北京力博特尔建筑材料技术有限公司董事长     亓俊峰

     石膏与水泥、白灰一起并列为传统的三大无机胶凝材料。由于石膏自身特有的诸多优良性能以及公认的生态建材、健康建材的特性，使其成为重要的工业原料，被广泛的应用于各个行业，在人们的日常生活和国民经济中发挥着越来越重要的作用。
     我国自上世纪70年代开始对石膏进行系统的开发研究，至今已形成较为完善的研究、生产、应用体系，产品生产也由传统的小规模生产向环保型、节能型的规模化生产过度，趋于种类系列化、性能标准化、应用多样化，应用领域得到大幅度拓展，应用市场快速膨胀。
    我国天然石膏资源储量颇丰，但优质资源有限且分布不均。随着市场的急剧拓展，资源消耗急剧增加，浪费也极为严重。同时，随着化学工业的迅速发展，各类工业付产石膏被作为废弃物排放数量急剧增加，排放费用随之增长，环境污染状况随之加剧，治理难度随着增加。
    近年来，可持续发展被确立为基本国策，粘土砖等传统建材被强制淘汰，石膏产制品由于自身绿色、环保、节能、轻质等特性，正面临着一个千载难逢的发展机遇。为了节约能源、优化利用资源、减少环境污染，为人们提供更多健康、绿色的建筑材料及制品，石膏产制品的发展与工业付产石膏有效的资源化利用将在构建和谐社会的过程中发挥越来越重要的基础作用。

·天然石膏资源现状
     天然石膏是自然界中蕴藏的石膏石，主要为二水石膏和硬石膏。我国石膏矿产资源储量丰富，已探明的各类石膏总储量约为570亿吨，具世界首位，分布于的23个省、市、自治区，其中储量超过10亿吨的有10个，依次是：山东、内蒙古、青海、湖南、湖北、宁夏、西藏、安徽、江苏和四川，石膏资源比较贫乏的是东北和华东地区。
    我国石膏资源主要是普通石膏和硬石膏，其中硬石膏占总量的60%以上，作为优质资源的特级及一级石膏，仅占总量的8%，其中纤维石膏仅占总量的1.8%。因此，我们是石膏储量大国的同时，又是优质石膏储量的穷国。优质石膏资源主要分布于湖北应城和荆门、湖南衡山、广东三水、山东枣庄、山西平陆等地区，部分矿点已过度开采接近枯竭，部分因与低品位石膏混杂难以分离而造成优质资源浪费。因此，我国实际能够开采并有效利用的优质石膏资源比例更少。
    我国石膏工业虽然起步较晚，基础较差，但发展很快，1995年石膏产量就猛增至2659万吨，超过美国，成为世界第一石膏消费大国。至2004年，全国石膏原矿年生产3000万吨以上，总计石膏消费量约为3500万吨。我国现有石膏开采矿山500多个，年产量10万吨以上的大中型矿山约50个，其产量占总产量的40%，乡镇小型矿山产量约占总产量的60%。按生产方式分，露天开采约占30%，地下开采约占70%。在地下开采的石膏矿山中，因种种原因使平均回采率低于30%，得到优先开采的优质资源并未得到合理开发和有效利用，资源浪费严重，令人痛心！
    天然石膏中用途最广的是二水石膏，其有效成分为二水硫酸钙，一般根据矿石中二水硫酸钙含量对石膏进行等级划分。石膏应用领域较宽，产品种类也较多，不同的用途对石膏原料的质量有着不同的要求，高品位石膏多被用于特种石膏产品的生产原料，如食用、医用、艺术品、模型和化工填料等；二水硫酸钙含量低于60%的石膏矿则很少得到应用；高于60%的石膏矿石，则根据其含量的不同，被用于建材、建筑等各个领域。
    世界不同国家对石膏的消费结构不同，发达国家石膏深加工产品的消费占较大比重，其石膏消费结构为：产制品占45%，水泥生产占45%，其它各领域占10%。发展中国家多偏重于矿石的初级应用，依赖于水泥工业，石膏制品的比重随经济发展有逐步增大的趋势。我国目前为典型的发展中国家消费类型，消费结构大致为：84%用作水泥生产的缓凝剂，6.5%用于陶瓷模具，4.0%用于石膏制品、墙体材料，5.5%用于化工及其它行业；随着我国水泥产量的不断增大，对石膏的需求相应增大，同时随着我国经济的高速增长，石膏产业尤其是石膏制品将存在着一个极大的发展空间，各种石膏产制品及石膏墙体会得到高速的发展，石膏的需求量必将猛增，随着传统的陶瓷及其它特种行业的发展，优质石膏资源不断减少，石膏资源的开发利用将被愈加重视。因此，为了保证整体石膏行业的可持续发展，绿色的、环保的、健康的石膏建筑材料及产制品更广泛的应用于人民生活中，必须对有限的石膏资源进行优化利用。

·工业付产石膏的产生及利用现状
     工业付产石膏也叫工业副产石膏，是指工业生产中由化学反应生成的以硫酸钙（主要为无水和二水硫酸钙）为主要成分的副产品或废渣。例如：在磷素化学肥料和复合肥料、各类添加剂的生产过程中会产生磷石膏、大型燃煤设施采用石灰湿法脱硫产生的脱硫石膏、发酵法制柠檬酸的过程中产生柠檬酸石膏、用硫酸分解萤石制氟化氢过程中产生的氟石膏、还有其它各化工生产中产生的盐石膏等均称工业付产石膏。由于其产生途径的不同，其成分、颜色、物理性能、杂质含量、杂质种类等都因其产生的工艺和原理而有所不同，但作为工业副产品或者说人工合成的石膏，它都有着以下的一些共同特性：

1、工业付产石膏大多都具有较高的附着水，呈浆体状或湿渣排出，一般，其附着水的含量都在10——40%，个别的甚至更高。
2、工业付产石膏粒径较细，粒径一般均在5-300微米之间，生产石膏粉时，可节省破碎、粉磨费用，会产生大量的粉尘，增加除尘的费用。
3、工业付产石膏一般所含成分较为复杂，含有量少但对石膏水化硬化性能有较大影响的化学成分，PH值呈酸或碱性而非中性。给工业付产石膏的有效利用带来较大难度。
4、工业付产石膏产量都较大，在产生过程中，大多都高于其主产品的产量，如磷石膏近2000万吨/年，脱硫石膏也在大量增加。
5、工业付产石膏大多都不能采用常规天然石膏处理工艺生产，利用难度较大，对环境有一定的污染，利用量极少，大多采用圈地堆放的方式处理。
6、工业付产石膏中，有效成分二水石膏的含量一般均较高，可达75-95%，相当与二级以上石膏的有效成分含量。

磷石膏
     磷石膏是磷肥工业的固体废弃物，而磷酸是磷肥工业的基础。湿法磷酸生产工艺都是通过硫酸分解磷矿粉生成萃取料浆，然后过滤洗涤制得磷酸。过滤洗涤的过程中同时产生磷石膏废弃物。一般每生产1吨磷酸约产生5-6吨磷石膏，每生产1吨磷酸二铵排放2.5—5吨磷石膏，我国湿法磷酸年产量约为100万吨，随着近年来高浓度复合肥工业的迅猛发展，每年由磷肥类化工企业排出的磷石膏近2000万吨。
    磷石膏一般呈粉状，因含有8-15%的附着水而呈浆体状，颗粒直径一般为5-150μm，其主要成分为CaSO4·2H2O，含量可为70—90%。其中所含的次要成分随矿石来源不同而异，成分较为复杂，一般都含有Ca、Mg类磷酸盐、碳酸盐及硅酸盐，此外，还含有少量的有机磷、硫、氟类化合物。磷石膏的外观一般呈灰白、灰、灰黄、浅黄、浅绿等多种颜色，相对密度为2.22—2.37,容重为0.733—0.880g/cm3。
    磷石膏中因含有种类较多的化学成分而增加了磷石膏的利用难度，一般不被作为石膏生产原料采用。仅有极少的一部分被作为土壤改良剂用于改良土壤或在一些石膏资源匮乏的地区经过以水洗为主要手段的初级处理后作为生产原料使用。这些较为简易的处理或利用方式所消化的磷石膏对于磷肥类化工企业累年沉积、堆积如山的磷石膏山无异于杯水车薪。且水洗处理方式产生大量的废水，即浪费了水资源，恶化了生态环境，同时水洗处理几乎无经济效益可言，无法从根本上解决问题。
    截止目前为止，磷肥类化工企业仍然无奈地采用“堆”这一方式来处理这个棘手问题，虽然方式简单易行，但对于成百上千万吨的磷石膏来讲，其堆存所需支出同样数量惊人，甚至会制约企业的生存。据悉，一个年产6万吨的磷胺厂，每年用于磷石膏堆放处理的费用高达200万元。大型磷酸生产企业，占用土地修建渣场和每年支出的排放、堆积和交纳的排污费用更是成比例增加。

国内某磷肥厂年产300万吨磷石膏排渣管道（图片）

国内某磷肥厂年产300万吨磷石膏堆放场区（图片）

发达国家与我国工业付产石膏的开发利用状况不同，他们在不断开发利用天然石膏资源的同时，出于资源与环保的双重考虑，对工业付产石膏开发利用同步进行。日本是工业付产石膏应用最好的国家，几乎全部的磷石膏、脱硫石膏都被充分利用，没有废弃。欧洲的脱硫石膏也同样被全部利用来做石膏建筑制品。可以预见，随着环保意识的增强、应用技术的突破和优质资源的日趋紧张，我国的工业付产石膏开发利用前景广阔。

脱硫石膏
     石膏又称排烟脱硫石膏、硫石膏或FGD石膏，是对含硫燃料（主要是煤）燃烧后产生的烟气进行脱硫净化处理而得到的工业副产石膏。
    目前，随着工业的发展，由燃煤排放到大气中的二氧化硫也不断增加，1995年我国二氧化硫排放量已达到2370万吨，成为二氧化硫排放世界第一大国，由此而产生的空气污染、酸雨等现象极为严重。因此，对二氧化硫排放量的控制势在必行。国家已规定：2000年后投入运行和在建的装机容量为10000MW的电厂均应具有脱硫设施。
    据初步统计，我国目前已投入和即将投入运行的脱硫机组总容量为2800多MW，已开工的为850MW，已列入计划的容量为3800MW，到2010年，全国火电厂烟气脱硫机组总容量将达到40000-50000MW，也就是说，届时将年产纯度85%以上的烟气脱硫石膏850万吨。
    脱硫石膏作为石膏的一种，其主要成分和天然石膏一样，都是二水硫酸钙。但作为工业副产品的化学合成石膏，同时又具有同其它工业付产石膏一样的特性：具有较高的游离水、松散的细小颗粒、具有多种杂质成分。因生产工艺的原因，脱硫石膏中所含的无机、难溶的矿物类杂质，大多对石膏的加工及应用没有较大影响，因此，在所有的工业付产石膏中，脱硫石膏进行资源化处理最易，所得到的石膏产制品也具有较高的性能，得到了较好的利用。

柠檬酸石膏
     目前，我国每年约产生100万吨柠檬酸石膏，其二水硫酸钙含量大多在85%以上。因残留杂质多为有机酸类，对石膏产品的生产、应用有很大的影响，因此，除少量经技术处理或应用外，大多数柠檬酸石膏尚未处理应用，多采用圈地堆放的方式露天堆存。

山东某柠檬酸石膏排出场（图片）

氟石膏因含有较高的氟，利用时必须进行净化处理，因此应用较少，全国每年约产生30万吨氟石膏，除部分用于水泥缓凝剂外，多数仍在露天堆放。

·石膏的用途
     石膏是只能在空气中硬化的气硬性胶凝材料，属无机非金属材料，是一种重要的工业原料，广泛用于建筑、建材、工业模具和艺术模型、化学工业及农业、其它特殊行业等众多应用领域，在国民经济中占有重要的地位。

建筑
     石膏胶凝材料是一种古老的建材，具有悠久的发展史，早在公元前，中国、埃及、希腊、罗马等国家就已开始利用经煅烧的石膏和石灰作为胶结材料应用，著名的古埃及大金字塔等许多古代宏伟建筑，均采用了石灰石膏作为胶凝材料砌筑而成的。
    随着建筑业的发展及石膏基础产业的飞速提升，作为新型内墙体材料主导产品的石膏产制品，将在我国目前的墙体材料改革中起到举足轻重的作用。目前已广泛应用于建筑领域的石膏产制品有：

粉刷石膏：是一种建筑内墙及顶板表面的抹面材料，是传统水泥砂浆或混合砂浆的换代产品，由石膏胶凝材料作为基料配置而成。
自流平地面找平石膏：简称自流平石膏，是一种在混凝土楼板垫层上能自流动摊平，既在自重力作用下形成平滑表面，成为较为理想的地面找平层，是铺设地毯、木地板和各种地面装饰材料的基层材料。
石膏刮墙腻子：是以建筑石膏粉和滑石粉为主要原料，辅以少量石膏改性剂配置而成的粉状料，主要用于喷刷涂料和粘贴壁纸前的墙面找平，也可以直接作为内墙的装饰面层。
石膏嵌缝腻子：是用于石膏墙体材料或板材之间接缝、嵌填、找平、和粘接的通用型接缝腻子。
纸面石膏板：是以建筑石膏为基料、加入少量添加剂与水搅拌后，连续浇注在两层护面纸之间，再经封边、压平、凝固、切断、烘干而成的一种轻质建筑板材。纸面石膏板又分为：普通纸面石膏板、耐水纸面石膏板、耐火纸面石膏板。
纤维石膏板：是由建筑石膏、木质刨花或纸纤维等和少量化学添加剂制成。主要作为建筑内墙体材料，表面可加工或进行装饰处理。
石膏空心条板：是以建筑石膏为原料，辅以珍珠岩、水泥、玻纤布等浇注而成的状似混凝土空心楼板的条形板材，主要用于建筑物内隔墙。
石膏砌块：是以建筑石膏为主要原料，加入各种轻集料、填充料、纤维增强材料、发泡剂等辅助原料，经加水搅拌，浇注成型和干燥而取得的块状轻质建筑制品。石膏砌块有实心、空心和夹心三种类型，空心砌块为单排孔和双排孔，规格有500×333、500×666两种，厚度80、100、120、140、180mm五种。主要用于建筑物的内隔墙。

山东某石膏砌块生产企业成品库（图片）

另外还有装饰石膏板、石膏速成墙板、石膏线条、石膏浮雕等。

建筑行业是石膏应用的主要市场之一，也是目前最具潜力的石膏市场，将会对石膏产业的发展起到举足轻重的作用。
建材：建材行业是目前石膏应用的最大市场，2004年全行业的用量达2800万吨，约占总量的84%，同时建材行业对石膏的利用形式是直接利用石膏原矿，其所产生的经济效益较低，其中的95%用作水泥缓凝剂，其用量仍将随着我国水泥产量的持续增长而增长。建材行业的主要利用形式为：

水泥：作为水泥生产的缓凝剂、矿化剂、特种水泥的生产原料。
石膏胶凝材料：用于生产建筑石膏、高强石膏、无水石膏胶凝材料、石膏复合胶凝材料。
工业模具和艺术模型：
石膏的优良性能使其成为工业生产中模具的优质材料，使其在陶瓷、铸造、医疗、装饰等行业成为必需的一种原材料。其应用形式主要有：

石膏工艺品用于建筑装饰（图片）

模具石膏粉：用于日用陶瓷、高级卫生陶瓷的模具制作材料。
铸造石膏粉：用于精密模具、金银首饰及铝合金模具、飞机、汽车、机床工业的高标准模具的制作材料。
齿科用超硬石膏粉、模型石膏粉等诸多产品。
化学工业及农业：用石膏作为生产硫酸的原料或用于改良碱性土壤。
其它特种行业：食用石膏、中药材、化工原料、饲料添加剂、造纸填料、其它填料。

·石膏产制品的特征及现状
     在很长的历史时期内，由于对石膏的用途研究不够，消费石膏量很低，石膏多被用以制作粉笔、做腻子、做豆腐和简单工艺品等。自20世纪70年代后期，才着手研究应用石膏，相应建立发展了石膏产业。改革开放政策以来，随着经济的高速发展，建筑、建材及其他相关工业对石膏的需求急剧增加，对石膏的质量、品种的要求也日益严格，石膏产制品工业得到快速发展，目前在品种、质量、装备和生产技术，已成为种类齐全、性能优良、极有发展前途的新型轻质内墙材料，已基本形成与国际同步的新兴产业。
建筑石膏制品特性主要有：

凝结硬化快，具有较好的施工性能和较高的施工效率。 
轻质高强，即硬化体孔隙度大，强度较高，满足隔墙和饰面的要求。 
隔热性和吸声性能好，但耐水性较差，导热系数为0.121-0.205w/mk，软化系数为0.3-0.45，主要用于内隔墙而不能用于外墙。 
防火性能好，石膏产制品为难燃材料耐火极限较高，可达数小时。 
硬化时体积略有膨胀，膨胀率0.05-0.15%。 
装饰性好，表面细腻平整，光洁度好，典雅美观。 
制品可锯、可钉、可刨，便于施工。 
具有“呼吸”功能，可自动调节室内湿度，更适宜人的居住。 
建筑石膏制的类别：

1）粉刷石膏（抹灰石膏）是近几年来发展起来的一种新型抹灰材料，是用于建筑的重要的一个石膏品种。粉刷石膏是由建筑石膏（单一相）或由建筑石膏与无水石膏（混合相）二者混合，再掺入外加剂，细集料等制成的气硬性胶凝材料。粉刷石膏除具有优良快硬、早强、尺寸稳定、防火、轻质等优点外，还具备良好的施工操作性能，粉刷墙面时，能拉开自如，收光容易，与基层有较强的粘结力。即可在水泥砂浆、混合砂浆上罩面，也可在砼墙板及石膏板墙面等光滑底层罩面，这种罩面具有致密光滑、不起灰，硬度高，不收缩，表面含碱量低，与精装修层涂料、油漆、墙纸具有较好的粘结强度的特点。
     我国粉刷石膏的研究开发从80年代起步，第一条年产30000吨的生产线由宁夏中卫新型建材厂从德国克脑夫公司引进，1989年建成。目前，在北方大多数地区已得到了较好的推广，年用量以20%以上的速度递增，预计今年将超过150万吨，是一种非常具有发展前景的石膏建材产品。
2）纸面石膏板是目前国内建筑石膏产制品中最主要的品种，其性能特点为：
耐火性：纸面石膏板为难燃材料，不同构造产品的耐火极限达1-4小时。
质轻：采用纸面石膏板隔墙，可减少建筑物的静荷载，减少基础重量，纸面石膏板隔墙的重量仅为同样厚度的砖墙的五分之一。
我国在1978年建成了第一条年产400万平米的连续自动化纸面石膏板生产线，80年代又引进了年产2000万平米的生产线，目前，全国已形成纸面石膏板设计产量4亿多平米，市场年需求增量达到10-35%，但与发达国家相比，我国人均年消费纸面石膏板的比例依然很低，因此，我国的纸面石膏板产业仍然存在着巨大的市场潜力。
3）纤维石膏板又称纤维板、无纸石膏，加入木质刨花的称为石膏刨花板，也叫木质纤维板；加入纸纤维的称为纸纤维石膏板，兼具纸面石膏板和普通刨花板的优点。同时，具有轻质、高强、保温、易加工、易施工、阻燃性能好、装饰加工性能好，不含挥发性刺激物、不含有毒有害物质，是一种绿色环保板材，被广泛的应用于天花板、隔墙板和内墙装饰，在高层建筑、低层结构和活动房屋中有广泛的应用。
  20世纪90年代，我国从德国引进两条3万平米的石膏刨花板生产线，分别在山东苍山和山西侯马建厂并投入生产，湖北引进了德国300万平米纸纤维石膏板生产线，并于1997年建成投产，还经消化吸收，已在国内形成了一定的生产规模。
4）石膏砌块与石膏空心条板
是以建筑石膏为主要原料，加入各种轻集料、填充料、纤维增强材料、发泡剂等辅助原料，经加水搅拌，浇注成型和干燥而取得的轻质建筑制品。主要用于建筑物内隔墙。石膏砌块又有空心砌块与实心砌块之分。其产品特点（以厚度100MM产品为例）为：
1.轻质：每平方米墙体的重量：空心墙65KG/M2，实心墙KG/M2；
2.高强：抗折强度一般2—2.5MPa，特尔墙体3—3.5MPa;
3.隔声：一般30—35dB，特尔墙体45dB以上；
4.耐火：一般小时，特尔墙体小时以上；
5.隔热：一般导热系数为：特尔墙体为：
6.“呼吸”功能：当环境空气湿度高时，可吸收水分；反之，可释放水分；
7.节能：生产过程所消耗的能量较小，从石膏粉到砌块的生产，能耗一般是传统建材的五到三分之一；
8.无毒、无害、无污染，属于绿色环保建材
9.良好的施工性能：可任意切割、锯断、钻孔、刨边、安装好的墙面平整，有利于墙面最终粉刷，开槽及残缺修补无余痕；
10.可再生性：残次墙体经入炉再烧，可生产强度略低的石膏粉。
    用石膏砌块作建筑物内隔墙，对建筑物的成本的影响主要体现在：大幅度减少建筑物自重，减少基础和框架的承重等级，降低建筑成本；对建筑物性能的影响主要体现在：增加居住面积8—10%，通过提高隔声能力、热惰性能、自动调节室内空气湿度提高居住舒适度，使建筑物的性能档次上一个台阶。
    石膏砌块作为建筑物内隔墙材料，在国外已广泛应用。国外通常通过使用大量储存和均化设备，使大批量石膏粉熟化和均化，提高生产条件和环境条件，实现石膏制品的自动化生产。因国内经济发展水平的限制，我国过去只有10多条小规模半机械化生产，年产量约100万平方米。北京力博特尔公司研究发现了石膏水化反应中内在物理力学参数的变化规律，成功开发了智能控制生产线，已经实现单线年产150万平方米，有望达到单线能300万平方米，机械抽孔空心石膏墙板部品体系技术导则已获批准，为石膏墙体大规模进入市场铺平了道路。

工业付产石膏开发利用的动力、方向和前景
     一直得不到有效利用原因
1、市场尤其是建筑石膏市场需求量不大，水泥、陶瓷、建筑装饰业及其他特种行业对石膏的要求较高，工业付产石膏很难达到；
2、国家环保监测及执法力度对企业压力不大；
3、没有可靠的技术支撑；
4、天然石膏矿产资源价格低廉、运输费用较低；
目前开发利用的动力

开发利用技术已经成熟：宁夏石膏研究院的最新科研成果“闪烧法”工艺技术，较好的解决了工业付产石膏中酸性残留物对产品性能的影响，使有害成分（有机酸、无机酸等）在高温下转变成为无机酸钙惰性物质，对产品的性能不起到危害作用，同时也避免了水洗过程中对环境的二次污染，优势非常明显。 
市场规模急剧扩张，使产品能够变成商品进而盈利成为可能； 
企业利益：可以实现减少排污费用支出和石膏制品生产销售双重收益； 
构建和谐社会：可持续发展，循环经济已经成为基本国策，在建设和谐社会的进程中，各级政府将从加强环保执法力度和支持资源综合利用两个方面提供政策、法规和资金、税收上的支持。 
开发利用方向
     受其复杂的化学成分和处理技术、成本的限制，工业付产石膏处理不可能面向综合性能要求严格、处理成本高、需求量少的精密铸造、医疗卫生甚至食用石膏等方向发展，根本出路在于如何将其开发处理为具有广阔市场前景、较大的市场容量、较好的经济效益的各种原材料或产制品，要把工业付产石膏看成一种资源，下工夫研究开发，走可持续发展的道路，才能真正的作到变废为宝、变害为利。因此，根据目前的市场需求及石膏产制品的发展趋势，工业付产石膏的开发应用可定位于如下几个方面：

①利用工业付产石膏为原料生产粉刷石膏、粘接石膏、石膏腻子、自流平石膏等石膏粉产品。
②利用工业付产石膏为原料生产石膏墙体材料如石膏砌块、纸面石膏板、石膏纤维板、石膏条板等各类石膏板制品。

3．III型无水石膏新技术的开发。
工业付产石膏的开发前景

自流平石膏改变传统的建筑物地面用水泥砂浆找平压光等施工模式，进一步提高施工效率和住宅居住舒适性； 
减少普通天然石膏资源的消耗，缓解对天然石膏资源的掠夺性开采和浪费； 
相应的化工企业改变成循环经济增长模式，取得丰厚回报；