氯離子是脫硫石膏生產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，產品會出現多種問題．如返潮、下垂、返黃等。不同廠家生產的脫硫石膏氯離子含量高低不一．普遍超過行業標準，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CaCl2·4H2O的特征峰．說明樣品中氯離子含量已經很高(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，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．對晶體發育產生不利影響。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．自然養護7天后，測量氯離子對脫硫石膏水化產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．自然養護7天后1測量氟離子對脫硫石青水化產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，水化產物的干基強度雖變化不明顯，但整體仍然呈現出逐漸下降的趨勢。同時．水化產物的濕基強度遠小于其干基強度，即其軟化系數較小。反應水化產物耐水性能強弱的吸水率和軟化系數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)．我們可以進一步發現．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)宏觀表現為強度高．吸水宰較低和軟化系數較高。而CG5號樣品晶體結晶不規則．結晶度較差，晶粒發育不完整-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分別為自然養護和標準養護條件下，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，在標準養護條件下養護一周后。制作的石膏板就出現了比較嚴壤的紙板分離現象。對比摻加幣同量氯離子的紙面石膏板，可以發現隨著氯離子含量的增加．無論是在自然養護條件下，還是在標準養護條件下，石膏板的紙板粘接能力均出現較大幅度地下降。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，對流作用在整個離子遷移過程中占據優勢地位．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，在干濕循環條件下甚至出現析晶現象．這些情況直接導致了紙面石膏板出現易受潮、紙板粘接不牢等情況的發生。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定：2.氯離子會對石膏水化產物的耐水性能產生不利影響，氯離子含量越多．石膏水化產物的吸水宰越大，軟化系數越小．同時．石膏水化產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．后續應用環節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。