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  石膏

  石膏

 

  

  石膏是单斜晶系矿物,是主要化学成分为硫酸钙(CaSO4)的水合物。石膏是一种用途广泛的工业材料和建筑材料。可用于水泥缓凝剂、石膏建筑制品、模型制作、医用食品添加剂、硫酸生产、纸张填料、油漆填料等。

  

  石膏及其制品的微孔结构和加热脱水性,使之具优良的隔音、隔热和防火性能。

  

  中文名 石膏 外文名 Gypsum 别    称 生石膏 类    别 含水硫酸盐 化学式 CaSO4·2H2O 分子量 172 颜    色 白色、无色,含杂质时显黄-红色 光    泽 玻璃、绢丝或珍珠光泽 透明度 透明到半透明 条    痕 白 晶    系 单斜 解    理 极完全 断    口 贝壳状, 有时纤维状 硬    度 2 脆    性 具弯性 晶体惯态 板状、纤维状、块状或细粒 矿物密度 2.31~2.33 应    用 建筑、医用等  分    布 分布广泛

  

  分类

  

  一般所称石膏可泛指生石膏和硬石膏两种矿物。生石膏为二水硫酸钙(Ca〔SO4〕·2H2O),又称二水石膏、水石膏或软 石膏,理论成分CaO32.6%,SO346.5%,H2O+20.9%,单斜晶系,晶体为板状,通常呈致密块状或纤维状, 白色 或灰、 红、褐色,玻璃或丝绢光泽,摩氏硬度为2,解理平行{010}完全,密度2.3g/cm3;硬石膏为无水硫酸钙(Ca〔SO4〕),理论成分CaO41.2%,SO358.8%,斜方晶系,晶体为板状,通常呈致密块状或粒状,白、灰白色 ,玻璃光泽,摩氏硬度为3~3.5,解理平行{010}完全,密度2.8~3.0g/cm3。两种石膏常伴生产出,在一定的地质作用下又可互相转化。

  

  基本性质

  

  天然二水石膏(CaSO4·2H2O)又称为生石膏,经过煅烧、磨细可得β型半水石膏(2CaSO4·H2O),即建筑石膏,又称 熟石膏 、 灰泥 。若煅烧温度为190 °C可得模型石膏,其细度和白度均比建筑石膏高。若将生石膏在400-500 °C或高于800 °C下煅烧,即得地板石膏,其凝结、硬化较慢,但硬化后强度、耐磨性和耐水性均较普通建筑石膏为好。

  

  通常为白色、无色,无色透明晶体称为 透石膏 ,有时因含杂质而成灰、浅黄、浅褐等色。 条痕 白色。透明。 玻璃光泽 ,解理面 珍珠光泽 ,纤维状集合体 丝绢光泽 。解理极完全,和中等,解理片裂成面夹角为66和114的 菱形 体。性脆。 硬度 1.5~2。不同方向稍有变化。相对密度2.3。 偏光镜下:无色。二轴晶(+)。2V=58。Ng=1.530,Nm=1.523,Np=1.521。随 温度 升高2V减小,在大约90℃时2V为零。

  

  加热时存在3个排出 结晶水 阶段:105~180℃,首先排出1个水分子,随后立即排出半个水分子,转变为 烧石膏 Ca[SO4]·0.5H2O,也称 熟石膏 或半水石膏。200~220℃,排出剩余的半个 水分子 ,转变为Ⅲ型硬石膏Ca[SO4]·εH2O(0.06<ε<0.11)。约350℃,转变为Ⅱ型石膏Ca[SO4]。1120℃时进一步转变为Ⅰ型硬石膏。 熔融温度 1450℃。

  

  资源现状

  

  天然石膏是自然界中蕴藏的石膏石,主要为二水石膏和硬石膏。中国石膏矿产资源储量丰富,已探明的各类石膏总储量约为570亿吨,居世界首位,分布于的23个省、市、自治区,其中储量超过10亿吨的有10个,依次是:山东、内蒙古、青海、湖南、湖北、宁夏、西藏、安徽、江苏和四川,石膏资源比较贫乏的是东北和华东地区。

  

  中国石膏资源主要是普通石膏和硬石膏,其中硬石膏占总量的60%以上,作为优质资源的特级及一级石膏,仅占总量的8%,其中纤维石膏仅占总量的1.8%。因此,我们是石膏储量大国的同时,又是优质石膏储量的穷国。优质石膏资源主要分布于湖北应城和荆门、湖南衡山、广东三水、山东枣庄、山西平陆等地区,部分矿点已过度开采接近枯竭,部分因与低品位石膏混杂难以分离而造成优质资源浪费。因此,中国实际能够开采并有效利用的优质石膏资源比例更少。

  

  中国石膏工业虽然起步较晚,基础较差,但发展很快,1995年石膏产量就猛增至2659万吨,超过美国,成为世界第一石膏消费大国。至2004年,全国石膏原矿年生产3000万吨以上,总计石膏消费量约为3500万吨。中国现有石膏开采矿山500多个,年产量10万吨以上的大中型矿山约50个,其产量占总产量的40%,乡镇小型矿山产量约占总产量的60%。按生产方式分,露天开采约占30%,地下开采约占70%。在地下开采的石膏矿山中,因种种原因使平均回采率低于30%,得到优先开采的优质资源并未得到合理开发和有效利用,资源浪费严重,令人痛心!

  

  天然石膏中用途最广的是二水石膏,其有效成分为二水硫酸钙,一般根据矿石中二水硫酸钙含量对石膏进行等级划分。石膏应用领域较宽,产品种类也较多,不同的用途对石膏原料的质量有着不同的要求,高品位石膏多被用于特种石膏产品的生产原料,如食用、医用、艺术品、模型和化工填料等;二水硫酸钙含量低于60%的石膏矿则很少得到应用;高于60%的石膏矿石,则根据其含量的不同,被用于建材、建筑等各个领域。

  

  世界不同国家对石膏的消费结构不同,发达国家石膏深加工产品的消费占较大比重,其石膏消费结构为:产制品占45%,水泥生产占45%,其它各领域占10%。发展中国家多偏重于矿石的初级应用,依赖于水泥工业,石膏制品的比重随经济发展有逐步增大的趋势。中国的消费结构大致为:84%用作水泥生产的缓凝剂,6.5%用于陶瓷模具,4.0%用于石膏制品、墙体材料,5.5%用于化工及其它行业;随着中国水泥产量的不断增大,对石膏的需求相应增大,同时随着中国经济的高速增长,石膏产业尤其是石膏制品将存在着一个极大的发展空间,各种石膏产制品及石膏墙体会得到高速的发展,石膏的需求量必将猛增,随着传统的陶瓷及其它特种行业的发展,优质石膏资源不断减少,石膏资源的开发利用将被愈加重视。因此,为了保证整体石膏行业的可持续发展,绿色的、环保的、健康的石膏建筑材料及产制品更广泛的应用于人民生活中,必须对有限的石膏资源进行优化利用。

  

  主要产地

  

  世界上最大石膏生产国是 美国 。在美国, 石膏矿床分布在22个州,共有69座矿山,最大产地在阿依华州道奇堡;其次是加拿大 ; 法国在欧洲石膏生产中居领先地位; 再次为德国、 英国 、西班牙。 中国石膏矿资源丰富。全国23个省(区)有石膏矿产出。探明储量的矿区有169处,总保有储量 矿石 576亿吨。从地区分布看,以山东石膏矿最多,占全国储量的65%;内蒙古、青海、湖南次之。主要石膏矿区有山东枣庄底阁镇,内蒙古 鄂托克旗 、湖北应城市 、吉林浑江、 江苏南京、山东大汶口、 广西钦州、山西太原 、 宁夏中卫石膏矿等。

  

  成矿类型

  

  石膏矿以沉积型矿床为主,储量占全国90%以上,后生型及热液交代型石膏矿不很重要。石膏矿在各地质时代均有产出,以早白垩纪和第三纪沉积型石膏矿为最重要。

  

  主要为化学 沉积作用 的产物,常形成巨大的矿层或透镜体,赋存于 石灰岩 、红色页岩和 砂岩 、泥灰岩及 粘土岩 系中,常与硬石膏、 石盐 等共生。硬 石膏层 在近地表部位,由于外部压力的减小,受地表水作用而转变为石膏:CaSO4+2H2O—— CaSO4·2H2O;同时体积增大约30%,引起石膏层的破坏。

  

  鉴别特征

  

  低硬度,一组极完全解理,以及各种特征之形态可以鉴别。致密块状的石膏,以其低硬度和遇酸不起泡可与碳酸盐区别。

  

  硬度分类中标准矿物之一。

  

  医学应用

  

  药理作用

  

  1.  解热作用 生石膏对正常体温无降温作用, 而对人工发热动物具有一定的解热作用, 对人工发热家兔有明显的退热作用, 其退热作用可能与其主要成分钙的作用无关。生石膏煎剂 15g/kg 灌胃对注射伤寒五联菌苗所致的发热家兔无退热作用;如果先给兔灌胃生石膏煎剂 15g/kg, 再注射伤寒五联菌苗则不能引起体温大幅度升高。石膏具有迅速但维持时间较短的解热作用, 对伤寒菌苗引起的发热兔, 5g/kg生石膏的降温效果与 0.2g/kg 安替比林相似, 以服药后半小时体温下降为显著, 在1~1.5小时作用最强。

  

  白虎汤和单味石膏煎剂对实验性致热家兔都具有一定的退热作用;不含石膏的知母甘草合剂和去钙白虎汤等均未见明显退热效果, 可以认为石膏是白虎汤退热作用的主要药物, 石膏作用可被处方中的其他药物所加强, 但不随石膏的用量增加而增加。对实验动物给药前后血钙水平进行测定, 表明血钙升高水平与退热作用关系密切。有报道指出, 石膏与知母合用的退热效果较单用为强, 知母的解热成分为芒果甙, 纯硫酸钙无效, 因此推测石膏的解热作用为其所含硫酸钙以外成分所致。实验表明: 麻杏石甘汤及石膏再用(煎煮后碾碎再次使用)麻杏石甘汤的退热作用均强于石膏及石膏再用水煎液。

  

  亦有报道, 以生石膏的 1:1 煎液的上清液部分及上清液加生石膏粉给予伤寒菌苗引致的发热家兔, 未见明显退热作用。国外有用实验性发热大鼠的实验证明: 石膏灌服、皮下注射或静脉注射均未见有明显的解热作用, 但当以禁止饮水、内毒素引致发热、给予利尿剂、喂饲食盐以及以辐射热等方法造成动物“口渴”状态时, 石膏可以减少大鼠的饮水量, 即可减轻其“口渴”状态。

  

  2.   对心血管系统的作用 石膏浸液对蛙的在位心脏无影响, 小剂量石膏浸液对于离体蟾蜍心及兔心有兴奋作用, 大剂量则产生抑制作用, 换液后心脏可恢复正常。静脉注射4%石膏上清液0.1ml/kg时, 对家兔、猫的呼吸、血压及血流量无影响, 而注射1ml/kg以上时, 呈现呼吸抑制、血压下降、血流量减少、心率减慢。静脉注射石膏液0.2ml/kg可使家兔和猫的大腿动脉的血流量呈一时性减少, 其后增加, 并使冠状动脉血流量减少。

  

  3. 对平滑肌的作用 小剂量石膏上清液使家兔的离体小肠和子宫振幅增大, 大剂量则紧张性降低, 振幅减小。石膏还可以使小鼠尿排出量增加, 小肠推进功能减慢, 并增加大鼠和猫的胆汁排泄。

  

  4. 其他作用 石膏内服经胃酸作用, 一部分变成可溶性钙盐, 至肠吸收入血能增加血清内钙离子浓度, 可抑制神经应激能力(包括中枢神经的体温调节功能), 减低骨骼肌的兴奋性, 缓解肌肉痉挛, 又能减少血管通透性。

  

  在体外培养实验中, 1:1 的石膏 Hanks 液能明显增强兔肺泡巨噬细胞对白色葡萄球菌及胶体金的吞噬能力, 并能促进吞噬细胞的成熟。Ca++ 可提高肺泡巨噬细胞的捕捉率, 加强其吞噬活性和加速其对尘粒的清除, 在维持巨噬细胞生理功能上具有重要意义。因此可以认为, Ca++ 在石膏的上述功能中起重要作用。

  

  长期喂饲石膏, 可使大鼠垂体、肾上腺、颚下腺、胰脏及胸腺等的钙含量增高。而对摘除甲状腺、副甲状腺的大鼠, 则可使胸腺钙含量增加, 脾脏含量减少。

  

  石膏在体内 ATP 存在下, 经酶和 APG 的作用, 产生硫同位素的分馏, 使34S 的血药浓度增大, 从而起到抗病毒作用。

  

  石膏性凉,有清热解毒

  

  用药禁忌

  

  1、脾胃虚寒及血虚、阴虚发热者忌服。

  

  2、《本草经集注》:“鸡子为之使。恶莽草、马目毒公。”

  

  3、《药性论》:“恶巴豆,畏铁。”

  

  4、用量过大,服后会出现疲倦乏力、精神不振、胃口欠佳等情况。

  

  5、石膏属大寒之品,易伤阳气。

  

  6、石膏不宜与下列西药同时运用:

  

  ①四环素族抗生素,石膏会使该族抗生素溶解度降低而吸收率减少。

  

  ②不宜与异烟肼同服,会使其疗效降低。

  

  ③不宜与强的松同服,能降低其生物利用度。

  

  药物配伍

  

  1、配桑叶,清宣肺热;

  

  2、配桂枝,表里双解;

  

  3、配白芷,清热泻火、消肿止痛;

  

  4、配知母,清热除烦;

  

  5、配半夏,肺胃双清、降逆化痰;

  

  6、配甘草,清肺止咳;

  

  7、配竹叶,清热除烦。

  

  中医方剂

  

  1、白虎汤《伤寒论》:阳明气分之热;

  

  2、竹叶石膏汤《伤寒论》:伤寒解后、余热不清;

  

  3、麻杏石甘汤《伤寒论》:外感风邪、肺热咳喘。

  

  4、双玉散《素问病机保命集》:痰热而喘、痰涌如泉。

  

  5、玉露散《小儿药证直诀》:小儿伤热吐泻黄瘦。

  

  6、石膏散《普济方》:热甚咳嗽者。

  

  7,石膏降压枕据明朝李时珍《本草纲目》第九卷记载“石膏亦称细理石,又名“寒水石”,主治中风寒热, 有解肌发汗,除口干舌焦,头痛牙疼等功能,乃祛瘟解热之良药。据中医理论及民间使用证明:高血压属热症,石膏性大寒,用石膏磨制而成的石膏降压枕,以寒克热能自然调节脑神经和人脑正常温度,使脑血管正常工作,可有效地控制血压升高。在中国人们早就用天然石膏制成枕头,唐朝薛逢有诗《石膏枕》“表里通明不假雕,冷于春雪白于瑶。朝来送在凉床上,只怕风吹日炙销。”石膏枕头是采用天然石膏矿石中的精品纤维石膏(透明)为原料,手工精心雕刻,磨制而成的一种具体降压护脊、除烦镇痛、助眠安神等多重保健药用功效的枕头。

  

  临床应用

  

  1、用于温热病、肺胃大热、高热不退、口渴、烦燥、脉洪大等症。石膏药性大寒,善清气分实热,故适用于肺胃实热的症候,常与知母相须为用,以增强清里热的作用。

  

  2.、用于温病高热,身发斑疹。温病发斑,多由胃火旺而血热炽盛所致,此是气血两燔的现象。在临床上遇到此种症候,常用清热泻火较强的石膏,配合凉血解毒的药物如玄参、丹皮、赤芍、鲜生地、板蓝根等同用。

  

  3、用于胃火亢盛所致的头痛、齿痛、牙龈肿痛等症。石膏能清泄胃火,故胃火亢盛所引起的疾病,可配合知母、牛膝、生地等同用。

  

  4、用于肺热咳嗽、气喘。邪热袭肺,身发高热、咳嗽、气急鼻煽、口渴欲饮等症,可用石膏清泄肺热,佐以麻黄、杏仁等宣肺、止咳平喘等品(即麻杏石甘汤)。

  

  5、用于湿疹水火烫伤,疮疡溃后不敛及创伤久不收口。石膏研末外用,治疗以上诸外科病,有清热、收敛、生肌的作用,常合升丹、黄柏、青黛等同用。

  

  常用配方

  

  1、治三阳合病腹满身重难以转侧口不仁面垢谵语遗尿发汗则谵语下之则额上生汗手足厥冷若自汗出者:知母六两石膏一斤(碎)甘草(炙)二两粳米六合。上四味以水—升煮米熟汤面去滓。温服一升日三服。(《伤寒论》白虎汤)

  

  2、治温病初得其脉浮而有力身体壮热并治感冒初起身不恶寒而心中发热者:生石膏二两(轧细)生粳米二两半。上二味用水三大碗煎至米烂熟约可得清汁两大碗乘热尽量饮之使周身皆汗出病无不愈者。若阳明腑热已实不必乘热顿饮之徐徐温饮下以消其热可也。(《衷中参西录》石膏粳米汤)

  

  3、治小儿夹惊伤寒头痛壮热涎潮惊悸多哭气粗心烦及治气壅膈节不通:石膏、寒水石各一两脑麝各半字。上为末灯心汤调下。大小加减服之。(《普济方》红桃散)

  

  4、治伤寒发热涎潮上厥伏留阳经头疼眩晕不可忍者:石膏(煅研细)每服葱白点茶凋下二钱。小儿量大小加减与之。(《三因方》玉屑散)

  

  5、治阳明内热烦渴头痛二便闭结温疫斑黄及热痰喘嗽等证:石膏六两(生用)粉甘草一两。上为极细末每服一二三钱新汲水、或热汤、或人参汤调下。此方加朱砂三钱亦妙。(《景岳全书》玉泉散)

  

  6、治太阴温病不可发汗发汗而汗不出必发斑疹汗出过多者必神昏谵语发斑者:石膏一两知母四钱生甘草三钱玄参三钱犀角二钱白粳米—合。水八杯煮取三杯日三服渣再煮一钟夜—服。(《温病条辨》化斑汤)

  

  石膏板

  

  利用建筑石膏生产的建筑制品主要有:

  

  ① 纸面石膏板。在建筑石膏中加入少量胶粘剂、纤维、泡沫剂等与水拌和后连续浇注在两层护面纸之间,再经辊压、凝固、切割、干燥而成。板厚9~25毫米,干容重750~850公斤/米3,板材韧性好,不燃,尺寸稳定,表面平整,可以锯割,便于施工。主要用于内隔墙、内墙贴面、天花板、吸声板等,但耐水性差,不宜用于潮湿环境中。

  

  ② 纤维石膏板。将掺有纤维和其他外加剂的建筑石膏料浆,用缠绕、压滤或辊压等方法成型后,经切割、凝固、干燥而成。厚度一般为8~12毫米,与纸面石膏板比,其抗弯强度较高,不用护面纸和胶粘剂,但容重较大,用途与纸面石膏板相同。

  

  ③ 装饰石膏板。将配制的建筑石膏料浆,浇注在底模带有花纹的模框中,经抹平、凝固、脱模、干燥而成,板厚为10毫米左右。为了提高其吸声效果,还可制成带穿孔和盲孔的板材,常用作天花板和装饰墙面。

  

  ④ 石膏空心条板和石膏砌块。将建筑石膏料浆浇注入模,经振动成型和凝固后脱模、干燥而成。空心条板的厚度一般为60~100毫米,孔洞率30~40%;砌块尺寸一般为600×600毫米,厚度60~100毫米,周边有企口,有时也可做成带圆孔的空心砌块。空心条板和砌块均用专用的石膏砌筑,施工方便,常用作非承重内隔墙。


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