氯離子是脫硫石膏生產(chǎn)過程中所帶入的一種雜質離子，它對脫硫石膏制品的性能有重要影響。當氯離子含量過多時，產(chǎn)品會出現(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)標準，這對脫硫石膏的推廣應用造成極大困難。本章在研究氯離子對脫硫石膏脫水性能、水化產(chǎn)物的強度和耐水性能以及對紙面板紙扳粘接性能的影響的基礎上．借助SEM、XRD等微觀分析手段，分析了氯離子的影響機理．為后續(xù)控制方法的研究提供了理論基礎。4.1氯離子對脫硫石膏脫水效果的影響用天平稱量I份質量為20g的空白樣品和5份20g未處理的脫硫石膏．加入不同質量的CaCl2，人為調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，稱量濾餅質量m濕，然后將濾餅在40℃下烘干至恒重，稱量質量m干．含水率計算公式如下所示：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．但當氯離子含量達到6000ppm時．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對烘干后的空白樣品、CG1號和CG5號樣品進行XRD分析(見圖4.2)井對CG5號樣品進行能譜分析(見圖4.3)．從圖4.2(c)中我們可隊看出CG5號樣品中出現(xiàn)CaCl2·4H2O的特征峰．說明樣品中氯離子含量已經(jīng)很高(能譜圖也可以證實這一點)．井形成了氯化鈣晶體。氯化鈣易結合水分子．形成帶四個甚至六個水分予的產(chǎn)物．這就解釋了氯離子含量增加導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號和CG2號樣品的顆粒微觀形貌存在較大不同。空白樣品中顆粒大小均勻．發(fā)育良好．表面比較平整；CGl號樣品晶粒尺寸在一定范圍內波動，粗細顆粒相互摻雜．但圖44(d)中晶粒表面仍然比較平整：而CG5號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號樣品要大，而且顆粒表面粗糙．有微團粘附其上，說明晶粒發(fā)育不好．這會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)以上情況是因為在石膏漿液脫水過程中．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．會影響石膏晶粒的長大．對晶體發(fā)育產(chǎn)生不利影響。這會使晶體結晶度降低，晶粒表面不平整．比表面積增大．導致晶粒表面吸附水增多，造成r石膏含水率的增加；體積相對較大的氯離子的存在．還會堵塞自由水在石膏晶粒之間的排水通道．同樣會導致石膏脫水困難。4.2氯離子對脫硫石膏水化產(chǎn)物強度及耐水性能的影響對CG1號至CG5號樣品進行熱處理．制成半水石膏，按相同水灰比加水拌合．自然養(yǎng)護7天后，測量氯離子對脫硫石膏水化產(chǎn)物強度及耐水性能的影響．結果如表4.2所示。4．2氯離于對脫硫石膏水化產(chǎn)物強度及耐水性能的影響對CG1號至CG5號樣品進行熱處理．制成半水石膏，按相問水灰比加水拌合．自然養(yǎng)護7天后1測量氟離子對脫硫石青水化產(chǎn)物強度及耐水性能的髟響．結果如表4.2所示。從表4.2中結果不難看出．隨著氯離子摻量的增加，水化產(chǎn)物的干基強度雖變化不明顯，但整體仍然呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢。同時．水化產(chǎn)物的濕基強度遠小于其干基強度，即其軟化系數(shù)較小。反應水化產(chǎn)物耐水性能強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．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CG1號和CG5號樣品進行SEM分析，如圖4.5所示。通過比較圖4.5(a)和圖4.5(b)．我們可以進一步發(fā)現(xiàn)．氯離子含量的高低會在很大程度上影響石膏晶體的生長，CG1號樣品中石膏晶粒發(fā)育完整．呈柱狀交錯，簇狀生長，且晶粒間搭接點較多．分布比較致密，這種結構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．(水分于是通過毛細管道和石膏晶粒間隙進入石膏內部，品粒問的搭接點會溶解于水中．同時，由于毛細管作用．水分子會吸附在各毛細管壁上，將各個石膏晶粒微團分隔開．最終破壞石膏晶體結構．使石膏性能下降)宏觀表現(xiàn)為強度高．吸水宰較低和軟化系數(shù)較高。而CG5號樣品晶體結晶不規(guī)則．結晶度較差，晶粒發(fā)育不完整-成小片狀聚集。這說明，氯離子的存在會影響石膏水化產(chǎn)物中晶體的形成。使其結晶不充分．晶體表面不平整。直接宏觀表現(xiàn)是強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)護和標準養(yǎng)護條件下，摻加不同量氯離子后．制得的石膏板的紙面結合情況．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的結果可以得出與3.2節(jié)相似的結果．紙面石膏扳本身在潮濕條件下的耐久性較差，在標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護一周后。制作的石膏板就出現(xiàn)了比較嚴壤的紙板分離現(xiàn)象。對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)護條件下，還是在標準養(yǎng)護條件下，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．隨著熱處理時間的延長．氯離子的濃度呈增加的趨勢：在離表層9mm的地方，氯離子濃度呈明顯下降的趨勢。以上三處的濃度值在前2小時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應。而在距離表面6mm處．氯離子濃度隨時間的變化規(guī)律性不大，基本在100ppm附近波動；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．客觀上起到了補充氯離子的作用，雖然在前2小時內波動較大，但后期基本維持在1000ppm上下，與整個石膏扳中氯離子的平均含量接近。在石膏板的整個熱處理過程中．氯離子在石膏板中的遷移主要存在兩種形式，即擴散和對流。(擴散是指離子從濃度高的地方向濃度低的地方遷移；而對流是指氯離子隨水分的遷移而發(fā)生的定向移動．在此過程中氯離子相對水分的位置基本不變．此時，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)，對流作用在整個離子遷移過程中占據(jù)優(yōu)勢地位．導致氰離子不斷向石膏板表面遷移、聚集最終導致氯離子在石膏板表面局部嚴重超標，氯離子與鈣離子結合以氯化鈣的形式存在．氯化鈣極易吸水受潮．同時，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，但當氯離子摻加量達到6000ppm以上后，石膏的脫水情況在一定范圍內基本趨于穩(wěn)定：2.氯離子會對石膏水化產(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)越小．同時．石膏水化產(chǎn)物的強度也會隨氯離了含量的增加而降低：3.氯離子會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，其對紙面石膏板抗潮能力的影響同樣顯著。總之，要擴大脫硫石膏的應用范圍．提高脫硫石膏的應用價值，除了要求在脫硫石膏出廠前對氯離子含量進行控制外．后續(xù)應用環(huán)節(jié)如何采取有效措施降低甚至消除氯離子對石膏及其制品性能的影響，同樣需要進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脫硫石膏制品性能影響的方法。