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我国石棉替代品生产使用、危害及防护措施状况
上传时间:2010/4/17 信息来源:中信珍珠岩 浏览次数:2166

【摘要】虽然石棉的用途广泛、价格低廉,但因其危害严重,存在着致癌问题,部分发达国家对石棉的使用进行了严格限制,为了降低石棉对人体健康的伤害,国际上大力提倡使用石棉替代品。本文对目前使用最多的石棉替代品:玻璃棉、岩棉等的生产使用、危害及防护措施状况进行了简单回顾。

【关键词】石棉  替代品  生产使用  危害  防护措施  玻璃棉  岩棉

    石棉是指自然界中以纤维形式存在的、具有商业价值的链状硅酸盐,作为非金属材料,由于它具有耐热、保温、耐磨、电绝缘以及耐化学腐蚀等优良的性能被各个领域广泛应用。
    石棉的主要制品为:①石棉纺织品(包括耐火的纺织品和防护服装、线、绳等);②石棉水泥制品(包括管子、绝缘板、建筑用材料及构件);③石棉电木制品(包括制动、刹车、摩擦零件及做耐酸设备的材料);④石棉橡胶制品(包括制动环、靴模、鞋楦等);⑤绝热材料;⑥石棉沥青材料(包括浸透沥青的石棉纸、防水材料等)。
    石棉的危害主要是长期吸入石棉尘可导致石棉沉着病。石棉沉着病患者的临床改变待征是支气管内膜炎和肺气肿,导致石棉肺。
    据统计,我国在死于石棉沉着病人中,患各种癌症而死者占37.8%,其中女性接触石棉粉尘的平均工龄为16年,男性为20年时,从确诊为石棉沉着病到死亡的时间为15——30年。
    虽然石棉的用途广泛、价格低廉,但因其危害严重,存在着致癌问题,部分发达国家对石棉的使用进行了严格限制,当前大力提倡使用石棉替代品,我国也早已开始石棉替代品的生产使用、危害及防护措施研究。
    石棉替代品生产和应用发展很快,目前已知有150多种,但最常用的有:玻璃棉、岩棉、渣棉及漂白土纤维、绿坡石、海泡石等,由于其仍具有生物活性和致病力,已受到重视。
    1. 石棉替代品的生产使用现状
    1.1. 岩棉
    岩棉(ROCK WOOL)是以精选玄武岩或辉绿岩为主要原料,加一定比例的矿渣,经高温熔融制成的人造无机纤维,深加工制成岩棉板、岩棉管、岩棉毡等系列产品。具有绝缘、消音、耐火、导热系数小、隔冷热,自重轻,价格较低,且具有优越的防火性能等特点,广泛应用于石油化工、电力、建筑、冶金等行业,是管道、贮罐、烟道、车船等工业设备理想的保温建筑材料。由于用途广泛,发展迅速,是目前作为石棉替代品之一。
    我国早在60年代已开始生产岩棉。但当时质量、产量均较低,属初级产品,主要用于工业设备的保温节能。1979年,北京新型建材厂引进瑞典技术,建成我国第一条年产16300t岩棉制品生产线。在消化吸收国外技术的基础上,80年代中期起,我国先后自行设计建造了南京、兰州、长沙等多条大型岩棉制品生产线。在诸多纤维保温材料中岩(矿)棉生产量最大,目前全国年生产能力已达6O万T以上,产品已发展成(半)硬板、保温棉毡、保温带、保温管套、装饰吸音板、粒状棉喷涂材料等等,并逐渐大量应用于工业与民用建筑,噪声控制和船用防火材料。
    1.1.1. 建筑行业使用岩棉型材种类:
   (1) 防水保温复(2) 合卷材
    上海市建筑研究院研制的防水保温复合卷材,采用半硬质岩棉板条与各种新型卷材复合,半硬质棉板条宽约10cm,用热熔型胶粘剂成排粘结于卷材上,以便此复合卷材作为产品可以成卷搬运。
   (3) 钢丝网岩棉夹芯复(4) 合板
    这是一种十分灵活的多功能、多用途复合板材。采用两层钢丝网片为主要骨架,中间填充半硬质岩棉板。两层钢丝网之间用短钢丝联系,组成一个十分稳固的半空间网架体系,运到现场安装后,在钢丝网两外表面分别喷涂或抹涂2.5cm厚水泥砂浆,即成为可作为内、外墙体及屋面的钢丝网岩棉夹芯复合板。
   (5) 岩棉彩钢复(6) 合板
    采用彩钢框架,其芯材采用100kg/m3容重的岩棉板。其厚度为10cm,传热系数仅为0.38W/(m2K),每平方米重量只有20kg,十分轻便。
    岩棉彩钢复合板因全部为非燃烧材料制作,因此防火性能优越,且可工厂化大批量生产,便于机械化作业施工,是今后工业与民用建筑的发展方向。尤其可实现灵活隔断,便于住宅户型随人口的增减而自由改变。但目前成本还较高,每平方米约近200元,在住宅建设中尚难大量推广。
   (7) 薄壁砼岩棉复(8) 合板
    薄壁砼岩棉复合板是国家建材局“六五”科技攻关项目,1986年通过鉴定,并在北京、哈尔滨等地推广应用。它与住宅框架轻板体系结合作为内外墙体挂板,节约能耗显著。其热阻值为1.99m2K/W,成本也较低,每平方米仅约40——50元。
   (9) GRC岩棉复(10) 合板
    GRC板即玻璃纤维增强水泥板,70年代首先由英国研制开发成功,我国经“六五”科技攻关,于北京建成年产2万m2中试生产线,1986年通过鉴定,目前已在全国推广生产。GRC抗裂性好,抗拉及抗冲击强度高,且成型性好,易于制成轻质高强制品,因此GRC板最薄可做成5mm甚至更薄。GRC板不燃、不锈、不裂、不易老化,用途十分广泛。
    以GRC板与岩棉板复合,可作内、外墙板,也可作屋面板。其重量很轻,200 m m 厚的板,每平方米仅重90kg。热阻值2.52m2K/W,保温、隔热性能良好,是一种很有前途的住宅建筑用材。
    1.1.2. 噪声控制材料:
    岩棉因具有吸声系数高、容重轻、不燃、不腐不蛀、不老化等特性,为当今重要的吸声材料,广泛应用于噪声控制工程中吸声降噪,消声器和轻薄结构隔声,以及厅堂音质中控制混响时间。
    上海新型矿物棉制品厂于八十年代中期从国外(日本)引进先进的生产设备和技术,生产的岩棉板质量较高,品种规格齐全,是一种性能良好的强吸声材料。
    聚氯乙烯——岩棉复合发泡吸声材料,不仅在高频处保持了良好的吸声性能,而且在中低频处极大地改善了材料的吸声性能。并且这种材料的制作工艺简单,成本低廉,有良好的阻燃性能,在工业和民用建筑中有广阔的应用前景。
    1.1.3. 船用防火材料:
    由岩棉制作的复合岩棉板是当今国际上最先进的船用内装饰板材,可作为耐火分隔用的围壁板、衬板(里子板)和天花板(“望天”里子板)。
    1.2. 玻璃棉
    玻璃棉是将石灰石、叶腊石、石英砂、硼镁石、萤石等岩石粉碎成粉末,搅拌均匀并配以硫酸钠、芒硝等物质后,在1000—1500℃下熔融,通过不同技术(如拉丝、吹丝、离心等)制成的人造无机纤维。
    由于玻璃棉作为一种新型的无机非金属材料,具有绝热、隔音、耐高温、抗腐蚀、强度高、密度小、柔软回弹性强、保温性能好、吸声强、防潮性好等性能,深受市场欢迎。其应用范围逐步推广到航空、造船、石油化工、建筑、冶金、电气、医疗等领域。
    我国玻璃棉自1958年才开始采用火焰喷吹法小规模生产,1962年以后逐渐建立日产1——6吨玻璃棉的蒸气立吹法生产线,使我国的玻璃棉生产具有了一定的规模。但是,蒸气立吹法生产的棉纤维粗、渣球多、质量较差;火焰喷吹法生产的超细棉均以原棉方式销售,玻璃棉的品种、质量及生产装备均处于发展的初级水平。此种生产状况延续了许多年。为改变我国玻璃棉生产能耗大、无制品、产量小的落后面貌,上海平板玻璃厂和北京玻璃钢制品厂相继从日本引进4000吨/年的离心喷吹法技术设备,分别于1987年9月和1988年8月投产,从而使我国玻璃棉制品在品种、质量、应用领域方面都有了很大发展。到80年代末期,玻璃棉及其制品的销售却不尽人意,尽管售价与矿物棉的相差不大(按每立方米之价格比较),其销售依旧乏力,然而进入90年代,玻璃棉及其制品的需求与生产增长异常迅猛,与其它绝热吸声材料的供大于求状况相比,玻璃棉出现了供不应求的局面,可谓一枝独秀。
    我国从1992年开始,玻璃棉制品呈现热销态势,尽管售价迅速上涨,依然供不应求到1993年,部分生产企业的某些制品已供不应求,加上原材料、燃料的涨价,致使玻璃棉的市场价格大约上扬了20%左右。此时在我国北京、上海、江苏的三条离心玻璃棉生产线年产量为12500t,只能满足市场需求的2/3。市场的热销刺激了生产,一些商家把眼光盯住了热销的我国离心玻璃棉市场,1993年以来,各地区、各企业纷纷与外商洽谈,与国内科研设计单位联手,欲上马生产玻璃棉,一股玻璃棉的生产热正在形成。同时,国外生产商亦看好我国市场,法国、美国、日本等国的市场营销人员多次来华,考察我国市场,设立办事处。1994年至1995年出现了第二轮引进建线热。相继立项并投产了5条生产线,新增生产能力42000t,这5条生产线部分或全部引进国外技术和设备。至此,我国实际拥有的离心玻璃棉生产线年生产能力达到5.4万t,而1995年实际消耗量为2.5万t,供需比例约为2.16:1,产大于销的矛盾已相当明显。但是某些企业未看到这些“热销”背后隐藏的危机、又纷纷上马玻璃棉生产线。
    到目前为止,我国离心玻璃棉的设计年生产能力为12.4万t,比1995年前增加了6万t,实际年总产量为11.2万t。据玻璃棉专业委员会统计,1996年我国离心玻璃棉实际消耗量为35200t。2000年我国离心玻璃棉的设计总产量为150000 t。离心玻璃棉的销售价格由高峰时的2.5——3万元/t,下跌到现在的0.9——1.0万元/t。这就是我国离心玻璃棉生产和经营的现状。
    目前市场对玻璃棉制品的需求主要是离心玻璃棉板,它不仅适用于建筑围护结构的隔热保温与吸声,还可喷、贴饰物作吊顶材料,档次较高,用途广泛。而湿法板、超细玻璃棉的市场需求并不旺盛。由此也可以看出,90年代以来,各类建筑对中高档建筑材料的需求殷切。
    从离心玻璃棉的使用来看,主要用于公用设备和管道保温,建筑墙体保温。应用增长的应用领域主要是建筑业。北京地区对采用玻璃棉作围护墙体的保温进行了有益的探索,而目前对玻璃棉的应用仅限于室内吊顶装饰。
    2. 石棉替代品的危害现状
    石棉替代品对人体健康的危害有:
    呼吸系统危害:
    接触玻璃棉、岩棉、矿棉的工人均可出现x线胸片改变:即尘肺改变。肺功能测定FVC(用力呼气量)低于正常,但远不如石棉工人严重。对接触玻璃纤维工人肺活检病理检查表明,肺组织内有玻璃纤维尘细胞灶,胶元轻度增生,肺癌、肺脓肿。当接触较低浓度时(2.5根/毫升),即使长达20年,工人肺功能改变也不大。接触高浓度玻璃纤维尘的工人,出现上呼吸道刺激症状和哮喘发作。自患者肺灌洗液中可检出0.5、O.7μm粗的玻璃纤维。
    此外,漂白土纤维、绿坡石、海泡石等接触工人胸片显示有不典型的阴影,肺活检有细支气管炎、网状纤维增生、纤维灶等改变。
    皮肤危害:
    玻璃纤维工人多发生接触性皮炎,但部分工人可以逐渐耐受,称为“硬化现象。对皮肤损害的程度,依纤维直径和表面粗糙性而异,目前公认,纤维直径超过5μm,才具有明显刺激作用。
接触玻璃纤维、岩棉的工人,有少数人出现皮肤过敏,但迄今未证实这些纤维本身是致敏原。
    眼睛及粘膜危害:
    接触玻璃纤维等工人可患结膜炎和角膜炎,严重者可见角膜混浊和局部脓肿。自患者眼内可以冲洗出直径3μm以下的纤维。对患者眼球的病理检查,可见角膜上皮细胞增生,结膜液粘蛋白含量增加,表明是机械性刺激作用。动物实验证实有类似的病理改变。
    实验表明,当纤维粒径、长短相似时,石棉替代品亦可产生与石棉相近的毒性和致癌性。
    石棉替代品粉尘对人和动物具有一定的生物学损害作用,其生物学活性及病理作用虽不及石棉,但作为石棉代替品的大量生产和使用,对其危害不容忽视。
    3. 石棉替代品的防护措施
    由于石棉替代品的生物学作用与石棉相似,但其危害严重度远低于石棉,且在人体内的行为、转移、清除与石棉相似,其致癌机理也相仿。致纤维化和致癌效应的产生,都必须以在组织中积累足够数量的纤维为前提。因此,减少接触是防治石棉替代品职业危害的根本对策。
    主要防护措施有:
    密闭尘源:主要是生产机械的密闭。整体、局部。
    通风除尘:在必须敞开处,安装局部排风设备,将纤维粉尘收集后排出。
    湿式作业:预先将材料湿润,或喷雾洒水,可大大减少粉尘的产生量。
    个体防护:在其它措施达不到要求或不能采取措施时,佩戴合适的防尘面具、防护服。

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