脫硫石膏及制品中氯離子(zǐ)的(de)影響機理分析

氯離子(zǐ)是(shì)脫硫石膏生産過程中所帶入的(de)一(yī / yì ／yí)種雜質離子(zǐ)，它對脫硫石膏制品的(de)性能有重要(yào / yāo)影響。當氯離子(zǐ)含量過多時(shí)，産品會出(chū)現多種問題．如返潮、下垂、返黃等。不(bù)同廠家生産的(de)脫硫石膏氯離子(zǐ)含量高低不(bù)一(yī / yì ／yí)．普遍超過行業标準，這(zhè)對脫硫石膏的(de)推廣應用造成極大(dà)困難。本章在(zài)研究氯離子(zǐ)對脫硫石膏脫水性能、水化産物的(de)強度和(hé / huò)耐水性能以(yǐ)及對紙面闆紙扳粘接性能的(de)影響的(de)基礎上(shàng)．借助SEM、XRD等微觀分析手段，分析了(le／liǎo)氯離子(zǐ)的(de)影響機理．爲(wéi / wèi)後續控制方法的(de)研究提供了(le／liǎo)理論基礎。4.1氯離子(zǐ)對脫硫石膏脫水效果的(de)影響用天平稱量I份質量爲(wéi / wèi)20g的(de)空白樣品和(hé / huò)5份20g未處理的(de)脫硫石膏．加入不(bù)同質量的(de)CaCl2，人(rén)爲(wéi / wèi)調整脫硫石膏中氯離子(zǐ)含量，具體含量見表2，用100ml去離子(zǐ)永溶解後，抽濾lOmin，稱量濾餅質量m濕，然後将濾餅在(zài)40℃下烘幹至恒重，稱量質量m幹．含水率計算公式如下所示：圖4.l爲(wéi / wèi)脫硫石膏脫水後的(de)含水牢随氯離子(zǐ)摻量的(de)變化情況，從圖中可以(yǐ)看出(chū)随着氯離子(zǐ)的(de)加入，脫硫石膏含水率成增加的(de)趨勢．但當氯離子(zǐ)含量達到(dào)6000ppm時(shí)．石膏的(de)含水率基本不(bù)再上(shàng)升．趨于(yú)穩定。這(zhè)說(shuō)明氯離子(zǐ)在(zài)脫硫石膏中所能存在(zài)的(de)量是(shì)有定限值的(de)。圖4.14脫硫石膏含水率随氯離子(zǐ)摻量的(de)變化趨勢對烘幹後的(de)空白樣品、CG1号和(hé / huò)CG5号樣品進行XRD分析(見圖4.2)井對CG5号樣品進行能譜分析(見圖4.3)．從圖4.2(c)中我們可隊看出(chū)CG5号樣品中出(chū)現CaCl2·4H2O的(de)特征峰．說(shuō)明樣品中氯離子(zǐ)含量已經很高(能譜圖也(yě)可以(yǐ)證實這(zhè)一(yī / yì ／yí)點)．井形成了(le／liǎo)氯化鈣晶體。氯化鈣易結合水分子(zǐ)．形成帶四個(gè)甚至六個(gè)水分予的(de)産物．這(zhè)就(jiù)解釋了(le／liǎo)氯離子(zǐ)含量增加導緻脫硫石膏脫水困難的(de)現象。從圖4．4中可以(yǐ)看出(chū)空白樣品與CGl号和(hé / huò)CG2号樣品的(de)顆粒微觀形貌存在(zài)較大(dà)不(bù)同。空白樣品中顆粒大(dà)小均勻．發育良好．表面比較平整；CGl号樣品晶粒尺寸在(zài)一(yī / yì ／yí)定範圍内波動，粗細顆粒相互摻雜．但圖44(d)中晶粒表面仍然比較平整：而(ér)CG5号樣品不(bù)僅顆粒大(dà)小分布不(bù)均，太顆粒與小顆粒的(de)粒徑差比CG1号樣品要(yào / yāo)大(dà)，而(ér)且顆粒表面粗糙．有微團粘附其上(shàng)，說(shuō)明晶粒發育不(bù)好．這(zhè)會增大(dà)石膏顆粒的(de)比表面積．影響石膏漿體整體的(de)脫水效果。出(chū)現以(yǐ)上(shàng)情況是(shì)因爲(wéi / wèi)在(zài)石膏漿液脫水過程中．石膏處于(yú)過飽和(hé / huò)狀态，晶粒逐漸由小變大(dà)，而(ér)氯離子(zǐ)本身體積較大(dà)．會影響石膏晶粒的(de)長大(dà)．對晶體發育産生不(bù)利影響。這(zhè)會使晶體結晶度降低，晶粒表面不(bù)平整．比表面積增大(dà)．導緻晶粒表面吸附水增多，造成r石膏含水率的(de)增加；體積相對較大(dà)的(de)氯離子(zǐ)的(de)存在(zài)．還會堵塞自由水在(zài)石膏晶粒之(zhī)間的(de)排水通道(dào)．同樣會導緻石膏脫水困難。4.2氯離子(zǐ)對脫硫石膏水化産物強度及耐水性能的(de)影響對CG1号至CG5号樣品進行熱處理．制成半水石膏，按相同水灰比加水拌合．自然養護7天後，測量氯離子(zǐ)對脫硫石膏水化産物強度及耐水性能的(de)影響．結果如表4.2所示。4．2氯離于(yú)對脫硫石膏水化産物強度及耐水性能的(de)影響對CG1号至CG5号樣品進行熱處理．制成半水石膏，按相問水灰比加水拌合．自然養護7天後1測量氟離子(zǐ)對脫硫石青水化産物強度及耐水性能的(de)髟響．結果如表4.2所示。從表4.2中結果不(bù)難看出(chū)．随着氯離子(zǐ)摻量的(de)增加，水化産物的(de)幹基強度雖變化不(bù)明顯，但整體仍然呈現出(chū)逐漸下降的(de)趨勢。同時(shí)．水化産物的(de)濕基強度遠小于(yú)其幹基強度，即其軟化系數較小。反應水化産物耐水性能強弱的(de)吸水率和(hé / huò)軟化系數也(yě)是(shì)随着氯離子(zǐ)摻量的(de)增加而(ér)分别呈增加和(hé / huò)降低的(de)趨勢．說(shuō)明同樣條件下，石膏水化産物中氯離子(zǐ)含量越高，其耐水性能越差。對CG1号和(hé / huò)CG5号樣品進行SEM分析，如圖4.5所示。通過比較圖4.5(a)和(hé / huò)圖4.5(b)．我們可以(yǐ)進一(yī / yì ／yí)步發現．氯離子(zǐ)含量的(de)高低會在(zài)很大(dà)程度上(shàng)影響石膏晶體的(de)生長，CG1号樣品中石膏晶粒發育完整．呈柱狀交錯，簇狀生長，且晶粒間搭接點較多．分布比較緻密，這(zhè)種結構的(de)石膏晶格間氣孔較少，連通孔的(de)數量也(yě)下降。能夠有效阻滞水分在(zài)石膏晶體問的(de)遷移．(水分于(yú)是(shì)通過毛細管道(dào)和(hé / huò)石膏晶粒間隙進入石膏内部，品粒問的(de)搭接點會溶解于(yú)水中．同時(shí)，由于(yú)毛細管作用．水分子(zǐ)會吸附在(zài)各毛細管壁上(shàng)，将各個(gè)石膏晶粒微團分隔開．最終破壞石膏晶體結構．使石膏性能下降)宏觀表現爲(wéi / wèi)強度高．吸水宰較低和(hé / huò)軟化系數較高。而(ér)CG5号樣品晶體結晶不(bù)規則．結晶度較差，晶粒發育不(bù)完整-成小片狀聚集。這(zhè)說(shuō)明，氯離子(zǐ)的(de)存在(zài)會影響石膏水化産物中晶體的(de)形成。使其結晶不(bù)充分．晶體表面不(bù)平整。直接宏觀表現是(shì)強度的(de)降低以(yǐ)及耐水性能的(de)下降。表4.3和(hé / huò)表4.4分别爲(wéi / wèi)自然養護和(hé / huò)标準養護條件下，摻加不(bù)同量氯離子(zǐ)後．制得的(de)石膏闆的(de)紙面結合情況．其中，l#樣品未經處理：2#樣品額外摻加氯離子(zǐ)量爲(wéi / wèi)4000ppm；3#樣品額外摻加的(de)氯離子(zǐ)量爲(wéi / wèi)8000ppm。比較表4.3和(hé / huò)表4.4的(de)結果可以(yǐ)得出(chū)與3.2節相似的(de)結果．紙面石膏扳本身在(zài)潮濕條件下的(de)耐久性較差，在(zài)标準養護條件下養護一(yī / yì ／yí)周後。制作的(de)石膏闆就(jiù)出(chū)現了(le／liǎo)比較嚴壤的(de)紙闆分離現象。對比摻加币同量氯離子(zǐ)的(de)紙面石膏闆，可以(yǐ)發現随着氯離子(zǐ)含量的(de)增加．無論是(shì)在(zài)自然養護條件下，還是(shì)在(zài)标準養護條件下，石膏闆的(de)紙闆粘接能力均出(chū)現較大(dà)幅度地(dì / de)下降。爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)研究氯離子(zǐ)影響紙面石膏闆紙從圖4.6可以(yǐ)看出(chū)．在(zài)離表層0mm和(hé / huò)3mm距離的(de)地(dì / de)方．随着熱處理時(shí)間的(de)延長．氯離子(zǐ)的(de)濃度呈增加的(de)趨勢：在(zài)離表層9mm的(de)地(dì / de)方，氯離子(zǐ)濃度呈明顯下降的(de)趨勢。以(yǐ)上(shàng)三處的(de)濃度值在(zài)前2小時(shí)的(de)變化率要(yào / yāo)明顯大(dà)于(yú)之(zhī)後的(de)變化率，這(zhè)與石膏闆的(de)熱處理過程相對應。而(ér)在(zài)距離表面6mm處．氯離子(zǐ)濃度随時(shí)間的(de)變化規律性不(bù)大(dà)，基本在(zài)100ppm附近波動；前期由于(yú)氯離子(zǐ)遷移速度較快。該處離子(zǐ)向表面遷移，石膏闆中心部分離子(zǐ)又向此址遷移．客觀上(shàng)起到(dào)了(le／liǎo)補充氯離子(zǐ)的(de)作用，雖然在(zài)前2小時(shí)内波動較大(dà)，但後期基本維持在(zài)1000ppm上(shàng)下，與整個(gè)石膏扳中氯離子(zǐ)的(de)平均含量接近。在(zài)石膏闆的(de)整個(gè)熱處理過程中．氯離子(zǐ)在(zài)石膏闆中的(de)遷移主要(yào / yāo)存在(zài)兩種形式，即擴散和(hé / huò)對流。(擴散是(shì)指離子(zǐ)從濃度高的(de)地(dì / de)方向濃度低的(de)地(dì / de)方遷移；而(ér)對流是(shì)指氯離子(zǐ)随水分的(de)遷移而(ér)發生的(de)定向移動．在(zài)此過程中氯離子(zǐ)相對水分的(de)位置基本不(bù)變．此時(shí)，氯離子(zǐ)的(de)遷移可能是(shì)順濃度梯度．也(yě)可能是(shì)逆濃度梯度)。由于(yú)石膏闆中水分的(de)蒸發，對流作用在(zài)整個(gè)離子(zǐ)遷移過程中占據優勢地(dì / de)位．導緻氰離子(zǐ)不(bù)斷向石膏闆表面遷移、聚集最終導緻氯離子(zǐ)在(zài)石膏闆表面局部嚴重超标，氯離子(zǐ)與鈣離子(zǐ)結合以(yǐ)氯化鈣的(de)形式存在(zài)．氯化鈣極易吸水受潮．同時(shí)，若氯化鈣含量過多，在(zài)幹濕循環條件下甚至出(chū)現析晶現象．這(zhè)些情況直接導緻了(le／liǎo)紙面石膏闆出(chū)現易受潮、紙闆粘接不(bù)牢等情況的(de)發生。4．4本章小結l.随着脫硫石膏中氯離子(zǐ)含量的(de)增加，石膏脫水變得困難，但當氯離子(zǐ)摻加量達到(dào)6000ppm以(yǐ)上(shàng)後，石膏的(de)脫水情況在(zài)一(yī / yì ／yí)定範圍内基本趨于(yú)穩定：2.氯離子(zǐ)會對石膏水化産物的(de)耐水性能産生不(bù)利影響，氯離子(zǐ)含量越多．石膏水化産物的(de)吸水宰越大(dà)，軟化系數越小．同時(shí)．石膏水化産物的(de)強度也(yě)會随氯離了(le／liǎo)含量的(de)增加而(ér)降低：3.氯離子(zǐ)會影響紙面石膏扳紙闆粘接能力．且粘接能力随氯離子(zǐ)含量的(de)增加下降明顯，其對紙面石膏闆抗潮能力的(de)影響同樣顯著。總之(zhī)，要(yào / yāo)擴大(dà)脫硫石膏的(de)應用範圍．提高脫硫石膏的(de)應用價值，除了(le／liǎo)要(yào / yāo)求在(zài)脫硫石膏出(chū)廠前對氯離子(zǐ)含量進行控制外．後續應用環節如何采取有效措施降低甚至消除氯離子(zǐ)對石膏及其制品性能的(de)影響，同樣需要(yào / yāo)進行更加深入的(de)研宄與探索。本文将在(zài)下一(yī / yì ／yí)章探索改善氯離子(zǐ)對脫硫石膏制品性能影響的(de)方法。