1、巖棉與礦渣棉的區別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。

(資料圖)

2、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 ,甚至認為礦渣棉色澤潔白 ,比灰綠色的巖棉更為“純凈”些 ,這是一種誤解。

3、雖然它們都屬礦物棉 ,但也還存在一些不容忽視的差別。

4、形成這些差別的主要原因 ,是原料成份的不同。

5、1 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它冶金爐渣 ,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) 。

6、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 ,最高時可高達 17 %,是高爐渣中鐵氧化物含量的十數倍。

7、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。

8、巖棉的酸度系數 MK一般大于1.5, 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。

9、含氧化鐵較低的熔體 ,當其MK=1.2 左右時 ,在最佳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。

10、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 1.5 的原因所在2 　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。

11、 圖 1 　CaO Al2O3 SiO2 三元相圖中巖棉與礦渣棉落點位置圖2 .1 　巖棉與礦渣棉耐水性的差別盡管巖棉與礦渣棉都屬于硅酸鹽CaO-Al2O3-SiO2 物系中的產物,但由于它們化學成份上的差異(表 2) ,使它們的物相組成點落在CaO-Al2O3-SiO2三元相圖中不同的結晶作用區域內(圖 1) 。

12、從表 2 及圖 1 可見 ,巖棉組成點(圖中 4、5、6點)均落在硅灰石2鋁方柱石2鈣長石結晶作用區(即CS-C2AS-CAS2 區)內 ,其固相中必定留有這三種結晶相 ,由于硅灰石、鋁方柱石、鈣長石均不具備水硬特性 ,遇水后變化很小 ,使巖棉具有較好的耐水性。

13、礦渣棉組成的 2、3 點均落于硅灰石-鋁方柱石-硅酸二鈣的結晶作用區(即 CS-C2AS-C2S區)內 ,其中雖然鋁方柱石、硅灰石不會與水發生反應 ,但硅酸二鈣在一定條件下能同水起反應 ,這與硅酸二鈣的基本結構有關。

14、硅酸二鈣(2CaO·SiO2)具有三種不同的結晶構造 ,即α、β、γ型結晶。

15、每一種構造在一定的溫度范圍內是穩定的 ,但能隨溫度的變化進行多晶轉變: ①在低溫直至 675 ℃穩定的構造是γ-正硅酸鈣(γ-2CaO·SiO2) ,它是結晶物質 ,不溶于水;②當加熱至 675 ℃時 ,γ-構造轉化為β-構造 ,而且這個轉化作用伴隨著體積的急劇變化(約增大 10 %) ,β-構造從 675 ℃到 1410～1420 ℃處于穩定狀態;③隨著溫度繼續上升,β-構造又轉化為α-構造 ,該構造直至其熔融溫度 2130 ℃均是穩定的(表 3) 。

16、在這三種晶型中 ,除γ-構造外,α-和β-構造性能相似 ,均能與水發生水化反應。

17、礦渣棉中不希望存在這兩種構造 ,應盡量創造條件使α-、β-構造向γ-C2S的方向轉化 ,以改善其耐水性。

18、但是α-C2S 和β-C2S 只有從高溫緩慢冷卻至 675 ℃以下時 ,才能實現向γ-C2S的轉變。

19、在實際成纖過程中 ,熔體不是緩冷而是被急驟冷卻 ,其粘度隨溫度的急降而迅速增大 ,這時離子運動受阻 ,不可能繼續有規則地排列 ,抑制了晶體的生長 ,硅與氧離子便連接成連續、不規則的網架 ,在低溫下保留了β-C2S 變體的形態 ,形成較多量的玻璃態β-C2S,這意味著它將在水溶液的作用下 ,形成更多的水化硅酸鹽和水化鋁酸鹽 ,使礦渣棉纖維在潮濕環境中的穩定性下降。

20、巖棉中很少存在 2CaO·SiO2 ,所以它的耐水性比礦渣棉高得多。

21、從表 2 中還可看到巖棉與礦渣棉的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。

22、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。

23、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。

24、2.2 　巖棉與礦渣棉耐熱度的差別如前所述 ,在礦渣棉生產過程中 ,因熔體被急冷而使其中的硅酸二鈣以β-構造的形態保留在纖維之中 ,并處于不穩定狀態之中。

25、這樣 ,礦渣棉用于保溫工程之后 ,當其工作溫度超過 675 ℃又逐漸冷卻下來時 ,因礦渣棉保溫性能較好 ,在工作狀態下冷卻過程緩慢 ,促使β-2CaO·SiO 向γ-2CaO·SiO2 轉化 ,此時其密度由3.28 降至 2.97 ,體積膨脹了 10 %左右 ,使礦渣棉產生粉化而解體。

26、因此 ,礦渣棉的使用溫度 ,不宜超過β-構造向γ-構造轉化的溫度(675 ℃) 。

27、而巖棉沒有這一轉化 ,使用溫度可高達 800 ℃以上 ,盡管巖棉主要礦物組成 CS-C2AS-CAS2 的共融點為 1265 ℃,其軟化溫度仍高達 900～1000 ℃。

28、2.3 　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。

29、這些脫除的硫 ,以硫化鈣(CaS)的形態留在高爐渣之中。

30、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。

31、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。

32、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β-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。

33、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。

34、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。

35、3 　結語巖棉與礦渣棉雖然存在很多相同之處 ,但也存在一些明顯的不同之處 ,因此不能完全混為一談。

36、在選用礦物棉作為隔熱材料時 ,務必根據隔熱工程的具體情況 ,結合巖棉和礦渣棉各自的特點加以正確的選擇 ,特別對于兩者在耐水性、耐熱性和耐腐蝕性這三方面的特定條件下的使用 ,更應予以重視。

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