1.3. Сырье для производства гипсовых вяжущих

В настоящее время основным видом сырья для производства гипсовых вяжущих во всем мире является природный гипс. Сульфат кальция встречается в природе в виде CaSO₄ · 2H₂O и безводной солиангидрита CaSO₄.

Природный гипс кристаллизуется в моноклинной сингонии, кристаллы могут быть пластинчатыми, столбчатыми, игольчатыми и волокнистыми. Кристаллы обладают совершенной спайностью по плоскости симметрии, по которой они раскалываются на гладкие блестящие пластинки. Кристаллическая решетка имеет слоистое строение (рис. 1.2) и характеризуется строго закономерным расположением атомов. Две анионные группы SO , тесно связанные с ионами Са²⁺, образуют слои, между которыми располагаются молекулы воды. Ионы кальция координированы шестью атомами кислорода из групп SO₄ и двумя молекулами воды.

Рис. 1.2. Кристаллическая структура гипса:

1  S⁶⁺; 2  O^2–; 3  Ca²⁺; 4  Н₂О

Природный гипс без красящих примесей является бесцветным и прозрачным. Примеси в зависимости от количества могут придавать гипсу окраску от серой до черной.

В зависимости от структуры различают:

 зернистый плотный гипс с сахаристым изломом, иногда называемый алебастром;

 пластинчатый гипс в виде прозрачных кристаллов, называемый гипсовым шпатом;

 тонковолокнистый гипс с шелковистым блеском, состоящий из ориентированных нитевидных кристаллов, называемый селенитом.

Мировые разведанные запасы гипса составляют свыше 7500 млн. т. Половина из них сосредоточена в России, в Украине запасы оцениваются на уровне 450 млн. т, Казахстане  250 млн. т, США свыше 1000 млн. т, Канаде около 500 млн. т. Мировые запасы гипса во много раз превышают разведанные. В Республике Беларусь в Петриковском районе на глубине 250300 м разведано месторождение гипса «Бриневское» площадью залегания около 20 км², разработка которого намечается в перспективе.

Мировая добыча природного гипсового камня составляет примерно 105110 млн. т, около 56% ее – в России.

Ангидрит кристаллизуется в ромбической сингонии в виде мелких кристаллов толстотаблитчатой, призматической или кубообразной формы. Кристаллы имеют хорошую спайность по трем взаимно перпендикулярным направлениям.

Цвет ангидрита от белого до темно-серого. Во влажной среде медленно поглощает воду и переходит в CaSO₄ · 2H₂O. В природе встречается значительно реже гипса. Некоторые свойства гипсового сырья приведены в табл. 1.9.

Таблица 1.9

Физико-механические свойства гипса и ангидрита

Свойства	Единица измерения	Гипс	Ангидрит
Истинная плотность	г/см3	2,32	2,89
Твердость по шкале Мооса		1,52,0	3,03,5
Предел прочности при: сжатии растяжении	МПа »	17 2	80 7
Коэффициент хрупкости		8,5	11,0
Температура плавления	С	1450	1450

Третьим видом гипсового сырья являются отходы различных производств. К числу важнейших относятся фосфогипс (отход производства экстракционной фосфорной кислоты), сульфогипс (продукт, образующийся при очистке известковым молоком дымовых газов ТЭЦ, работающих на каменном угле), борогипс (отход производства Н₃ВО₃) и др. Наиболее крупнотоннажным отходом является фосфогипс. Так, например, в отвалах Гомельского химического завода уже накопилось его свыше 17 млн. т. Наличие примесей в указанных техногенных продуктах, и прежде всего в фосфогипсе, затрудняет их переработку на гипсовые вяжущие.

Добыча природного гипса в зависимости от горно-геологических условий осуществляется как открытым, так и подземным способом. При открытом способе разработки обеспечиваются наименьшие потери полезного ископаемого, создаются благоприятные условия для селективной выработки гипса различного состава и снижаются затраты по сравнению с подземной добычей.

В ряде случаев для доведения гипсового камня до требуемых кондиций его обогащают путем ступенчатого отмучивания глинистых и илистых частиц проточной водой либо сепарацией в специальных установках в тяжелых жидкостях. Более перспективным способом обогащения гипсового сырья является селективное измельчение в роторных дробилках и мельницах ударного действия, основанное на использовании разницы в прочности самого гипса и минеральных включений (карбонатов, глин). При невозможности или нецелесообразности обогащения указанными способами иногда ограничиваются тщательным усреднением состава гипсового камня путем перемешивания его в процессе складирования.

Требования к качеству природного гипса регламентируются ГОСТ 4013–82 (табл. 1.10).

Таблица 1.10