巖棉與礦棉相同點:
巖棉與礦渣棉同屬礦物棉,它們之間在生產工藝、纖維形態、耐堿性、導熱系數、不燃性等方面存在不少共同點。人們通常將巖棉和礦渣棉統稱為礦棉,因此易將兩者看成是同一種東西,這是一種誤解。雖然它們都屬礦物棉,但也還存在一些不容忽視的差別。形成這些差別的主要原因,是原料成份的不同。
巖棉與礦棉不同點:
巖棉與礦渣棉化學成份及酸度系數的比較
在我國,礦渣棉的主要原料一般為高爐渣或其他冶金爐渣,巖棉的主要原料則為玄武巖或輝綠巖,它們的化學成份差異較大(表1)。
專業角度,一般用酸度系數作為區分巖棉與礦棉的主要標志,酸度系數是指產品中酸性氧化物之和與堿性氧化物之和的比值,即:酸度系數MK=(二氧化硅+三氧化二鋁)/(氧化鈣+氧化鎂)
由表1可見:高爐渣化學成份的特點是,SiO2 +Al2O3+CaO+MgO含量高達90%~95%,而Fe2O3+FeO含量小于1%;玄武巖和輝綠巖化學成份的特點是,SiO2+Al2O3+CaO+MgO含量為77%~83%,比高爐渣低10%左右,而Fe2O3+FeO含量平均在11%左右,zui高時可高達17%,是高爐渣中鐵氧化物含量的十數倍。
鑒于以上兩類原料的不同特點,以它們為原料分別生產出來的礦物纖維也具有不同的化學成份特點。巖棉的酸度系數MK一般大于等于1.6,甚至可高達2.0以上;礦渣棉的MK一般只能保持在1.2左右,很難超過1.3,這是因為若要進一步提高礦渣棉的酸度系數,就必須提高熔體中SiO2和Al2O3的含量,使CaO和MgO含量相應地有所降低,在鐵含量較低的情況下,勢必使熔體的粘度增大,以致難以保證礦渣棉纖維的品質。含氧化鐵較低的熔體,當其MK=1.2左右時,在成纖溫度下有寬而穩定的粘度范圍,這種情況下即使流股溫度上下波動100℃,其纖維質量和成纖率將不受很大的影響。但是隨著酸度系數逐步提高,熔體穩定性變差,對溫度變化的敏感性也隨之提高,只要溫度略有波動,其粘度將發生較大幅度的變化,甚至無法成纖,這就是礦渣棉酸度系數一般均在1.2左右、不可能象巖棉酸度系數達到1.6以上的原因所在。加之我國目前絕大多數礦渣棉廠都是小作坊(西南地區約有近百家),根本沒有高爐熱風補給系統,無法提高爐溫。
巖棉與礦渣棉性能的差異
巖棉與礦渣棉化學成份及酸度系數的差別,導致它們在性能上也有一定的差別。
A、耐水性
巖棉中很少存在2CaO·SiO2,所以它的耐水性比礦渣棉高得多。巖棉與礦渣棉的pH值差別較大,巖棉的一般小于4,屬耐水性特別穩定的礦物纖維;礦渣棉的一般大于5,甚至超過6,其耐水性只能是中等穩定或不穩定的。由于兩者間存在這一差別,礦渣棉不宜在潮濕環境中使用,特別在保冷工程中應慎用。在保冷工程中,熱流方向是從外部向內部流動的,與保溫工程熱流方向相反,外界的潮氣將隨熱流一起滲入保冷材料內部,并隨溫度降低而結露凝結成水,如果在此處使用礦渣棉,其纖維會逐漸水化而被破壞,降低了保冷層的使用壽命,而使用巖棉就不存在這一弊端。所以建筑物內處保溫系統中只能使用巖棉,不能使用礦渣棉。
B、耐高溫
當礦渣棉的工作溫度達到675℃時,由于物理變化使其密度變小,體積膨脹,從而使礦渣棉粉化而解體,所以礦渣棉的溫度不應超過675℃。故礦渣棉不能在建筑物中使用。
而巖棉沒有這一物理變化,使用溫度可高達800℃以上,盡管巖棉主要礦物組成 CS-C2-AS-CAS2的共融點為1265℃,其軟化溫度仍高900~1000℃。
C、耐腐蝕
巖棉與礦渣棉耐腐蝕性的差別,高爐在冶煉中主要作用之一是脫除生鐵中的大部分硫,防止生鐵在使用過程中產生熱脆現象。這些脫除的硫,以硫化鈣(CaS)的形態留在高爐渣之中。在生產礦渣棉時,這部分CaS又隨之進入礦渣棉中,其含量在5%左右。
當礦渣棉在濕度大的環境中使用時,其中的CaS遇水會分解為Ca(OH)2和H2S:CaS+2H2O=Ca(OH)2+H2S。這兩種反應產物對礦渣棉的使用均產生不良影響:①Ca(OH)2使水呈堿性,礦渣棉中的β2 2CaO·SiO2在堿性水溶液的激發之下,更促使其水化反應的進行,使礦渣棉耐水性進一步降低;②H2S氣體可溶解于水生成氫硫酸,在與金屬接觸時將起腐蝕作用。
巖棉一般以玄武巖或輝綠巖為原料,除在熔煉時由焦炭帶入微量硫外,不存在更多的硫來源,因而其對金屬無腐蝕作用。
事實上,無論是巖棉或礦渣棉,在其使用過程中不可避免地會與金屬接觸以及存在水氣,因此,在選材時這兩種材料在耐腐蝕方面的差異不容忽視。
巖棉優于礦棉具體表現在:
巖棉酸度系數高,其化學穩定性,耐高溫,耐腐蝕性能等都優于礦棉。
對環境的影響。巖棉生產的特性要求,不可能小規模生產(國家標準要求單線2萬噸/年,單個項目4萬噸/年),有了規模效益,因此生產過程中的固廢、粉塵、廢水等都可以規模集中處理和回收利用。
小礦渣棉作坊的生產者因為規模小,無能力處理“三廢”,造成生產過程中大量的不可逆的污染,產品質量無法控制大量的不合格產品流入社會,后續會造成嚴重的社會災難。
綜上所述,政府主管部門應加大對礦渣棉小作坊的打擊力度,為人民群眾生活提供一個安全、無污染的環境,為經濟社會持續健康發展提供堅實的保障。
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