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,已形成了成熟的產品標準和系統認證指南。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常快,特別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步提高。而根據測算,外墻建筑中每使用一噸巖棉保溫產品,一年可節約1.5噸左右的標煤,按巖棉產品25年的生命周期算,共計可節約40噸左右標煤。以每噸巖棉生產能耗約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、尺寸穩定性良好、不會產生熱膨脹或收縮、耐老化等優點,能與外墻系統兼容,對建筑物提供有效的保溫節能、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件均不產生腐蝕,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。外保溫系統中采用巖棉作為防火隔離帶能有效地阻止火焰在系統內部的傳播。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域內外保溫系統的攻擊,又要阻止火焰通過外保溫系統向外傳播。同時,還要能夠維持自身阻火構造體的穩定存在及維持系統保護面層的基本穩定。
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、系統緊固件組合形成的屋面系統,一般應用于工業廠房、機場、商場、體育場館及倉儲設施等鋼結構或混凝土平頂屋面。這種系統是一種具有安全防火、高效節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得到廣泛應用。
當然,巖棉作為一種保溫材料,首先是出現在工業領域中。在一些廠房車間中,只要有傳熱情況的發生,基本上都能看到巖棉的身影,比如在鍋爐上使用巖棉,構建成輕質爐墻,在保溫的同時,也可以減輕大型火力發電鍋爐或快裝鍋爐整體重量;此外,由于巖棉板可以作30°以內的彎曲,同時具有半硬質和軟質的雙重特點,可用作大直徑的設備管道保溫,非常便于施工。
除此之外,巖棉的優異性能也吸引了其他特殊領域的注意,比如造船行業和農業。船只是一類特殊的交通工具,尤其對遠洋船只,一旦發生災難,會出現救援困難、補給困難、人員逃生幾率低等困境,為防患于未然,此類行業對材料的選擇尤為重視。在國內的造船行業中,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。
在農業領域,無土栽培技術逐漸受到重視。由于巖棉不含化學添加物,本身也體現出極好的化學惰性,質輕、多孔,對化學施肥不產生任何影響,并且作物根部氣相比例高,疏水性強,是水培系統中比較理想的基質。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
目前,國內現有成熟的礦物棉制品生產線單線產能在2萬~3萬噸,然而現有技術已滿足不了更大產能、更低能耗、更加自動化的綠色生產要求。為改善這種局面,我國巖棉產業已經為此做出了很多努力,如南京玻纖院通過自主研發和部分關鍵部件的引進實現了對年產5萬噸級礦物棉生產線的設計。這類生產線實現了礦物棉規模化生產,同時大大降低了生產能耗;在生產過程中,采用自動化智能化物流系統,提高了生產線自動化程度。正是通過這種變革,改變了傳統巖棉產業粗放式的生產模式,進而轉向集約化生產管理模式。
節能減排是實現綠色生產不可忽視的環節。然而,依據我國礦物棉發展現狀,節能減排的任務依然非常沉重。在國家節能減排的大趨勢下,礦物棉生產中產生的廢氣、廢水及廢渣(簡稱“三廢”)需要進行綜合治理及管理,符合環境管理部門檢測,符合國家相關政策要求。
大體上,現代化巖棉生產線若要實現綠色生產目標,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。現代化生產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,為了節能,對余熱也要加以回收利用,比如可以使用換熱系統首先供暖,或加熱自來水,實現工廠生活區的日常熱水供應,更徹底地實現節能目標。二是廢水的回收利用。廢水幾乎是所有工業生產線都要考慮的問題。廢水回收系統或廢水凈化系統是現代化生產線所必須的。對巖棉產業,污水經過過濾裝置處理后,回用至粘結劑配制站,可實現生產廢水零排放。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。現代化生產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。現代化生產線應配備脫硫系統,去除廢氣中的二氧化硫,實現清潔化生產的目標。五是固體廢物的回收。生產線產生的廢渣、廢棉應該通過回用系統重新用于礦物棉生產,從而實現礦物棉生產線固廢的循環使用,降低生產成本。
同時,對企業本身來說,實現綠色生產不僅符合國家政策和人們的愿望,同時對企業本身的盈利,往往也有所裨益。生產廢料的亂排放行為不僅損害了環境和人們的利益,即便從企業自身的利益來說,也是一種短視行為。以上文所提到的固廢回收來說,工業固體廢棄物(簡稱工業固廢)是在工業生產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《大宗工業固體廢物綜合利用“十二五”規劃》中的相關數據統計,大宗工業固廢總堆存量達到270億噸,堆存將新增占用40萬畝。工業固廢直接排入環境會造成嚴重環境污染,而填埋處理需占用大量的土地資源,同時造成資源的浪費。