巖棉與礦渣棉同屬礦物棉,它們之間在生產(chǎn)工藝、纖維形態(tài)、耐堿性、導(dǎo)熱系數(shù)、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(tǒng)稱為巖棉,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(xué)成份及酸度系數(shù)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、白云石或輝綠巖,它們的化學(xué)成份差異較大。
高爐渣化學(xué)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(xué)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,***高時可高達17%,是高爐渣中鐵氧化物含量的十?dāng)?shù)倍。鑒于以上兩類原料的不同特點,以它們?yōu)樵戏謩e生產(chǎn)出來的礦物纖維也具有不同的化學(xué)成份特點。巖棉的酸度系數(shù)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(shù),就須***提高熔體中SiO2和Al2O3的含量,使CaO和MgO含量相應(yīng)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(zhì)。含氧化鐵較低的熔體,當(dāng)其MK=1.2左右時,在***佳成纖溫度下有寬而穩(wěn)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(zhì)量和成纖率將不受很大的影響。但是,隨著酸度系數(shù)逐步提高,熔體穩(wěn)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(fā)生較大幅度的變化,甚至無法成纖,這就是礦渣棉酸度系數(shù)一般均在1.2左右、不可能象巖棉酸度系數(shù)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(xué)成份及酸度系數(shù)的差別,導(dǎo)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(chǎn)物,但由于它們化學(xué)成份上的差異,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。
礦渣棉組成的硅灰石-鋁方柱石-硅酸二鈣的結(jié)晶作用區(qū)內(nèi),其中雖然鋁方柱石、硅灰石不會與水發(fā)生反應(yīng),但硅酸二鈣在一定條件下能同水起反應(yīng),這與硅酸二鈣的基本結(jié)構(gòu)有關(guān)。每一種構(gòu)造在一定的溫度范圍內(nèi)是穩(wěn)定的,但能隨溫度的變化進行多晶轉(zhuǎn)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(xù)有規(guī)則地排列,抑制了晶體的生長,硅與氧離子便連接成連續(xù)、不規(guī)則的網(wǎng)架，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,夾心巖棉板使礦渣棉纖維在潮濕環(huán)境中的穩(wěn)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(wěn)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(wěn)定或不穩(wěn)定的。由于兩者間存在這一差別,礦渣棉不宜在潮濕環(huán)境中使用,特別在保冷工程中應(yīng)慎用。在保冷工程中,熱流方向是從外部向內(nèi)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(nèi)部,并隨溫度降低而結(jié)露凝結(jié)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巖棉與礦渣棉耐熱度的差別
如前所述,在礦渣棉生產(chǎn)過程中,因熔體被急冷而使其中的硅酸二鈣，處于不穩(wěn)定狀態(tài)之中。這樣,礦渣棉用于保溫工程之后,當(dāng)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(tài)下冷卻過程緩慢,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(chǎn)生粉化而解體。因此,礦渣棉的使用溫度,不宜675℃。而巖棉沒有這一轉(zhuǎn)化,使用溫度可高達800℃以上,其軟化溫度高達900～1000℃。
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(chǎn)生熱脆現(xiàn)象。這些脫除的硫,以硫化鈣(CaS)的形態(tài)留在高爐渣之中。在生產(chǎn)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(dāng)?shù)V渣棉在濕度大的環(huán)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(yīng)產(chǎn)物對礦渣棉的使用均產(chǎn)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(fā)之下,更促使其水化反應(yīng)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。
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、結(jié)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(wù)必根據(jù)隔熱工程的具體情況,結(jié)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(yīng)予以重視。
