石棉

石棉的发展史化学成份及应用石棉是6种具有商业用途天然纤维矿物的总称。

石棉这个术语不是矿物学的，而是商业性的术语，是指具有高抗张强度、高挠性、耐化学和热侵蚀、电绝缘和具有可纺性的矿物产品。

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。

石棉可分为蛇纹石石棉（温石棉）和角闪石石棉两类。

石棉很早就用于织布，中国周代已能用石棉纤维制做织物，因沾污后经火烧即洁白如新，故有火浣布或火烷布之称。

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。

目前石棉制品或含有石棉的制品有近3000种，主要用于机械传动、制动以及保温、防火、隔热、防腐、隔音、绝缘等方面，其中较为重要的是汽车、化工、电器设备、建筑业等制造部门。

由于石棉纤维能引起石棉肺、胸膜间皮瘤等疾病，许多国家选择了全面禁止使用这种危险性物质，其他一些国家正在审视石棉的危险。

【发展简史】人类对石棉的使用已被证明上溯到古埃及，当时，石棉被用来制作法老们的裹尸布。

在芬兰，石棉纤维还在旧石器时代的陶器作坊被发现了。

希腊历史学家赫罗多托斯（公元前5世纪）曾谈到用来装盛被焚烧尸体骨架的耐火容器。

中国周代已能用石棉纤维制做织物，因沾污后经火烧即洁白如新，故有火浣布或火烷布之称。

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”。

马可波罗曾说道一种“矿物物质”，被鞑靼人(鞑靼人一名，最早于西元5世纪出现于游牧部落中，其活动范围在蒙古东北及贝加尔湖周围一带。

鞑靼人与蒙古人一样,是使用蒙古语,在蒙古部出现前,塔塔儿(鞑靼)一词代表说蒙古语的部落。

13世纪初，这些蒙古突厥游牧民族的不同群体成为蒙古征服者成吉思汗部队的一部分，其后蒙古人与突厥人互相混杂在一起，因而入侵俄罗斯和匈牙利的蒙古军队，就被欧洲人统称为鞑靼人。

)用来制作防火服。

在法国，拿破仑皇帝曾对石棉很感兴趣，并鼓励在意大利进行实验。

最古老的石棉矿是在克里特岛（希腊）、塞浦路斯、希腊、印度和埃及发现的。

在18世纪，欧洲共记载了20个石棉矿，最大的是位于德国的赖兴斯坦（Reichenstein）。

在美洲大陆，宾夕法尼亚洲开采石棉开始于17世纪末期。

1860年以后工业采矿发展起来，这既是受到了意大利和英格兰纺织工业的驱动，又是因为在南非、北美和俄国发现了大型石棉矿藏。

1900年前后，全世界开采的石棉数量大约是每年30万吨。

石棉采矿自工业时代开始一直不断发展， 1975年约500万吨的石棉被开采出来，此后，吸入石棉粉尘带来的健康风险被广为传播开来，使用石棉的数量逐步下降，到1998年降至300万吨上下。

【矿物种类】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。

1.蛇纹石石棉(serpentine,chrysotile)也称纤维蛇纹石石棉，或温石棉(amphibole)，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%。

2.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。

【矿物性质】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。

石棉纤维的轴向拉伸强度较高，有时可达374公斤/厘米2，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8.2×107～1.2×1010欧，体积比电阻为1.9×108～4.79×109欧•厘米。

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折出，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】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%。

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。

【主要应用】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。

1.纺织纤维长度较长、含水量较多的石棉纤维经机械处理后，可直接在纺织机械上加工，制成纯石棉制品。

或在石棉纤维中混入一部分棉纤维或其他有机纤维，制成混纺石棉制品。

由于大多石棉纤维的长度较短，比较脆硬，容易折断，用机械加工容易污染空气。

为了改进纺纱工艺和防止污染，近年来采用湿法纺纱，首先制成石棉薄膜带，经加拈制成纱线，然后再加工成为各种石棉制品。

石棉纱线经制绳机械加工可制成各种绳索。

也可织成石棉布缝制石棉服、石棉靴、石棉手套等劳动保护用品。

2.建筑石棉水泥制品，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，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。

石棉水泥制品所用石棉主要为温石棉，有时也掺加适量青石棉和铁石棉，所用水泥主要是硅酸盐水泥，若用磨细石英砂代替40％左右的硅酸盐水泥时，则制品需经蒸压养护。

石棉与水泥的重量比的范围为10∶90～20∶80。

石棉水泥制品的生产方法有圆网抄取法、马尼亚尼成型法、挤出法、注射法以及干法等。

①圆网抄取法(Hatschek process)是较多采用的方法。

其工艺是石棉水泥料浆加水稀释成为一定浓度的悬浮液后，经圆网筒过滤脱水并转移到一无端毛布上形成薄料层，然后通过真空脱水和加压密实，使薄料层粘集成为具有一定厚度的料坯，以供加工成各种制品，如波形瓦、平板和管等。

②马尼亚尼成型法(Magnani process)是将较浓的石棉水泥料浆或石棉水泥悬浮液直接流入成型机的毛布上，进行真空脱水和加压密实，制成石棉水泥波形瓦或压力管。

马尼亚尼成型法、挤出法、注射法或干法制造石棉水泥制品，其石棉利用率均不如圆网抄取法高。

石棉水泥制品具有较高的抗弯和抗拉强度，可制成薄壁制品；还具有耐蚀、不透水、抗冻性与耐热性好以及易于机械加工等许多优点。

其主要缺点是抗冲击强度较低。

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。

石棉沥青制品有薄型石棉沥青板、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，作为建筑物的防水、保温、防潮、嵌填、绝缘、耐碱等材料。

3.工业（1）石棉保温隔热制品：锅炉外壁和导管上常用石棉制作保温层，能提高锅炉的热效率，降低热能损耗。