巖棉與礦渣棉的區別

作者:匿名   分類:公司動態   更新時間:2020年12月4日

       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,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。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!

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。

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。

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。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。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。

 

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,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。巖棉組成點均落在硅灰石、鋁方柱石、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。

 

  礦渣棉組成的點均落于硅灰石-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。硅酸二鈣(2CaO·SiO2)具有三種不同的結晶構造,即α、β、γ型結晶。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)。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。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。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。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。

 

  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。

 

2.2 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:

(1)Ca(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;

 

(2)H2S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。

 

3、巖棉與礦棉的相同點與不同點

 

3.1巖棉與礦棉的相同點

 

(1)都屬于礦物棉,都是用天然巖石或礦渣等原料經高溫熔爐,在離心力和風的作用下形成的無極纖維狀產品。

 

(2)主要成分是二氧化硅,三氧化二鋁,氧化鈣,氧化鎂同時還含有少量氧化鐵等;為使其成型,會加入少量的酚醛樹脂。

 

3.2巖棉與礦棉的不同點

以礦渣為主要原料生產的產品為礦棉,以天然石如玄武巖,輝綠巖為主要原料生產的產品稱為巖棉。

 

巖棉與礦棉在外觀上很難區分,需要通過專業儀器進行區分,關鍵指標為酸度系數。

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:酸堿系數MK=(二氧化硅+三氧化二鋁)/(氧化鈣+氧化鎂)酸度系數≥1.6為巖棉,酸度系數<1.6為礦渣棉。

酸度系數越大,則巖棉和礦渣棉的化學耐久性越好。巖棉酸度系數高,其化學穩定性,耐高溫等性能都優于礦渣棉。

試驗表明,酸度系數2.0時耐水性為酸度系數1.0的3.45倍。巖棉制品的受熱體積收縮率隨酸度系數的降低而明顯增大,酸度系數1.33的巖棉制品的體積收縮率高達85%,而酸度系數2.01時體積沒有變化。

耐水性:巖棉具有良好的耐水性;礦渣棉耐水性差,不宜用在潮濕環境中。

耐熱度數:巖棉使用溫度可高達800℃以上,軟化溫度高達900-1000℃。礦渣棉在675℃易產生粉化而解體,礦渣棉的使用溫度不宜超過675℃。

耐腐蝕性:巖棉一般以玄武巖或輝綠巖為原料,出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;礦渣棉主要原料礦渣生產的,硫含量在5%左右,在濕度大的環境中使用時與金屬接觸會有腐蝕作用。

導熱系數:巖棉的導熱系數0.037—0.040W/mk;礦渣棉的導熱系數要略高一些。

4、結束語

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。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。

 

版權所有 天津市奧萊斯建材有限公司 電話:022-83776666 地址:天津市東麗區保利昆侖大廈15層 傳真:022-86364190
郵編:300380 郵箱:auliss@163.com 備案號:津ICP備10003896號-1