石棉是什么?它的成分是什么?

石棉是什么?它的成分是什么?

石棉能劈分成细长而柔韧的纤维并可资利用的纤维状硅酸盐矿物的统称。石棉可分为蛇纹石石棉(温石棉)和闪石石棉两类。狭义的石棉是指透闪石石棉和阳起石石棉。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。

蛇纹石石棉分布很广，占石棉产量的95%以上，它主要形成于侵入岩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，由热液提供钠和镁交代含铁硅质岩而成。石棉常用于耐热、绝缘、耐酸、耐碱的材料。中国四川石棉县及青海省芒崖是石棉的著名产地。

石棉的应用已有数千年的历史。我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。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。
1、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。
(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。
2、石棉纺织制品
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。
3、石棉保温隔热制品
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。
4、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#
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℃

5、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。
6、石棉电工材料
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。
7、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。
8、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。