岩棉与矿渣棉同属矿物棉,它们之间在生产工艺、纤维形态、耐碱性、导热系数、不燃性等方面存在不少共同点。人们通常将岩棉和矿渣棉统称为岩棉,因此易将两者看成是同一种东西,甚至认为矿渣棉色泽洁白,比灰绿色的岩棉更为“纯净”些,这是一种误解。虽然它们都属矿物棉,但也还存在一些不容忽视的差别。形成这些差别的主要原因,是原料成份的不同。

  1、岩棉与矿渣棉化学成份及酸度系数的比较在我国,矿渣棉的主要原料一般为高炉渣或其它冶金炉渣,岩棉的主要原料则为玄武岩、白云石或辉绿岩,它们的化学成份差异较大。

  高炉渣化学成份的特点是,SiO2+Al2O3+CaO+MgO含量高达90%～95%,而Fe2O3+FeO含量小于1;玄武岩和辉绿岩化学成份的特点是,SiO2+Al2O3+CaO+MgO含量为77%～83%,比高炉渣低10%左右,而Fe2O3+FeO含量平均在11%左右,最高时可高达17%,是高炉渣中铁氧化物含量的十数倍。鉴于以上两类原料的不同特点,以它们为原料分别生产出来的矿物纤维也具有不同的化学成份特点。岩棉的酸度系数MK一般大于1.5,甚至可高达2.0以上;矿渣棉的MK一般只能保持在1.2左右,很难超过1.3,这是因为若要进一步提高矿渣棉的酸度系数,就必须提高熔体中SiO2和Al2O3的含量,使CaO和MgO含量相应地有所降低,在铁含量较低的情况下,势必使熔体的粘度增大,以致难以保证矿渣棉纤维的品质。含氧化铁较低的熔体,当其MK=1.2左右时,在最佳成纤温度下有宽而稳定的粘度范围,这种情况下即使流股温度上下波动100℃,其纤维质量和成纤率将不受很大的影响。但是,随着酸度系数逐步提高,熔体稳定性变差,对温度变化的敏感性也随之提高,只要温度略有波动,其粘度将发生较大幅度的变化,甚至无法成纤,这就是矿渣棉酸度系数一般均在1.2左右、不可能象岩棉酸度系数达到1.5的原因所在。

  2、岩棉与矿渣棉性能的差异

  岩棉与矿渣棉化学成份及酸度系数的差别,导致它们在性能上也有一定的差别。

  2.1岩棉与矿渣棉耐水性的差别

  尽管岩棉与矿渣棉都属于硅酸盐CaO-Al2O3-SiO2物系中的产物,但由于它们化学成份上的差异,硅灰石、铝方柱石、钙长石均不具备水硬特性,遇水后变化很小,使岩棉具有较好的耐水性。

  矿渣棉组成的硅灰石-铝方柱石-硅酸二钙的结晶作用区内,其中虽然铝方柱石、硅灰石不会与水发生反应,但硅酸二钙在一定条件下能同水起反应,这与硅酸二钙的基本结构有关。每一种构造在一定的温度范围内是稳定的,但能随温度的变化进行多晶转变，在实际成纤过程中,熔体不是缓冷而是被急骤冷却,其粘度随温度的急降而迅速增大,这时离子运动受阻,不可能继续有规则地排列,抑制了晶体的生长,硅与氧离子便连接成连续、不规则的网架，这意味着它将在水溶液的作用下,形成更多的水化硅酸盐和水化铝酸盐,使矿渣棉纤维在潮湿环境中的稳定性下降。

  岩棉中很少存在2CaO·SiO2,所以它的耐水性比矿渣棉高得多。岩棉与矿渣棉的pH值差别较大,岩棉的一般小于4,属耐水性特别稳定的矿物纤维;矿渣棉的一般大于5,甚至超过6,其耐水性只能是中等稳定或不稳定的。由于两者间存在这一差别,矿渣棉不宜在潮湿环境中使用,特别在保冷工程中应慎用。在保冷工程中,热流方向是从外部向内部流动的,与保温工程热流方向相反,外界的潮气将随热流一起渗入保冷材料内部,并随温度降低而结露凝结成水,如果在此处使用矿渣棉,其纤维会逐渐水化而被破坏,降低了保冷层的使用寿命,而使用岩棉就不存在这一弊端。

  2.2岩棉与矿渣棉耐热度的差别

  如前所述,在矿渣棉生产过程中,因熔体被急冷而使其中的硅酸二钙，处于不稳定状态之中。这样,矿渣棉用于保温工程之后,当其工作温度超过675℃又逐渐冷却下来时,因矿渣棉保温性能较好,在工作状态下冷却过程缓慢,此时其密度由3.28降至2.97,体积膨胀了10%左右,使矿渣棉产生粉化而解体。因此,矿渣棉的使用温度,不宜675℃。而岩棉没有这一转化,使用温度可高达800℃以上,其软化温度高达900～1000℃。

  2.3岩棉与矿渣棉耐腐蚀性的差别

  高炉在冶炼中主要作用之一是脱除生铁中的大部分硫,防止生铁在使用过程中产生热脆现象。这些脱除的硫,以硫化钙(CaS)的形态留在高炉渣之中。在生产矿渣棉时,这部分CaS又随之进入矿渣棉中,其含量在5%左右。当矿渣棉在湿度大的环境中使用时,其中的CaS遇水会分解为Ca(OH)2和H2S:CaS+2H2O=Ca(OH)2+H2S。这两种反应产物对矿渣棉的使用均产生不良影响:①Ca(OH)2使水呈碱性,矿渣棉中的β-2CaO·SiO2在碱性水溶液的激发之下,更促使其水化反应的进行,使矿渣棉耐水性进一步降低;②H2S气体可溶解于水生成氢硫酸,在与金属接触时将起腐蚀作用。

  岩棉一般以玄武岩或辉绿岩为原料,除在熔炼时由焦炭带入微量硫外,不存在更多的硫来源,因而其对金属无腐蚀作用。事实上,无论是岩棉或矿渣棉,在其使用过程中不可避免地会与金属接触以及存在水气,因此,在选材时这两种材料在耐腐蚀方面的差异不容忽视。

  3、结语

  岩棉与矿渣棉虽然存在很多相同之处,但也存在一些明显的不同之处,因此不能完全混为一谈。在选用矿物棉作为隔热材料时,务必根据隔热工程的具体情况,结合岩棉和矿渣棉各自的特点加以正确的选择,特别对于两者在耐水性、耐热性和耐腐蚀性这三方面的特定条件下的使用,更应予以重视。