石棉的种类及其应用

关键词：石棉的种类及其应用      石棉又称“石绵”，为商业性术语，指具有高抗张强度、高挠性、耐化学和热侵蚀、电绝缘和具有可纺性的硅酸盐类矿物产品。它是天然的纤维状的硅酸盐类类矿物质的总称。下辖2类共计6种矿物(有蛇纹石石棉、角闪石石棉、阳起石石棉、直闪石石棉、铁石棉、透闪石石棉等)。石棉由纤维束组成，而纤维束又由很长很细的能相互分离的纤维组成。石棉具有高度耐火性、电绝缘性和绝热性，是重要的防火、绝缘和保温材料。

      石棉的种类

      石绵种类很多，依其矿物成分和化学组成不同，可分为蛇纹石石棉和角闪石石棉两类。蛇纹石石棉又称温石棉，它是石棉中产量最多的一种，具有较好的可纺性能。角闪石石棉又可分为蓝石棉、透闪石石棉、阳起石石棉等，产量比蛇纹石石棉少。

      蛇纹石石棉(Serpentine)也称纤维蛇纹石石棉，或温石棉(chrysotile)，主要成分有二氧化硅、氧化镁和结晶水,它的分子式是Mg6[(OH)4Si2O5]2。蛇纹石石棉呈白色或灰色，半透明;没有磁性、不导电、耐火、耐碱，纤维坚韧柔软，具有丝的光泽和好的可纺性。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%。

      角闪石类石棉(Amphibole)包括青石棉(crocidolite)(亦称兰石棉或紫石棉)、铁石棉(amosite)、直闪石石棉(anthophyllite)、透闪石石棉(tremolite)和阳起石(actinolite)。角闪石类石棉各品种由于含有钠、钙、镁和铁成分数量不同而相区分。须注意，蛇纹石和角闪石矿物本身可有纤维结构或非纤维结构两种，有纤维结构的蛇纹石和角闪石才称为石棉。

      性质

      不同种类的石棉，物理机械性质和化学性质也都不同。石棉纤维长度一般为 3～50毫米，也有较长的。中国发现最长的石棉纤维达2.18米，是目前世界上最长的。

      1.物理性质

      石棉纤维的轴向拉伸强度较高，有时可达374×10^4㎏/㎡，但不耐折皱，经数次折皱后拉伸强度显著下降。石棉纤维的结构水含量为10～15%，以含14%的较多。加热至600～700℃(温升10℃/分)时，石棉纤维的结构水折出，纤维结构破坏、变脆，揉搓后易变为粉末，颜色改变。

      石棉纤维的导热系数为0.104～0.260千卡/米·度·时，导电性能也很低，是热和电的良好绝缘材料。石棉纤维具有良好的耐热性能，一般在300℃以下加热2小时重量损失较少，若在 1700℃以上的温度下加热2小时，温石棉纤维的重量损失较多，其他种类石棉纤维重量损失较少。

      蛇纹石石棉是镁的含水硅酸盐类矿物，属单斜晶系层状构造。原始结构呈深绿、浅绿、浅黄、土黄、灰白、白等色，半透明状,外观呈纤维状,具有蚕丝般光泽。蛇纹石石棉纤维的劈分性、柔韧性、强度、耐热性和绝缘性都比较好，比重为2.49～2.53，比热为0.266，表面比电阻为8.2×10^7～1.2×10^10Ω，体积比电阻为1.9×10^8～4.79×10^9Ω·cm。

      2.化学性质

      蛇纹石石棉的耐碱性能较好，几乎不受碱类的腐蚀，但耐酸性较差，很弱的有机酸就能将石棉中的氧化镁析出，使石棉纤维的强度下降。

      角闪石石棉属于单斜晶系构造。颜色一般较深，比重较大，具有较高的耐酸性、耐碱性和化学稳定性，耐腐性也较好。尤其是蓝石棉的过滤性能较好，具有防化学毒物和净化被放射性物质污染的空气等重要特性。蛇纹石石棉和闪石石棉的区分是：把石棉放在研钵中研磨，蛇纹石石棉成混乱的毡团，纤维不易分开，闪石石棉研磨后易分成许多细小的纤维。不含铁的石棉呈白色，含铁的石棉呈不同色调的蓝色。纤维状集合体丝绢光泽，劈分后的纤维光泽暗淡。

      石棉是彼此平行排列的微细管状纤维集合体，可分裂成非常细的石棉纤维，直径可小到0.1微米以下。完全分裂开松后，用肉眼很难观察，因而是良好的细菌过滤材料。

      纤维长度超过8毫米的石棉与20～25%的棉纱混合可制成防火纺织材料，较短的纤维可用于制作石棉胶合布、石棉板和绝缘材料等。蓝石棉具有独特的防化学毒物和净化放射性微粒污染空气的性能，被用于制作各种高效能过滤器，用它制造的石棉纸过滤效率达99.9%。

      垂直裂隙的石棉纤维称为横纤维，一般长度在30厘米以下，蛇纹石石棉多以这种形式产出，平行裂隙方向延长的石棉纤维称纵纤维，其长度可达1米以上，蓝石棉多为纵纤维。其他石棉这两种纤维均有。

      产地与储量

      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。

      应用

      世界上所用的石棉95%左右为温石棉，其纤维可以分裂成极细的元纤维，具有优良的纺丝性能。青石棉和铁石棉占石棉总消耗量的5%以下，主要用于造船。直闪石石棉是类似滑石的一种石棉，常用作“工业滑石”。

      石棉纤维可以织成纱、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，在建筑上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。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工程的材料。国防上石棉与酚醛、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，船舶、汽车以及飞机、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。