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荊門市磊鑫石膏制品有限公司
石膏纖維，別名：硫酸鈣晶須，石膏晶須；有二水（CaSO4·2H2O）、半水（CaSO4·0.5H2O）和無水（CaSO4）之分.英文名稱：Calcium Sulfate Whisker，縮寫：CSW；化學式：CaSO4。國際商品名稱為“ONODA-GPF”，是無水硫酸鈣的纖維狀單晶體，白色疏松針狀物，具有完善的結(jié)構(gòu)、完整的外形、特定的橫截面、穩(wěn)定的尺寸,其平均長徑比一般為50～80。微溶于水,在水溶液中呈中性。具有顆粒狀填料的細度、短纖維填料的長徑比、耐高溫、耐酸堿性、抗化學腐蝕、韌性好、電絕緣性好、強度高、易進行表面處理，與樹脂、塑料、橡膠相容性好，能夠均勻分散，pH值接近中性。優(yōu)良的增強功能和阻燃性。和其他無機晶須相比，硫酸鈣晶須是毒性最低的綠色環(huán)保材料。 石膏纖維在20世紀70年代由日、美、德等國著手研究，20世紀80年代開始逐步應用。我國也緊隨其后，并在21世紀初進行了工業(yè)化生產(chǎn)，其中沈陽立昂新材料有限責任公司為國內(nèi)最早工業(yè)化生產(chǎn)的企業(yè)，洛陽亮東非金屬材料科技開發(fā)有限公司為國內(nèi)工業(yè)化生產(chǎn)產(chǎn)能最大的企業(yè)。 一、硫酸鈣晶須基本生產(chǎn)工藝簡介 石膏纖維的生產(chǎn)工藝，根據(jù)使用原料的類別不同，可以分為二種：一是化學合成方法；二是礦物轉(zhuǎn)化方法。 化學合成法的生產(chǎn)原料為化工材料，礦物轉(zhuǎn)化法的生產(chǎn)原料為天然礦石或類同礦石的化學生成物。工業(yè)試驗證明：脫硫石膏、磷石膏等化學石膏和工業(yè)廢模石膏等再生石膏都可用于生產(chǎn)石膏纖維。 一般講來，化學合成法的優(yōu)點是：產(chǎn)品純度高，顏色白；但存在投資較大、成本較高、污染治理要求較高等問題，適宜于有條件的化企業(yè)、或缺少石膏礦物原料的地方、或需要生產(chǎn)高純度石膏纖維的地方組織生產(chǎn)。 礦物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)原料充足、價格低廉、投資節(jié)省、成本很低，市場競爭力強，但產(chǎn)品純度取決于生產(chǎn)原料，產(chǎn)品白度受生產(chǎn)原料和設(shè)備的配置影響顯著，需要根據(jù)市場要求選擇不同的礦源。中國礦業(yè)大學和江蘇省第一工業(yè)設(shè)計院的纖維生產(chǎn)技術(shù)側(cè)重于上述第二類，即礦物轉(zhuǎn)化方法。 目前，已經(jīng)定型的生產(chǎn)技術(shù)有二大類4種不同的工藝，它們分別為： 第一類：液相法 液相法也稱為水溶液轉(zhuǎn)化法，它是將石膏粉料按照一定的比例加入到水溶液之中，按照特定的配方和技術(shù)條件生產(chǎn)石膏纖維的工藝方法。 其化學原理方程式如下： CaSO4·2H2O——CaSO4·1/2H2O + 3/2H2O (汽或液) CaSO4·1/2H2O——CaSO4 + 1/2H2O 石膏礦物纖維的基本生產(chǎn)過程是：首先根據(jù)市場要求選擇礦石原料，然后磨粉、制漿，將質(zhì)量份數(shù)不大于20%的二水石膏懸浮液加到單體或連續(xù)的水壓熱力容器中處理，在化工材料和特定的壓力、溫度等工藝條件下，二水石膏重結(jié)晶為細長纖維狀的半水石膏，即為半水石膏礦物纖維。 半水石膏纖維要經(jīng)過晶型穩(wěn)定化處理、改性處理和脫水干燥后，才能成為符合要求的石膏纖維產(chǎn)品。根據(jù)市場的定貨要求，控制干燥溫度的高低，可以分別產(chǎn)出半水石膏纖維或無水石膏纖維。半水石膏纖維通常只能在低于350°F時使用，否則容易釋放結(jié)晶水；而無水石膏纖維則可以在1500°F以下廣泛地使用。由于國際市場上的石膏纖維基本上都是石膏短纖維，主要用于塑料、橡膠等行業(yè)，因此，以無水石膏纖維居多。 目前，液相法用于工業(yè)設(shè)計的項目，主要有以下二種工藝形式： （1）自動化連續(xù)生產(chǎn)工藝 設(shè)計采用專用的自動化連續(xù)生產(chǎn)線，石膏漿體在塔式生產(chǎn)線中依次完成活化、轉(zhuǎn)晶、濃密、脫水、干燥、改性等工藝過程，自動化程度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)能力大，能量消耗低。 （2）間斷生產(chǎn)工藝 間斷生產(chǎn)工藝采用多個單體壓力容器組成生產(chǎn)線，各個生產(chǎn)過程分別在不同的設(shè)備中完成。這種生產(chǎn)工藝適宜于中、小型企業(yè)組織生產(chǎn)。 第二類：固相法 固相法也稱為干法、半干法生產(chǎn)工藝，它是將石膏粉料或塊料經(jīng)化學處理和工藝處理后，按照特定的生產(chǎn)技術(shù)條件制作石膏纖維的工藝方法。 固相法用于工業(yè)設(shè)計的項目，也有以下二種工藝形式： （1）塔式生產(chǎn)工藝 石膏在反應塔生產(chǎn)線中依次完成活化、轉(zhuǎn)晶、脫水和多次的改性、干燥等工藝過程，生成為高質(zhì)量的石膏纖維，石膏纖維的長度可以通過調(diào)整工藝有效地加以控制。可用以生產(chǎn)多種不同規(guī)格的石膏纖維。生產(chǎn)能力大，能量消耗低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，投資效益好。適宜于生產(chǎn)中、高檔次的產(chǎn)品。 （2）臥式生產(chǎn)工藝 石膏在反應釜中完成轉(zhuǎn)晶，生成半水石膏纖維，再經(jīng)過多次的改性、干燥等工藝過程，生成為符合質(zhì)量要求的石膏纖維。這種生產(chǎn)工藝的特點是：投資比較節(jié)省，產(chǎn)品變更簡單，生產(chǎn)成本低。適宜于生產(chǎn)中、低檔次的產(chǎn)品。 以上四種工藝都是合作各方的工程技術(shù)人員經(jīng)過長期的實驗研究總結(jié)出來的成熟技術(shù)，其關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備和全套的自動化生產(chǎn)線，已經(jīng)由企業(yè)研制成功，已開始批量供貨并提供安全保證和安裝、調(diào)試服務(wù)。 上述工藝技術(shù)，都能以脫硫石膏為原料組織生產(chǎn)。其中，特別適用于脫硫石膏生產(chǎn)纖維材料的工藝技術(shù)是：第一類的第一種和第二類的第二種，即：液相法的全自動化生產(chǎn)線和固相法的臥式釜生產(chǎn)線。因為這兩種生產(chǎn)工藝都適宜于使用粉狀原料，也比較容易實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。 二、石膏纖維的用途 石膏纖維是一種對人體無害的礦物纖維，性能優(yōu)良、用途非常廣泛，具有十分廣闊的市場前景。其使用領(lǐng)域有以下幾個方面： 1、“以礦代木”的造紙原料 2007年，中國各類紙與紙板的總產(chǎn)量為7800萬噸，2010年即可達到1億噸以上，超過美國，成為世界第一大造紙國。在此基礎(chǔ)上，中國的造紙業(yè)不會止步，年產(chǎn)量會再翻二番，達到4億噸／年以上。而造紙需要紙漿，而制漿需要大量木材、水，并產(chǎn)生惡臭和嚴重污染，目前，造紙工業(yè)的毀林與污染已經(jīng)成為全世界的二大公害。解決“二大公害”的新路子只能是“以礦代木”。即是：開發(fā)礦物纖維取代木纖維。 石膏纖維可以廣泛地用作造紙原料，它不但可以取代填料，也可以部分或全部代替紙漿，用于生產(chǎn)各類紙張。它適宜于生產(chǎn)各類新聞紙和板紙、瓦楞紙等工業(yè)用紙，也適宜于生產(chǎn)各種軍用或民用不燃紙張，也可以廣泛地用于生產(chǎn)食用飯盒、紙杯、容器等纖維模制品。據(jù)有關(guān)權(quán)威機構(gòu)介紹，使用現(xiàn)有的造紙生產(chǎn)設(shè)備，添加30～70%的石膏礦物纖維，用以生產(chǎn)不同的紙張，各項性能指標能夠滿足相關(guān)紙張標準的技術(shù)要求。 2、塑料、橡膠的增強材料或功能性填料 中國的塑料工業(yè)發(fā)展迅速，目前，世界排名第二位，2007年, 中國塑料年產(chǎn)量約占世界的1/5，2008年會繼續(xù)以高于GDP增長率2倍以上的速度發(fā)展，成為世界第一塑料大國的夢想已經(jīng)不需要很長時間。添加劑的年使用總量將高達2000萬噸／年。 中國是世界第一大橡膠消耗國，2007年, 世界橡膠消耗量有2000多萬噸，中國的橡膠消耗量為500多萬噸，占世界總量的25.7%；2008年,中國的橡膠消耗量將達到600多萬噸，根據(jù)中國經(jīng)濟的發(fā)展勢頭分析，橡膠需求量每年將繼續(xù)以12～20%速度增加。每年添加劑的使用量會高達數(shù)百萬噸。 石膏短纖維（亦稱之為硫酸鈣晶須）是塑料、橡膠等化工產(chǎn)品的重要原料，它可以作為多種制品的填充劑和增強、增韌劑。它以纖維狀材料替代傳統(tǒng)粉狀的鈦白粉、立德粉、白炭黑等材料可以用在制鞋、輪胎等橡膠制品中，補強效果十分顯著，在塑料造粒時使用，可以增強塑料粒子的強度，提高材料的耐高溫性能及尺寸穩(wěn)定性，不但能夠節(jié)約制品的成本，還可以顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量。 3、用于摩擦材料 石膏纖維無毒，適合代替石棉作為摩擦材料。眾所周知，西方國家已禁止在磨擦材料中使用石棉，特別是轎車摩擦片。而使用石膏纖維取代石棉，不但可以提高摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性及耐摩性，也可以減少公害污染，克服出口產(chǎn)品的阻力；對于中國來說，以豐富的石膏資源取代稀有的石棉資源，降低生產(chǎn)成本，有利于資源的優(yōu)化利用。 4、用于涂料、油漆和粘和劑的生產(chǎn) 石膏纖維白度好，加入石膏纖維的涂料和油漆附著能力強、耐溫、絕緣性好，成本降低。作為環(huán)氧樹脂材料和密封材料的增強材料，它可以大幅度地提高材料性能，降低生產(chǎn)費用。 5、用作建筑材料 石膏纖維是所有纖維材料中最容易實現(xiàn)的一種，它投資少、規(guī)模大、成本費用低廉，性能優(yōu)越，可以廣泛地用作建筑材料。將來，建筑材料一定是石膏纖維最大的應用領(lǐng)域。市場容量至少有數(shù)億噸之多。 石膏纖維可以大量用于生產(chǎn)各種纖維板材，如石膏絕緣板、裝飾板、代木板、防火板、保溫板等，取代木制品，減少森林毀壞。也可以用于配制粉刷石膏、粘結(jié)石膏、嵌縫石膏及石膏膩子等石膏功能性材料，大大提高石膏建筑材料的性能，減少紙纖維和化學纖維的使用量，節(jié)約資源和成本。也可以作為瀝青路面的增強、增韌材料，對提高瀝青的軟化溫度有明顯作用。也可以用作鋼筋混凝土的增強增韌材料，配制高標號混凝土。以及用作保溫、保冷材料以及涂料、裝飾材料等領(lǐng)域。 6、瀝青改性及SMA結(jié)構(gòu)路面 硫酸鈣晶須可作為瀝青填料及增強劑使用。它對提高瀝青的軟化溫度有著決定性的影響，在瀝青中加入18%（重量百分數(shù)）的硫酸鈣晶須后，軟化點可提高200C以上。目前，國外最流行的高等級公路路面為瀝青瑪蹄脂碎石混合料面層結(jié)構(gòu)，簡稱為SMA結(jié)構(gòu)。最初的SMA路面以石棉為纖維穩(wěn)定劑，后來改為木質(zhì)纖維。由于木質(zhì)纖維的耐熱性差，與瀝青的混合性不好，必須采用非金屬礦超細粉體進行改性處理。東北大學與遼寧省交通研究所合作，以硫酸鈣晶須代替石棉及木質(zhì)纖維制備瀝青瑪蹄脂碎石混合料，初步的檢測結(jié)果表明混合料的抗高溫車轍能力可提高50—60%。遼寧省交通廳計劃2000年鋪筑1公里添加硫酸鈣晶須SMA結(jié)構(gòu)試驗路面，如獲得成功，將在遼寧乃至全國推廣。硫酸鈣晶須在改性瀝青和SMA結(jié)構(gòu)路面方面有著燦爛應用前景。 除此之外，石膏纖維還可以代替玻璃纖維，化學纖維，羊毛和棉、麻等動、植物纖維，用于傳統(tǒng)纖維的許多使用領(lǐng)域，甚至可以作為紡織材料使用；石膏纖維還是優(yōu)良的國防、軍用材料；優(yōu)良的醫(yī)療、保健材料；優(yōu)良的消防、環(huán)保材料……隨著科學技術(shù)的不斷進步與發(fā)展，不久的將來，石膏纖維將會大量用于國民經(jīng)濟的方方面面，其用途及其產(chǎn)生的深遠影響，難以勝數(shù)。 三、石膏纖維的經(jīng)濟效益 石膏纖維在中國具有廣闊的應用領(lǐng)域和潛力極大的市場前景。目前，國內(nèi)市場上石膏短纖維（石膏晶須）的價格為：1.2萬元／噸 左右。預計將來石膏纖維大量上市之后，區(qū)別不同的品種質(zhì)量，國內(nèi)銷售價格會在3000～10000元/噸之間浮動，個別特需的石膏纖維價格會在10000～30000元/噸之間。 與之鮮明對照的是：目前，中國天然石膏礦石的價格一般只有30～150元/噸，最好的石膏也不超過500元/噸；而廢渣石膏的價格更低，一般只有５～５0元/噸，最高的也不超過100元/噸；石膏粉的價格一般的只有120～500元/噸，最好的石膏粉一般也不超過1500元/噸。因此，單一從事石膏粉生產(chǎn)的企業(yè)很難取得很好的效益和快速的發(fā)展。 石膏纖維與傳統(tǒng)石膏制品比較，不難看出，投資石膏纖維生產(chǎn)會十分有利。它作為一種低投入，高收益的科技新產(chǎn)品，市場容量很大。在市場容量沒有飽和之前，會在今后相當長時期內(nèi)，維持高價位、高利潤、高投資回報率運行。 四、總結(jié) 目前，石膏纖維在中國雖然還是一種新興產(chǎn)業(yè)，但是，它強大的生命力已經(jīng)顯現(xiàn)，它的市場已經(jīng)成熟，社會的需求將催生這一產(chǎn)業(yè)的快速壯大?？梢灶A言：幾年后，石膏纖維將會滲透到人們生活的許多方面，為人民帶來許許多多的方便。 總之，石膏纖維（硫酸鈣晶須）由于其性能優(yōu)良，價格低廉而具有極好的性能價格比，是一種應用領(lǐng)域較廣、市場前景極為廣闊的新型材料。也是目前國際上備受關(guān)注、極有發(fā)展前途的無機鹽晶須材料。
