石膏矿

一种以钙的硫酸盐矿物为主要组分的非金属矿产。主要矿物为石膏和硬石膏，共生矿物常有石盐、钾石盐、光卤石等。一般工业品位：纤维状石膏矿（含二水硫酸钙）95%，层状石膏矿（含二水硫酸钙加硫酸钙）55%。以地下开采为主。不选矿或用手选法、洗选法。

理论组成(wB%)：CaO 32.5，SQ346.6，H2O 20.9。Ca可少量地被Sr2+代替，常有粘土、有机质等机械混入物，有时会含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O、CO2、Cl等杂质，但它们的成分变化不大。

石膏板，a0=0.568nm，b0=1.518nm，c0=0.629nm，β=118°23'；Z=4。晶体结构由[SO4]2四面体与Ca2+联结成∥(010)的双层，双层间通过H2O分子联结。其完全解理即沿此方向发生。Ca2+的配位数为8，与相邻的4个[SO4]四面体中的6个O2-和2个H2O分子联结。H2O分子与[SO4]中的O2-以氢键相联系，水分子之间以分子键相联系。

斜方柱晶类，C2h-2/m（L2PC）。晶体常依发育成板状，亦有呈粒状。平行双面b、p，斜方柱m、l等；晶面和常具纵纹；有时呈扁豆状。双晶常见，一种是以（100）为双晶面的加里双晶或称燕尾双晶，另一种是以（101）为双晶面的巴黎双晶或称箭头双晶。集合体多呈致密粒状或纤维状。细晶粒状块状称之为雪花石膏；纤维状集合体称为纤维石膏。少见由扁豆状晶体形成的似玫瑰花状集合体。亦有土状、片状集合体。

通常为白色、无色，无色透明晶体称为透石膏，有时因含杂质而成灰、浅黄、浅褐等色。条痕白色。透明。玻璃光泽，解理面珍珠光泽，纤维状集合体丝绢光泽。解理极完全，和中等，解理片裂成面夹角为66和114的菱形体。性脆。硬度1.5~2。不同方向稍有变化。相对密度2.3。

偏光镜下：无色。二轴晶(+)。2V=58。Ng=1.530，Nm=1.523，Np=1.521。随温度升高2V减小，在大约90℃时2V为零。

加热时存在3个排出结晶水阶段：105~180℃，首先排出1个水分子，随后立即排出半个水分子，转变为烧石膏Ca[SO4]·0.5H2O，也称熟石膏或半水石膏。200~220℃，排出剩余的半个水分子，转变为Ⅲ型硬石膏Ca[SO4]·εH2O(0.06<ε<0.11)。约350℃，转变为Ⅱ型石膏Ca[SO4]。1120℃时进一步转变为Ⅰ型硬石膏。熔融温度1450℃。

石膏及其制品的微孔结构和加热脱水性，使之具有优良的隔音、隔热和防火性能。

主要为化学积淀作用的产物，常形成巨大的矿层或透镜体，赋存于石灰岩、红色页岩和砂岩、泥灰岩及粘土岩系中，常与硬石膏、石盐等共生。硬石膏层在近地表部位，由于外部压力的减小，受地表水作用而转变为石膏：CaSO4+2H2O——CaSO4·2H2O；同时体积增大约30%，引起石膏层的破坏。

石膏的负低突起明显区别于硬石膏的正中突起。石膏的双折射率远远低于硬石膏。此外，硬石膏的假立方形解理（三组解理相互直交）也是二者区别特征之一。致密块状的石膏，以其低硬度和遇酸不起泡可与碳酸盐区别。

石膏属单斜晶系，解理度很高，容易裂开成薄片。将石膏加热至100～200°C，失去部分结晶水，可得到半水石膏。它是一种气硬性胶凝材料，具有α和β两种形态，都呈菱形结晶，但物理性能不同。α型半水石膏结晶良好、坚实；β型半水石膏是片状并有裂纹的晶体，结晶很细，比表面积比α型半水石膏大得多。

生产石膏制品时，α型半水石膏比β型需水量少，制品有较高的密实度和强度。通常用蒸压釜在饱和蒸汽介质中蒸炼而成的是α型半水石膏，也称高强石膏；用炒锅或回转窑敞开装置煅炼而成的是β型半水石膏，亦即建筑石膏。工业副产品化学石膏具有天然石膏同样的性能，不需要过多的加工。半水石膏与水拌和的浆体重新形成二水石膏、在干燥过程中迅速凝结硬化而获得强度，但遇水则软化。

石膏是生产石膏胶凝材料和石膏建筑制品的主要原料，也是硅酸盐水泥的缓凝剂。石膏经600～800°C煅烧后，加入少量石灰等催化剂共同磨细，可以得到硬石膏胶结料（也称金氏胶结料）；经900～1000°C煅烧并磨细，可以得到高温煅烧石膏。用这两种石膏制得的制品，强度高于建筑石膏制品，而且硬石膏胶结料有较好的隔热性，高温煅烧石膏有较好的耐磨性和抗水性。

利用建筑石膏生产的建筑制品主要有：

①纸面石膏板。在建筑石膏中加入少量胶粘剂、纤维、泡沫剂等与水拌和后连续浇注在两层护面纸之间，再经辊压、凝固、切割、干燥而成。板厚9～25毫米，干容重750～850公斤/米3，板材韧性好，不燃，尺寸稳定，表面平整，可以锯割，便于施工。主要用于内隔墙、内墙贴面、天花板、吸声板等，但耐水性差，不宜用于潮湿环境中。

②纤维石膏板。将掺有纤维和其他外加剂的建筑石膏料浆，用缠绕、压滤或辊压等方法成型后，经切割、凝固、干燥而成。厚度一般为8～12毫米，与纸面石膏板比，其抗弯强度较高，不用护面纸和胶粘剂，但容重较大，用途与纸面石膏板相同。

③装饰石膏板。将配制的建筑石膏料浆，浇注在底模带有花纹的模框中，经抹平、凝固、脱模、干燥而成，板厚为10毫米左右。为了提高其吸声效果，还可制成带穿孔和盲孔的板材，常用作天花板和装饰墙面。

④石膏空心板条和石膏砌块。将建筑石膏料浆浇注入模，经振动成型和凝固后脱模、干燥而成。空心条板的厚度一般为60～100毫米，孔洞率30～40%；砌块尺寸一般为600×600毫米，厚度60～100毫米，周边有企口，有时也可做成带圆孔的空心砌块。空心条板和砌块均用专用的石膏砌筑，施工方便，常用作非承重内隔墙。

世界上石膏资源丰富，分布广泛，已有100多个国家和地区勘查探明了石膏储量，根据美国地质调查局统计，石膏资源储量丰富的国家主要有：俄罗斯32亿t、伊朗24亿t、中国13亿t、巴西2.3亿t、美国7亿t、加拿大4.5亿t，其他石膏资源储量较大的国家有墨西哥、西班牙、法国、泰国、澳大利亚、印度和英国等。

中国石膏矿的规模以大、中型为主，保有储量的矿产地中，大型矿占47%、中型矿占20%、小型矿占33%。总保有储量的98%以上分布于大型矿中，而中、小型矿的储量只占近2%。在大型矿中，有26处规模特大（储量大于2亿t），其中规模最大的是山东大汶口盆地，与盐类矿共生的硬石膏矿石储量近300亿t。在已利用和可供近期利用的矿产地中，大型矿占43%，中型矿占22%，小型矿占35%，保有储量94%以上集中于大型矿，中、小型矿只占5%。在已利用和可供近期利用的大型矿中，储量大于2亿t规模特大的有16处，集中了总保有储量的71%，规模最大的是内蒙古鄂托克旗苏级矿，保有D级储量32亿t，保有B+C级储量最多的是江苏南京市周村硬石膏矿，B+C级保有储量3.4亿t。中国石膏矿石类型齐全，但优质矿石（纤维石膏）少。保有储量中，硬石膏类矿床矿石储量占60%，石膏类矿床矿石储量占40%（其中：纤维石膏占2%、普通石膏占20%，其余为泥质石膏、硬石膏及碳酸盐质石膏，占18%）；但在已利用和可供近期利用的矿产地中，则以石膏类矿床为主，占其保有储量的80%，硬石膏类矿床矿石储量只占其保有储量的20%。中国石膏矿石除纤维石膏和部分巨-伟晶石膏须经选矿外，其他类型矿石一般不经选矿，即可利用。矿石品位总体属于中、高品位，已有探明储量的矿产地矿石平均品位（Ca[SO4]·2H2O+Ca[SO4]）一般均大于55%，符合作水泥缓凝剂的质量要求，其中已利用和可供近期利用的石膏类矿床中，平均品位大于75%的保有储量有50多亿t，可以满足建筑用石膏的要求见下表。

中国石膏矿床中占88%的为单一矿产，也有近20处矿产地石膏与盐类矿及硫、铁、铜、铅锌等矿共生。与盐类矿产共生规模最大的是山东大汶口盆地硬石膏矿，其次与钙芒硝共生的石膏或硬石膏矿分布于青海西宁、互助、平安和湖南衡阳、衡南及云南禄劝等地，四川农乐石膏矿共生杂卤石，与铁矿共生的硬石膏矿分布于河北武安、沙河和安徽庐江、马鞍山、濉溪及新疆哈密市库坶塔格等地，山东泰安朱家庄自然硫与石膏共生，安徽贵池东湖硬石膏与铜矿共生，云南兰坪石膏与铅锌矿共生，这些与其他矿产共生的石膏矿，已利用的很少。中国已利用和可供近期利用的石膏矿产地，交通运输条件一般较好，只有少数矿产地距铁路或水运线较远，矿区水文地质、工程地质条件多为简单—中等，部分矿床较复杂。有一些矿产地由于交通不便或矿区水文地质、工程地质条件复杂，因此近期难以利用。中国西部石膏矿一般矿层厚，埋藏浅，如甘肃、宁夏、青海的一些矿山宜于露天开采，云南、四川的一些矿山可以先露天开采，再转入地下开采；而中国中部和东部的石膏矿，一般埋藏较深，且多为薄层矿，需要地下开采，开采难度较大。