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當(dāng)前位置：首頁(yè) > 技術(shù)支持 > 綜合類(lèi) > 石膏的脫水轉(zhuǎn)變特點(diǎn)及脫水相的形成機(jī)理
1、石膏的脫水轉(zhuǎn)變溫度
石膏的脫水轉(zhuǎn)變溫度也稱轉(zhuǎn)變點(diǎn)或相變點(diǎn)，它與脫水條件有密切關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，石膏在空氣中脫水不可能有一個(gè)固定的轉(zhuǎn)變點(diǎn)，它隨著許多素而改變，如大氣的濕度和壓力、二水石膏的性質(zhì)、料層的粒度和厚度、脫水的速度等等。
2、石膏的脫水轉(zhuǎn)變過(guò)程
2.1二水石膏兩個(gè)脫水階段的溫度轉(zhuǎn)變點(diǎn)
第一階段的溫度為128℃，是二水石膏脫水成半水石膏的轉(zhuǎn)變點(diǎn)；第二階段的溫度約在165℃，這正是半水石膏轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)水石膏的溫度。
100℃時(shí)的加熱物，隨著脫水開(kāi)始，在（010）面上產(chǎn)生很多龜裂紋；150℃加熱物位于DTA曲線第一次脫水峰的頂點(diǎn)，XRD鑒定幾乎全是半水石膏，此時(shí)不管那個(gè)晶面都沿著℃軸方向伸長(zhǎng)了大大小小的龜裂紋；200℃加熱物位于DTA曲線第一次脫水峰的終點(diǎn),BET測(cè)得的比表面積最大，從垂直于（010）面方向看，除℃軸方向有大的龜裂紋外，a軸方向也有許多細(xì)裂紋；400℃時(shí)的加熱物，即DTA曲線上剛從CaSO4Ⅲ轉(zhuǎn)變?yōu)镃aSO4Ⅱ之后的那一點(diǎn)，其比表面積與半水石膏相仿，A軸產(chǎn)生的龜裂紋進(jìn)一步加大，終于使晶體逐漸分解成長(zhǎng)方形體；600℃時(shí)的加熱物，比表面積下降，一度分解成長(zhǎng)方形體的結(jié)晶片，由于燒結(jié)再次接合使CaSO4Ⅱ結(jié)晶粒迅速成長(zhǎng)；800℃加熱物，比表面積進(jìn)一步降低，龜裂紋全部被填平，其外形依然保持著原二水石膏母結(jié)昌體的形狀；1000℃加熱物，由于燒結(jié)，母結(jié)晶的晶格開(kāi)始變形，結(jié)晶粒發(fā)展成60μm大小的不定形粒子；1000℃恒溫10小時(shí)后的加熱物，晶體幾乎全成了完整的球狀粒子，而且表面上可以清楚地看到島狀形的晶體生長(zhǎng)；1100℃恒溫10小時(shí)后的加熱物，球狀粒子重新變形成方塊形狀。
2.2石膏脫水轉(zhuǎn)變?yōu)?/strong>!半水石膏的過(guò)程可分為三個(gè)階段
第一階段為二水石膏內(nèi)部空位遷移階段。由于實(shí)際晶體上存在著許多特殊點(diǎn)，如空位、畸變、包晶、解理、裂紋和雜質(zhì)等。當(dāng)溫度達(dá)100℃時(shí)，熱起伏將引起結(jié)合力較弱的水層空位開(kāi)始向這些特殊點(diǎn)處遷移，空位遷移到表面后隨之消失，形成水分子的出露點(diǎn)。石膏中的水分子將通過(guò)這些出露點(diǎn)脫出，并發(fā)生收縮裂紋。這一階段為二水石膏脫水時(shí)的最初情形。水的出露點(diǎn)形成的時(shí)間，完全取決于二水石膏的加熱溫度，但是從觀察中發(fā)現(xiàn)，水點(diǎn)不是立即出現(xiàn)的，這就是說(shuō)在水點(diǎn)形成時(shí)有一段吸收熱量聚集能量的過(guò)程，即有一個(gè)脫水分解的誘導(dǎo)時(shí)期，當(dāng)出露點(diǎn)形成后，誘導(dǎo)期即告結(jié)束。
第二階段為穩(wěn)定晶核的形成階段。水分子出露點(diǎn)形成后，很快會(huì)在這些出露點(diǎn)四周生成一些半水石膏晶胚。這些晶胚很小，其中一部分很容易分解于二水石膏母體內(nèi)，但在120℃溫度下，熱起伏提供了成核能，晶胚可在晶體的特殊點(diǎn)處（即界面能的最低處）優(yōu)先長(zhǎng)大，形成穩(wěn)定的晶核。這種晶核就是新相半水石膏得以生成的基體。
第三階段是晶核生長(zhǎng)擴(kuò)散階段。形成穩(wěn)定的晶核后二水石膏不斷分解，熱激勵(lì)把Ca2＋和SO42-離子不斷遷移到新相晶核的位置上，這樣就使晶核迅速向四周生長(zhǎng)擴(kuò)散，直至全部轉(zhuǎn)變成半水石膏。
2.3石膏的脫水動(dòng)力學(xué)分析
石膏熱分解反應(yīng)的速度主要取決于溫度和活化能。溫度愈高，活化能愈小，反應(yīng)速度則愈大。影響活化能的因素比較多，如蒸氣壓、粒度、雜質(zhì)、缺陷、裂紋等，凡是有利于脫水的因素，其活化能一般都比較小。由于石膏是一種有水分參與的固相反應(yīng)，其中水分的擴(kuò)散主要不是通過(guò)固體粒子的直接接觸實(shí)現(xiàn)的，而是通過(guò)空位的遷移實(shí)現(xiàn)的，因此提高蒸氣壓力有時(shí)并不表現(xiàn)出積極的作用，甚至?xí)m得其反。
2.4石膏脫水相的形成機(jī)理
二水石膏在不同條件下加熱脫水可形成不同系列的脫水相，每種脫水相由于其形成條件不同，脫水轉(zhuǎn)變方式不同，而有不同的形成機(jī)理，這些機(jī)理對(duì)石膏膠凝材料的生產(chǎn)是具有指導(dǎo)意義的。
2.4.1半水石膏的形成機(jī)理
三種觀點(diǎn)：A在溫度125℃的蒸壓條件下，二水石膏轉(zhuǎn)變?yōu)榘胨嗟某跗谑前淳植糠磻?yīng)機(jī)理進(jìn)行，而后期則按溶解析晶機(jī)理進(jìn)行。B在蒸壓釜中蒸氣熱處理二水石膏時(shí)，起先分解成無(wú)水硫酸鈣和游離水，一旦后來(lái)結(jié)合水分時(shí)，才生成粗大的密實(shí)結(jié)晶體的半水石膏。二水石膏在飽和水蒸氣介質(zhì)或水溶液中熱處理時(shí)，首先發(fā)生脫水，如果條件適合則可以從二水石膏晶格中脫出一個(gè)半分子的結(jié)晶水，形成半水石膏的雛晶，在液態(tài)水包圍的環(huán)境中，雛晶很快溶解在液相中，當(dāng)液相的半水石膏濃度達(dá)到飽和時(shí)，液態(tài)半水石膏即迅速結(jié)晶，形成結(jié)晶粗大的致密的α半水石膏晶體。
2.4.2β半水石膏的形成機(jī)理
β半水石膏按其形成過(guò)程可分為一次形成機(jī)理和二次形成機(jī)理。所謂一次形成機(jī)理，即由二水石膏直接脫水而成：CaSO4·2H2O----βCaSO4·1/2H2O；所謂二次形成機(jī)理，是二水石膏先直接脫水形成Ⅲ型無(wú)水石膏后，再立即吸附脫離出來(lái)的水分轉(zhuǎn)變成半水石膏：CaSO4·2H2O-----βCaSO4Ⅲ-------βCaSO4·1/2H2O
在130-170℃的溫度下，即第一次沸騰之后得到的β半水石膏，沒(méi)有190-200℃左右出現(xiàn)二次沸騰后經(jīng)陳化得到的β半水石膏質(zhì)量好。由硬石膏Ⅲ轉(zhuǎn)變成的半水石膏，雖然結(jié)構(gòu)變化不大，但由于水分的吸附和毛細(xì)管壓力的作用，對(duì)顆粒的粘連和裂紋的愈合起到了良好的作用，從而使二步法形成的半水石膏比表面積減小、標(biāo)稠用水量降低、強(qiáng)度則明顯提高。
3、硬石膏Ⅲ的形成機(jī)理
在一定的水蒸氣壓和溫度范圍內(nèi)，二水石膏可以直接轉(zhuǎn)變?yōu)橛彩啖?，關(guān)于硬石膏Ⅱ向硬石膏Ⅰ的轉(zhuǎn)變機(jī)理尚不清楚。
