石膏會(huì)與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成生石膏（二水硫酸鈣）這個(gè)反應(yīng)叫做石膏的水化反應(yīng)(hydration)向半水石膏中加入水，首先部分石膏溶解在水中，然后發(fā)生上述反應(yīng)生成石膏。由于石膏的溶解度小于半水石膏，在過(guò)飽和溶液中石膏會(huì)沉淀析出，促使上述反應(yīng)繼續(xù)向右進(jìn)行，直至完全轉(zhuǎn)化為二水石膏。

石膏是一種常見(jiàn)的礦物，廣泛分布于世界各地的巖層中，是重要的工業(yè)原料。在世界范圍內(nèi)，石膏主要分布在北美、歐洲、亞洲、非洲和澳大利亞等地。中國(guó)是世界上石膏資源最豐富的國(guó)家之一，主要分布在中國(guó)甘肅、內(nèi)蒙古、山西等地區(qū)。

石膏可以在地下或地表開(kāi)采。地下石膏礦床一般位于地下幾十米至幾百米深處。開(kāi)采地下石膏往往需要地下挖掘和爆破、鉆探和其他獲取礦石的技術(shù)。地下礦床開(kāi)采應(yīng)注意安全因素和環(huán)境保護(hù)。地表石膏礦床位于地表或地下淺層，開(kāi)采相對(duì)簡(jiǎn)單。石膏礦通常由挖掘機(jī)和其他設(shè)備挖掘，然后粉碎、篩選和清洗等。開(kāi)采后的石膏通常被干燥以降低其含水量，并將其轉(zhuǎn)化為石膏粉或石膏板。

鑒定石膏的好壞涉及到很多方面。首先考慮它的純度高純石膏含量超過(guò)90%且無(wú)明顯雜質(zhì)。其次，實(shí)力優(yōu)質(zhì)石膏要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，能承受壓力和重量的負(fù)荷，不易損壞。吸水率也是評(píng)價(jià)品質(zhì)的因素之一好的石膏應(yīng)該具有適中的吸水性和釋放水分的能力。最后，適應(yīng)性是鑒定石膏質(zhì)量的重要考慮因素不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)κ嘤胁煌囊罄?，建筑材料需要良好的加工性能和附著力，而食品添加劑需要符合衛(wèi)生和安全標(biāo)準(zhǔn)。鑒定石膏質(zhì)量可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)、物理性能測(cè)試和外觀特征觀察等，并參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證機(jī)構(gòu)的評(píng)價(jià)。

通過(guò)使用不同的原料和制備條件，可以獲得不同類型的石膏。石膏的制備方法主要有以下幾種：

石膏熟料法

將天然石膏粉或石膏礦粉碎過(guò)篩，然后高溫處理（大約1400 ℃）煅燒，除去結(jié)晶水，制成石膏熟料。石膏熟料與適量的水或蒸汽混合形成半液態(tài)石膏漿，按要求加工、成型等處理。

醇法制備

將一定量的天然石膏粉加入到甲醇或乙醇中，同時(shí)加入一定量的過(guò)磷酸鈣和其他添加劑，然后進(jìn)行高速攪拌和脫水處理，最終得到石膏粉。

干燥石膏法

將天然石膏或石膏熟料加入到一定量的水中，形成石膏漿，然后過(guò)濾干燥，最終得到石膏粉。

建筑材料領(lǐng)域

石膏是一種重要的建筑材料石膏與纖維材料復(fù)合可制備石膏板，可廣泛用于室內(nèi)隔斷、吊頂、建筑物的墻面裝飾和防火隔離等。石膏經(jīng)焙燒研磨制得的石膏粉可用于修補(bǔ)室內(nèi)墻壁和制備涂料。石膏制成的石膏地板是無(wú)縫的、光滑的地面材料。因?yàn)槭嗟匕迦菀浊鍧?、抗磨損、防潮等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于工廠、計(jì)算機(jī)房和其他需要清潔衛(wèi)生場(chǎng)所。

醫(yī)療領(lǐng)域

石膏也廣泛應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，因?yàn)樗梢猿尚?、由于石膏的滲透性和柔韌性，可以用來(lái)固定和支撐病人受傷的部位。在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，需要對(duì)牙齒進(jìn)行診斷和治療，必須對(duì)牙齒進(jìn)行印模。沖壓時(shí)需要制作精細(xì)的石膏模型，石膏壓花機(jī)可以幫助制作精確的石膏模型。此外，石膏還可以用來(lái)制作假肢、膏藥移印等醫(yī)療產(chǎn)品。同時(shí)，石膏在中醫(yī)中的應(yīng)用也很廣泛。石膏因其性寒，常用于清熱解毒、在消腫止痛的治療上，適用于發(fā)熱、流感、肺炎等疾病。此外，石膏中的鐵、Cu、鋅依賴于白細(xì)胞內(nèi)源性物質(zhì)(LGM)刺激抗感染免疫，可能與ti有關(guān)、Ca等元素有關(guān)?？共《痉矫妫?356石膏中的δδ34S與ATP共存、通過(guò)APG和酶的作用，與S同位素產(chǎn)生分餾，增加δ34S的血藥濃度，表現(xiàn)出抗病毒作用。石膏化合物中的金屬離子與有機(jī)成分結(jié)合成為有效的抗病毒成分，通過(guò)進(jìn)入細(xì)胞與核酸相互作用，保護(hù)機(jī)體免受病毒侵害。

藝術(shù)領(lǐng)域

石膏在藝術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在建筑、在雕塑等領(lǐng)域，石膏制品可以作為原型制作輕質(zhì)材料，如泡沫塑料。再通過(guò)模制、石膏浮雕是通過(guò)繪畫(huà)和細(xì)節(jié)處理制成的，具有光滑的紋理、造型優(yōu)美等特點(diǎn)。石膏大理石質(zhì)地細(xì)膩，可以做成白色的支撐材料經(jīng)過(guò)特殊處理，可以用來(lái)畫(huà)各種圖案，比如壁畫(huà)、擺設(shè)等。

農(nóng)業(yè)領(lǐng)域

石膏也廣泛用于農(nóng)業(yè)。首先，石膏可以改善土壤結(jié)構(gòu)，尤其是粘土，改善排水和根系延伸。其次，石膏可以調(diào)節(jié)土壤的酸堿度，中和酸性土壤，提高pH值。此外，石膏還是土壤中鈣和硫的來(lái)源，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，提高果實(shí)品質(zhì)。

食品領(lǐng)域

石膏在食品領(lǐng)域有許多應(yīng)用。它被廣泛用作豆腐、奶酪和酸奶等乳制品的凝固劑可以賦予食物所需的質(zhì)地和味道。此外，石膏還被用作食品添加劑，調(diào)節(jié)食物的酸堿度、穩(wěn)定質(zhì)地，延長(zhǎng)保質(zhì)期，起乳化劑和穩(wěn)定劑的作用。在糖果制造中，石膏有助于提供糖果的結(jié)構(gòu)和味道。

磷石膏（PG）它是濕法磷酸生產(chǎn)中產(chǎn)生的副產(chǎn)品。主要由二水硫酸鈣組成，含有少量磷、氟、重金屬殘酸等雜質(zhì)。

廢棄物處理

磷石膏的處理方法包括回收和再利用、焚燒、填埋或穩(wěn)定化等?；厥赵倮昧资嗫捎糜谕寥栏牧?、建筑材料或水泥制造等。焚燒可以有效處理磷石膏中的有機(jī)物和污染物。填埋和穩(wěn)定化可以封閉廢物，防止土壤和水的進(jìn)一步污染。

污染物釋放

磷石膏可能含有一些有害化學(xué)物質(zhì)，如重金屬和放射性元素。在處理和處置過(guò)程中，應(yīng)采取措施防止這些化學(xué)品的釋放和擴(kuò)散。例如，在廢物填埋場(chǎng)或儲(chǔ)存設(shè)施中，可以采取防滲措施，如防滲層和收集系統(tǒng)，以防止廢物中的污染物泄漏到土壤和地下水中。

資源浪費(fèi)

磷石膏是一種有用的副產(chǎn)品，通過(guò)回收再利用可以最大限度地減少資源浪費(fèi)。例如，磷石膏可用于改良土壤，增加其肥力和保水能力。此外，磷石膏還可以作為建筑材料生產(chǎn)中的添加劑，改善材料的性能，減少對(duì)環(huán)境的影響。