石膏的资料分析解析

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1、1.1我国石膏工业现状、研究历史和发展前景1.1.1 我国石膏行业现状石膏胶凝材料是一种多功能的气硬性胶凝材料，也是一种应用历史最悠久的胶凝材 料之一,它与石灰、水泥并列为传统的无机胶凝材料中的三大支柱。石膏的化学式为 CaSO4 2H2O天然石膏按其产出形状和结构的不同分为纤维石膏、透明石膏、雪花石膏 和柱状石膏。截止 2000 年底，我国已探明的石膏储量为 600 亿吨，居世界之首。分布 于全国六大行政区的 23 个省区。主要集中在山东、内蒙、青海、湖南、湖北、宁夏、 西藏、安徽、四川九省区，合计占全国储量的90.1%，其中，山东省占总储量的65.6 %。我国虽然是一个石膏资源大国，但石膏

2、资源长期也未能得到很好的开发利用。多年 来，石膏资源大部分用于水泥生产中作缓凝剂，约占石膏利用总量的9%,而在其它方 面如石膏墙体材料，胶凝材料，农业上作土壤改良剂，化工、轻工、食品、工艺美术、 文教、医药等方面的用量仅占 8%左右，同发达国家相比差距很大，原因是生产技术落 后，工业基础薄弱，国有大中型企业少，手工作业的乡镇企业多，矿山机械化程度仅为 1040%，生产工艺落后，缺乏开发新产品的能力。当年一些世界发达国家的人均销售 量为：美国86106 kg,伊朗120 kg,日本46 kg,法国115 kg （包括出口），加拿大 287 k （包括出口），而我国仅为5.6 kg。我国石膏建材工

3、业起步于七十年代后期，经过了二十多年的发展，目前已形成了以 P型普通石膏粉和a型高强石膏粉为主体的基础产品体系，但由于我国石膏矿石分布的 特殊地理位置（大多矿藏均分布于偏远或贫困山区）以及长期石膏技术研究开发与实际 生产的脱节，大多数生产企业均随矿山而位于经济较差的贫困地区，限于资金、技术等 各方面的原因，均存在着煅烧设备不过关、控制手段落后、自动化程度低下等技术与设 备问题，造成了所生产的产品多为性能较差且质量极不稳定的低档次半成品，很多不能 满足日益发展的市场需求，进而限制了石膏产品的推广应用，制约了企业参与市场竞争 的能力。近年来，随着建材工业的发展，以石膏为主体的新型墙体材料、石膏制品

4、及其 他特殊用途应用行业，对不同性能和种类的石膏产品的市场需求量在不断增长。不同应 用行业对石膏产品的性能要求有所不同，对产品性能要求也更加严格，而生产企业要改 变目前产品品种单一、产品档次低、性能指标不能符合市场需求的现状，需从生产工艺 设备及控制手段等各个工艺环节来解决，这些均需投入大量资金来实现，这对于目前大 多数企业来说都是无法实现的。另外，中国建材行业“十五”期间发展的基本原则也指 出：努力推进技术进步，重点围绕环保、节能、节地，提高产品质量，开发新品种，提 高效益和替代进口，推进企业技术改造，发展高新技术产业，促进产品更新换代。1.1.2 发 展 前 景我国石膏及其制品的研究与开发

5、工作起步较晚，而我国又是石膏资源的大国，所以， 今后的研究将主要集中在以下几个方面：（1）石膏基复合材料的研制：充分利用石膏独特的防火、保温、隔热、隔声、轻质、 廉价等特点。（2）加快石膏制品生产节能的研究：由于我国的生产设备相对发达国家来说比较落 后，并且基本上以煤、天然气、燃油做材料，因此要尽快开发节能高效的生产设备。（3）解决石膏产品的配套技术问题。（4）加快研制开发高附加值的产品，尤其是以脱硫石膏的开发尤为突出，这对提高 企业的经济效益和带动行业的发展具有重要意义。（5）制定和完善石膏制品的标准和相关规范，这对保证产品的质量和石膏行业健康 有序的发展起到举足轻重的作用。1.2、国内外脱

6、硫石膏发展应用的发展现状1.2.1 概述 我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，是一个以煤炭为主要能源的国家，这种 趋势在长时期内不会改变。随着国民经济的发展，我国煤炭的消费量、使用量的比例还 会继续提高。我国的大气污染呈煤烟型特点，控制煤烟型污染，特别是 SO2 排放的污染， 是我国可持续发展战略中的关键环节。1998 年 11 月国务院批复了酸雨控制区和二氧 化硫污染控制区划分方案（国函 5号文），标志着我国火电厂烟气脱硫工作已迈进了实 质性的控制阶段。控制燃煤电厂SO2的排放，除了优化电源结构和合理布局、对燃烧前 的燃料进行控制等措施之外，很重要的方面是进行烟气脱硫。在全世界烟气脱硫装置

7、中， 80%以上是湿法脱硫技术，其中石灰或石灰石-石膏湿式脱硫系统为主流。我国的大型火 电机组的脱硫技术同样是以湿法为主的技术路线。湿式石灰石-石膏法的最大优点是石 膏可以有效利用，但石膏的综合利用存在着多方面条件的制约，这又是最大的不利之点。 这些制约包括政策的制约、地区的制约和习惯的制约等。脱硫石膏能否有效地得到利用， 是影响火电厂脱硫装置能否正常运行的关键之一，也是控制燃煤电厂SO2排放的关键之一。1.2.2脱硫石膏综合利用的概况与市场前景分析通过对脱硫石膏与天然石膏的化学成分、X-衍射分析（XRD）比较可知，烟气脱硫 副产物石膏的主要成分是结晶硫酸钙，颜色微黄，含15.0%16.4%的

8、游离水及 5%10%的 杂质（主要是脱硫过程中过量的碳酸钙），脱硫石膏与天然石膏的化学成分和矿物组成 基本相似，其酸碱度与天然石膏相当，呈中性或略偏碱性。以太原第一热电厂脱硫石膏 为例，脱硫石膏外观呈浅黄色粉状物,含附着水分为15.0%16.4%,粒径0.08mm的占97% 以上。据统计，我国在天然石膏的用途中，石膏板和水泥占 85%以上。目前我国水泥年 产量已超过4亿t,以掺入5%的二水石膏作为缓凝剂计算，每年需使用2000多万t的 天然石膏。据某研究所的报道，以脱硫石膏作水泥缓凝剂、粉刷石膏、建筑石膏、a- 半水石膏、石膏空心砌块、石膏粉煤灰空心砌块等产品的技术经济指标均达到或超过天 然石

9、膏产品。1.2.3国内外脱硫石膏的需求情况和利用现状尽管德国有丰富的高质量天然石膏，但德国政府要求对脱硫石膏进行综合利用。目 前德国每年的石膏需求量为5.2Mt,其中利用的脱硫石膏为2.5Mt,脱硫石膏逐渐代替天 然石膏的趋势在德国已经形成。在日本，1989年的石膏供应量为9. 0M t ,其中脱硫石膏 2.0Mt （占22%）、进口石膏3.6Mt （占40%）、其它来3.4Mt （占38%）。1989年日本石膏需 求量为8.2Mt,其中2.6Mt （占32%）用于水泥工4.5Mt （占55%）用于墙板业、1.0Mt （占13%） 用于其它用途。美国的石膏总需求量为每年22Mt,其中15Mt为

10、天然石膏、7Mt从加拿大 进口。我国是水泥生产大国，2013年的水泥产量达到24.1亿t。以每吨水泥掺加5%的 天然二水石膏计，仅水泥一项每年就需天然二水石膏25.5Mt。如此大的用量加之水泥企 业遍及全国各地，为脱硫石膏的利用提供了广阔的市场。脱硫石膏主要用作水泥缓凝剂、生产建筑石膏；近年来，采矿业将脱硫石膏用于井 下充填砂浆；脱硫石膏有时还用于土地景观项目和路基材料。在英国，天然石膏快要耗 尽，因此制定了必须使用脱硫石膏的合法规定，要求首先用脱硫石膏代替天然石膏。多 年来，该国拥有竞争力强的石膏工业，其主要产品是石膏灰泥板。美国OHIO州NILES电厂石膏处理系统排出的脱硫石膏外卖每吨20

11、美元，由电厂负 责运输；若填埋则每吨石膏需花费1030美元。在日本，天然石膏产量很少，主要是化 学石膏。从 1989 年开始，脱硫石膏成为国内生产石膏原料中的最大供应源。由于石膏 带有约 21%的结晶水，在发生火灾时对高温的阻隔和燃烧有很好的抑制效果，因此日 本的建筑规准法规定石膏为法定的防火材料。据统计，脱硫石膏的用途中，石膏板占 52.2%，水泥占 34.7%。此外，日本还将脱硫石膏与粉煤灰、少量石灰混合，形成烟灰 材料，利用这种烟灰材料在凝结反应产生的强度，作为路基、路面下基层或平整土地所 需砂土，取得较好的效果。由美国C.S.I公司开发，作为能够廉价大量地处理粉煤灰和 脱硫石膏的最优秀

12、的技术被引进到日本，目前有50多家工厂正在从事这种材料的生产 作业。在德国，尽管有丰富的高质量天然石膏，但德国政府要求对脱硫石膏进行综合利 用。目前，来自褐煤和煤的脱硫石膏已全部得到利用，其主要用于水泥缓凝剂、生产建 筑石膏等，每年有260万t脱硫石膏用于生产建筑石膏、夹层石膏板和建筑用构件。到目前为止，我国的烟气脱硫装置的建设还处于起步阶段，很多电厂在建设中只预 留了脱硫场地，一些电厂刚完成了脱硫工程的可行性研究或脱硫工程建设的前期准备工 作，已投入运行的脱硫装置总容量还很有限。采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺的脱硫装 置仅为重庆珞磺电厂2X360MW机组、山西太原第一热电厂处理烟气量为60万m

13、3/h的 简易湿法脱硫装置及及北京第一热电厂，它们年产脱硫石膏分别为30、6、4万t,由于 与天然石膏相比，脱硫石膏含游离水较多，运输比较困难，所以使用单位的积极性不高， 加上我国天然石膏的资源非常丰富，分布范围也很广，而重庆和山西两地又正处于天然 石膏储量较大的地区，因此目前我国应用烟气脱硫石膏生产石膏建筑制品似乎还未提上 议事日程，重庆珞磺电厂的脱硫石膏稍有利用，但规模不大；山西太原第一热电厂建了 石膏粉生产厂，但因经济效益等原因加工处理率也不高。因此在我国，对脱硫石膏的综合利用尚未找到行之有效的系统解决方案。1.3 石膏的 晶体结构与特征1.3.1 二水石 膏的晶 体 结构与 特征二水石

14、膏晶体结构的研究起步较早，自1929 年 Onorato 研究以来，有许多学者运 用 X 射线结构分析、中子衍射分析等方法已十分精确的测定出二水石膏的晶系、空间群、 晶胞参数以及晶胞内部各个原子的间距和键角。二水石膏是含有两个结晶水的硫酸钙(CaS04 2H20),由Ca2+和SO4】2-组成的离子结合 层与水分子层交替形成的层状结构(如图所示)，Ca2+联结SO42-四面体构成双层的结构 层，而H2O分子则分布于双层结构层之间。Ca2+的配位数为8，除与属于相邻的四个 SO42-中的6个O2-相联结外，还与2个H2O分子联结。在离子结合层内部是由正、负 离子的相互作用而产生的结合力，在水分子

15、层内部，则是由偶极子与偶极子的相互作用 而产生的结合力；水分子层与离子结合层之间，则是由离子和偶极子的相互作用而产生 的结合力。半水石膏的六方晶体在 C 轴方向平行排列， (1010)面表示了强的开放性， 因此半水石膏晶体在 C 轴方向发达，表现出易呈针状的结晶性质。h心 sa图 1-1 二 水石膏的 晶体结构图 1-2 未改性的双侧对称 单 斜石膏晶体二水石膏晶体属单斜晶系，在未掺加外加剂的情况下，石膏晶体是双侧对称并且 呈现生长良好的b010、m110、l111和el03面(如图1.2)。由于在不同的晶轴 方向上，SO42-和Ca2+的键合形式和结合能不一样，其生长速率也大不相同。因此各个

16、 晶面的生长速度是不一样的，若以(010)面的生长速率为 1，则(110)而为 1.76、 (111) 面的为1.88。而且，在不同晶面上，元素组成也不同，(111)面由Ca2+组成，(110)面由 Ca2+和SO42-组成，而相关研究的结晶学参数如表1-2所示。表 1-2 二 水 石 膏 的 结 晶 学 相 关 参 数Literatkire% A%点Po鬥Space glOlipTransformation matrixOn 1? rato (1929)10.47(115.151)6.28098.0?C 2/m101/020/101Wooster (1936)10.47(115.1506.5

17、10C 2/c10i/010;WlDE J i?NGh Bouman (15.631)15.1506.230A 2.jiloooiwioiRamdohr. Strcnz i J9h7 ：6.521)15.1806.200127.40A 2/a1017010/100PDF 3U6.2S515.2085.67S114.09C 2/cPede rsen. S e m m n g sen i 1 215.67015.2026.522IIS.432/aa轴方向上，SO 2-和Ca2+距离最近，势能最大，四面体的棱与成键方向一致，4故生长较快；在b轴方向上，SO 2-四面体和Ca2+距离较远，势能小，成键

18、方向与4 四面体棱形成一定的角度，造成了该方向生长速度慢， 010面顽强显露； c 轴方向上， SO 2-和Ca2+有两个成键，增加了键合的稳定性，并且有两个自由端可以成键，因而4 促进了该晶面的快速生长， （111）面显露面小，容易消失。Edinger 发表了关于某些添加离子对石膏结晶面产生的影响，石膏在一定的过饱和 状态下Ca2 +先露出的（111）面上吸附NO 、HSO 促进结晶成长，展示了平面化的34倾向。由Ca2+和SO 2-形成的（110）面正负离子相吸，而0H-在（010）面进行选择4性吸附，限制晶体成长，H+在（110 ）面吸附增大结晶。因此，对于不同的外加剂，它们 的分子结构

19、中存在的官能团对于石膏晶面的吸附作用也会有很大的差别。还研究了丙烯 酸分子在晶体表面的吸附情况及丙烯酸分子结构对吸附的影响，发现多元羧酸盐的阴离 子 RCOO -可被选择吸附在（111）面上配位。B.B.季马塞夫等人曾经研究过石膏单晶体的强度与直径的关系，所研究的石膏晶 体尺寸在下列范围内变化：长度为520p m,直径为5100p m。试验表明，其极限抗 拉强度与晶体截面尺寸的关系是：晶体尺寸增大，强度显著下降，如果石膏单晶体的直 径为10p m时，沿（001）方向的极限抗拉强度可达到175.0MPa。用显微镜观察石膏浆 体时，常见的二水石膏尺寸一般为2550p m，相当于这一尺寸范围的石膏单

20、晶体极限 抗拉强度为 3020MPa。二水石膏中的结晶水至少有两种结合状态，即结构水和沸石水所组成。一般认为： 结构水是在二水石膏转变为半水石膏时脱出的水，而沸石水则保留在半水石膏中，只有 在半水石膏转变为III型硬石膏时才被脱出。因此说，半水石膏的形成量与这两种水的比 例有关。不同来源的二水石膏中，这两种水的比例也不同，虽然这种组成比例的差别与 石膏性能的关系研究甚少，但有理由认为：组成这种矿物的结晶水的数量和比例不同， 乃是不同产地、不同结晶状态的石膏性能差异的原因之一。二水石膏既是脱水石膏的原 材料，又是再水化过程的最终产物。水化生成的二水石膏的形态对硬化体的强度有重要 影响。二水石膏的

21、生长环境不同，可生成针状、棒状、板状、片状等不同的形态。不同 的形态，宏观性质也迥然不同。一般认为，针状二水石膏晶体和相关的能产生有效交叉 搭接的晶体对高强石膏， 尤其是高抗折强度的石膏非常重要。紧密搭 接的短柱状晶 体明显对高抗压强度有利， 但并不会产生高抗折强度， 这一点可以从掺入木 质素的a -石膏看出来，结果导致折压比下降。而板状、片状、层状晶体结构则相对松 散，对力学强度不利。除了晶体的形态，晶体之间的结晶接触点也对宏观性能产生重要影响。石膏硬化 体在形成结晶结构网以后，它的许多性质为接触点的特性和数量所决定。硬化体的强度 为单个接触点的强度及单位体积中接触点的多少所决定。晶体越细小

22、，晶体之间的搭接 越密实，单位体积的结晶接触点越多，强度越高。石膏硬化体强度主要取决于：1）晶体的大小和形态；2）晶体之间的接触点强度； 3）组成晶体的杂质；4）硬化体中孔隙的数量。 a -石膏之所以具有较高的强度，就是因 为其水化生成的二水石膏晶体形貌为短粗的针状晶体，晶体之间搭接程度相对较高。资 料也明确指出，石膏硬化体强度的影响因素很多，其中外加剂的影响非常重要。外加剂 对强度的影响不能仅仅解释为孔隙率和孔径分布的差别，其它的结构特性如晶体生长、 交叉搭接的程度、以及二水石膏的胶结强度也起重要作用。1.3.2 半 水 石膏 的 晶体 结构与 特征半水石膏有a型与0型两种。由于人工制备单晶

23、的条件不同，至今对它们所属的 晶系及晶胞参数尚未取得一致的结果，见表1-31。因此，a型与0型的晶体结构差 异还未得到充分的证据，就目前而言，它们在晶体结构上是没有本质差别的。表1-3 a与卩半水石膏的结晶学参数资料来源GallitelliFlOrkeMiyoshiVushuer(1993)(1952)(1953)(1978)晶系三方单斜斜方三方三方六方空间群*D32Cs4C2v3D36D36D62形态卩a或卩a卩a卩A(nm)0.6831.1940.6830.6830.6930.6920.6971.396B0.6930.6831.1490.6830.6930.6920.6971.396C1.

24、2701.2701.2701.2701.2661.271.2761.275卩89 24图1-3是1996-1997年Mtschedlow-Petrossian等人提出的垂直与C轴的半水石 膏晶体结构图，为了相互比较图1-4示出了各种石膏中微粒的排列方式。从图中可以看 出，当二水石膏变成半水石膏后，其结构发生了两个变化：一是在两个离子层间的水分 子失去了 3/4的水；二是Ca2+与SO4-离子彼此错动的位置，形成钙硫交错层。根据二 水石膏中的 Ca2+SO 42-间距为 0.31nm， CaO=0.2570.259nm， CaCa 间距为 0.628nm,即可从Ca2+ SO 2-层推导可知，半

25、水石膏中将有直径约为0.3nm的水沟组4 成的水分子通道，这便是半水石膏比较容易水化的主要原因。14 a半水石膏的研究现状1.4.1 a半水石膏的研究现状高强石膏材料一般指主要由a半水石膏组成的胶结构科。目前，国内外尚无统一的定义 和标准，一般认为抗压强度达到2550 MPa的。半水石膏即为高强石膏材料，大于50MPa 则为超高强石膏材料。高强石膏材料已被广泛地应用于机制、精密铸造、汽车、陶瓷； 建筑、工艺美术和医疗等众多领域。尽管自80年代以来，世界各国科学家开始重视高强 石膏材料的研究工作，但对高强石膏化学中许多问题的认识作为一个科学体系来讲，还 处于比较落后的经验认识阶段，尤其是关于石膏

26、转化机理、晶形控制方面的研究近于空 白。自从Lavosier在1768年发表了第一份有关石膏的科学文献二水石膏分析至今，已有 大量的文献发表了有关硫酸钙的研究理论。而关于a半水石膏在国外很早就开始生产和 应用了。如前苏联早在20世纪30年代a半水石膏已有广泛的应用。有如美国、德国、法 国、日本等许多国家生产和应用a半水石膏的历史都很悠久。50年代后期各国对水热法 生产a半水石膏都有很大的发展。利用这种生产方法在有媒晶剂存在的情况下，a半水 石膏的晶体结构发育的特别完善，具有轮廓清晰的短柱状晶体，水膏比一般在0.20.35 范围内，其制品具有硬度大、强度高、耐磨性好、轮廓清晰、仿真性强等优点。故

27、某些 厂家将它命名为a超高强石膏（或称为人造石）或a超硬石膏（干燥抗压强度可达100Mpa 以上，干燥布氏硬度可达230N/mm2以上）。这种石膏主要用于制作各种工业或医用模型， 又称模型石膏。美国最近研究出一种新型抗水石膏建材Ceracem石膏，制品的强度已达到69138Mpa，远高于高标号的混凝土，其透水率比高标号混凝土还要低，彻底克 服了石膏接触水后强度下降的缺点，就有广阔的发展前景。随着科学技术的迅速发展，近年来a高强石膏的应用领域日趋广泛，已涉及到航空、汽 车、塑料、铸造、机械、医用等多种领域，而且产品也日趋系列化。我国的科技工作者 在这方面也做了大量研究工作，70年代后期我国也开始

28、采用水热法生产a高强石膏。80 年代初，上海市建筑科学研究院成功的研制成了a超高强石膏，其干燥抗压强度最高可 达120Mpa。另外，宁夏建材研究院利用自身从事高强石膏研究多年的优势，通过对有关 转晶外加剂技术的进一步探索，最终结合宁夏建材研究院蒸压法生产高强石膏生产工 艺，研制成功了利用外加剂技术达到晶体转晶增强的干法的超高强石膏生产工艺的新技 术、新产品，使高强石膏抗压强度达到70.0-100.0MPa，抗折强度达到16.0-20.4MPa, 并建成生产线进入工业化生产，产品投入市场后，反映良好，改变了国内市场无大批量 生产的高档次石膏产品的现状。而在骨移植材料的替代物的研究问题上，台湾的学

29、者林智一在2000.1申请了名为骨科用 物料及其时用方法的专利，该发明涉及了骨科用料硫酸钙及其使用方法。中国人民解放 军总医院和中国科学院化学研究所在2001.6共同申请了名为一种改性羟基磷石灰石代 替骨材料及其制备方法和应用的专利，该发明提供了一种含有碳酸根及除钙离子以外的 金属阳离子的磷酸盐骨水泥的制备方法和应用范围。美国弗罗里达州的拜罗克国际公司 在2002.7申请了名为用于骨骼增强的硫酸钙基质的延时释放的专利，该发明公开了用来 刺激骨骼生长的、具有受控的体内吸收速率的植入组合物。1.4.2晶体生长的基本理论1.4.2.1 晶体生长的基本过程 晶体生长理论研究的目的只能是通过对晶体生长过

30、程的深入理解，实现对晶体制备技术 研究的指导和预言晶体生长理论研究对象是晶体生长这一复杂的客观过程，研究内容 相当庞杂可以把晶体生长理论研究的基本科学问题归纳为如下两个方面：（1）晶体结构、晶体缺陷、晶体生长形态、晶体生长条件四者之间的关系；（2）晶体生长界面动力学问题； 从宏观角度看 晶体生长过程是晶体一环境相（蒸气、溶液、熔体）界面向环境相中不断 推移的过程也就是由包含组成晶体单元的母相从低秩序相向高度有序晶相的转变，从微 观角度来看，晶体生长过程可以看作一个“基元”过程，而的“基元”过程包括 下主 要步骤：基元的形成、基元在生长界面的吸附、基元在界面的运动、基元在界面上结晶 或脱附；可以

31、认为，一个晶体生长理论如果很好地阐明“基元”过程，就能合理解释晶 体内部结构 缺陷、生长条件及生长形态四者之间的关系，也旋是一个逐渐向真理通近 的理论1.4.2.2 晶体生长理论研究发展历史及其局限性自从1669年丹麦学者斯蒂诺（N.S teno）开始晶体生长理论的启蒙工作以来，晶体生长 理论研究获得了很大的发展，形成了包括晶体成核理论、输运理论、界面稳定性理论、 界面结构理论和界面动力学理论的体系这些理论在某些晶体生长实践中得到了应用， 起了一定的指导作用。（1）晶体平衡形态理论：晶体具有特定的生长习性即晶体生长外形表现为一定几何 形状的凸多面体，为了解释这些现象， 晶体生长理论研究者从晶体

32、内部结构和热力学 分析出发，先后提出了 Bravais法则、Gibbs-Wulf晶体生长定律、Frank运动学理论.它们共同的局限性是：基本不考 虑外部因素（环境相和生长条件）变化对晶体生长的影响，无法解释晶体生长形态的多样 性（2）界面生长理论：德国科学家Lane发现了x射线在晶体中的衍射现象，使得人们 有了认识晶体微观结构的重要手段基于对晶体结构的认识，研究者们提出各种关于生 长界面的微观结构模型并从界面微观结构出发，推导出界面动力学规律，这些理论可 称为界面生长理论，包括界面结构模型及生长动力学、粗糙化相变理论、 PBC 理论界 面生长理论的学科基础是x射线晶体学，热力学和统计物理学.而

33、现有的界面结构模型 及生长动力学理论有以下局限性：晶体结构过于简化；不考虑环境相（溶液、熔体或气 体）结构 环境相被看作均匀的连续介质；不考虑其浓度起伏和不均匀等因素的影响、在 界面上吸附的基元限定为单个原子，无法解释多元体系的生长过程；动力学规律的推导 不够严谨，假定条件过多；对于生长条件变化的忽视；用平衡态热力学和统计物理学解 释非平衡态的晶体生长过程；对于浓厚环境相生长机制缺乏理论模型；对于复杂（二元 及多元）晶体生长体系研究尚属起步。（3）负离子配位多面体生长基元模型：仲维卓提出了负离子配位多面体生长基元 模型（以下称 模型”）模型将晶体的生 形态、晶体内部结构和晶体生长条件及缺陷作

34、为统一体加以研究，开辟了晶体生长理论研究的新途径模型主要用于低受限度晶体生 长体系（如水溶液生长 热液生长、高温溶液生长等）模型实际上存在两个基本假设：生 长基元存在假设、结构一致性假设。与其他晶体生长理论或模型相比，该模型具有以下 特点：晶体内部结构因素对晶体生长的影响有机地体现于生长基元的结构以及界面叠合 过程中；利用生长基元的维度以及空间结构形式的不同来体现生长条件对晶体生长的影 响；所建立的界面结构便于考虑溶液生长体系中离子吸附、生长基元叠合难易程度对晶 体生长的影响。因此，模型考虑的晶体生长影响因素更为完全，更接近于生长实际1.5a半水石膏用途由于石膏胶凝材料的诸多优良性能，以a半水

35、石膏为主要成分的高强石膏材料可应 用于很多行业。欧洲的实践表明，由二水脱硫石膏生产的高强石膏（a -半水石膏）可用于加工自 流平石膏地面；生产特种石膏用在石膏板隔墙的嵌缝工程中；还可在建筑工程中作天花 板，以改善隔热保温、隔声性能，增进居住的舒适性。除此之外，高强石膏（a -半水 石膏）还能应用在机房或人流量大的公共建筑场所作双层地板，这种地板的强度很高。 还可用于石膏陶瓷母模、精密铸造、工艺美术品和玩具制造、以及塑料制品的吸塑模具 等方面。1陶瓷模具 我国目前大部分陶瓷厂使用水泥或玻璃钢制母模，前者制的母模质量粗糙，后者制 的成本较高。常压炒制的0型半水石膏的比容大、水膏比大，胶凝后气孔率高

36、、强度低。 用0型半水石膏制造的陶瓷模具，有吸水率高的优点，但模具使用寿命短，不能适应于 压力较高的滚压成形。而a型半水石膏的结晶完整致密，比容小、水膏比小，水化凝结 后强度高，所以a型半水石膏可在吸水率要求较低、精度和使用次数要求较高的陶瓷产 品模具应用。用a型半水石膏制造的陶瓷模具强度高，使用寿命长，并可以提高陶瓷表 面的光洁度，提高陶瓷产品档次。而国外最先进的母模材料是低膨胀率的超高强石膏粉， 目前我国南方大型陶瓷生产企业己开始使用国外进口石膏母模粉。2精密铸造a 型半水石膏水化硬化后具有很高的强度，可配制出耐火性、光洁度很好的精密铸造模 具。 a 型半水石膏作为铸造石膏主要应用与精密铸

37、造中的熔模或拔模铸造，这种铸造方 法要求石膏在高温情况下不仅体积变化率小，无开裂或龟裂现象，而且希望高强和残留 强度高等性能。一般0型半水石膏远远达不到上述要求，而型a半水石膏则可以满足以 上工艺技术要求，为此国内外均采用a型半水石膏作为铸造石膏。3工艺美术品a 型半水石膏凝结时间适中，早期强度高，可替代有机材料制作工艺美术品和玩具。过 去在建筑业特别是建筑装饰工艺美术等方面，一般使用普通型半水石膏，因此强度很低， 损坏率高。而用a型半水石膏成本较低，强度很高，广泛地应用于建筑装饰板材，装饰 嵌条，浮雕壁画及玩具制造等领域。其强度高用途广，可适用于许多制品，而且价格与 普通0型半水石膏相仿，但强度却高出很多。4a -齿科超硬石膏 这种石膏性能特别优越，除了作为腔科模型材料外，还川制造些棱边锐利，尺寸精密的 工业模具。 a 型半水石膏还可用于永久建筑模板、装饰板、隔离板，电缆密封以及塑料 制品的吸塑模具等方面。