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岩棉保温质料的优势与应用
宣布日期:2019年 11月 20日  浏览次数:82

保温质料凭据材质组成来划分,大致可以分为两大类:一是有机聚合物绝热质料,如发泡聚苯乙烯泡沫板、硬质聚氨酯泡沫板等;二是无机保温质料,如岩棉复合板、玻璃棉、泡沫玻璃板等。其中,以岩棉复合板、玻璃棉为代表的矿物棉因具有其他保温质料所不具有的优点,在保温质料行业内备受推崇,产量一直泛起逐年上升的态势。其中岩棉以其更高的耐火极限和熔点温度,在建筑保防火保温方面更受青睐,近几年来,产量呈一路增长态势。

岩棉复合板是目前使用量最大、增长最快的无机保温质料。那么究竟什么是岩棉?岩棉复合板是不是一种绿色的保温质料?本文将从岩棉的特点、应用和生产等方面进行论述。

岩棉的界说

岩棉的发明是在夏威夷岛第一次火山喷发之后,岛上的居民在地上发明了一缕一缕融化后质地柔软的岩石,这就是最初人类认知的岩棉纤维。当把这种纤维制作成板状、毡状或者管状质料后,它就被付与了很好的保温隔热、吸音降噪的性能。

在上世纪初,西方国家就已经实现了岩棉的工业化生产。其大致办法是,将一定粒径的原质料和焦炭凭据设计的配合比送入熔制炉(冲天炉)中熔化成液体,液流经过导液槽流入离心成纤设备上被拉长成短纤维。在成纤历程中将粘结剂、憎(亲)水剂等喷洒在纤维外貌。这样,岩棉的每根纤维外貌均有粘结剂和憎(亲)水剂,成板后制品无论如何切割,其外貌均具有憎(亲)水性。纤维经过集棉装置后被输送到摆锤机上进行叠棉,成为一定厚度的叠加棉层。当对岩矿棉的力学强度有要求的时候,棉层进入打摺机中进一步挤压堆叠,或者再经过纵向压摺,进一步加大棉层的空间交叉绞合。然后进入固化炉中固化,固化作用是将粘结剂在一定温度下固化,使质料定型成为具有一定抗压强度的制品。连续固化获得的制品经过切割裁剪,成为一定规格的板材,最后检验包装,获得最终的岩棉产品。

岩棉复合板VS其他质料

石棉(asbestos)也是一种广为人知的纤维质料。对普通人来说,“岩”和“石”听起来很是接近,把这两种质料混为一谈的大有人在,这种认知偏差可能导致了对岩棉工业的负面影响,甚至会引发一些社会矛盾。南京万科“毒墙门”事件就是一个缩影。

那么,岩棉和石棉有什么区别呢?它们之间最实质的差别是,岩棉一种非晶态的人造纤维,石棉是晶态的天然矿物纤维。石棉具有一些比较好的性能,如耐磨擦、耐高温、绝缘性等,在有些领域还不可替代。但由于石棉的纤维是晶态的,它的纤维尺寸极小,其直径仅有头发丝的百分之一,且稳定性好,能在空气和水中悬浮数周。石棉已经被确认对人体健康是有害的,被国际癌症研究中心肯定为致癌物,在建材领域被明令禁止使用。

复合岩棉板

说到这里,有些读者可能会想,既然石棉对人体有害,那么岩棉也是矿物纤维,它对人体有没有害处呢?其实对这一点倒不必担心。现在岩棉的单纤维直径普遍在3微米以上,这种尺寸的纤维很难被人体吸入。世界卫生组织已经就岩棉纤维是否致癌进行了大宗研究,结果清楚标明:岩棉纤维不是致癌物。另外,欧洲权威机构已经在这个问题上有几十年的研究经历,也没有任何证据说明岩棉具有致癌性。国际癌症研究署的专题项目(Monographs Programme)专家组得出的结论是,常用的隔热玻璃棉、隔热岩棉与隔热矿渣棉的玻璃纤维棉,不被归类为人类致癌物质。在海内的学术界,也已经有专家在岩棉与人体健康的问题上做出了研究,指出在生产车间事情的工人和办公区事情的员工,他们的肺部情况没有显著的区别。正是出于以上强有力的理论基础和客观事实,岩棉复合板在西方兴旺国家获得大力推广和应用。

岩棉在绿色环保节能领域起到了重要的作用,因为岩棉具有极好的隔热性能。热导率是权衡质料绝热性能的一项重要参数,热导率越小,其隔热保温性能就越好。从这个角度上来说,岩棉制品的隔热性能是钢筋混凝土的40倍,是砖土结构的20多倍,是水泥砂浆的30倍,是木材的3~5倍。用一种形象比喻就是,如果建筑用了岩棉板做保温,就像大楼穿上了棉衣。

但在所有的保温质料中,岩棉的绝热性能并不是最精彩的。好比,岩棉的隔热性能可能要稍逊于聚氨酯发泡质料等。可是为什么岩棉在绿色节能领域如此备受推崇呢?

目前建筑领域接纳的有机保温质料主要有模塑聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)、挤塑聚苯乙烯泡沫质料(XPS)、聚氨酯(PU)和酚醛泡沫(PF)等。它们都是泡沫形态的有机质料,在许多方面都拥有极为优秀的性能,如质量轻、隔热性好、隔声性能优,具有一定的弹性、低吸水性、耐低温性,易加工等。这些质料技术成熟、施工便当、性价比高,是保温节能建筑设计和建筑施工单位常用的隔热体系。可是这类质料有个致命的缺点,那就是防火性能。众所周知,有机质料都很是易燃。在楼房遭遇火灾的时候,它们不但不可起到防火作用,其自己反而会成为一种燃烧物,加速火势的蔓延,并且在燃烧时会释放大宗的热并爆发大宗有毒烟气,造成被困人员及救援人员伤亡。虽然有研究标明可以通过改性手段对这类有机质料进行处理,提高它们的防火品级,可是由此带来添加阻燃剂的毒性问题仍然禁止忽视,因此在高层建筑及防火要求高的公共建筑中,它们都不是很好的选择。相比这些有机的保温质料,岩棉作为A级不燃防火质料,其防火性能就显得尤其难能可贵。对一幢建筑来说,其防火性能的重要性不言而喻。近年来频频重大火灾宁静事故,引起了建材行业的反思,也促使政府对建材行业做出了强制划定。在这种大情况下,岩棉所具有的极为优秀的防火性能就成为了和其他保温质料进行竞争的最大优势。无论是中国照旧在欧美国家,岩棉都被视作一种良好的建筑防火宁静解决计划,是高层建筑和公共建筑的首选质料,这些都充分反应在欧美国家EN13500与ETAG004标准的划定中。以民族精神最为严谨的德国为例,对22米以上的高层建筑,岩棉在德外洋墙外保温系统中的市场份额为100%,可见岩棉对高层建筑防火的重要性。同时,由于岩棉接近中性,且具有极好的化学惰性,不会对与之接触的管道和墙体造成腐化。另外,岩棉内部结构疏松多孔,保存大宗领悟的微型通道,使其成为一种“会呼吸的质料”。这种奇特的性质在维持建筑内外湿度平衡、提高人居舒适度方面也发挥了重要的作用。岩棉产品的质量情况

我国自上世纪80年代初从瑞典引入岩棉全套生产技术,岩棉开始在我国大规模工业化生产。其时主要是生产酸度系数在1.1~1.4的矿渣棉,主要用于工业设备和管道的保温,产品质量水平普遍不高,与外洋先进水平保存较大差别。进入本世纪,随着人民生活水平的提高,对居住舒适度的追求和国家对建筑节能的要求,岩棉开始在建筑上获得应用,主要用于办公及公共建筑的屋面保温、内墙保温及防火门和彩钢夹芯板等。但由于岩棉价格相对较高,建筑商更愿意使用有机泡沫类的保温质料,岩棉没有获得大规模的推广和应用,产品质量也是狼籍不齐。但随之而来的几场大火,使人们认识到不燃保温质料的重要性,国家也相继宣布了一系列建筑防火宁静的规则和文件,划定用于高层建筑和公共建筑的保温质料必须使用A级不燃质料。在这个配景下,南京玻璃纤维研究设计院等单位牵头制定了GB/T 25975-2010《建筑外墙外保温用岩棉制品》国家标准,该标准以国际最先进的欧洲建筑外墙外保温用岩棉标准为依据,对我国的建筑外墙外保温用岩棉产品提出了全新的技术要求,要生产出满足该标准要求的产品,必须在原料、生产技术装备、工艺参数控制等方面投入很大的革新。例如:为抵达酸度系数大于1.6的要求,必须改变原有配方,增加玄武岩的配比;为满足岩棉板拉伸强度的要求,必须在集棉设备上增加摆锤,以改善岩棉板的平面铺层,形成纤维层之间相互勾连交错的三维结构板状制品,也使制品的密度均匀性大大提高;为降低吸水率和吸湿率、提高憎水率,必须接纳具有较强憎水效果的粘结剂;为满足标准中对纤维直径和渣球含量的要求,必须对熔化、成纤设备进行革新升级;为满足对岩棉板尺寸精度的要求,必须接纳高精度无尘切割技术。该标准的实施,不但增进了我国建筑外墙外保温岩棉制品从无到有的生长,为岩棉在建筑外墙外保温系统中的应用提供了依据,同时增进了我国岩棉工业制造技术装备水平的提升,使我国岩棉产品的质量迈上了一个新的台阶,也增进了岩棉工业的生长和岩棉产品的应用。

2013到2017年间,南玻院质检中心对矿物棉产品进行了全国规模内共5次抽样型式检验,2017年第5次抽样型式检验中,岩棉企业27家,产品98批次,及格91批次。

岩棉品质的提升,使得岩棉在更多的建筑保温领域获得推广,为改善老黎民的居住情况、提升居住的舒适度,孝敬了一份力量。为引导岩棉工业健康生长,停止低水平重复建设和产能盲目扩张,掩护生态情况,推进节能减排,提高资源能源利用水平,更好地效劳于建筑宁静和建筑节能,2012年国家工业和信息化部宣布了《岩棉行业准入条件》,条件中明确了岩棉产品的质量要求,岩棉生产企业的工艺和装备水平以及岩棉生产的能耗、环保和综合利用的要求,从国家规则的层面对岩棉产品的品质要求和岩棉工业的健康绿色生长提供了包管。

岩棉复合板的绿色应用

岩棉作为A级防火的绿色建筑质料,在外洋,尤其是欧洲建筑市场获得了大宗使用,已形成了成熟的产品标准和系统认证指南。北欧人均消耗量在20千克以上,美国人均消耗量为5~10千克。由于防火问题,在美国岩棉、矿渣棉占70%,在德国凌驾22米的建筑外保温险些全部接纳岩棉。在我国,岩棉作为建筑保温质料的使用率这两年提升得也很是快,特别是在对防火要求很高的公共建筑和高层建筑领域,其在民用建筑领域的使用率也在稳步提高。而凭据测算,外墙建筑中每使用一吨岩棉保温产品,一年可节约1.5吨左右的标煤,按岩棉产品25年的生命周期算,共计可节约40吨左右标煤。以每吨岩棉生产能耗约400千克标煤算(3000~4000千瓦时),能耗之比约莫是100倍。这种节能效果是相当可观的。

岩棉在建筑上的应用主要有外墙外保温、防火隔离带、屋面保温3种应用形式。

外墙保温岩棉板具有较高的抗压和抗拉伸强度、较低的吸水和吸湿性、尺寸稳定性良好、不会爆发热膨胀或收缩、耐老化等优点,能与外墙系统兼容,对建筑物提供有效的保温节能、防火及极端气候掩护等多种性能。岩棉不燃烧,不释放热量和有毒烟气,火灾爆发时还可以有效阻遏火焰蔓延,防火性能卓越。另外,岩棉对碳钢、铝(合金)、铜等金属质料及建筑物中种种构件均不爆发腐化,具有高效的吸音降噪和弹性消振的物理特性,不吸湿、耐老化,性能恒久稳定。

岩棉带可以作为防火隔离带,与燃烧性能达不到A级的保温质料配套使用,以提高建筑物外墙的消防防火功效。外保温系统中接纳岩棉作为防火隔离带能有效地阻止火焰在系统内部的流传。在火灾条件下,防火隔离带既要阻止或减缓火源对直接受火区域内外保温系统的攻击,又要阻止火焰通过外保温系统向外流传。同时,还要能够维持自身阻火结构体的稳定保存及维持系统掩护面层的基本稳定。

高强度的防火复合岩棉板可以作为保温层和承载层,与柔性防水卷材、隔汽层、系统紧固件组合形成的屋面系统,一般应用于工业厂房、机场、商场、体育场馆及仓储设施等钢结构或混凝土平顶屋面。这种系统是一种具有宁静防火、高效节能和吸音隔音功效的新型屋面体系,目前在欧美等国家已经获得广泛应用。

虽然,岩棉作为一种保温质料,首先是泛起在工业领域中。在一些厂房车间中,只要有传热情况的爆发,基本上都能看到岩棉的身影,好比在锅炉上使用岩棉,构建成轻质炉墙,在保温的同时,也可以减轻大型火力发电锅炉或快装锅炉整体重量;别的,由于岩棉板可以作弯曲,同时具有半硬质和软质的双重特点,可用作大直径的设备管道保温,很是便于施工。

除此之外,岩棉的优异性能也吸引了其他特殊领域的注意,好比造船行业和农业。船只是一类特殊的交通工具,尤其对远洋船只,一旦爆发灾难,会泛起救援困难、补给困难、人员逃生几率低等困境,为防患于未然,此类行业对证料的选择尤为重视。在海内的造船行业中,到上世纪末,各大造船厂基本完成了复合岩棉板取代硅酸钙板的历程。

在农业领域,无土栽培技术逐渐受到重视。由于岩棉不含化学添加物,自己也体现出极好的化学惰性,质轻、多孔,对化学施肥不爆发任何影响,并且作物根部气相比例高,疏水性强,是水培系统中比较理想的基质。我国上世纪90年代引进使用效果良好,受到园艺种植者的青睐。

岩棉的绿色生产

目前,海内现有成熟的矿物棉制品生产线单线产能在2万~3万吨,然而现有技术已满足不了更大产能、更低能耗、越发自动化的绿色生产要求。为改善这种局面,我国岩棉工业已经为此做出了许多努力,如南京玻纤院通过自主研发和部分要害部件的引进实现了对年产5万吨级矿物棉生产线的设计。这类生产线实现了矿物棉规模化生产,同时大大降低了生产能耗;在生产历程中,接纳自动化智能化物流系统,提高了生产线自动化水平。正是通过这种厘革,改变了古板岩棉工业粗放式的生产模式,进而转向集约化生产治理模式。

节能减排是实现绿色生产不可忽视的环节。然而,依据我国矿物棉生长现状,节能减排的任务依然很是极重。在国家节能减排的大趋势下,矿物棉生产中爆发的废气、废水及废渣(简称“三废”)需要进行综合治理及治理,切合情况治理部分检测,切合国家相关政策要求。

概略上,现代化岩棉生产线若要实现绿色生产目标,往往要着眼于以下几点。一是接纳利用一氧化碳。众所周知,一氧化碳有毒,且会造成温室效应。但同时一氧化碳自己又是一种燃料,它是煤气的主要身分。现代化生产线往往设立了废气燃烧装置,充分燃烧废气中的一氧化碳。同时,为了节能,对余热也要加以接纳利用,好比可以使用换热系统首先供暖,或加热自来水,实现工厂生活区的日常热水供应,更彻底地实现节能目标。二是废水的接纳利用。废水险些是所有工业生产线都要考虑的问题。废水接纳系统或废水净化系统是现代化生产线所必须的。对岩棉工业,污水经过过滤装置处理后,回用至粘结剂配制站,可实现生产废水零排放。三是过滤粉尘。粉尘是悬浮在空气中的细小颗粒,恒久吸入会对工人和四周居民的健康造成很大危害。现代化生产线应配备完善的粉尘过滤体系,过滤废气中携带的粉尘,实现废气的达标排放,同时,过滤下来的粉尘应设法接纳利用。四是制止二氧化硫的排放。二氧化硫是造成酸雨的主要元凶,同时也危害人类的生命健康。现代化生产线应配备脱硫系统,去除废气中的二氧化硫,实现清洁化生产的目标。五是固体废物的接纳。生产线爆发的废渣、废棉应该通过回用系统重新用于矿物棉生产,从而实现矿物棉生产线固废的循环使用,降低生产本钱。

目前,以南京玻纤院设计出的生产线为代表的一系列现代化生产线,正是通过以上一系列的先进环保处理技术,真正实现了工厂的洁净生产,情况友好。

同时,对企业自己来说,实现绿色生产不但切合国家政策和人们的愿望,同时对企业自己的盈利,往往也有所裨益。生产废物的乱排放行为不但损害了情况和人们的利益,即便从企业自身的利益来说,也是一种短视行为。以上文所提到的固废接纳来说,工业固体放弃物(简称工业固废)是在工业生产历程中排出的采矿废石、选矿尾矿、燃料废渣、冶炼及化工历程废渣等固体废物。凭据《大宗工业固体废物综合利用“十二五”计划》中的相关数据统计,大宗工业固废总堆存量抵达270亿吨,堆存将新增占用40万亩。工业固废直接排入情况会造成严重情况污染,而填埋处理需占用大宗的土地资源,同时造成资源的浪费。

就矿物棉行业而言,国际上已经有少数兴旺国家研发出新的矿物棉生产技术,利用工业固废取代天然矿石作为矿物棉生产原料,这种技术可以把90%以上的固废变废为宝。该技术的运用一方面减少了天然矿石的消耗,另一方面能够有效处理工业固废,实现能源优化利用,是一种值得大力提倡的技术。然而海内矿物棉生产使用的原料仍然以天然矿石为主,添加少量的工业矿渣。而工业固废为原料大规模用于矿物棉生产技术在海内仍处于起步阶段,急需通过自主研发实现工业固废接纳的综合利用及天然矿石资源的掩护。如果接纳矿物棉生产新技术,就2014年我国矿物棉总产能215万吨估算,可增加矿物棉行业收入约8.6亿元,经济价值很是可观。

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