用途及工业要求
石棉广泛地应用于建筑、机械制造、纺织各工业部门及国防尖端技术工业中，目前以石棉为主要原料的各种规格的制品达3000多种。在各类石棉制品中，石棉水泥制品消耗石棉最多，约占石棉总消耗量的70%。世界上所用的石棉95%左右为温石棉，它可以被分裂成极细的纤维，具有优良的纺织性能。青石棉和铁石棉占石棉总消耗量的5%以下。石棉纤维可以纺成纱、线、绳，织成布、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。石棉和沥青掺和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、聚丙烯等树脂黏合，可以制成火箭抗烧蚀材料、飞机机翼、油箱、火箭尾部喷嘴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模压后，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。蓝石棉还可作防化学、防原子辐射的衬板、隔板或者过滤器及耐酸盘根、橡胶板等。一、石棉的主要用途1.建筑业在建筑工业中，石棉水泥板、瓦做屋面和墙体维护材料;石棉水泥管广泛用于输水管线;石棉沥青是良好的路面材料。石棉水泥制品，常见的如石棉水泥瓦、石棉水泥板、石棉水泥管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。石棉板还用于建筑物的隔热、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)，是采用较多的方法。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。2.机械工业在机械工业中，石棉绳、石棉盘根、石棉垫片是各种泵、发动机的密封衬垫材料。以石棉为基材，制成的刹车片、离合器片是各种车辆及工程机械的制动、传动材料。3.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。用于蒸汽设备隔热，可降低车间温度，对于石油精炼等易燃、易爆部门亦可减少事故。冷藏设备采用石棉隔热，可以提高冷藏效果。用于车、船等交通工具的锅炉室隔热，将不致提高车厢或船舱的温度。为了充分利用短纤维石棉和低质量石棉以降低成本，把石棉和其他材料配合制成以下保温材料用于有关设备中，如碳酸镁石棉粉、硅藻土石棉泥、碳酸钙石棉粉、陶土石棉粉、复合硅酸盐保温涂料等都是比较廉价的石棉保温材料。近年来，国内又开发出了一种比较高级的石棉保温材料———泡沫石棉，该产品导热系数低、保温性能好、节能效果显著，而且装卸方便。4.石棉橡胶制品石棉橡胶制品主要用于各种设备的密封、衬垫。主要品种包括:油浸石棉盘根、油浸石棉石墨盘根、其他石棉盘根、石棉橡胶板、耐油板等。生产量最大的是普通石棉橡胶板(高、中、低压)及耐油板，一般用温石棉制造，根据牌号不同选择不同的石棉级别。5.石棉制动(传动)制品石棉制动(传动)制品是任何传动机械和交通工具所不可缺少的，因为石棉有较高的机械强度和耐热性，良好的摩擦性能。1)制动产品有制动带、制动片或叫刹车带、刹车片。国产刹车带现有三种类型:一是石棉编制刹车带，分树脂和油浸两种，多用于矿山机械和拖拉机;二是橡胶石棉布刹车带;三是石棉纤维橡胶刹车带，多用于轻型机械的制动。国产刹车片主要以石棉做增强材料，以酚醛树脂做黏合剂，以填料做摩擦性能调节剂，经模塑而制成的三元复合材料，主要用于载重汽车的制动刹车。另外，还有人工合成的火车闸瓦、钻机闸瓦等。2)传动制品主要用于各种机动车辆和工程机械的动力传动。主要品种为各种规格的离合器片、阻尼片等。石棉离合器的主要成分与刹车片相近。石棉制动材料对石棉的要求不很高，只要石棉纤维充分松解，5、6级石棉已能满足制品性能要求。6.石棉电工材料利用石棉纤维与酚醛树脂塑合而制成各种电工绝缘材料，在电工上做高压器材的底板、高压开关把手、电话耳机柄及其军用器材以及配电盘、配电板、仪表板等。在造纸机上，用精选的石棉制成厚度为0.2mm以下的绝缘石棉纸，是用在电机线圈上的一种绝缘材料。温石棉用于制造电工绝缘材料时，必须充分注意纤维中所含铁的存在形式。这种铁若是以磁铁矿细粒分散在纤维中，则其制品的绝缘性将显著降低，甚至不能做电工制品。因此，必须经过特殊处理除去此类杂质，方可用于制造电绝缘制品。我囯涞源石棉矿属碳酸盐岩型石棉矿床，含铁量少，绝缘性能极佳，最适宜制造石棉电工材料。7.纺织业在纺织工业中，用石棉纺织成石棉布、电解布、隔膜布、石棉绳、防火服等，这些纺织制品，用于冶金工业和化学工业中的热力管道和设备的保温绝热材料，防腐、耐酸、碱的衬垫材料等。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，经加捻制成纱线，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。8.其他工业在其他工业中，绝缘石棉纸是重要的电工材料，石棉与陶瓷纤维、碳纤维、尼龙纤维的复合材料是火箭、导弹的重要绝热密封材料。二、石棉的危害及其防治1.石棉污染石棉有致癌作用。在20世纪初，国外医学家就提出了这个问题。据研究，不少学者认为石棉粉尘有导致肺癌、消化系统癌和其他部位癌变作用。工业上每消耗1t石棉约有10克石棉纤维释放到环境中。1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甚至数月之久，持续地造成污染。长期吸入一定量的石棉纤维或元纤维能引起石棉肺、肺癌、胸膜间皮瘤、腹膜间皮瘤和胃肠癌等。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，如石棉开采、加工和使用含石棉材料的各行各业中(建筑、汽车修理、冶金、纺织、机械和电力工程、化学、农业等)。2.防治措施石棉虽有致癌作用，但完好无损的石棉并不会对人的健康造成威胁，当它被磨损，变成微细粉尘被吸入体内才会有致癌的危险。石棉粉尘粒径在10－10m级，有致癌作用。研究认为:蓝石棉致癌作用最强，而温石棉较弱，水镁石石棉、坡缕石石棉及海泡石石棉无致癌作用。由于石棉对人体健康有影响，所以一般发达国家在某些领域采用了一些限用或禁用措施，同时投入大量的人力和财力研究石棉代用品，目前研制的石棉代用品大致分为:人造无机纤维:陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维、酞酸钾纤维等。化学纤维:芳香族聚酰胺纤维。矿物纤维:石墨纤维以及其他矿棉和岩棉等。金属纤维:如钢纤维等。具体防治措施有:1)城市中禁止新建石棉及石棉加工厂，已建工厂则应增设高效除尘装置，加强个人防护和定期体检。2)制定石棉的排放标准和最高容许标准。3)禁止喷涂含有石棉纤维的耐火材料。4)严禁将石棉垃圾倾入江河湖海等水域。三、主要工业指标1.纤维分级石棉产品根据其选矿方法分为手选石棉和机选石棉两大类。手选石棉是经手工拣选出的未经开解的块状或束状石棉。按纤维长度分为特1、2级和手选1、2级四个等级，分别对平均纤维长度、平均纤维含量、含砂量等指标作出规定。机选石棉根据纤维长度和主体纤维含量分为3、4、5、6四个等级，每个等级再根据比表面积、纤维长度分布和小于0.075mm的粉尘含量分为不同牌号，每个牌号的石棉按其质量指标又分为优等品、一等品和合格品。详细指标可参见表12－3～表12－4。目前，在地质工作中，一般把石棉纤维分为8个等级，见表12－4。其AA级为手选出的块状或未经破坏的纤维束，其余7级是机械方法选出的。表12－3 手选石棉质量指标(GB－8071－87)表12－4 蛇纹石石棉纤维分级2.一般工业要求表12－5列出蛇纹石石棉一般工业要求。表12－6列出了蓝石棉一般工业要求。水镁石石棉工业指标暂按陕南石棉公司采用的指标，见表12－7。表12－5 蛇纹石石棉一般工业要求表12－6 蓝石棉一般工业要求表12－7 陕西大安陕南水镁石(超基性岩型)工业指标
用途及工业要求
一、主要用途由于石墨具有上述特殊性能，所以在冶金、机械、石油、化工、核工业、国防等领域得到广泛的应用。1.冶金工业冶金工业是石墨的最大消耗领域，主要用作耐火材料原料，用于生产C—Mg耐火砖、C—Al耐火砖、石墨坩埚，用于冶炼有色金属、合金、特种钢。由于石墨具有很高的熔点，耐火材料中加入石墨形式的碳后，能明显改善耐火材料的抗热冲击性和抗腐蚀性能。2.机械工业(1)作润滑剂石墨在－200～2000℃，高速(100m/s)、高压条件下使用，石墨具有优良的润滑性。石墨作润滑剂常制成水剂、硅剂、粉剂、胶剂、油剂。用于难熔金属拉丝的润滑剂、高速运转机械的润滑剂;锻、铸件模具的涂料，使模具表面光滑，铸件易脱模，铸造用石墨占石墨的1/3。(2)密封材料用柔性石墨作离心泵、水轮机、汽轮机和输送腐蚀介质设备的活塞环垫圈、密封圈等。3.电气电子工业在电气电子工业，石墨用作导电材料，广泛用作制造各种电碳制品:电弧炉、电解用电极，发电机、电动机电刷，电池电碳棒，电焊机发热用的碳精棒，电炉用的碳管，胶体石墨乳、显像管导电涂料。4.化学工业作耐腐蚀材料用石墨制作器皿、管道和设备，可耐各种腐蚀性气体和液体的腐蚀，广泛用于石油、化工、湿法冶金等部门。5.作核反应堆中中子减速剂作中子减速剂用于原子反应堆。U－石墨反应堆是目前应用较多的一种核反应堆之一。核裂变释放出来的能量很大的快中子，经石墨慢化后，速度很慢，与普通物质中原子的热运动能量相似，与反应堆中的核燃料235U原子核碰撞机会多，裂变能连续发生，用于此项的石墨纯度要求很高，杂质<n×10－5，B<0.5×10－6。6.作耐高温材料石墨—陶瓷、石墨—纤维复合材料，具有隔热、耐高温、防辐射性能，用于火箭发动机的喷嘴，导弹的鼻锥，隔热板及宇航设备零件、隔热材料。7.宇航设备的防紫外线材料很多材料在宇宙射线的长期照射下，自身结构遭受破坏，惟石墨不受宇宙射线的影响，是理想的防射线材料。8.其他方面(1)用作锅炉防垢材料:每吨水用石墨4～5g，可防止锅炉内水垢的形成。(2)防锈涂层:把石墨乳涂敷于固体物质表面，能形成黏附牢固的光滑薄膜，敷涂在金属管道、钢铁桥梁上可防腐防锈。填料:做墨色油漆和油墨的填料;做隐晶质石墨粉制造铅笔芯。二、工业要求按结晶程度:将石墨分为鳞片石墨，块石墨(无定形石墨)。(一)鳞片石墨根据固定碳含量的不同，将鳞片石墨分为高纯石墨、高碳石墨、中碳石墨和低碳石墨四类。其固定碳含量和代号如下。鳞片石墨按固定碳(C)含量分为:高纯石墨(LC)C≥99.9%，高碳石墨(LG)C94%～99.9%，中碳石墨(LZ)C80%～94%，低碳石墨(LD)C50%～80%。鳞片石墨的牌号依次由代号、粒度和固定碳的数值组成，见表10－1。鳞片石墨主要用途的技术要求参见鳞片石墨国家标准(GB3518－95)。表10－1 鳞片石墨的牌号举例(二)微晶石墨指由微小的天然石墨晶体构成的致密状集合体。亦称土状石墨或无定形石墨。根据其粒度粗细不同，分为无定形石墨粉和无定形石墨粒。无定形石墨粉分为0.149mm，0.074mm及0.44mm三个粒级，用阿拉伯数字作代号。无定形石墨粒分为粗粒、中粒、细粒三种度，均有上下限要求，用拼音字母作为粒度的代号。无定形石墨产品牌号由石墨特性，固定碳的含量及粒度三部分组成。特性代号为:无铁要求者，其代号为W，有含铁量要求者，其代号为WT。牌号含义列于表10－2。无定形石墨产品主要用途的技术要求详见微晶石墨国家标准(GB/T3519—95)。表10－2 无定形石墨牌号含义示例
