石棉
石棉(英文名:abeto)又稱“石綿”,是天然纖維狀硅酸鹽礦物的總稱,主要包括蛇紋石纖維狀硅酸鹽礦物(溫石棉)和屬于閃石的纖維狀硅酸鹽礦物(鐵石棉、青石棉、透閃石石棉、陽起石石棉、直閃石石棉)當它們結晶時,它們形成細長的纖維,這些纖維可以縱向分離以形成更細的纖維。
不同種類的石棉有不同的物理和化學性質。例如,溫石棉主要由硅構成、氧、氫、鎂和其他元素是一種具有優異耐熱性的水合硅酸鎂、保溫、耐磨、絕緣、耐化學和熱腐蝕,世界上使用的石棉95%左右為溫石棉。閃石石棉具有很強的耐酸性、耐堿性、耐腐蝕性和化學穩定性,其品種含有鈉、鎂、鈣和鐵因含量不同而各不相同。
石棉因其優異的特性和價格優勢而被廣泛使用石棉制品有近3000種,主要用于水泥制品、紡織制品、橡膠制品、制動制品、電工材料等領域。閃石石棉吸入人體可引起石棉沉滯癥、肺癌、間皮瘤支氣管癌等疾病,世界上幾乎所有國家都宣布停止生產、閃石石棉的銷售和使用。
物理性質 編輯本段
蛇紋石石棉屬于層狀結構的單斜晶系。溫石棉可以分解成非常細的纖維,并具有很高的拉伸和彎曲強度,但這種機械強度隨著溫度的升高而降低。在電子顯微鏡下,石棉纖維呈中空細管狀,細管平行排列。折光率為1.53-1.57。在紫外線照射下有發光現象,標準石棉纖維在紫外線照射下呈亮白色;半脆弱的石棉纖維發光暗淡;易碎的石棉纖維不會發光。溫石棉的pH值為9-10,比熱為0.266,熔點約為1550 ℃。沿纖維方向的硬度為2,垂直于纖維方向的硬度為2.5。比重為2.49-2.53。
閃石石棉和蛇紋石石棉的區別在于鈉、鐵的含量較高,而鋁的含量相對較低,并且幾乎沒有結晶水石棉一般顏色深,比重大,耐酸、堿性強。
1)青石棉。它屬于單斜晶系,是一種鏈狀結構的硅酸鹽。一般為藍色,但風化后會褪色甚至變成黃褐色纖維展開后,仍能保持原來的藍色該特征可作為鑒別青石棉的方法之一。其纖維的機械強度不亞于蛇紋石石棉,蛇紋石石棉是角閃石石棉的最高種類。比重為3.2-3.3熔點為930-1150 ℃。
2)透閃石石棉。它屬于單斜晶系,是水合鈣鎂硅酸鹽。透閃石石棉是一種短纖維塊狀集合體,石棉纖維非常不規則,通常呈放射狀。纖維具有絲綢光澤或玻璃光澤。比重為2.85-3.14。纖維短,硬而脆,不易分裂,其強度很低。它的熔點是1250 ℃。
3)陽起石石棉。它屬于單斜晶系,是水合鈣鎂硅酸鹽。其化學成分與透閃石石棉相似,比重為3.1-3.3纖維通常呈放射狀,短而硬且脆,無彈性,分裂性能差,機械強度低且用途少。
4)鐵石棉。它屬于正交晶系,是含鐵量較高的水合硅酸鐵鎂。比重為2.7折射率Ng=1.630-1.702 Np=1.663-1.675,纖維一般比較長,最長30-38厘米,但很脆。熔點為1000-1200 ℃。
5)直閃石石棉。它屬于正交晶系,是一種高鎂含量的水合硅酸鹽。其纖維粗而脆,紋理細密呈針狀,不易分裂。比重為3.02。當閃石石棉被加熱到10003356℃以上時,其結構水逸出,其熔點約為13003356℃。
化學性質 編輯本段
蛇紋石石棉具有良好的耐堿性,幾乎不受堿的影響(甚至是強堿)腐蝕,但其耐酸性差,甚至是弱有機酸(如醋酸)石棉中的氧化鎂也會析出,使石棉纖維的機械強度顯著降低。相反,閃石石棉具有較強的耐酸堿性和耐腐蝕性,即使在強酸中也是如此、在強堿中,它的損失也很小。
閃石石棉的耐酸性大大超過蛇紋石石棉。在石棉中,青石棉的耐酸性最強,其次是青石棉。在沸騰條件下,各種石棉的耐酸性差異很大溫石棉在酸中煮沸2小時后損失約57%石棉在酸中煮沸14小時,損失只有約4%青石棉在酸中煮沸40小時約為18%青石棉能滿足強酸蒸煮下制作特殊產品的要求。
石棉分類 編輯本段
溫石棉
主要成分是二氧化硅、氧化鎂和結晶水,分子式為Mg(i?O?)OH)溫石棉纖維的平均外徑為16-在56 μm之間,平均內徑為3.5-在24 μm之間,大多數大于11 μ m。它是白色或灰色的,也被稱為白石棉,半透明,卷曲而絲滑它的纖維堅韌柔軟可紡,還具有耐熱性、保溫、耐磨、絕緣、優異的性能,如耐化學性和抗熱侵蝕性。世界上生產的石棉主要是溫石棉,約占世界產量的95左右石棉生產%
青石棉
青石棉是深藍色灰色石棉,分子式為namgfe[OH)i?O??]纖維長度一般在2厘米左右,機械性能與溫石棉相似,耐熱性較差,耐酸性僅次于閃石,電絕緣性也很高。
透閃石石棉
分子式是Ca?Mg?[OH)i?O??]MgO含量約為0-30%,iO?含量約為53-62%透閃石石棉一般呈銀白色、灰色或綠灰色,含鐵較多時呈淺綠色,纖維短而脆,耐酸性強。
陽起石石棉
分子式為Ca?(MgFe)?[OH)i?O??]透閃石石棉的區別在于當鐵含量超過5%當陽起石石棉少于5%當它是透閃石石棉時,它一般是灰色的、白色或深綠色,纖維脆硬無彈性,工業價值不大。
鐵石棉
分子式為mgfe[OH)i?O??]MgO含量約為15.31%,iO?含量約為54.33%主要有灰色、銀灰色、黃灰色、白色、淺綠色等,纖維更長更粗更硬,不能再分成更細的纖維當完全松散時,它是密度最低的石棉,可用作輕質耐熱材料,耐酸性較低。
直閃石石棉
分子式為(MgFe)?[OH)i?O??]MgO含量約為28-34%,iO?含量約為56-58%,顏色為灰、青灰色或白色,易碎且抗拉強度弱,不適合紡織,比其他石棉的酸堿性能更好,機械強度高。
開采加工 編輯本段
干磨操作
在廣泛使用的干磨操作中,礦石首先被粉碎至標稱尺寸,然后干燥。然后通過一系列破碎操作開始纖維提取,每次破碎操作后,振動篩上運行的礦石被真空抽吸。在后者中,從礦石中釋放的纖維傾向于移動到表面,由于其空氣動力學特性,它們可以很容易地在真空系統中收集。從連續振動篩中回收的纖維被送至旋風分離器,過濾以去除較細的懸浮纖維。通常,連續粉碎-泵送步驟釋放出越來越短的纖維。較寬葉脈中的較長纖維更容易釋放,因此可以在研磨操作的早期階段將其回收。這樣,一次分類就可以實現纖維分類。各種二次處理系統可用于分離纖維聚集體并去除非纖維礦物粉塵。纖維提取和分類通常在負壓下進行,以盡量減少工作環境中的空氣粉塵。
濕磨操作
濕磨作業將石棉分散在水中,直到最后的分離過程完成后才進行干燥,在粉塵控制和從纖維產品中分離礦物污染物方面具有優勢。濕法工藝僅用于少數小規模碾磨作業。
應用領域 編輯本段
石棉纖維已廣泛應用于工業領域。在工業化國家石棉消費的高峰期,大約有3000種產品。石棉纖維的工業應用得益于這些特性:隔離絕緣隔音;基質增強(水泥、塑料和樹脂)吸附能力(過濾)磨損和摩擦性能(摩擦材料)化學惰性(酸除外)
建筑行業
石棉水泥產品主要包括石棉水泥管、石棉水泥板和石棉水泥瓦等。這些產品具有高耐火度高機械強度和低電導率的優點。石棉水泥管可用作自來水管農用深井管煤氣管下水管等,這樣不僅可以代替大量的鋼材,還可以延長管道的使用壽命。石棉水泥瓦、石棉水泥板主要用于各種建筑物的屋頂板。在建筑物的隔熱、隔音效果好隨著涂料工業的發展,各種彩色石棉瓦、彩色石棉板將為建筑業提供更好的材料。
紡織領域
石棉的耐熱性和纖維特性使其適合制造耐熱紡織品,如用于保護高溫工人和消防設備的衣服和手套。石棉占75%99%紡織品可以保護一個人免受200-480 ℃的高溫損壞。石棉纖維可以織成紗線、線、繩、布、石棉制品如填料石棉布可用作化學過濾材料電解工業電解槽隔膜材料和鍋爐、氣包、機器零件的隔熱材料也可以制成石棉衣服、石棉手套、石棉靴和其他勞動保護用品,以防止高溫火花和有毒液體對人的傷害,可在特殊場合用作防火幕。
摩擦制動
在用作覆蓋材料的各種瓷磚和板材的制造中%15%石棉成分大大提高了水泥作為建筑材料的耐久性。石棉是塑料和瀝青的混合物,用于制造各種瓷磚和板材以及作為覆蓋材料。由于其耐熱性,石棉和40%金屬纖維和樹脂混合制成所謂的摩擦材料,如汽車和飛機的制動器。石棉還可以用來制造一些工業用紙和墊圈。
增強高分子領域
石棉與酚醛樹脂、聚丙烯、聚氨酯與其他塑料粘合制成石棉增強塑料制品,可用作火箭飛機油箱機翼熱管等的抗燒蝕材料。石棉與各種橡膠的混合物可以被模制成精密的填充物和密封材料。
電工領域
石棉纖維和酚醛樹脂制成的電工材料具有不導電的特點、不導熱、耐腐蝕和耐高溫。在電氣工業中,用于制造高壓設備的底板高壓開關手柄電話耳機手柄及其軍用設備和配電盤、配電板、儀表板等。當石棉用于制造電氣絕緣材料時,其中的鐵雜質含量不應超過2%。
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