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生活中。石膏是一種常見的礦物，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加熱和煅燒由生石膏制備。

在建筑材料領域，石膏可以直接作為建筑粘結材料，也可以裝飾在內墻和天花板上，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。在醫學治療中，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康復。在藝術領域，它已被許多文化用于雕塑材料，包括古埃及、美索不達米亞、古羅馬、拜占庭帝國和中世紀英格蘭等。

石膏的形成過程主要包括溶解沉淀和蒸發沉淀兩種機制。

溶解沉淀機制

在沉積巖形成過程中，由于地下流體的流動和沉積環境的變化，產生了含石膏離子（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，這些離子會隨著水流移動到新的位置并下沉，這些離子會逐漸聚集形成新的石膏晶體，這也是溶解沉淀的機理。

蒸發沉淀機制

石膏的另一種形成機理是蒸發沉淀，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等。當水中的鹽濃度降低到一定程度后，隨著水分的蒸發，水中的鹽類物質逐漸沉淀，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、在煉銅等冶金過程中產生，也叫礦渣石膏。硬石膏因其強度高，一般用于高強度建筑石膏板、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。半水石膏在適當條件下加水反應后可形成石膏。半水石膏雖然強度低，但可以用來制備其生石膏。因此，半水石膏可廣泛用于制作復雜的建筑裝飾、雕塑、模具等。

主要成分

石膏礦的主要化學成分是二水硫酸鈣。這意味著每個石膏分子由一個鈣離子組成、一個硫酸根離子和兩個結晶水分子。這些成分的存在賦予了石膏礦特殊的晶體結構和化學特性。

石膏

結晶水

石膏礦是一種含結晶水的硫酸鈣礦物。結晶水在石膏礦中以兩個水分子的形式存在，與硫酸鈣分子結合形成穩定的晶體結構。結晶水的存在賦予石膏礦獨特的性質，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晶水，變成硬石膏。石膏中結晶水的形成、它在穩定性和化學反應中起著重要作用，對石膏礦的研究和利用具有重要意義。

雜質變種

石膏礦可能含有少量雜質，品種不同。常見的雜質包括鈉、鉀、鐵、鎂和其他元素，這些雜質可以與石膏礦共存或由地質作用引起。此外，石膏礦也有很多品種，比如磷石膏，其晶體結構和化學成分略有變化。此外，石膏還可以表現出不同的形態變化，如絲狀、纖維狀或蝴蝶狀，取決于形成過程和地質環境。在研究石膏礦的性質和應用時，要了解它的雜質、品種和形態變化對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，如玻璃纖維增強石膏板的密度約為1.6 g/cm3。

熔點

石膏的熔點約為1450 ℃當石膏在空氣中加熱時，它會失去水分，首先轉化為半水石膏，如果進一步加熱，則轉化為硬石膏。

莫氏硬度

石膏的莫氏硬度在2左右，屬于比較軟的礦石。莫氏硬度是用來描述礦物或材料抗刮擦和磨損能力的指標。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。這種相對較低的硬度也是石膏被廣泛應用于建筑和裝飾領域的原因之一，因為石膏可以相對容易地切割、雕刻并加工成各種形狀和結構。

吸濕性

因為石膏吸水性強，容易受到環境中潮濕空氣的影響，還會吸收液態水和水蒸氣，導致軟化、變脆和破裂。石膏吸水后會明顯降低強度。此外，石膏制品長期浸泡在水中后，二水硫酸鈣晶體會被破壞，進一步降低其性能。石膏在適當的溫度下加水后稍加攪拌即可形成可塑性很好的漿料，因此廣泛應用于建筑裝飾等領域，如墻體、天花板、雕塑以及陶瓷等。

透明性

石膏在晶體狀態下是一種無色透明的物質，但由于地球 結皮和不同硬度晶體的生長，石膏會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，能有效保護建筑結構，在發生火災時能起到一定的保護身體的作用。

石膏的晶體結構屬于單斜晶系，晶胞中含有硫酸鈣和結晶水。石膏晶體呈現層狀結構，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。這些分子層通過氫鍵與結晶水分子相連。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定性和結晶形態。

反應性

石膏是中等水溶性的（2 ℃時約為0.2-5.25 g/L）與大多數其他鹽相比，它表現出逆向溶解性，并且在較高溫度下其溶解性降低。石膏是一種比較穩定的物質，在常溫下可以保存很長時間，不會發生大的變化或分解。粉狀石膏可以在干燥條件下儲存很長時間。石膏在高溫下（大約107 ~ 1703356℃）結晶水會流失，變成半水硫酸鈣（半水石膏）硬石膏可以通過進一步加熱和煅燒半水石膏來制備。溶解性

半水石膏與適量的水混合可以得到可塑性石膏漿，在這個過程中，半水石膏會與水發生化學反應，生成生石膏（二水硫酸鈣）這個反應叫做石膏的水化反應(hydration)向半水石膏中加入水，首先部分石膏溶解在水中，然后發生上述反應生成石膏。由于石膏的溶解度小于半水石膏，在過飽和溶液中石膏會沉淀析出，促使上述反應繼續向右進行，直至完全轉化為二水石膏。

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

石膏可以在地下或地表開采。地下石膏礦床一般位于地下幾十米至幾百米深處。開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。地下礦床開采應注意安全因素和環境保護。地表石膏礦床位于地表或地下淺層，開采相對簡單。石膏礦通常由挖掘機和其他設備挖掘，然后粉碎、篩選和清洗等。開采后的石膏通常被干燥以降低其含水量，并將其轉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90%且無明顯雜質。其次，實力優質石膏要有足夠的機械強度，能承受壓力和重量的負荷，不易損壞。吸水率也是評價品質的因素之一好的石膏應該具有適中的吸水性和釋放水分的能力。最后，適應性是鑒定石膏質量的重要考慮因素不同的應用領域對石膏有不同的要求例如，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生和安全標準。鑒定石膏質量可以通過實驗室檢測、物理性能測試和外觀特征觀察等，并參考相關標準和認證機構的評價。

通過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篩，然后高溫處理（大約1400 ℃）煅燒，除去結晶水，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，同時加入一定量的過磷酸鈣和其他添加劑，然后進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，然后過濾干燥，最終得到石膏粉。

建筑材料領域

石膏是一種重要的建筑材料石膏與纖維材料復合可制備石膏板，可廣泛用于室內隔斷、吊頂、建筑物的墻面裝飾和防火隔離等。石膏經焙燒研磨制得的石膏粉可用于修補室內墻壁和制備涂料。石膏制成的石膏地板是無縫的、光滑的地面材料。因為石膏地板容易清潔、抗磨損、防潮等特點，可廣泛應用于工廠、計算機房和其他需要清潔衛生場所。

醫療領域

石膏也廣泛應用于醫療領域，因為它可以成型、由于石膏的滲透性和柔韌性，可以用來固定和支撐病人受傷的部位。在口腔醫學領域，需要對牙齒進行診斷和治療，必須對牙齒進行印模。沖壓時需要制作精細的石膏模型，石膏壓花機可以幫助制作精確的石膏模型。此外，石膏還可以用來制作假肢、膏藥移印等醫療產品。同時，石膏在中醫中的應用也很廣泛。石膏因其性寒，常用于清熱解毒、在消腫止痛的治療上，適用于發熱、流感、肺炎等疾病。此外，石膏中的鐵、Cu、鋅依賴于白細胞內源性物質(LGM)刺激抗感染免疫，可能與ti有關、Ca等元素有關。抗病毒方面，3356石膏中的δδ34S與ATP共存、通過APG和酶的作用，與S同位素產生分餾，增加δ34S的血藥濃度，表現出抗病毒作用。石膏化合物中的金屬離子與有機成分結合成為有效的抗病毒成分，通過進入細胞與核酸相互作用，保護機體免受病毒侵害。

藝術領域

石膏在藝術領域應用廣泛。在建筑、在雕塑等領域，石膏制品可以作為原型制作輕質材料，如泡沫塑料。再通過模制、石膏浮雕是通過繪畫和細節處理制成的，具有光滑的紋理、造型優美等特點。石膏大理石質地細膩，可以做成白色的支撐材料經過特殊處理，可以用來畫各種圖案，比如壁畫、擺設等。

農業領域

石膏也廣泛用于農業。首先，石膏可以改善土壤結構，尤其是粘土，改善排水和根系延伸。其次，石膏可以調節土壤的酸堿度，中和酸性土壤，提高pH值。此外，石膏還是土壤中鈣和硫的來源，促進植物生長，提高果實品質。

食品領域

石膏在食品領域有許多應用。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地和味道。此外，石膏還被用作食品添加劑，調節食物的酸堿度、穩定質地，延長保質期，起乳化劑和穩定劑的作用。在糖果制造中，石膏有助于提供糖果的結構和味道。

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

廢棄物處理

磷石膏的處理方法包括回收和再利用、焚燒、填埋或穩定化等。回收再利用磷石膏可用于土壤改良、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物和污染物。填埋和穩定化可以封閉廢物，防止土壤和水的進一步污染。

污染物釋放

磷石膏可能含有一些有害化學物質，如重金屬和放射性元素。在處理和處置過程中，應采取措施防止這些化學品的釋放和擴散。例如，在廢物填埋場或儲存設施中，可以采取防滲措施，如防滲層和收集系統，以防止廢物中的污染物泄漏到土壤和地下水中。

資源浪費

磷石膏是一種有用的副產品，通過回收再利用可以最大限度地減少資源浪費。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中的添加劑，改善材料的性能，減少對環境的影響。