石棉

  石棉,又称石绵,石棉是天然纤维状的质矿物的泛称,是一种被广泛应用于建材防火板的硅酸盐类矿物纤维,也是唯一的天然矿物纤维,它具有良好的抗拉强度和良好的隔热性与防腐蚀性,不易燃烧,因而被广泛使用,但是,石棉也是一种非常危险的致癌物质。

石绵简介

石棉
      石棉
  石棉,又称石绵,石棉是天然纤维状的硅质矿物的泛称,是一种被广泛应用于建材防火板的硅酸盐类矿物纤维,也是唯一的天然矿物纤维,它具有良好的抗拉强度和良好的隔热性与防腐蚀性,不易燃烧,因而被广泛的应用于建设材料、电器制品、汽车、家庭用品等行业。石绵的成分中含有一定数量的水;分裂成絮时呈白色;丝绢光滑,富有弹性。有蛇纹石石棉、角闪石石棉(包括阳起石石棉、透闪石石棉、直闪石石棉等)、铁石棉等。石棉的种类很多,最常见的三种是温石棉(白石棉)、铁石棉(褐石棉)及青石棉(蓝石棉),其中以温石棉含量最为丰富,用途最广。中国四川石棉县及青海省芒崖是石棉的著名产地。另一方面,极其微小的石棉纤维飞散到空中,被吸入到人体的肺后,经过20到40年的潜伏期,很容易诱发肺癌等肺部疾病。这就是在世界各国受到不同程度关注的石棉公害问题。在欧洲,据预测到2020年因石棉公害引发的肺癌而致死的患者将达到50万人。而在日本,预测到2040年将有10万人因此死亡。

石绵用途

石棉的用途
石棉的用途
  石棉的应用已有数千年的历史。中国早在春秋战国时代列子书中就有记载:“火浣之布,浣之必投于火,布则火色垢则布色。出火而振之,皓然疑乎雪”。说明那时我国劳动人民就用石棉织布,用于防火。
  经过几千年人类科学技术的发展,作为工业原料或材料的石棉,其应用就更加广泛和重要了。目前石棉制品或含有石棉的制品有近3000种,为20多个工业部门所应用。其中较为重要的是汽车、拖拉机、化工、电器设备等制造部门。主要利用较高品级的石棉纤维织成纱、线、绳、布、盘根等,作为传动、保温、隔热、绝缘等部件的材料或衬料,在建筑工业上广泛应用中低品级的石棉纤维,主要用来制成石棉板,石棉纸防火板,保温管和窑垫以及保温、防热、绝缘、隔音等材料。石棉纤维可与水泥混合制成石棉水泥瓦、板、屋顶板、石棉管等石棉水泥制品,代替大量钢材广泛用于各种建筑工程。石棉和沥青掺合可以制成石棉沥青制品,如石棉沥青板、布(油毡)、纸、砖以及液态的石棉漆、嵌填水泥路面及膨胀裂缝用的油灰等,作为高级建筑物的防水、保温、绝缘、耐酸碱的材料和交通运输工程必不可少的材料。国防工业上石棉与酚醛、聚丙烯等塑料粘合,可以制成火箭抗烧蚀材料、飞机机翼、油箱、火箭尾部喷咀管以及鱼雷高速发射器,大小船舶、汽车车身以及飞机坦克、舰舶中的隔音、隔热材料,石棉与各种橡胶混合压模后,还可做成液体火箭发动机连接件的密封材料。石棉与酚醛树脂层压板,可做导弹头部的防热材料。兰石棉还可作防化学、防原子辐射的衬板、隔板或者过滤器及耐酸盘根、橡胶板等。

产地与储量

中国温石棉的分布
中国温石棉的分布
  据美国USGS统计,世界石棉已探明储量2亿吨,主要分布在俄罗斯、中国、加拿大、哈萨克斯坦、巴西、南非和津巴布韦,特别是俄罗斯的乌拉尔地区和加拿大的魁北克地区,合计约占世界总储量的50%。其加拿大石棉产量储量居世界第一。
  石棉矿床产在超基性岩中或变质白云岩中。石棉产在宽几毫米或几厘米的岩石裂隙中形成棉脉,矿体则由群集的棉脉组成。蛇纹石石棉分布广,占石棉总产量的95%。它主要形成于侵入体与白云岩或白云质灰岩的接触带和超基性岩经变质作用形成的蛇纹岩的网状裂隙中。闪石石棉多在动力变质条件下,由热液提供钠、镁质交代含铁硅质岩而成。最大的纤蛇纹石矿藏位于俄罗斯联邦的岛拉尔山脉。

开采与加工

·世界生产概况

  2003年世界生产石棉总量约为206万吨,比2002年减少7万吨。俄罗斯产量占世界第一位,其次是中国、哈萨克斯坦、加拿大、巴西和津巴布韦。上述国家总产量占世界总产量的95%。虽然2003年石棉产量减幅不大,但石棉生产前景不是很光明,有些国家已经采取立法行动,全面或部分禁止石棉使用。如乌拉圭已通过立法禁止生产和进口石棉制品,新西兰亦已禁止进口石棉原矿。目前世界所产石棉主要是蛇纹石石棉,约占世界石棉产量的95%。其次是透闪石石棉,在印度等国家开采,但产量有限。商业性开采青石棉、铁石棉生产4年前已在南非结束,直闪石石棉在许多国家已很久不开采了。中国也于2002年7月宣布,禁止角闪石类石棉的生产、进口和使用。

·中国生产概况

  中国石棉生产始于上世纪50年代初,生产和消费随着国民经济的发展而加快。1996年后,石棉生产由于环保等原因,以及俄罗斯石棉进口的冲击,2003年中国生产石棉33.7万吨,实际上,中国石棉的需求并未减弱,只是进口大大增加了。据统计,目前国内能基本正常生产的大中型石棉矿山及加工企业约31家,其中生产能力超过3万吨的企业有青海茫崖蛇纹石石棉矿(年产8万吨)、新疆巴州石棉矿(年产4万吨)、新疆若羌石棉矿(年产3万吨);年产两万吨以上的有四川新康、四川石棉矿、青海祁连、甘肃鸣沙石棉矿等。2003年中国石棉实际年生产能力己达45万吨,而实际产量为33万吨左右。中国生产的长纤维石棉少,中短纤维石棉多。

石棉制品

石棉的原状
   石棉的原状
  现根据制品的制造工艺及用途不同,将石棉制品划分为八大类,分别介绍如下。

·石棉水泥制品

  这一类制品的种类繁多,常见的如石棉水泥管,石棉水泥瓦和石棉水泥板和各种石棉复合板等。这类制品的石棉用量占石棉总消耗量的75%以上,它们的共同特点是:
  (1)比密度和容重都较小。比密度平均为2.75,容重为1600~2200kg/m3,是很好的轻质材料。
  (2)导热性低。导热系数为0.198~0.244W(m?K),因敷设石棉水泥管的深度可以比敷设铸造铁管浅得多,故可大量节省基建投资。
  (3)导电率低。石棉水泥管埋在地下不会腐蚀,其寿命比铸铁管长,机械强度高,能程受较大压力。是一种较好的电绝缘材料。
石棉水泥板
              石棉水泥板
  (4)容易切削加工。用钉子也能很好地将石棉水泥制品凿通,这点与木材性质相似。
  (5)化学性质稳定。石棉水泥管虽不耐酸,但在矿物水中比混凝土管耐久。
  石棉水泥管可用于煤气管、下水管、烟道、油管、通风管、井管及地下电缆保护管,可节省大量钢材,延长使用寿命,节约电力等。
  石棉水泥瓦适应于防火条件要求比较高的厂房,仓库等建筑物,具有成本低,屋面轻,施工方便、快捷等优点。随着涂料工业的发展,各种彩色石棉瓦、彩色石棉板等将为建筑行业提供更优质的材料。
  石棉板用于建筑物的隔热、隔音墙板等。 生产石棉水泥制品一般选用硬结构的针状棉,级别要求不甚高,4~5级棉即可满足使用要求。

·石棉纺织制品

石棉的纺织制品
石棉的纺织制品
  石棉纤维质地柔软,机械强度高,可纺织成各种规格的石棉纱,而后捻线、搓绳、织布、织带,再制成各种制品。
  但是石棉纤维的表面平直光滑,不易纺成纱,因此需掺合一定数量的植物纤维(如棉花等)混合纺织。不过这类纤维也不能掺得太多,以免影响制品性能。近年来发展起来的无尘湿式纺纱,采用纯石棉。
  石棉纱纺制品一般都用温石棉制造,防酸制品则用青石棉。所用石棉的等级一般为块棉及长纤维。
  主要的石棉纺织制品有石棉布、石棉绳。石棉布的主要用途,除了制造各种耐热、防腐、耐酸、碱等材料外,还利用它做化工过滤材料及电解工业电解槽上的隔膜材料以及锅炉、气包、机件的保温隔热材料,在特殊场合用它做防火幕。在冶金厂、玻璃厂、渗炭厂、化工厂等都需要用石棉布做成石棉衣、石棉手套、石棉靴等劳保用品,防止高温火花及有毒液体对人的损害。

·石棉保温隔热制品

石棉的保温隔热制品
石棉的保温隔热制品
  在一般蒸汽锅炉的外壁和蒸汽导管中的热能,因辐射和传导作用,在输送过程中热能损失很大,蒸汽热效率降低很多。因此在锅炉外壁和导管上常用石棉制作保温层,这种保温层能提高锅炉的热效率,降低热能损耗。此外,由于对蒸汽设备隔热,降低了车间的温度,改善了劳动条件。对于石油精炼等易燃、易爆部门亦可减少事故。冷藏设备采用石棉隔热,可以提高冷藏效果。用于车、船等交通工具的锅炉室隔热,将不致提高车厢或船舱的温度。
  为了充分利用短纤维石棉和低质量石棉以降低成本,把石棉和其它材料配合制成以下保温材料用于有关设备中。如碳酸镁石棉粉、硅藻土石棉泥、碳酸钙石棉粉、陶土石棉粉等都是比较廉价的石棉保温材料。近年来,国内又开发出了一种比较高级的石棉保温材料-泡沫石棉,该产品导热系数低、保温性能好、节能效果显著,而且装卸方便,正在全国迅速推广。

·石棉橡胶制品

  石棉橡胶制品主要用于各种设备的密封、衬垫。主要品种包括:油浸石棉盘根、油浸石棉石墨盘根、其它石棉盘根、石棉橡胶板,耐油板等。生产量最大的是普通石棉橡胶板(高、中、低压)及耐油板,其牌号如表。
石棉的橡胶制品
      石棉的橡胶制品
  石棉橡胶制品一般用温石棉制造,根据牌号不同选择不同级别。
  石棉橡胶板性能
  品种牌号表面颜色使用条件
  普通石棉橡胶板 XB-450
  XB-350
  XB-200 棕黑色
  红色
  本色普通介质,压力588×104Pa温度450℃
  普通介质,压力392×104Pa温度350℃
  普通介质,压力147×104Pa温度200℃
  耐油石棉橡胶板 400#
石棉的橡胶制品
         石棉的橡胶制品
  300#
  250# 红棕色
  天蓝色
  黑棕色 油介质,压力392×104Pa温度400℃
  油介质,压力294×104Pa温度300℃
  油介质,压力147×104Pa温度200℃

·石棉制动(传动)制品

  石棉传动和制动制品是任何传动机械和现代交通工具所不可缺少的,这是因为石棉有较高的机械强度和耐热性,有良好的摩擦性能。
  (1)制动产品:有制动带、制动片或叫刹车带、刹车片。国产刹车带现有三种类型:一是石棉编制刹车带,分树脂和油浸两种,多用于矿山机械和拖拉机;二是橡胶石棉布刹车带,多用于城市汽车制动;三是石棉纤维橡胶刹车带,多用于轻型机械的制动。
  国产刹车片主要用石棉为增强材料,以酚醛树脂为粘合剂,以填料为摩擦性能调节剂,经膜塑而制成的三元复合材料,主要用于载重汽车的制动刹车。另外,还有人工合成的火车闸瓦,钻机闸瓦等,也属于制动产品。
  (2)传动制品:主要用于各种机动车辆和工程机械的动力传动。主要品种为各种规格的离合器片、阻尼片等。石棉离合器的主要成分与刹车片相近。石棉制动材料对石棉的要求不很高,只要石棉纤维充分松解,5、6级石棉已能满足制品性能要求。

·石棉电工材料

石棉的电工材料
石棉的电工材料
  利用石棉纤维与酚醛树脂塑合而制成各种电工绝缘材料。在电工上做高压器材的底板,高压开关把手,电话耳机柄及其军用器材以及配电盘、配电板、仪表板等。
  在造纸机上,用精选的石棉制成厚度为0.2mm以下的绝缘石棉纸,是用在电机线圈的一种绝缘材料。
  温石棉用于制造电工绝缘材料时,必须充分注意纤维中所含铁的存在形式。这种铁若是以磁铁矿细粒分散在纤维中,则其制品的绝缘性显著降低,甚至不能做电工制品。因此,必须经过特殊处理除去此类杂质,方可用于制造电绝缘制品。涞源石棉矿属碳酸盐岩型石棉矿床,含铁量少,绝缘性能极佳,最适宜制造石棉电工材料。
  角闪石石棉中的磁铁矿细粒则要经过酸处理后方可使用。

·石棉沥青制品

石棉沥青制品
石棉沥青制品
  石棉纤维掺合在天然沥青或人造沥青中便可制成石棉沥青制品,石棉纤维在沥青中可以提高沥青的软化温度及降低其在低温下的脆性。
  石棉沥青制品有很多种,如薄型的石棉沥青板、石棉沥青布(石棉油毡)、石棉沥青纸、石棉沥青砖、液态的石棉漆和软性嵌填水泥路面及膨胀用的油灰等,作为高级建筑物的防水、保温、防潮、嵌填、绝缘、耐碱等材料。它是现代交通和建筑业不可缺少的材料。如在筑路用的沥青中掺入2%的短纤维石棉即可提高路面质量,使之冬天不龟裂,夏天不变软。
  石棉沥青制品对石棉的要求不高,甚至不需任何加工而直接加入沥青中使用,所以成本底廉,很有发展前途。

·石棉的新用途和彩色石棉水泥制品

  随着现代技术的发展,石棉的国防工业上的应用越来越广泛,并出现了许多新用途。如石棉与陶瓷纤维制成的复合绝缘材料,用于火箭的燃烧室。石棉与石墨的复合材料,用作导弹喷管的喉部和导弹发动机机体的封闭绝缘材料。石棉与金属复合材料用于高温防护,它可以避免火箭发动机火舌和高速飞行时由于高温引起的破坏作用。石棉与玻璃纤维、尼龙纤维交织制成的复合材料也用于火箭和导弹工业。
  武汉工业大学非金属矿系制品教研室研制成功了具有弹性的泡沫石棉、石棉硅钙板,都是很有发展前途的新型建筑材料。
  彩色石棉瓦和各种石棉复和材料的彩色石棉板在20世纪70年代就己经投入生产,泰国己有十余年历史,俄罗斯投产五年,近期在北京、广州、昆明、福建等地也己推出了不同品种的彩色石棉瓦、板等。该产品不仅在外观上打破了传统产品单一的格局,更重要的是将石棉纤维和粉尘完全的固化,对避免环境污染等起到良好作用。

石棉与无石棉的区别

  1、石棉密封材料比无石棉密封材料耐高温。石棉密封材料的主体成分是石棉、填料和橡胶,其中石棉和填料的耐温性很高;多数无石棉密封材料的主要成分是矿物纤维、有机纤维、填料和橡胶,其中有机纤维耐温性一般在200℃左右,通过科技攻关,目前柏德无石棉垫片最高耐温已经可达1000℃左右。
  2、石棉密封材料比无石棉密封材料机械强度高。
  (1)石棉纤维的表面附有多价金属阳离子,与表面带有负电荷的橡胶易形成牢固的界面结合,提高了胶纤的结合强度,即提高了石棉密封材料的机械强度。而目前采用的各种非石棉矿物纤维与橡胶基体的直接亲和性均不如石棉,故胶纤的结合强度也不如石棉。
  (2)石棉纤维几乎可以无限地细分,其比表面积比非石棉矿物纤维的比表面积大,因此增强效果明显。
  (3)石棉纤维的抗拉强度比非石棉纤维的抗拉强度高,故石棉纤维的增强效果明显。
  3、无石棉密封材料比石棉密封材料致密性好。因无石棉密封材料的填料含量高且粒径不一,能够充分填塞胶纤的微间隙。例如柏德密封使用高精度的选料筛,多原材料进行精密筛选是材料更均匀。另外,无石棉纤维不像石棉纤维那样具有管状结构,而是实心结构,故致密性较好。
  4、无石棉密封材料是属于环保型的,石棉密封材料是属于非环保型的。石棉密封材料中所含的石棉纤维易使人类产生矽肺,而无石棉密封材料不含有石棉纤维。值的注意的是目前国内能象上材柏德这样生产100%不含石棉成份的无石棉材料厂商少之又少,采购时一定要仔细甄别。
  5、众所周知,石棉材料对人体健康危害的严重性,在欧美和日本等发达国家早已经禁止使用石棉材料,而我国也将会逐渐淘汰石棉密封材料,由无石棉密封材料所替代。

石绵的危害

石棉的危害
石棉的危害
  石棉是很多硅酸盐矿物的总称,具有纤维状结构,可劈裂成纤细而柔韧的纤维。石棉矿物具有耐热、保温、耐磨、绝缘、耐化学腐蚀以及可纺织等优良性能。它分为蛇纹石石棉和角闪石石棉两大类。其中蛇纹石石棉(俗称温石棉)产量最大、应用最广。石棉是重要的非金属矿物原料,广泛应用于建筑、交通、冶金、机械、化工以及国防尖端技术等方面。

·日本的石棉危机

  目前以石棉为主要原料的各种规格的制品达3000多种。如石棉水泥板、水泥管、石棉纺织制品、石棉型刹车片等。二战后,随着世界经济的复苏和发展,作为重要工业原料的石棉,在生产和建设中广泛使用。但是,人们发现,石棉会危害人体健康。
  法国癌症研究论坛曾公布一项数据显示,作为“职业癌症’,大多数肺癌与人们过去暴露在用石棉材料装修的环境中有关。55岁以上肺癌患者中,12%的人都与石棉有关。在日本,经济高度成长时期,许多建筑物或各种制造工厂大量使用石棉物质,造成了一系列石棉危害健康的事件发生。日本经济产业省发布的最新统计表明,过去5年来,因制造、接触石棉产品,吸入石棉尘埃,日本工矿企业中已有400多人死于由此引发的癌症或其它致死疾病。
  国际劳工组织的数据表明,每年全世界至少有10万人死于石棉引起的疾病,这个数字每年都在增长。在美国,与石棉伤害有关的赔偿案已经达到60万件,有关专家认为这一数字会迅速翻倍,甚至达到3倍。在1940—1979年间,该国有2700万人曾经暴露在石棉污染的环境中。

·石棉怎么会致癌

石棉对肺部的危害
石棉对肺部的危害
  石棉是如何污染环境而成为职业杀手的呢,专家认为:当含石棉的材料发生破损时,细小的纤维进入空气并产生污染。石棉纤维进入空气后,可以对人体产生物理损伤和细胞毒性,进而可导致石棉肺,以全肺弥漫性纤维化为主的全身性疾病,主要表现为咳嗽、呼吸困难和严重的肺功能障碍。石棉纤维在肺中沉积可引起肺癌和恶性间皮瘤,几乎所有商品中的石棉均具有致癌性。
  俄罗斯医学科学院国家肿瘤科学中心通过多年研究,不仅发现石棉可以致癌,而且对致癌的机理作了解释。俄研究人员通过对患者的免疫系统中发现的巨噬蛋白质进行分析,认为正是这些巨噬蛋白质导致了纤维的毒性和致癌性。在对肺和恶性肿瘤细胞的组织研究实验中发现,石棉本身不会引起癌症,致癌的是那些在带电荷的纤维和灰尘粒子的基础上合成的活性氧原子团。
  此外,研究人员发现灰尘粒子和纤维对巨噬蛋白质具有激活作用,而巨噬蛋白质提高了细胞对原子团的敏感性。当人周期性的吸入石棉灰尘的时候,活性的氧原子团不断添充肺。这些氧原子团能使正常的肺细胞死亡,或者发生变异,从而导致癌症的发生。石棉吸入人体后会产生矛盾而复杂的机理现象。
相关工作人员对石棉危害的防范
相关工作人员对石棉危害的防范
  虽然石棉已经被明确列入致癌物,但是它在空气中的含量必须达到一定程度才会对人体健康造成危害。因此,那些即便是使用了含石棉建筑材料的旧式房屋,只要保持完好无损的状态,石棉纤维未进入室内空气,也就不会对人体健康产生危害。
  资料表明,由于石棉的可致癌性,全球已经有36个国家禁止使用石棉:欧洲国家已从2005年开始禁止进口石棉,并计划用不同的安全合成纤维来代替天然石棉。
  现代复合材料领域中所取得的成就,也为解决石棉替代品问题创造了条件。例如树脂基复合材料(玻璃钢)具有质量轻、强度高、耐蚀性好、绝缘耐温性好,以及良好的施工工艺性和可设计性等特点,已在各个领域得到广泛的应用,碳纤维及其复合材料具有高比强度、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、膨胀系数小等一系列优异性能。这些新材料更符合人们对生活环境健康和绿色的要求。