保温岩棉岩棉保温材料的优势与应用

保温材料按材料组成大致可分为两类:一是有机高分子保温材料，如发泡聚苯乙烯泡沫板、硬质聚氨酯泡沫板；二、无机保温材料，如岩棉、玻璃棉、泡沫玻璃板等。其中以岩棉、玻璃棉为代表的矿棉，因其具有其他保温材料所不具备的优势，在保温行业备受推崇，产量逐年增加。其中，岩棉因其较高的耐火性和熔点温度，在建筑防火保温中更受欢迎。近年来，产量一直在增加。

岩棉是目前用量最大、增长最快的无机保温材料。那么到底什么是岩棉呢？岩棉是绿色保温材料吗？本文介绍了岩棉的特性、应用和生产。

岩棉的定义

顾名思义，岩棉可以理解为石头做的棉花。岩棉的发现是在夏威夷岛第一次火山爆发之后，岛上居民在地面上发现了一缕缕质地柔软的熔融岩石，这是人类最早认识到的岩棉纤维。当纤维被制成板、毡或管状材料时，它被赋予良好的保温、隔热、吸声和降噪性能。

上世纪初，西方国家已经实现了岩棉的工业化生产。一般步骤如下:将一定粒度的原料和焦炭按设计配比送入熔化炉(冲天炉)熔化成液体，液流通过导液槽流入离心成纤设备中拉长成短纤维。在纤维形成过程中，粘合剂、疏水剂等。喷在纤维表面。这样，岩棉的每根纤维表面都有粘结剂和憎水剂，无论怎么切割，板材制品表面都具有憎水性。纤维通过集棉装置形成棉片。将棉片输送到摆堆机堆棉，棉片运动堆成一定厚度的堆棉层。当需要岩棉和矿棉的机械强度时，棉层进入折叠机进一步挤压堆叠，或者纵向折叠进一步增加棉层空之间的交叉捻度。然后进入固化炉固化，固化作用是在一定温度下固化粘结剂，使材料成型为具有一定抗压强度的产品。将连续养护得到的产品切割切割成一定规格的板材，最后检验包装，得到最终的岩棉产品。

岩棉VS其他材料

石棉也是一种众所周知的纤维材料。对普通人来说，“摇滚”和“石头”听起来很接近，有很多人把这两种材料混为一谈。这种认知偏差可能会对岩棉行业造成负面影响，甚至引发一些社会矛盾。南京万科“毒墙门”；事件是一个缩影。

那么，岩棉和石棉有什么区别呢？两者的本质区别在于，岩棉是无定形的人造纤维，石棉是结晶的天然矿物纤维。石棉具有一些良好的性能，如耐磨、耐高温、绝缘等，在一些领域是不可替代的。但由于石棉纤维是结晶的，纤维尺寸极小，直径只有头发的百分之一，稳定性好，可以悬浮在空气体和水中数周。石棉已被确认对人体健康有害，被国际癌症研究中心认定为致癌物，并被禁止用于建筑材料领域。

说到这里，可能有些读者会认为，既然石棉对人体有害，那么岩棉也是一种矿物纤维。对人体有害吗？其实这个不用担心。目前岩棉的单纤维直径一般在3微米以上，人体很难吸入。世界卫生组织对岩棉纤维是否致癌做了大量研究，结果明确显示岩棉纤维不致癌。另外，欧洲当局对这个问题研究了几十年，没有证据表明岩棉致癌。国际癌症研究机构专论计划专家组的结论是，绝缘玻璃棉、绝缘岩棉、绝缘矿渣棉等常用的玻璃纤维棉不属于人体致癌物。在国内学术界，一些专家对岩棉与人体健康进行了研究，指出在生产车间工作的工人和在办公区工作的员工的肺部状况没有显著差异。正是由于上述强大的理论基础和客观事实，岩棉在西方发达国家得到了大力的推广和应用。

岩棉在环保节能领域有着重要的作用，因为岩棉具有优异的隔热性能。导热系数是衡量材料隔热性能的重要参数。导热系数越小，隔热性能越好。从这个角度来看，岩棉制品的保温性能是钢筋混凝土的40倍，是砖混结构的20倍，是水泥砂浆的30倍，是木材的3 ~ 5倍。用一个形象比喻，如果建筑用岩棉板保温，就像是一栋穿着棉衣的建筑。

但是在所有的保温材料中，岩棉的保温性能并不是最好的。比如岩棉的保温性能可能略逊于聚氨酯泡沫材料。但为什么岩棉在绿色节能领域如此受推崇？

目前建筑领域使用的有机保温材料主要有模压聚苯乙烯泡沫(EPS)、挤塑聚苯乙烯泡沫(XPS)、聚氨酯(PU)、酚醛泡沫(PF)等。它们都是泡沫形式的有机材料，在很多方面都具有优异的性能，如重量轻、隔热性好、隔音性优异、有一定的弹性、吸水率低、耐低温、易加工等。这些材料技术成熟，施工方便，性价比高，是保温节能建筑设计施工单位常用的保温系统。但是这种材料有一个致命的缺点，那就是它的防火性能。众所周知，有机材料非常易燃。当建筑物遇到火灾时，它们不仅不能防火，而且会成为一种燃烧物质，加速火灾的蔓延。而且燃烧时会释放大量热量，产生大量有毒烟雾，造成被困人员和救援人员伤亡。虽然有研究表明，这类有机材料可以通过改性的方式来提高其耐火等级，但添加阻燃剂带来的毒性不容忽视，因此在耐火要求高的高层建筑和公共建筑中不是很好的选择。

与这些有机保温材料相比，岩棉作为A类不燃性防火材料，其防火性能尤为可贵。对于一个建筑来说，其防火性能的重要性不言而喻。近年来，几起重大消防安全事故引起了建材行业的反思，促使政府对建材行业进行强制性规定。在这种环境下，岩棉优异的防火性能成为与其他保温材料竞争的最大优势。岩棉在中国和欧美都被视为良好的建筑消防安全解决方案，是高层建筑和公共建筑的首选材料，这在EN13500的法规和欧美的ETAG004标准中都有充分体现。以民族精神最严谨的德国为例，对于22米以上的高层建筑，岩棉在德国外墙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，具有优异的化学惰性，不会对与之接触的管道和墙壁造成腐蚀。另外，岩棉内部结构疏松多孔，有大量微通道，是一种“透气材料”。这种独特的属性在保持建筑内外湿度平衡和提高人居舒适度方面也起着重要作用。

岩棉产品质量

什么样的岩棉产品才能真正称得上绿色保温材料？《绿色建筑材料评价技术导则》规定了节能、减排、安全、便捷、循环利用等指标。虽然没有专门的评价机构来评价岩棉企业和产品，但岩棉产品的质量确实是衡量其是否“绿色”的重要因素。

自20世纪80年代初，中国从瑞典引进了一整套岩棉生产技术，岩棉开始在中国大规模工业化生产。当时主要生产酸度系数为1.1~1.4的渣棉，主要用于工业设备和管道的保温。产品质量水平普遍不高，与国外先进水平差距较大。本世纪，随着人们生活水平的提高，对生活舒适度的追求，以及国家对建筑节能的要求，岩棉在建筑中得到了应用，主要用于办公和公共建筑的屋顶保温、内墙保温、防火门和彩钢夹芯板。但由于岩棉价格相对较高，建筑商更倾向于使用有机泡沫保温材料，岩棉没有得到广泛推广应用，产品质量也参差不齐。然而，在几次火灾之后，人们意识到了不燃性保温材料的重要性，我国也出台了一系列的建筑消防安全法规和文件，规定高层建筑和公共建筑使用的保温材料必须使用A类不燃性材料。在此背景下，南京玻璃纤维研究设计院等单位率先制定了基于欧洲最先进的建筑外墙保温岩棉标准的国家标准GB/T 25975-2010《建筑外墙保温岩棉产品》，对我国建筑外墙保温岩棉产品提出了新的技术要求。要生产符合本标准要求的产品，必须在原材料、生产工艺和设备、工艺参数控制等方面进行大量投资。比如为了满足酸度系数大于1.6的要求，需要改变原配方，增加玄武岩的比例；为了满足岩棉板抗拉强度的要求，需要在集棉设备上增加一个钟摆，以改善岩棉板的平面铺设，形成纤维层交错的三维板状产品，大大提高产品的密度均匀性，为了降低吸水率和吸湿率，提高憎水率，需要使用憎水效果强的粘结剂；为了满足标准中对纤维直径和渣球含量的要求，必须升级熔化和纤维成型设备；为了满足岩棉板尺寸精度的要求，必须采用高精度无尘切割技术。该标准的实施不仅促进了我国建筑外墙保温用岩棉产品从无到有的发展，为岩棉在建筑外墙保温系统中的应用提供了基础，而且促进了我国岩棉行业制造技术和设备水平的提高，使我国岩棉产品质量迈上了一个新台阶，也促进了岩棉行业的发展和岩棉产品的应用。

随着岩棉质量的提高，岩棉在建筑保温的更多领域得到推广，有助于改善普通人的生活环境和舒适度。为了引导岩棉产业健康发展，遏制低水平重复建设和盲目扩大产能，保护生态环境，促进节能减排，提高资源能源利用水平，更好地为建筑安全和建筑节能服务，工业和信息化部发布了《2012年岩棉产业准入条件》，明确了岩棉产品质量要求、岩棉生产企业技术装备水平、岩棉生产能耗、环保和综合利用要求

岩棉的绿色应用

岩棉作为一种A级防火绿色建筑材料，在国外，尤其是欧洲建筑市场得到了广泛应用，并形成了成熟的产品标准和体系认证指南。北欧人均消费20公斤以上，美国人均消费5~10公斤。因为防火，岩棉和矿渣棉在美国占70%，在德国岩棉几乎用于22米以上建筑的外保温。在我国，岩棉作为建筑保温材料的利用率近两年来也迅速提高，尤其是在公共建筑和消防要求高的高层建筑中，其在民用建筑中的利用率也稳步提高。据计算，外墙建筑每使用一吨岩棉保温产品，一年可节约标准煤约1.5吨，按岩棉产品25年生命周期计算，共可节约标准煤约40吨。以每吨岩棉生产400公斤标准煤(3000~4000千瓦时)的能耗为基准，能耗比例约为100倍。这个节能效果是相当可观的。

岩棉在建筑中的应用主要包括外墙保温、防火隔离带和屋面保温。

该外墙保温岩棉板具有抗压和抗拉强度高、吸水率和吸湿性低、尺寸稳定性好、不热膨胀或收缩、耐老化等优点。它可以与外墙系统兼容，为建筑提供有效的隔热、节能、防火和极端气候保护。岩棉不燃烧，不释放热量和有毒烟雾。当发生火灾时，它还能有效地阻挡火焰的蔓延，具有优异的防火性能。此外，岩棉不腐蚀碳钢、铝(合金)、铜等金属材料和建筑中的各种构件。它具有高效吸声、降噪和弹性消振的物理特性。不吸湿，耐老化，性能长期稳定。

岩棉带可作为防火隔离带，与燃烧性能达不到A级的保温材料配合使用，提高建筑物外墙的防火功能。在外保温系统中使用岩棉作为防火屏障，可以有效防止火焰在系统内部蔓延。在火灾情况下，防火隔离带不仅要防止或减缓火源对直接受影响区域内内外保温系统的攻击，还要防止火焰通过外保温系统向外蔓延。同时应能保持自身耐火结构的稳定存在，保持系统保护面的基本稳定。

高强度防火岩棉板可作为保温层和承重层，与柔性防水卷材、蒸汽保温层和系统扣件结合形成屋面系统，一般应用于工业建筑、机场、商场、体育场、仓储设施的钢结构或混凝土平屋面。该系统是一种防火安全、高效节能、吸音隔音的新型屋面系统，在欧美已得到广泛应用。

当然，岩棉作为一种保温材料，最早出现在工业领域。有些车间，只要有传热，基本就能看到岩棉。比如在锅炉上使用岩棉建造轻质炉墙，在保温的同时还可以减轻大型火力发电锅炉或快负荷锅炉的整体重量；此外，由于岩棉板可以弯曲，具有半硬半软的双重特性，可以作为大直径设备管道的保温材料，施工非常方便。

此外，岩棉的优异性能也引起了其他特殊领域的关注，如造船工业和农业。船舶是一种特殊的运输方式，尤其是远洋船舶。一旦发生灾难，救援、补给困难，逃生概率低。为了防止事故，这类行业特别注重材料的选择。在国内造船业，到上世纪末，各大船厂已经基本完成了用复合岩棉板替代硅酸钙板的进程。

在农业领域，无土栽培技术越来越受到重视。因为岩棉不含化学添加剂，还表现出优异的化学惰性、轻质、多孔性，对化学施肥没有影响。此外，由于它的高气相比和作物根的强疏水性，它是水培系统中的理想基质。90年代在国内引进使用，效果良好，受到园艺种植者的青睐。

岩棉的绿色生产

目前国内现有成熟的矿棉产品生产线单线产能为2 ~ 3万吨，但现有技术已不能满足更高产能、更低能耗、更自动化绿色生产的要求。为了改善这种状况，中国岩棉行业做了很多努力。如南京玻璃纤维研究所通过自主研发和部分关键部件的引进，实现了年产5万吨矿棉生产线的设计。这种生产线实现了矿棉的规模化生产，同时大大降低了生产能耗；在生产过程中，采用自动化智能物流系统，提高生产线的自动化程度。正是通过这种变化，传统岩棉行业的粗放型生产方式发生了改变，进而转向集约化生产管理模式。

节能减排是实现绿色生产的关键环节。但是从我国矿棉的发展现状来看，节能减排的任务还是很重的。在国家节能减排的大趋势下，矿棉生产中产生的废气、废水和废渣(以下简称“三废”)需要进行综合治理和管理，符合环境管理部门的检测和国家相关政策的要求。

一般来说，现代岩棉生产线要想实现绿色生产的目标，往往需要重点关注以下几点。一种是回收一氧化碳。众所周知，一氧化碳是有毒的，会造成温室效应。但同时一氧化碳本身就是一种燃料，是煤气的主要成分。现代生产线往往设置废气焚烧装置，以充分燃烧废气中的一氧化碳。同时，为了节约能源，余热也应该回收利用。比如换热系统可以先加热，也可以加热自来水，实现工厂生活区的日常热水供应，更彻底的达到节能的目的。第二，废水的循环利用。废水是几乎所有工业生产线都要考虑的问题。废水回收系统或废水净化系统是现代生产线所必需的。对于岩棉行业，废水经过滤装置处理后回用于粘结剂制备站，可实现生产废水零排放。三是过滤灰尘。粉尘是悬浮在空气体中的细颗粒，长期吸入会对工人和附近居民的健康造成很大危害。现代生产线应配备完善的粉尘过滤系统，过滤废气中携带的粉尘，实现废气的达标排放。同时，过滤后的粉尘应回收利用。第四，避免二氧化硫的排放。二氧化硫是酸雨的罪魁祸首，也危害人类的生命健康。现代生产线应配备脱硫系统，以去除废气中的二氧化硫，实现清洁生产的目标。第五，固体废物的回收。生产线产生的废渣和废棉应通过回用系统回用于矿棉生产，实现矿棉生产线固体废弃物的回收利用，降低生产成本。

目前，以南京玻璃纤维研究所设计的生产线为代表的一系列现代化生产线，通过上述一系列先进的环境处理技术，真正实现了工厂的清洁生产和环境友好。

同时，对于企业本身来说，实现绿色生产不仅符合国家政策和人民意愿，也有利于企业自身的利润。生产废物的乱排不仅损害环境和人民的利益，即使从企业自身利益的角度来看，也是一种短视行为。就上述固体废物回收而言，工业固体废物(简称工业固体废物)是指采矿废石、选矿尾矿、燃料废渣、冶炼和化工废渣等固体废物。根据《散装工业固体废物综合利用“十二五”规划》相关统计，散装工业固体废物总堆存量达到270亿吨，堆存新增占地40万亩。工业固体废物直接排放到环境中会造成严重的环境污染，而填埋处理占用大量的土地资源，同时造成资源浪费。

就矿棉产业而言，世界上少数发达国家开发了新的矿棉生产技术，利用工业固体废物代替天然矿石作为生产矿棉的原料，可以将90%以上的固体废物转化为有价值的废物。该技术的应用一方面降低了天然矿石的消耗，另一方面可以有效处理工业固体废弃物，实现能源的优化利用。是一项值得大力推广的技术。但我国生产矿棉所用的原料仍以天然矿石为主，添加少量工业废渣。然而，工业固体废物作为原料大规模应用于矿棉生产技术在我国仍处于起步阶段，迫切需要通过自主研发实现工业固体废物回收综合利用和天然矿石资源保护。如果采用矿棉生产新技术，预计2014年我国矿棉总产能为215万吨，将增加矿棉产业收入约8.6亿元，具有可观的经济价值。

17717366069