氯離子是脫硫石膏生產(chǎn)過程中所帶入的一種雜質(zhì)離子，它對(duì)脫硫石膏制品的性能有重要影響。當(dāng)氯離子含量過多時(shí)，產(chǎn)品會(huì)出現(xiàn)多種問題．如返潮、下垂、返黃等。不同廠家生產(chǎn)的脫硫石膏氯離子含量高低不一．普遍超過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)脫硫石膏的推廣應(yīng)用造成極大困難。本章在研究氯離子對(duì)脫硫石膏脫水性能、水化產(chǎn)物的強(qiáng)度和耐水性能以及對(duì)紙面板紙扳粘接性能的影響的基礎(chǔ)上．借助SEM、XRD等微觀分析手段，分析了氯離子的影響機(jī)理．為后續(xù)控制方法的研究提供了理論基礎(chǔ)。4.1氯離子對(duì)脫硫石膏脫水效果的影響用天平稱量I份質(zhì)量為20g的空白樣品和5份20g未處理的脫硫石膏．加入不同質(zhì)量的CaCl2，人為調(diào)整脫硫石膏中氯離子含量，具體含量見表2，用100ml去離子永溶解后，抽濾lOmin，稱量濾餅質(zhì)量m濕，然后將濾餅在40℃下烘干至恒重，稱量質(zhì)量m干．含水率計(jì)算公式如下所示：圖4.l為脫硫石膏脫水后的含水牢隨氯離子摻量的變化情況，從圖中可以看出隨著氯離子的加入，脫硫石膏含水率成增加的趨勢(shì)．但當(dāng)氯離子含量達(dá)到6000ppm時(shí)．石膏的含水率基本不再上升．趨于穩(wěn)定。這說明氯離子在脫硫石膏中所能存在的量是有定限值的。圖4.14脫硫石膏含水率隨氯離子摻量的變化趨勢(shì)對(duì)烘干后的空白樣品、CG1號(hào)和CG5號(hào)樣品進(jìn)行XRD分析(見圖4.2)井對(duì)CG5號(hào)樣品進(jìn)行能譜分析(見圖4.3)．從圖4.2(c)中我們可隊(duì)看出CG5號(hào)樣品中出現(xiàn)CaCl2·4H2O的特征峰．說明樣品中氯離子含量已經(jīng)很高(能譜圖也可以證實(shí)這一點(diǎn))．井形成了氯化鈣晶體。氯化鈣易結(jié)合水分子．形成帶四個(gè)甚至六個(gè)水分予的產(chǎn)物．這就解釋了氯離子含量增加導(dǎo)致脫硫石膏脫水困難的現(xiàn)象。從圖4．4中可以看出空白樣品與CGl號(hào)和CG2號(hào)樣品的顆粒微觀形貌存在較大不同?？瞻讟悠分蓄w粒大小均勻．發(fā)育良好．表面比較平整；CGl號(hào)樣品晶粒尺寸在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，粗細(xì)顆粒相互摻雜．但圖44(d)中晶粒表面仍然比較平整：而CG5號(hào)樣品不僅顆粒大小分布不均，太顆粒與小顆粒的粒徑差比CG1號(hào)樣品要大，而且顆粒表面粗糙．有微團(tuán)粘附其上，說明晶粒發(fā)育不好．這會(huì)增大石膏顆粒的比表面積．影響石膏漿體整體的脫水效果。出現(xiàn)以上情況是因?yàn)樵谑酀{液脫水過程中．石膏處于過飽和狀態(tài)，晶粒逐漸由小變大，而氯離子本身體積較大．會(huì)影響石膏晶粒的長大．對(duì)晶體發(fā)育產(chǎn)生不利影響。這會(huì)使晶體結(jié)晶度降低，晶粒表面不平整．比表面積增大．導(dǎo)致晶粒表面吸附水增多，造成r石膏含水率的增加；體積相對(duì)較大的氯離子的存在．還會(huì)堵塞自由水在石膏晶粒之間的排水通道．同樣會(huì)導(dǎo)致石膏脫水困難。4.2氯離子對(duì)脫硫石膏水化產(chǎn)物強(qiáng)度及耐水性能的影響對(duì)CG1號(hào)至CG5號(hào)樣品進(jìn)行熱處理．制成半水石膏，按相同水灰比加水拌合．自然養(yǎng)護(hù)7天后，測(cè)量氯離子對(duì)脫硫石膏水化產(chǎn)物強(qiáng)度及耐水性能的影響．結(jié)果如表4.2所示。4．2氯離于對(duì)脫硫石膏水化產(chǎn)物強(qiáng)度及耐水性能的影響對(duì)CG1號(hào)至CG5號(hào)樣品進(jìn)行熱處理．制成半水石膏，按相問水灰比加水拌合．自然養(yǎng)護(hù)7天后1測(cè)量氟離子對(duì)脫硫石青水化產(chǎn)物強(qiáng)度及耐水性能的髟響．結(jié)果如表4.2所示。從表4.2中結(jié)果不難看出．隨著氯離子摻量的增加，水化產(chǎn)物的干基強(qiáng)度雖變化不明顯，但整體仍然呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢(shì)。同時(shí)．水化產(chǎn)物的濕基強(qiáng)度遠(yuǎn)小于其干基強(qiáng)度，即其軟化系數(shù)較小。反應(yīng)水化產(chǎn)物耐水性能強(qiáng)弱的吸水率和軟化系數(shù)也是隨著氯離子摻量的增加而分別呈增加和降低的趨勢(shì)．說明同樣條件下，石膏水化產(chǎn)物中氯離子含量越高，其耐水性能越差。對(duì)CG1號(hào)和CG5號(hào)樣品進(jìn)行SEM分析，如圖4.5所示。通過比較圖4.5(a)和圖4.5(b)．我們可以進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)．氯離子含量的高低會(huì)在很大程度上影響石膏晶體的生長，CG1號(hào)樣品中石膏晶粒發(fā)育完整．呈柱狀交錯(cuò)，簇狀生長，且晶粒間搭接點(diǎn)較多．分布比較致密，這種結(jié)構(gòu)的石膏晶格間氣孔較少，連通孔的數(shù)量也下降。能夠有效阻滯水分在石膏晶體問的遷移．(水分于是通過毛細(xì)管道和石膏晶粒間隙進(jìn)入石膏內(nèi)部，品粒問的搭接點(diǎn)會(huì)溶解于水中．同時(shí)，由于毛細(xì)管作用．水分子會(huì)吸附在各毛細(xì)管壁上，將各個(gè)石膏晶粒微團(tuán)分隔開．最終破壞石膏晶體結(jié)構(gòu)．使石膏性能下降)宏觀表現(xiàn)為強(qiáng)度高．吸水宰較低和軟化系數(shù)較高。而CG5號(hào)樣品晶體結(jié)晶不規(guī)則．結(jié)晶度較差，晶粒發(fā)育不完整-成小片狀聚集。這說明，氯離子的存在會(huì)影響石膏水化產(chǎn)物中晶體的形成。使其結(jié)晶不充分．晶體表面不平整。直接宏觀表現(xiàn)是強(qiáng)度的降低以及耐水性能的下降。表4.3和表4.4分別為自然養(yǎng)護(hù)和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，摻加不同量氯離子后．制得的石膏板的紙面結(jié)合情況．其中，l#樣品未經(jīng)處理：2#樣品額外摻加氯離子量為4000ppm；3#樣品額外摻加的氯離子量為8000ppm。比較表4.3和表4.4的結(jié)果可以得出與3.2節(jié)相似的結(jié)果．紙面石膏扳本身在潮濕條件下的耐久性較差，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)一周后。制作的石膏板就出現(xiàn)了比較嚴(yán)壤的紙板分離現(xiàn)象。對(duì)比摻加幣同量氯離子的紙面石膏板，可以發(fā)現(xiàn)隨著氯離子含量的增加．無論是在自然養(yǎng)護(hù)條件下，還是在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，石膏板的紙板粘接能力均出現(xiàn)較大幅度地下降。為了研究氯離子影響紙面石膏板紙從圖4.6可以看出．在離表層0mm和3mm距離的地方．隨著熱處理時(shí)間的延長．氯離子的濃度呈增加的趨勢(shì)：在離表層9mm的地方，氯離子濃度呈明顯下降的趨勢(shì)。以上三處的濃度值在前2小時(shí)的變化率要明顯大于之后的變化率，這與石膏板的熱處理過程相對(duì)應(yīng)。而在距離表面6mm處．氯離子濃度隨時(shí)間的變化規(guī)律性不大，基本在100ppm附近波動(dòng)；前期由于氯離子遷移速度較快。該處離子向表面遷移，石膏板中心部分離子又向此址遷移．客觀上起到了補(bǔ)充氯離子的作用，雖然在前2小時(shí)內(nèi)波動(dòng)較大，但后期基本維持在1000ppm上下，與整個(gè)石膏扳中氯離子的平均含量接近。在石膏板的整個(gè)熱處理過程中．氯離子在石膏板中的遷移主要存在兩種形式，即擴(kuò)散和對(duì)流。(擴(kuò)散是指離子從濃度高的地方向濃度低的地方遷移；而對(duì)流是指氯離子隨水分的遷移而發(fā)生的定向移動(dòng)．在此過程中氯離子相對(duì)水分的位置基本不變．此時(shí)，氯離子的遷移可能是順濃度梯度．也可能是逆濃度梯度)。由于石膏板中水分的蒸發(fā)，對(duì)流作用在整個(gè)離子遷移過程中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位．導(dǎo)致氰離子不斷向石膏板表面遷移、聚集最終導(dǎo)致氯離子在石膏板表面局部嚴(yán)重超標(biāo)，氯離子與鈣離子結(jié)合以氯化鈣的形式存在．氯化鈣極易吸水受潮．同時(shí)，若氯化鈣含量過多，在干濕循環(huán)條件下甚至出現(xiàn)析晶現(xiàn)象．這些情況直接導(dǎo)致了紙面石膏板出現(xiàn)易受潮、紙板粘接不牢等情況的發(fā)生。4．4本章小結(jié)l.隨著脫硫石膏中氯離子含量的增加，石膏脫水變得困難，但當(dāng)氯離子摻加量達(dá)到6000ppm以上后，石膏的脫水情況在一定范圍內(nèi)基本趨于穩(wěn)定：2.氯離子會(huì)對(duì)石膏水化產(chǎn)物的耐水性能產(chǎn)生不利影響，氯離子含量越多．石膏水化產(chǎn)物的吸水宰越大，軟化系數(shù)越?。瑫r(shí)．石膏水化產(chǎn)物的強(qiáng)度也會(huì)隨氯離了含量的增加而降低：3.氯離子會(huì)影響紙面石膏扳紙板粘接能力．且粘接能力隨氯離子含量的增加下降明顯，其對(duì)紙面石膏板抗潮能力的影響同樣顯著?？傊?，要擴(kuò)大脫硫石膏的應(yīng)用范圍．提高脫硫石膏的應(yīng)用價(jià)值，除了要求在脫硫石膏出廠前對(duì)氯離子含量進(jìn)行控制外．后續(xù)應(yīng)用環(huán)節(jié)如何采取有效措施降低甚至消除氯離子對(duì)石膏及其制品性能的影響，同樣需要進(jìn)行更加深入的研宄與探索。本文將在下一章探索改善氯離子對(duì)脫硫石膏制品性能影響的方法。