石膏

NFPA 704火钻石
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	0 0 0 石膏

石膏
石膏
一般的
类别	硫酸盐矿物质
公式; （重复单元）	Caso 4 ·2H 2 O
IMA符号	GP
Strunz分类	7.CD.40
晶体系统	单斜利
水晶类	棱柱形（2/m）HM符号：（2/m）
太空集团	单斜空间组：I2/A
单元	a = 5.679（5），b = 15.202（14）c = 6.522（6）Å; β= 118.43°; Z = 4
鉴别
颜色	无色（以透射光）至白色；由于杂质而经常刺激其他色调；可能是黄色，棕褐色，蓝色，粉红色，深棕色，红棕色或灰色
晶体习惯	巨大，平坦。伸长且普遍的棱柱形晶体
孪生	在{110}上很常见
乳沟	完美在{010}上，在{100}上不同
断裂	{100}上的炼炼球，平行于[001]
韧性	灵活，无弹性
MOHS缩放硬度	1.5–2（定义2的矿物）
光泽	玻璃体丝滑，珍珠或蜡质
条纹	白色的
diaphaneity	透明到半透明
比重	2.31–2.33
光学特性	双轴（+）
折射率	nα= 1.519–1.521nβ= 1.522–1.523nγ= 1.529–1.530
双折射	δ = 0.010
多色体主义	没有任何
2V角	58°
合金	5
溶解度	热，稀释的HCl
参考
主要品种
缎晶石	珍珠，纤维质量
亚硒酸盐	透明和叶片的晶体
雪花石膏	细粒度，略带颜色

石膏是一种由硫酸钙二氢酸钙组成的软硫酸盐矿物质，具有化学式CASO ₄ ·2H ₂ O。它被广泛开采，用作肥料，并用作多种形式的石膏，石膏板和黑板或人行道粉笔的主要成分。石膏还可以作为硒酸盐的半透明晶体结晶。它形成为蒸发矿物，并作为赤铁矿的水合产物形成。矿物硬度的MOHS量表将石膏定义为基于划痕硬度比较的硬度值2。

许多文化都使用了雕塑，包括古埃及，美索不达米亚，古罗马，拜占庭帝国和中世纪英格兰的诺丁汉·阿拉巴斯特人，被称为雪花石膏的石膏形式。

词源和历史

石膏一词源自希腊语γύψος （ gypsos ），“石膏”。由于巴黎蒙马特区的采石场长期以来提供了用于各种目的的燃烧的石膏（钙化石膏），因此这种脱水的石膏被称为巴黎的石膏。加水后，几十分钟后，巴黎的石膏再次变成常规石膏（二水合物），导致材料以可用于铸造和建造有用的方式变硬或“设置”。

石膏以古老的英语称为Spærstān ，“长矛石”，指的是其结晶的预测。因此，与石膏相比，矿物学中的SPAR一词是指在长矛状的投影中形成的任何非矿石矿物或晶体。在18世纪中叶，德国神职人员和农业主义者约翰·弗里德里希·梅耶（Johann Friderich Mayer）调查并宣传了石膏作为肥料的使用。石膏可以充当植物生长的硫的根源，在19世纪初期，它被认为是一种奇迹般的肥料。美国农民非常渴望获得它，以至于与新斯科舍省进行了活泼的走私贸易，导致了1820年所谓的“石膏战” 。

物理特性

石膏是适度的水溶性（〜2.0–2.5 g/l，在25°C时），与大多数其他盐相比，它表现出逆行溶解度，在较高温度下变得溶解度降低。石膏在空气中加热时，它会失去水，然后首先转化为硫酸钙半水合酸钙（巴萨石，通常简单地称为“灰泥”），如果进一步加热，则将其转化为硫酸钙（赤铁矿）。与硬石矿一样，石膏在盐水溶液和盐水中的溶解度也很大程度上取决于NaCl （常见的奶盐）浓度。

石膏的结构由钙层（Ca ²⁺ ）和硫酸盐（ SO 2-4 ）离子紧密结合在一起。这些层是通过较弱的氢键通过阴离子水分子的薄片键合的，这使得沿薄片的晶体完美裂解（在{010}平面）。

水晶品种

石膏在自然界中发生时，随着扁平和经常孪晶的晶体以及透明的可裂解质量称为硒岩。亚硒酸盐不含明显的硒；相反，这两种物质都以古希腊语为月亮而得名。

亚硒酸盐也可能以丝般的纤维形式出现，在这种情况下，通常称为“缎晶石”。最后，它也可能是颗粒状的或非常紧凑的。在手动样品中，它可以从透明到不透明。一种非常细粒度的白色或淡淡的石膏，称为雪花石膏，以各种观赏性作品而备受赞誉。在干旱地区，石膏可以以类似花状的形式发生，通常是不透明的，带有嵌入的沙粒称为沙漠玫瑰。它还形成了自然界中发现的一些最大的晶体，长达12 m（39 ft）长，形式为亚硒酸盐。

发生

石膏是一种常见的矿物质，与沉积岩相关，较厚且广泛的蒸发床。已知沉积物是从远至古细菌的地层中发生的。石膏从湖水和海水，温泉，火山蒸气以及静脉中的硫酸盐溶液中沉积。静脉中的水热赤铁矿通常通过近地下暴露在地下水中水化为石膏。它通常与矿物质盐和硫相关。石膏是最常见的硫酸盐矿物质。纯石膏是白色的，但是发现杂质的其他物质可能会为局部沉积物提供多种颜色。

由于石膏会随着时间的流逝而溶解在水中，因此石膏很少以沙子的形式发现。但是，美国新墨西哥州的白沙国家公园的独特条件创造了710公里² （270平方米）的白色石膏砂，足以为美国建筑业提供1000年的时间。 1933年，当赫伯特·胡佛（Herbert Hoover）总统宣布石膏沙丘为受保护的国家纪念碑时，对该地区的商业剥削被当地居民强烈反对。

当硫酸产生的硫酸与碳酸钙反应时，石膏还通过黄铁矿氧化形成是硫化物氧化的副产品。它的存在表明氧化条件。在还原条件下，它所含的硫酸盐可以通过硫酸盐还原细菌将其还原回硫化物。这可能导致含油地层（例如盐圆顶）中的元素硫的积累，可以使用Frasch工艺电力站进行开采，用烟气脱硫燃烧煤产生大量的石膏作为磨砂器的副产品。

火星侦察轨道（MRO）的轨道图片表明，火星北极地区存在石膏沙丘，后来由火星勘探漫游车（MER）机会在地面上证实。

Lechuguilla Cave的“吊灯宴会厅”中的大型石膏晶体
墨西哥晶体洞穴中的石膏晶体（右下角的人）
石膏晶体形成是在卢塞罗湖蒸发的白色沙滩国家公园蒸发的水。
茶绿色和灰色灰烬的淤泥/泥浆中的石膏静脉，蓝色锚，萨默塞特郡，英国
德克萨斯州Caprock Canyons State Park和Trailway的石膏静脉
石膏晶体制成的沙丘，白沙国家公园

矿业

2015年石膏的估计生产（千公吨）
国家	生产	储备金
中国	132,000	—
伊朗	22,000	1,600
泰国	12,500	—
美国	11,500	700,000
火鸡	10,000	—
西班牙	6,400	—
墨西哥	5,300	—
日本	5,000	—
俄罗斯	4,500	—
义大利	4,100	—
印度	3,500	39,000
澳大利亚	3,500	—
阿曼	3,500	—
巴西	3,300	290,000
法国	3,300	—
加拿大	2,700	450,000
沙乌地阿拉伯	2,400	—
阿尔及利亚	2,200	—
德国	1,800	450,000
阿根廷	1,400	—
巴基斯坦	1,300	—
英国	1,200	55,000
其他国家	15,000	—
世界总数	258,000	—

在巴西的Araripina和Grajaú的城市发现了石膏的商业数量；在巴基斯坦，牙买加，伊朗（世界第二大生产商），泰国，西班牙（欧洲的主要生产商），德国，意大利，英格兰，爱尔兰，爱尔兰，加拿大和美国。大型开放式采石场位于爱荷华州的道奇堡，位于世界上最大的石膏矿床之一，加利福尼亚州，美国，石膏城和印度尼西亚卡利曼丹的东库泰。西澳大利亚州的卡兰尼（Kalannie）等地也存在着几个小矿山，那里的石膏被出售给私人买家以添加钙和硫，以及用于农业目的的土壤上的铝毒性降低。

石膏晶体长达11 m（36英尺）的长度已在墨西哥奇瓦瓦州的Naica Mine的洞穴中发现。晶体在洞穴极为稀有和稳定的自然环境中蓬勃发展。温度保持在58°C（136°F），洞穴充满了富含矿物质的水，这些水驱动了晶体的生长。这些晶体中最大的物质重55吨（61吨），已有500，000年的历史。

温尼伯的金色石膏晶体
新墨西哥州白沙国家公园的石膏砂

合成

合成石膏是在一系列工业过程中作为废物或副产品生产的。

脱硫化

在某些燃煤电厂回收了烟气脱硫石膏（FGDG）。主要污染物是mg，k，cl，f，b，al，al，fe，si和se。它们既来自脱硫化的石灰石，又来自燃烧的煤炭。该产品足够纯净，可以替代多种田地的天然石膏，包括干墙，水处理和水泥套延迟。烟气脱硫的改善大大减少了存在的有毒元素的量。

淡化

石膏会沉淀到咸水膜上，这是一种称为矿物质盐缩放的现象，例如在高浓度的钙和硫酸盐的水的咸水脱盐过程中。缩放降低膜的寿命和生产力。这是咸水膜脱盐过程中的主要障碍之一，例如反渗透或纳米过滤。其他形式的缩放比例（例如方解石缩放），取决于水源，也可能是蒸馏的重要考虑因素，以及在热交换器中，盐溶解度或浓度可能会迅速变化。

一项新的研究表明，石膏的形成始于一种矿物质的微小晶体，称为bassanite（ Caso ₄ ·0.5H ₂ O ）。此过程通过三阶段的途径发生：

纳米晶巴西石的均匀成核；
bassanite的自组装成骨料，
贝斯尼石转化为石膏。

炼油厂浪费

磷酸盐肥料的产生需要用酸分解含钙的磷酸盐岩石，从而产生硫酸钙废物，称为磷酸化（PG）。这种石膏形式被岩石中发现的杂质污染，即氟化物，二氧化矽，放射性元素，例如镭和重金属元素，例如镉。同样，二氧化钛的产生由于用石灰中和酸中和，产生石膏（TG）。该产品被二氧化矽，氟化物，有机物和碱污染。

在许多情况下，炼油厂石膏废物中的杂质使它们无法用作建筑等领域的正常石膏。结果，废物石膏无限期地存储在堆栈中，将其污染物浸入水和土壤中的巨大风险。为了减少积累并最终清除这些堆栈，正在进行研究以找到更多此类废品的应用。

职业安全

人们可以通过呼吸，皮肤接触和目光接触，使工作场所的石膏暴露在工作场所中。硫酸钙本身是无毒的，甚至被批准为食物添加剂，但是石膏粉可刺激皮肤和粘膜。

美国

职业安全与健康管理局（OSHA）设定了工作场所石膏暴露的法定限制（允许的暴露限制），为TWA 15 mg/m ³ ，用于总暴露量，TWA 5 mg/m ³用于八个小时的呼吸道暴露工作日。美国国家职业安全与健康研究所（NIOSH）已将建议的曝光限制（REL）设置为TWA 10 mg/m ³ ，用于总暴露量，TWA 5 mg/m ³用于在八个小时的工作日中进行呼吸道暴露。

用途

石膏用于多种应用：

建造业

石膏板主要用作墙壁和天花板的饰面，在建筑中被称为石膏板，“ Sheetrock”或Drywall。石膏为这些材料提供了一定程度的防火，并将玻璃纤维添加到其组成中以突出这种效果。石膏电导率几乎没有，使其具有一些绝缘性能。
石膏块像混凝土块一样使用建筑物的建筑。
石膏砂浆是一种古老的砂浆，用于建筑建筑。
波特兰水泥的组成部分用于防止混凝土的闪光设置（太快硬化）。
古代世界中的木材替代品：例如，由于青铜时代克里特岛的森林砍伐，木材变得稀缺时，石膏被用于在以前使用木材的地方建造建筑。

农业

肥料：在18世纪末和19世纪初，新斯科舍省石膏通常被称为石膏，是美国小麦田地备受追捧的肥料。石膏提供两种二级植物大营养素，钙和硫。与石灰石不同，它通常不会影响土壤pH。
盐水的开垦，无论ph如何。当石膏添加到Sodic（盐水）和酸性土壤中时，高度可溶的硼（ Mapotorate ）的高度可溶形式转化为较不溶的钙固定钙。石膏施用也可以降低可交换钠百分比。 Zuiderzee Works使用石膏用于回收的土地。
其他土壤护发素的使用：石膏减少酸性土壤中的铝和硼毒性。它还改善了土壤结构，改善了吸水和曝气。
土壤潜在的监测：可以将石膏块插入土壤中，其电阻可导致土壤水分。