一、石膏纤维的分类

中国矿业大学和江苏省第一工业设计院的科研人员自从1987年在江苏省徐州市发现石膏纤维至今20余年，从工艺到装备，进行了大量的研究、设计和试验，掌握了多种生产石膏短纤维和长纤维的工艺技术，成功设计出了单条生产线为5～30万t/a四种规模的全套自动化生产装备。其使用原料可以是天然石膏，也可以是脱硫石膏等各类化学石膏。这项技术将为企业大规模开发石膏纤维材料提供可靠的技术保证。

石膏纤维可以分为三大类。

（一）石膏短纤维：亦称为石膏晶须。主要应用于橡胶、塑料、涂料、粘结剂等要求细度在0.3mm以下的行业。界定纤维长度在0～300μm之间。按照结晶水含量、使用领域、白度、细度、改性剂的不同，可以具体分类为几十个规格品种。

（二）石膏中长纤维：亦称为石膏纸浆。主要应用于造纸和纸制品行业。界定纤维长度在0.2～3.0mm之间。按照结晶水含量、使用对象、白度、细度、改性剂的不同，也可以具体分类为几十个规格、品种。

（三）石膏长纤维：亦称为石膏绒。主要应用于纤维长度要求高的行业。例如：保温、保健、纺织等。界定纤维长度大于3.0mm。同样也可以具体分类为几十个规格品种。

二、石膏纤维生产工艺与设备

石膏纤维的生产工艺，根据使用原料的类别不同，可以分为二类。

（一）化学合成法：生产原料为化工材料。优点是产品纯度高、颜色白，但存在投资较大、成本较高的问题，适合缺少矿物原料或需要生产高纯度石膏纤维的地方组织生产。

（二）矿物转化法：生产原料为天然矿石的化学生成物。矿物转化法生产原料充足、价格低廉、投资较省、成本很低，市场竞争力强，但产品纯度取决于生产原料，产品白度受原料和生产设备的影响显著，需要根据市场要求选择不同的矿源。

工业试验证明：脱硫石膏、磷石膏等化学石膏和工业废模石膏等再生石膏都可用于生产石膏纤维。

本文主要介绍矿物转化方法。

（一）液相法

液相法也称为水溶液转化法，它是将石膏粉料按照一定的比例加入到水溶液之中，按照特定的配方和技术条件生产石膏纤维的工艺方法。

其化学原理方程式如下：

CaSO₄·2H₂O→CaSO₄·l/2H₂O+3/2H₂O(汽或液)

CaSO₄·l/2H₂O→CaSO₄+l/2H₂O

液相法用于工业设计主要有以下两种工艺：

1、自动化连续生产工艺

设计采用专用的自动化连续生产线，石膏浆体在塔式生产线中依次完成活化、转晶、浓密、脱水、干燥、改性等工艺过程，自动化程度高，产品质量稳定，生产能力大，能量消耗低。目前，定型的生产线有5万t/a、10万t/a、20万t/a、30万t/a等四种规格的技术装备。

2、间断生产工艺

间断生产工艺采用多个单体压力容器组成生产线，各个生产过程分别在不同的设备中完成。这种生产工艺适宜于中、小型企业组织生产。目前，定型的生产规模有：l、2、5万t/a等多种规格的技术装备。

（二）固相法

固相法也称为干法、半干法生产工艺，它是将石膏粉料或块料经化学处理和工艺处理后，按照特定的生产技术条件制作石膏纤维的工艺方法。

固相法用于工业设计有以下两种工艺：

1、塔式生产工艺

生产线的关键设备是特种不锈钢材料制作的反应塔，石膏在反应塔生产线中依次完成活化、转晶、脱水和多次改性、干燥等工艺过程，生成高质量的石膏纤维，石膏纤维的长度可以通过调整工艺有效地加以控制。可用以生产多种不同规格的石膏纤维。生产能力大，能量消耗低，产品质量稳定，投资效益好，适宜于生产中、高档次的产品。目前定型的生产线有：2、5、10、20万t/a等四种规格的技术装备。

2、卧式生产工艺

这种工艺采用特种容器钢或特种不锈钢制作卧式反应釜，石膏在反应釜中完成转晶，生成半水石膏纤维，再经过多次改性、干燥等工艺过程，生成符合质量要求的石膏纤维。设备单体生产能力为l万t/a，更大的规模需要多台设备并联。这种生产工艺的特点是投资比较节省，产品变更简单，生产成本低。适宜于生产中、低档次的产品。

以上四种生产工艺的关键技术设备和全套的自动化生产线，已经由江苏一家资深化工设备厂研制威功，2年前已开始批量供货并提供安全保证和安装、调试服务。   

以上工艺都能以脱硫石膏为原料组织生产。其中特别适用于脱硫石膏生产纤维材料的工艺技术是液相法的全自动化生产线和固相法的卧式釜生产线。

三、产品用途及市场

石膏纤维是一种对人体无害的矿物纤维，性能优良、用途非常广泛，具有十分广阔的市场前景。其使用领域有以下几个方面：

（一）用作建筑材料

众所周知，纤维材料是材料工业中的前沿科技。其中，就工艺技术而言，石膏纤维是所有纤维材料中最容易实现的一种，它投资少、规模大、成本费用低，性能优越，可以广泛地用作建筑材料。①用于大量生产各种纤维板材，如石膏绝缘板、装饰板、代木板等，取代木制品，减少森林毁坏；②用于配制粉刷石膏、粘结石膏、嵌缝石膏及石膏腻子等石膏功能性材料，大大提高石膏建筑材料的性能，减少纸纤维和化学纤维的使用量，节约资源和成本；③用作钢筋混凝土的增强增韧材料；④作为沥青路面的增强增韧材料，对提高沥青的软化温度有着明显的作用；⑤代替玻璃纤维，化学纤维，羊毛和棉、麻等动、植物纤维用于传统纤维的使用领域；⑥用作保温、保冷材料以及涂料、装饰材料等领域。

（二）用作造纸原料

石膏纤维可以广泛用作造纸原料，它不但可以取代填料，也可以部分或全部代替纸浆，用于生产各类纸张

石膏纤维普氏硬度为2，与滑石相似，一般不含硅质成分，对2000m/min高速纸机的影响甚微；石膏纤维的长度可以控制，其中0.2～3.0mm长度的纤维，与天然纤维长度相当，而力学性能、不燃性能比天然纤维好的多；未经处理的石膏纤维，柔韧度略差，但可以通过改性提高，超过天然纤维。因此，石膏纤维自身的优越性能，必将使它成为造纸工业的主要原料。

（三）用作塑料、橡胶的增强剂或功能性填料。石膏短纤维是橡胶、塑料等化工产品的原料，它可以作为多种制品的填充剂和增强剂。它以纤维状材料替代传统粉状的钛白粉、立德粉、白炭黑等材料，可以用在制鞋、轮胎等橡胶制品中，补强效果十分显著，不但能够节约制品的成本，还可以显著提高产品质量。

石膏纤维在塑料造粒时使用，不但使制品成本降低，还可以增强塑料粒子的强度，提高材料的耐高温性能及尺寸稳定性。2008年初，广东某合成材料研究院应用石膏短纤维进行试验，试验结果：①硫酸钙晶须在PP中的添加量为30％，在PA6中的添加量为40％以下时，材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、热变形温度等指标，随着硫酸钙晶须含量的增加而增加，材料成本随着硫酸钙晶须含量的增加而降低；②由于相容体系的量一定，当硫酸钙晶须添加量较大时，相容体系的添加量需有所增加；③硫酸钙晶须可以作为增强剂使用，XCPP、PA6都能起到显著的增强作用。

（四）用于摩擦材料。

石膏纤维无毒，适合代替石棉作为摩擦材料。有些西方国家已禁止在摩擦材料中使用石棉，特别是轿车摩擦片。而使用石膏纤维取代石棉，不但可以提高摩擦系数的稳定性及耐磨性，也可以减少污染，提高出口。

（五）用于涂料和油漆的生产。石膏纤维白度好，加入石膏纤维的涂料和油漆附着能力强、耐温、绝缘性好，成本降低。

四、投资效益分析

石膏纤维在我国具有广阔的应用领域和极大的市场前景。目前国内市场上石膏短纤维(石膏晶须)的价格为1.2万元/t左右。预计将来石膏纤维大量上市之后，区别不同的品种质量，石膏纤维的国内销售价格会在2000～9000元/t之间浮动，个别特需的石膏纤维价格在10000～30000元/t之间。而国内天然石膏矿石的价格一般只有30～150元/t，最好的石膏也不超过500元/t；脱硫石膏的价格更低，一般只有5～50元/t，最高的也不超过100元/t；石膏粉的价格一般为120～500元/t，最好的石膏粉一般也不超过1500元/t。如果选用液相法自动化连续生产工艺，使用脱硫石膏为原料，建设一座20万t/a生产规模的石膏纤维厂，投资费用大体在3000～5000万元，建设工期为1年，按石膏纤维售价2 000元/t计算，年产值可高达4亿元/a。

如果选用固相法塔式生产工艺，使用天然石膏为原料，建设一座10万t／a生产规模的石膏纤维厂，投资费用大体在2000～3000万元，建设工期为1年，按石膏纤维售价5000元/t计算，年产值可高达5亿元/a。

目前，石膏纤维在中国虽然还是一种新兴产业，但是社会急切的需求态势将催生这一新兴产业的快速壮大。