石棉又称“石绵”,为商业性术语,指具有高抗张强度、高挠性、耐化学和热侵蚀、电绝缘和具有可纺性的硅酸盐类矿物产品。它是天然的纤维状的硅酸盐类类矿物质的总称。下辖2类共计6种矿物(有蛇纹石石棉、角闪石石棉、阳起石石棉、直闪石石棉、铁石棉、透闪石石棉等)。石棉由纤维束组成,而纤维束又由很长很细的能相互分离的纤维组成。石棉具有高度耐火性、电绝缘性和绝热性,是重要的防火、绝缘和保温材料。
石棉很早就用于织布,中国周代已能用石棉纤维制做织物,因沾污后经火烧即洁白如新,故有火浣布或火烷布之称。目前石棉制品或含有石棉的制品有近3000种,主要用于机械传动、制动以及保温、防火、隔热、防腐、隔音、绝缘等方面,其中较为重要的是汽车、化工、电器设备、建筑业等制造部门。由于石棉纤维能引起石棉肺、胸膜间皮瘤等疾病,许多国家选择了全面禁止使用这种危险性物质,其他一些国家正在审视石棉的危险。
中国周代已能用石棉纤维制做织物,因沾污后经火烧即洁白如新,故有火浣布或火烷布之称。列子书中就有记载:“火浣之布,浣之必投于火,布则火色垢则布色。出火而振之,皓然疑乎雪”。马可波罗曾说道一种“矿物物质”,被鞑靼人用来制作防火服。
在法国,拿破仑皇帝曾对石棉很感兴趣,并鼓励在意大利进行实验。最古老的石棉矿是在克里特岛(希腊)、塞浦路斯、希腊、印度和埃及发现的。在18世纪,欧洲共记载了20个石棉矿,最大的是位于德国的赖兴斯坦(Reichenstein)。在美洲大陆,宾夕法尼亚州开采石棉始于17世纪末期。
1860年以后工业采矿发展起来,这既是受到了意大利和英格兰纺织工业的驱动,又是因为在南非、北美和俄国发现了大型石棉矿藏。
1900年前后,全世界开采的石棉数量大约是每年30万吨。石棉采矿自工业时代开始一直不断发展,1975年约500万吨的石棉被开采出来,此后,吸入石棉粉尘带来的健康风险被广为传播开来,使用石棉的数量逐步下降,到1998年降至300万吨上下。
也称纤维蛇纹石石棉[1],或温石棉(chrysotile),主要成分有二氧化硅、氧化镁和结晶水,它的分子式是Mg6[(OH)4Si2O5]2。蛇纹石石棉呈白色或灰色,半透明;没有磁性、不导电、耐火、耐碱,纤维坚韧柔软,具有丝的光泽和好的可纺性。目前世界所产石棉主要是蛇纹石石棉,约占世界石棉产量的95%。
包括青石棉(crocidolite)(亦称兰石棉或紫石棉)、铁石棉(amosite)、直闪石石棉(anthophyllite)、透闪石石棉(tremolite)和阳起石(actinolite)。角闪石类石棉各品种由于含有钠、钙、镁和铁成分数量不同而相区分。须注意,蛇纹石和角闪石矿物本身可有纤维结构或非纤维结构两种,有纤维结构的蛇纹石和角闪石才称为石棉。
石棉纤维的轴向拉伸强度较高,有时可达374×10^4㎏/㎡,但不耐折皱,经数次折皱后拉伸强度显著下降。石棉纤维的结构水含量为10~15%,以含14%的较多。加热至600~700℃(温升10℃/分)时,石棉纤维的结构水折出,纤维结构破坏、变脆,揉搓后易变为粉末,颜色改变。
石棉纤维的导热系数为0.104~0.260千卡/米·度·时,导电性能也很低,是热和电的良好绝缘材料。石棉纤维具有良好的耐热性能,一般在300℃以下加热2小时重量损失较少,若在1700℃以上的温度下加热2小时,温石棉纤维的重量损失较多,其他种类石棉纤维重量损失较少。
角闪石石棉属于单斜晶系构造。颜色一般较深,比重较大,具有较高的耐酸性、耐碱性和化学稳定性,耐腐性也较好。尤其是蓝石棉的过滤性能较好,具有防化学毒物和净化被放射性物质污染的空气等重要特性。
蛇纹石石棉和闪石石棉的区分是:把石棉放在研钵中研磨,蛇纹石石棉成混乱的毡团,纤维不易分开,闪石石棉研磨后易分成许多细小的纤维。不含铁的石棉呈白色,含铁的石棉呈不同色调的蓝色。纤维状集合体丝绢光泽,劈分后的纤维光泽暗淡。
石棉是彼此平行排列的微细管状纤维集合体,可分裂成非常细的石棉纤维,直径可小到0.1微米以下。完全分裂开松后,用肉眼很难观察,因而是良好的细菌过滤材料。
纤维长度超过8毫米的石棉与20~25%的棉纱混合可制成防火纺织材料,较短的纤维可用于制作石棉胶合布、石棉板和绝缘材料等。蓝石棉具有独特的防化学毒物和净化放射性微粒污染空气的性能,被用于制作各种高效能过滤器,用它制造的石棉纸过滤效率达99.9%。
垂直裂隙的石棉纤维称为横纤维,一般长度在30厘米以下,蛇纹石石棉多以这种形式产出,平行裂隙方向延长的石棉纤维称纵纤维,其长度可达1米以上,蓝石棉多为纵纤维。其他石棉这两种纤维均有。