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岩棉与矿渣棉的性能差异研究

放大字体  缩小字体    发布日期:2019-10-09  来源:南京玻纤院  浏览次数:1350
核心提示:本次报道将从材料质量问题着手,通过系列的科学验证来说明岩棉与各类矿渣棉在性能上的差异。

随着建筑行业对防火保温节能要求的不断提高,各种保温节能材料被广泛应用于建筑保温工程。岩棉作为A级防火保温材料,因其具有良好的绝热性、不燃性、化学稳定性,是主要的外墙保温材料之一。有数据显示,在瑞典及芬兰等西欧国家,80%以上的建筑保温采用岩棉制品,在北欧也有约20kg以上的人均消耗量,在美国有5~10kg的人均消耗量。国内的岩棉行业也呈现出快速发展的态势,产能从十几万吨发展到目前的四百万吨左右。


但快速发展的过程中也暴露出一系列的问题,严重影响行业的可持续发展。特别是近年来,建筑外墙岩棉保温层脱落的事件时有发生,甚至引发人身安全事故。岩棉材料被推上风口浪尖,一刀切的全面否定舆论甚嚣尘上。客观理性地分析这类失败的岩棉外墙保温工程案例,不难发现其原因主要是系统施工类问题和材料本身质量问题。伴随着岩棉行业快速发展的过程,以次充好、鱼目混珠的现象也充斥整个岩棉市场,特别是矿渣棉混淆代替岩棉在外墙外保温中使用,严重干扰行业健康发展,是造成很多事故工程的主要原因。


本次报道将从材料质量问题着手,通过系列的科学验证来说明岩棉与各类矿渣棉在性能上的差异。


矿渣棉混淆代替岩棉在外墙外保温中使用的情况是如何产生的?


岩棉是矿物棉的一种,是以天然岩石如玄武岩、辉绿岩等为主要原料,经高温熔化后制成蓬松状柔韧性较好的短细纤维棉。


矿渣棉也是矿物棉的一种,是以工业矿渣、炉渣及其他废料为主要原料,经高温熔化后制成蓬松状短细纤维棉。


目前市场上的矿渣棉基本分两类:一类是以铁矿渣为主要原料制作的矿渣棉;另一类是以铁合金渣为主要原料制作的铁合金渣棉。


其与岩棉的生产工艺类似,都是高温熔融后的流股,经离心法制成的纤维状绝热制品,在某些领域内的使用范围有重合,例如两者都能在工业绝热领域使用。其外观均与岩棉比较相像,非专业人士很难直接分辨两者的差别。


岩棉和矿渣棉应用上有哪些差异呢?


岩棉和矿渣棉最根本的区别是原材料的区别,原材料不同导致了化学成分不同。成分决定结构,结构决定性能。


以天然岩石玄武岩、辉绿岩等为主要原料生产出的岩棉产品,其化学组分决定了产品具有高化学稳定性、长期耐候性、高耐温性、高耐水性、高耐腐蚀性等性能。而以高炉炼铁渣为主要原料生产的传统矿渣棉,因矿渣原料的化学成分,导致其产品相较于岩棉产品,在化学稳定性、耐候性、耐温性、耐水性、耐腐蚀性上均有较大差距。在行业发展过程中也形成了共识,矿渣棉不能应用于外墙保温等对保温材料化学稳定性有较高要求的领域,因此国标GB∕T25975-2018《建筑外墙外保温用岩棉制品》中也明确将矿渣棉排除在外。


随着我国对固废治理的不断加强,工业固废循环利用得到长足发展,利用工业固废作为替代原料生产矿物棉也成为行业未来发展方向之一,近年来也涌现出一批以热态硅锰渣、热态镍铁渣、煤矸石、粉煤灰等为原料生产的矿渣棉产品。作为矿渣棉领域的新发展,同时又能兼顾工业固废的循环使用,这一点值得肯定。但新的工业固废的引入,又带来了新的化学组分的变化,例如:镍、锰、铜、钛、钾、钠及其氧化物等。针对这一类成分的变化,我们将开展系列科学试验来科学分析,通过试验数据比对说明不同产品性能的差异。


将要开展两个方面的试验


1.针对化学成分的变化进行的系列试验,包括:


1)化学全组分分析

重点对比分析有不同原料引入的镍、锰、铜、钛、钾、钠及其氧化物的形态和质量比例。


2)晶态分析

重点对比分析有不同原料引入的镍、锰、铜、钛、钾、钠及其氧化物的在玻璃网格中的作用。包括各成分对熔液及棉中结晶含量的影响。


3)微结构键能分析

通过X光电子能谱仪对比分析不同化学组分对网格结构平均键能的影响。


4)温度粘度曲线

重点对比分析不同化学组分对高温熔体温度和粘度的影响。


5)新生态纤维强度分析

对比分析不同化学组分熔体在同一工况下形成玻璃纤维单丝的强度。


6)耐水性分析

重点对比分析不同化学组分纤维的水解析出性能。


7)耐热性分析

重点对比分析不同化学组分纤维产品的高温稳定性能。


8)耐腐蚀性分析

重点对比分析不同化学组分纤维产品的化学稳定性能。


2.以GB/T25975-2018《建筑外墙外保温用岩棉制品》中各项性能指标为依据进行对比试验。


南京玻璃纤维研究设计院作为玻璃纤维行业唯一的科研院所,肩负行业发展使命的同时,也一直致力于环保和资源再利用的研究和推广。南京玻纤院将联合国家玻璃纤维及制品工程技术研究中心,共同开展利用工业固废作为可替代原料生产矿物棉的成套工艺技术及装备的研发工作。同时也将联合国家玻璃纤维产品质量监督检验中心、全国绝热材料标准化技术委员会、中国硅酸盐学会绝热材料分会以及行业中的龙头企业共同开展针对不同化学组分的矿物棉应用性能研究,通过对比试验,把岩棉、矿渣棉的应用问题辨识清楚,规范行业发展。

 
 
 
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