保溫材料按照材質(zhì)組成來劃分，大致可以分為兩大類：一是有機聚合物絕緣材料，如發(fā)泡聚苯乙烯泡沫板、硬質(zhì)聚氨酯泡沫板等；二是無機保溫材料，如
巖棉、玻璃棉、泡沫玻璃板等。其中，以
巖棉、玻璃棉為代表的礦物棉因具有其他保溫材料所不具有的優(yōu)點，在保溫材料行業(yè)內(nèi)備受推崇，產(chǎn)量一直呈現(xiàn)逐年上升的態(tài)勢。其中
巖棉以其更高的耐火極限和熔點溫度，在建筑保防火保溫方面更受青睞，近幾年來，產(chǎn)量呈一路增長態(tài)勢。
巖棉是目前使用量最大、增長最快的無機保溫材料。那么究竟什么是
巖棉？
巖棉是不是一種綠色的保溫材料？本文將從
巖棉的特點、應用和生產(chǎn)等方面進行闡述。
巖棉的定義
顧名思義，
巖棉（rockwool）可以理解成用石頭做成的棉織品。巖棉的發(fā)現(xiàn)是在夏威夷島第一次火山噴發(fā)之后，島上的居民在地上發(fā)現(xiàn)了一縷一縷融化后質(zhì)地柔軟的巖石，這就是最初人類認知的巖棉纖維。當把這種纖維制作成板狀、氈狀或者管狀材料后，它就被賦予了很好的保溫隔熱、吸音降噪的性能。
在上世紀初，西方國家就已經(jīng)實現(xiàn)了巖棉的工業(yè)化生產(chǎn)。其大致步驟是，將一定粒徑的原材料和焦炭按照設計的配合比送入熔制爐（沖天爐）中熔化成液體，液流經(jīng)過導液槽流入離心成纖設備上被拉長成短纖維。在成纖過程中將粘結(jié)劑、憎（親）水劑等噴灑在纖維表面。這樣，巖棉的每根纖維表面均有粘結(jié)劑和憎（親）水劑，成板后制品無論如何切割，其表面均具有憎（親）水性。纖維經(jīng)過集棉裝置成為棉片。棉片輸送到擺錘機上進行疊棉，棉片在運動中疊加，成為一定厚度的疊加棉層。當對巖礦棉的力學強度有要求的時候，棉層進入打摺機中進一步擠壓堆疊，或者再經(jīng)過縱向壓摺，進一步加大棉層的空間交叉絞合。然后進入固化爐中固化，固化作用是將粘結(jié)劑在一定溫度下固化，使材料定型成為具有一定抗壓強度的制品。連續(xù)固化得到的制品經(jīng)過切割裁剪，成為一定規(guī)格的板材，最后檢驗包裝，得到最終的巖棉產(chǎn)品。
巖棉VS其他材料
石棉（asbestos）也是一種廣為人知的纖維材料。對普通人來說，“巖”和“石”聽起來非常接近，把這兩種材料混為一談的大有人在，這種認知偏差可能導致了對巖棉產(chǎn)業(yè)的負面影響，甚至會引發(fā)一些社會矛盾。近日，南京萬科“毒墻門”事件就是一個縮影。
那么，巖棉和石棉有什么區(qū)別呢？它們之間最本質(zhì)的不同是，巖棉一種非晶態(tài)的人造纖維，石棉是晶態(tài)的天然礦物纖維。石棉具有一些比較好的性能，如耐磨擦、耐高溫、絕緣性等，在有些領域還不可替代。但由于石棉的纖維是晶態(tài)的，它的纖維尺寸極小，其直徑僅有頭發(fā)絲的百分之一，且穩(wěn)定性好，能在空氣和水中懸浮數(shù)周。石棉已經(jīng)被確認對人體健康是有害的，被國際癌癥研究中心肯定為致癌物，在建材領域被明令禁止使用。
說到這里，有些讀者可能會想，既然石棉對人體有害，那么巖棉也是礦物纖維，它對人體有沒有害處呢？其實對這一點倒不用擔心�，F(xiàn)在巖棉的單纖維直徑普遍在3微米以上，這種尺寸的纖維很難被人體吸入。世界衛(wèi)生組織已經(jīng)就巖棉纖維是否致癌進行了大量研究，結(jié)果清楚表明：巖棉纖維不是致癌物。另外，歐洲權(quán)威機構(gòu)已經(jīng)在這個問題上有幾十年的研究經(jīng)歷，也沒有任何證據(jù)說明巖棉具有致癌性。國際癌癥研究署的專題項目（MonographsProgramme）專家組得出的結(jié)論是，常用的隔熱玻璃棉、隔熱巖棉與隔熱礦渣棉的玻璃纖維棉，不被歸類為人類致癌物質(zhì)。在國內(nèi)的學術界，也已經(jīng)有專家在巖棉與人體健康的問題上做出了研究，指出在生產(chǎn)車間工作的工人和辦公區(qū)工作的員工，他們的肺部情況沒有顯著的區(qū)別。正是出于以上強有力的理論基礎和客觀事實，巖棉在西方發(fā)達國家得到大力推廣和應用。
巖棉在綠色環(huán)保節(jié)能領域起到了重要的作用，因為巖棉具有極好的隔熱性能。熱導率是衡量材料絕熱性能的一項重要參數(shù)，熱導率越小，其隔熱保溫性能就越好。從這個角度上來說，巖棉制品的隔熱性能是鋼筋混凝土的40倍，是磚土結(jié)構(gòu)的20多倍，是水泥砂漿的30倍，是木材的3～5倍。用一種形象比喻就是，如果建筑用了巖棉板做保溫，就像大樓穿上了棉衣。
但在所有的保溫材料中，巖棉的絕熱性能并不是最出色的。比如，巖棉的隔熱性能可能要稍遜于聚氨酯發(fā)泡材料等。但是為什么巖棉在綠色節(jié)能領域如此備受推崇呢？
目前建筑領域采用的有機保溫材料主要有模塑聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）、擠塑聚苯乙烯泡沫材料（XPS）、聚氨酯（PU）和酚醛泡沫（PF）等。它們都是泡沫形態(tài)的有機材料，在很多方面都擁有極為優(yōu)秀的性能，如質(zhì)量輕、隔熱性好、隔聲性能優(yōu)，具有一定的彈性、低吸水性、耐低溫性，易加工等。這些材料技術成熟、施工方便、性價比高，是保溫節(jié)能建筑設計和建筑施工單位常用的隔熱體系。但是這類材料有個致命的缺點，那就是防火性能。眾所周知，有機材料都非常易燃。在樓房遭遇火災的時候，它們不僅不能起到防火作用，其本身反而會成為一種燃燒物，加速火勢的蔓延，而且在燃燒時會釋放大量的熱并產(chǎn)生大量有毒煙氣，造成被困人員及救援人員傷亡。雖然有研究表明可以通過改性手段對這類有機材料進行處理，提高它們的防火等級，但是由此帶來添加阻燃劑的毒性問題仍然不容忽視，因此在高層建筑及防火要求高的公共建筑中，它們都不是很好的選擇。
相比這些有機的保溫材料，巖棉作為A級不燃防火材料，其防火性能就顯得尤其難能可貴。對一幢建筑來說，其防火性能的重要性不言而喻。近年來幾次重大火災安全事故，引起了建材行業(yè)的反思，也促使政府對建材行業(yè)做出了強制規(guī)定。在這種大環(huán)境下，巖棉所具有的極為優(yōu)秀的防火性能就成為了和其他保溫材料進行競爭的最大優(yōu)勢。無論是中國還是在歐美國家，巖棉都被視作一種良好的建筑防火安全解決方案，是高層建筑和公共建筑的首選材料，這些都充分反映在歐美國家EN13500與ETAG004標準的規(guī)定中。以民族精神最為嚴謹?shù)牡聡鵀槔瑢?2米以上的高層建筑，巖棉在德國外墻外保溫系統(tǒng)中的市場份額為100%，可見巖棉對高層建筑防火的重要性。同時，由于巖棉接近中性，且具有極好的化學惰性，不會對與之接觸的管道和墻體造成腐蝕。另外，巖棉內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松多孔，存在大量貫通的微型通道，使其成為一種“會呼吸的材料”。這種獨特的性質(zhì)在維持建筑內(nèi)外濕度平衡、提高人居舒適度方面也發(fā)揮了重要的作用。
巖棉產(chǎn)品的質(zhì)量情況
什么樣的巖棉產(chǎn)品才真正稱得上是綠色保溫材料？《綠色建材評價技術導則》中已經(jīng)從節(jié)能、減排、安全、便利和可循環(huán)等指標上進行了規(guī)定，雖然目前還沒有專門的評價機構(gòu)對巖棉企業(yè)和產(chǎn)品進行這樣的評估，但巖棉產(chǎn)品本身的質(zhì)量情況也確實是衡量其是否“綠色”的重要因素。
我國自上世紀80年代初從瑞典引入巖棉全套生產(chǎn)技術，巖棉開始在我國大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。當時主要是生產(chǎn)酸度系數(shù)在1.1~1.4的礦渣棉，主要用于工業(yè)設備和管道的保溫，產(chǎn)品質(zhì)量水平普遍不高，與國外先進水平存在較大差距。進入本世紀，隨著人民生活水平的提高，對居住舒適度的追求和國家對建筑節(jié)能的要求，巖棉開始在建筑上得到應用，主要用于辦公及公共建筑的屋面保溫、內(nèi)墻保溫及防火門和彩鋼夾芯板等。但由于巖棉價格相對較高，建筑商更愿意使用有機泡沫類的保溫材料，巖棉沒有得到大規(guī)模的推廣和應用，產(chǎn)品質(zhì)量也是參差不齊。但隨之而來的幾場大火，使人們認識到不燃保溫材料的重要性，國家也相繼發(fā)布了一系列建筑防火安全的法規(guī)和文件，規(guī)定用于高層建筑和公共建筑的保溫材料必須使用A級不燃材料。在這個背景下，南京玻璃纖維研究設計院等單位牽頭制定了GB/T25975-2010《建筑外墻外保溫用巖棉制品》國家標準，該標準以國際最先進的歐洲建筑外墻外保溫用巖棉標準為依據(jù)，對我國的建筑外墻外保溫用巖棉產(chǎn)品提出了全新的技術要求，要生產(chǎn)出滿足該標準要求的產(chǎn)品，必須在原料、生產(chǎn)技術裝備、工藝參數(shù)控制等方面投入很大的改造。例如：為達到酸度系數(shù)大于1.6的要求，必須改變原有配方，增加玄武巖的配比；為滿足巖棉板拉伸強度的要求，必須在集棉設備上增加擺錘，以改善巖棉板的平面鋪層，形成纖維層之間相互勾連交錯的三維結(jié)構(gòu)板狀制品，也使制品的密度均勻性大大提高；為降低吸水率和吸濕率、提高憎水率，必須采用具有較強憎水效果的粘結(jié)劑；為滿足標準中對纖維直徑和渣球含量的要求，必須對熔化、成纖設備進行改造升級；為滿足對巖棉板尺寸精度的要求，必須采用高精度無塵切割技術。該標準的實施，不僅促進了我國建筑外墻外保溫巖棉制品從無到有的發(fā)展，為巖棉在建筑外墻外保溫系統(tǒng)中的應用提供了依據(jù)，同時促進了我國巖棉產(chǎn)業(yè)制造技術裝備水平的提升，使我國巖棉產(chǎn)品的質(zhì)量邁上了一個新的臺階，也促進了巖棉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和巖棉產(chǎn)品的應用。
巖棉品質(zhì)的提升，使得巖棉在更多的建筑保溫領域得到推廣，為改善老百姓的居住環(huán)境、提升居住的舒適度，貢獻了一份力量。為引導巖棉產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，遏制低水平重復建設和產(chǎn)能盲目擴張，保護生態(tài)環(huán)境，推進節(jié)能減排，提高資源能源利用水平，更好地服務于建筑安全和建筑節(jié)能，2012年國家工業(yè)和信息化部發(fā)布了《巖棉行業(yè)準入條件》，條件中明確了巖棉產(chǎn)品的質(zhì)量要求，巖棉生產(chǎn)企業(yè)的工藝和裝備水平以及巖棉生產(chǎn)的能耗、環(huán)保和綜合利用的要求，從國家法規(guī)的層面對巖棉產(chǎn)品的品質(zhì)要求和巖棉產(chǎn)業(yè)的健康綠色發(fā)展提供了保障。
巖棉的綠色應用
巖棉作為A級防火的綠色建筑材料，在國外，尤其是歐洲建筑市場得到了大量使用，已形成了成熟的產(chǎn)品標準和系統(tǒng)認證指南。北歐人均消耗量在20千克以上，美國人均消耗量為5~10千克。由于防火問題，在美國巖棉、礦渣棉占70%，在德國超過22米的建筑外保溫幾乎全部采用巖棉。在我國，巖棉作為建筑保溫材料的使用率這兩年提升得也非�？欤貏e是在對防火要求很高的公共建筑和高層建筑領域，其在民用建筑領域的使用率也在穩(wěn)步提高。而根據(jù)測算，外墻建筑中每使用一噸巖棉保溫產(chǎn)品，一年可節(jié)約1.5噸左右的標煤，按巖棉產(chǎn)品25年的生命周期算，共計可節(jié)約40噸左右標煤。以每噸巖棉生產(chǎn)能耗約400千克標煤算（3000~4000千瓦時），能耗之比大約是100倍。這種節(jié)能效果是相當可觀的。
巖棉在建筑上的應用主要有外墻外保溫、防火隔離帶、屋面保溫3種應用形式。
外墻保溫巖棉板具有較高的抗壓和抗拉伸強度、較低的吸水和吸濕性、尺寸穩(wěn)定性良好、不會產(chǎn)生熱膨脹或收縮、耐老化等優(yōu)點，能與外墻系統(tǒng)兼容，對建筑物提供有效的保溫節(jié)能、防火及極端氣候保護等多種性能。巖棉不燃燒，不釋放熱量和有毒煙氣，火災發(fā)生時還可以有效隔斷火焰蔓延，防火性能卓越。另外，巖棉對碳鋼、鋁（合金）、銅等金屬材料及建筑物中各種構(gòu)件均不產(chǎn)生腐蝕，具有高效的吸音降噪和彈性消振的物理特性，不吸濕、耐老化，性能長期穩(wěn)定。
巖棉帶可以作為防火隔離帶，與燃燒性能達不到A級的保溫材料配套使用，以提高建筑物外墻的消防防火功能。外保溫系統(tǒng)中采用巖棉作為防火隔離帶能有效地阻止火焰在系統(tǒng)內(nèi)部的傳播。在火災條件下，防火隔離帶既要阻止或減緩火源對直接受火區(qū)域內(nèi)外保溫系統(tǒng)的攻擊，又要阻止火焰通過外保溫系統(tǒng)向外傳播。同時，還要能夠維持自身阻火構(gòu)造體的穩(wěn)定存在及維持系統(tǒng)保護面層的基本穩(wěn)定。
高強度的防火巖棉板可以作為保溫層和承載層，與柔性防水卷材、隔汽層、系統(tǒng)緊固件組合形成的屋面系統(tǒng)，一般應用于工業(yè)廠房、機場、商場、體育場館及倉儲設施等鋼結(jié)構(gòu)或混凝土平頂屋面。這種系統(tǒng)是一種具有安全防火、高效節(jié)能和吸音隔音功能的新型屋面體系，目前在歐美等國家已經(jīng)得到廣泛應用。
當然，巖棉作為一種保溫材料，首先是出現(xiàn)在工業(yè)領域中。在一些廠房車間中，只要有傳熱情況的發(fā)生，基本上都能看到巖棉的身影，比如在鍋爐上使用巖棉，構(gòu)建成輕質(zhì)爐墻，在保溫的同時，也可以減輕大型火力發(fā)電鍋爐或快裝鍋爐整體重量；此外，由于巖棉板可以作30°以內(nèi)的彎曲，同時具有半硬質(zhì)和軟質(zhì)的雙重特點，可用作大直徑的設備管道保溫，非常便于施工。
除此之外，巖棉的優(yōu)異性能也吸引了其他特殊領域的注意，比如造船行業(yè)和農(nóng)業(yè)。船只是一類特殊的交通工具，尤其對遠洋船只，一旦發(fā)生災難，會出現(xiàn)救援困難、補給困難、人員逃生幾率低等困境，為防患于未然，此類行業(yè)對材料的選擇尤為重視。在國內(nèi)的造船行業(yè)中，到上世紀末，各大造船廠基本完成了復合巖棉板取代硅酸鈣板的過程。
在農(nóng)業(yè)領域，無土栽培技術逐漸受到重視。由于巖棉不含化學添加物，本身也體現(xiàn)出極好的化學惰性，質(zhì)輕、多孔，對化學施肥不產(chǎn)生任何影響，并且作物根部氣相比例高，疏水性強，是水培系統(tǒng)中比較理想的基質(zhì)。我國上世紀90年代引進使用效果良好，受到園藝種植者的青睞。
巖棉的綠色生產(chǎn)
目前，國內(nèi)現(xiàn)有成熟的礦物棉制品生產(chǎn)線單線產(chǎn)能在2萬~3萬噸，然而現(xiàn)有技術已滿足不了更大產(chǎn)能、更低能耗、更加自動化的綠色生產(chǎn)要求。為改善這種局面，我國巖棉產(chǎn)業(yè)已經(jīng)為此做出了很多努力，如南京玻纖院通過自主研發(fā)和部分關鍵部件的引進實現(xiàn)了對年產(chǎn)5萬噸級礦物棉生產(chǎn)線的設計。這類生產(chǎn)線實現(xiàn)了礦物棉規(guī)模化生產(chǎn)，同時大大降低了生產(chǎn)能耗；在生產(chǎn)過程中，采用自動化智能化物流系統(tǒng)，提高了生產(chǎn)線自動化程度。正是通過這種變革，改變了傳統(tǒng)巖棉產(chǎn)業(yè)粗放式的生產(chǎn)模式，進而轉(zhuǎn)向集約化生產(chǎn)管理模式。
節(jié)能減排是實現(xiàn)綠色生產(chǎn)不可忽視的環(huán)節(jié)。然而，依據(jù)我國礦物棉發(fā)展現(xiàn)狀，節(jié)能減排的任務依然非常沉重。在國家節(jié)能減排的大趨勢下，礦物棉生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢氣、廢水及廢渣（簡稱“三廢”）需要進行綜合治理及管理，符合環(huán)境管理部門檢測，符合國家相關政策要求。
大體上，現(xiàn)代化巖棉生產(chǎn)線若要實現(xiàn)綠色生產(chǎn)目標，往往要著眼于以下幾點。一是回收利用一氧化碳。眾所周知，一氧化碳有毒，且會造成溫室效應。但同時一氧化碳本身又是一種燃料，它是煤氣的主要成分�，F(xiàn)代化生產(chǎn)線往往設立了廢氣焚燒裝置，充分燃燒廢氣中的一氧化碳。同時，為了節(jié)能，對余熱也要加以回收利用，比如可以使用換熱系統(tǒng)首先供暖，或加熱自來水，實現(xiàn)工廠生活區(qū)的日常熱水供應，更徹底地實現(xiàn)節(jié)能目標。二是廢水的回收利用。廢水幾乎是所有工業(yè)生產(chǎn)線都要考慮的問題。廢水回收系統(tǒng)或廢水凈化系統(tǒng)是現(xiàn)代化生產(chǎn)線所必須的。對巖棉產(chǎn)業(yè)，污水經(jīng)過過濾裝置處理后，回用至粘結(jié)劑配制站，可實現(xiàn)生產(chǎn)廢水零排放。三是過濾粉塵。粉塵是懸浮在空氣中的細小顆粒，長期吸入會對工人和附近居民的健康造成很大危害。現(xiàn)代化生產(chǎn)線應配備完善的粉塵過濾體系，過濾廢氣中攜帶的粉塵，實現(xiàn)廢氣的達標排放，同時，過濾下來的粉塵應設法回收利用。四是避免二氧化硫的排放。二氧化硫是造成酸雨的主要元兇，同時也危害人類的生命健康�，F(xiàn)代化生產(chǎn)線應配備脫硫系統(tǒng)，去除廢氣中的二氧化硫，實現(xiàn)清潔化生產(chǎn)的目標。五是固體廢物的回收。生產(chǎn)線產(chǎn)生的廢渣、廢棉應該通過回用系統(tǒng)重新用于礦物棉生產(chǎn)，從而實現(xiàn)礦物棉生產(chǎn)線固廢的循環(huán)使用，降低生產(chǎn)成本。
目前，以南京玻纖院設計出的生產(chǎn)線為代表的一系列現(xiàn)代化生產(chǎn)線，正是通過以上一系列的先進環(huán)保處理技術，真正實現(xiàn)了工廠的潔凈生產(chǎn)，環(huán)境友好。
同時，對企業(yè)本身來說，實現(xiàn)綠色生產(chǎn)不僅符合國家政策和人們的愿望，同時對企業(yè)本身的盈利，往往也有所裨益。生產(chǎn)廢料的亂排放行為不僅損害了環(huán)境和人們的利益，即便從企業(yè)自身的利益來說，也是一種短視行為。以上文所提到的固廢回收來說，工業(yè)固體廢棄物（簡稱工業(yè)固廢）是在工業(yè)生產(chǎn)過程中排出的采礦廢石、選礦尾礦、燃料廢渣、冶煉及化工過程廢渣等固體廢物。根據(jù)《大宗工業(yè)固體廢物綜合利用“十二五”規(guī)劃》中的相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，大宗工業(yè)固廢總堆存量達到270億噸，堆存將新增占用40萬畝。工業(yè)固廢直接排入環(huán)境會造成嚴重環(huán)境污染，而填埋處理需占用大量的土地資源，同時造成資源的浪費。
就礦物棉行業(yè)而言，國際上已經(jīng)有少數(shù)發(fā)達國家研發(fā)出新的礦物棉生產(chǎn)技術，利用工業(yè)固廢代替天然礦石作為礦物棉生產(chǎn)原料，這種技術可以把90%以上的固廢變廢為寶。該技術的運用一方面減少了天然礦石的消耗，另一方面能夠有效處理工業(yè)固廢，實現(xiàn)能源優(yōu)化利用，是一種值得大力提倡的技術。然而國內(nèi)礦物棉生產(chǎn)使用的原料仍然以天然礦石為主，添加少量的工業(yè)礦渣。而工業(yè)固廢為原料大規(guī)模用于礦物棉生產(chǎn)技術在國內(nèi)仍處于起步階段，急需通過自主研發(fā)實現(xiàn)工業(yè)固廢回收的綜合利用及天然礦石資源的保護。如果采用礦物棉生產(chǎn)新技術，就2014年我國礦物棉總產(chǎn)能215萬噸估算，可增加礦物棉行業(yè)收入約8.6億元，經(jīng)濟價值非�？捎^。
