石棉

让人爱恨交加的环境材料

---浅谈石棉及其替代材料

姓名张颐

学号2220091343

摘要：石棉制品具有很多优良性能，但由于对人体有强烈的自己作用和致癌作用，尤其易破碎成细小的粉末漂浮在大气中，长期吸入易使人致癌。因此寻找和发展石棉替代材料具有很大的环境意义。本文通过对石棉的优点、主要用途、致癌机理和危害等方面进行了说明，同时，对一些现在国内外对石棉替代产品做了简单研究。最终得到了如下结论：在现今社会，虽然由于经济方面、可行性方面等各种原因，在目前并没有找到完全相当于石棉的环境材料，但在科学技术不断发展的今天，如陶瓷纤维这样号称石棉的最佳替代的材料的发明，也使石棉替代品的未来更加光明。

关键词：石棉；危害；替代材料

前言

虽然石棉的用途广泛、价格低廉，但因其危害严重，存在着致癌问题，部分发达国家对石棉的使用进行了严格限制，为了降低石棉对人体健康的伤害，国际上大力提倡使用石棉替代品。我国也早在20世纪80年代初就限制使用、生产和销售石棉制品并已开始石棉替代品的生产使用、危害及防护措施研究。

石棉替代品生产和应用发展很快，目前已知有150多种，但最常用的有：玻璃棉、岩棉、渣棉及海泡石等，但由于其仍具有生物活性和致病力，已受到重视。

实验室里的一张小小石棉网，微小到常常让我们忽略它的存在。可是，你有没有想过作为环境材料的它有什么重要功能呢？有没有想过它也会用很大的危害性呢？

石棉，又称“石绵”，为商业性术语，指在自然界中以纤维形式存在的具有高抗张强度、耐化学和热侵蚀、电绝缘和具有可纺性的具有商业价值的硅酸盐类矿物产品。作为非金属材料，由于它具有耐热、保温、耐磨、电绝缘以及耐化学腐蚀等优良的性能各个领域广泛应用。

石棉的纤维具有很多优点：首先石棉的单元纤维具有很高抗拉强度、弹性模量和可松懈性；其次石棉纤维具有较大的内外比表面积，因而具有好的吸附性、好的耐碱性以及耐高温性、耐磨、电绝缘以及耐化学腐蚀等优良的性能。最后一点，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。

在过去，石棉经加工后的各种制品曾被广泛采用，主要有以下几个方面：1.纺织制品，用于隔热保温材料、密封填料、其产品基本用于电水解、食盐电

解的隔膜材料；

2.石棉橡胶制品，有高压板、中压板、绝缘板、耐油板和耐酸板等；

3.石棉摩擦材料，有刹车片、离合器片、火车闸片、石油钻机刹车块等；

4.石棉保温制品，如石棉粉、石棉板、石棉纸、石棉砖、石棉管等作为保温绝

热绝缘衬垫等材料。

但是，虽然石棉有上述优良性能，本身也并无毒害，但对人体却有着强烈的刺激作用和致癌作用。它的最大危害来自于它的纤维，这是一种非常细小，肉眼几乎看不见的纤维，当这些细小的纤维被吸入人体内，就会附着并沉积在肺部，造成肺部疾病，如石棉肺、胸膜和腹膜的皮间瘤。这些肺部疾病往往会有很长的潜伏期，严重时会引起肺癌。石棉已被国际癌症研究中心肯定为致癌物。

据统计，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，工业上每消耗1吨石棉约有10克石棉纤维释放到环境中。1千克石棉约含100万根元纤维。元纤维的直径一般为0.5微米，长度在5微米以下，在大气和水中能悬浮数周、数月之久，持续地造成污染。研究表明，与石棉相关的疾病在多种工业职业中是普遍存在的。

以石棉肺为例，这种患者的起因是肺泡及支气管的纤维化，严重者能产生呼吸障碍，导致心脏衰竭。而最令人恐惧的是，到目前为止，石棉引起的疾病尚没有找到可治的药物，唯一的方法就是预防，尽可能不要接触石棉制品。

所谓石棉公害，首先是在西方国家产生了因致癌而禁用石棉制品的呼声，继而波及到国内。由此可见，发展和成产石棉的替代品就显得尤为重要，尤其是环境保护问题日益被重视的今天，生产石棉替代制品更是行业发展的努力方向。当今世界目前研究和开发的石棉替代品如下。

(一)人造矿物纤维

石棉替代品的生产和应用发展很快，出现了人造矿物纤维这一替代材料，其中数量最大的是矿物类纤维是岩棉和玻璃棉。

岩棉(ROCK WOOL)是以精选玄武岩或辉绿岩为主要原料，加一定比例的矿渣，经高温熔融制成的人造无机纤维，深加工制成岩棉板、岩棉管、岩棉毡等系列产品。具有绝缘、消音、耐火、导热系数小、隔冷热，自重轻，价格较低，且具有优越的防火性能等特点，广泛应用于石油化工、电力、建筑、冶金等行业，是管道、贮罐、烟道、车船等工业设备理想的保温建筑材料。由于用途广泛，发展迅速，是目前作为石棉替代品之一。

我国早在60年代已开始生产岩棉。但当时质量、产量均较低，属初级产品，主要用于工业设备的保温节能。1979年，北京新型建材厂引进瑞典技术，建成我国第一条年产16300t岩棉制品生产线。在消化吸收国外技术的基础上，80年代中期起，我国先后自行设计建造了南京、兰州、长沙等多条大型岩棉制品生产线。在诸多纤维保温材料中岩(矿)棉生产量最大，目前全国年生产能力已达6O 万T以上，产品已发展成(半)硬板、保温棉毡、保温带、保温管套、装饰吸音板、粒状棉喷涂材料等等，并逐渐大量应用于工业与民用建筑，噪声控制和船用防火材料。

玻璃棉是将石灰石、叶腊石、石英砂、硼镁石、萤石等岩石粉碎成粉末，搅拌均匀并配以硫酸钠、芒硝等物质后，在1000—1500℃下熔融，通过不同技术(如拉丝、吹丝、离心等)制成的人造无机纤维。

由于玻璃棉作为一种新型的无机非金属材料，具有绝热、隔音、耐高温、抗腐蚀、强度高、密度小、柔软回弹性强、保温性能好、吸声强、防潮性好等性能，深受市场欢迎。其应用范围逐步推广到航空、造船、石油化工、建筑、冶金、电气、医疗等领域。

到目前为止，我国离心玻璃棉的设计年生产能力为12.4万t，比1995年前增加了6万t，实际年总产量为11.2万t。据玻璃棉专业委员会统计，1996年我国离心玻璃棉实际消耗量为35200t。2000年我国离心玻璃棉的设计总产量为150000 t。离心玻璃棉的销售价格由高峰时的2.5——3万元／t，下跌到现在的0.9——1.0万元／t。这就是我国离心玻璃棉生产和经营的现状。

目前市场对玻璃棉制品的需求主要是离心玻璃棉板，它不仅适用于建筑围护结构的隔热保温与吸声，还可喷、贴饰物作吊顶材料，档次较高，用途广泛。而湿法板、超细玻璃棉的市场需求并不旺盛。由此也可以看出，90年代以来，各类建筑对中高档建筑材料的需求殷切。

从离心玻璃棉的使用来看，主要用于公用设备和管道保温，建筑墙体保温。应用增长的应用领域主要是建筑业。北京地区对采用玻璃棉作围护墙体的保温进行了有益的探索，而目前对玻璃棉的应用仅限于室内吊顶装饰。

由于石棉替代品的生物学作用与石棉相似，但其危害严重度远低于石棉，且在人体内的行为、转移、清除与石棉相似，其致癌机理也相仿。致纤维化和致癌效应的产生，都必须以在组织中积累足够数量的纤维为前提。因此，减少接触是防治石棉替代品职业危害的根本对策。

(二)保温隔热材料

目前市场上出现多种石棉的替代品。对隔热垫多其他保温绝热材料，现在大多用硅酸铝、硅酸锌陶瓷纤维材料。这些材料来源广泛，加工成本低廉。对高温防护服，国内外已有用纤维替代石棉纤维制成的高温防护纺织品。这种新材料具有优良的阻燃、耐热性能，其分解温度可达385℃。在火焰中不延燃，可用于冶金服、消防服以及特种部队战斗服等。

随着科学技术的发展，新的环境友好型的保温隔热材料不断涌现。特别是许多地方发挥当地资源优势，开发了许多就地取材的保温材料，基本替代了石棉制品。比如河北灵寿县小文山白云是用当地的母矿物为主要材料，采用云母+粘土+碳酸盐三元矿物符合材料制成隔热绝缘材料。与石棉相比较，电性能类似石棉，力学性能和使用温度区间高于石棉，热导率也低于石棉。在高温高压条件烧制人造金刚石制品试验中，工作重心与周边部温度差别较小，隔热绝缘较好，不产生形变，不产生粉尘，可重复使用50次，烧制出的金刚石密度较均匀。实验证明，