第二章
矿物棉及制品

一、概 述

矿物棉是一种优良的隔热保温吸声材料。根据生产所用的原料不同，可分为岩棉和矿渣棉两种，岩棉系以玄武岩或辉绿岩为主要原料，辅以白云石、矿渣经高温熔融后经高速离心法或喷吸法等工序制成的无机纤维材料；矿渣棉与岩棉所不同的是利用工业废料矿渣（高炉渣或铜矿渣、铝矿渣等）为主要原料制成，统称作矿物棉制品。

矿渣棉与岩棉是两种性能和制造工艺基本相同的绝热材料，两者的化学成分均为二氧化硅、氧化钙、三氧化二铝和氧化镁，其典型的化学成分（重量百分比）如表3-2-1。

由于使用原料的不同，矿渣棉与岩棉酸度系数上稍有差异。酸度系数是指产品化学成分中酸性氧化物与碱性氧化物之比，即：

矿渣棉的酸度系数为1.1～1.4，岩棉的酸度系数为1.4～1.6。

矿物棉制品具有优良的绝热性能，其主要技术性能如表3-2-2。我国有丰富的矿物棉原料资源，可以变废为利，产生显著的社会经济效益。

矿物棉生产所用的主要原材料为玄武岩、辉绿岩、高炉渣、白云石等，这些材料我国的东北、西北、华北、华东、西南、华南等地区储量皆丰，高炉渣更是变废为利，因此，我国具有很好的发展矿物棉制品的条件。鉴于矿物棉制品的容重轻，不宜长距离运输，根据我国的国情，合理的在需求地区布局建厂，能带动地方经济的发展。

矿物棉制品不仅是优良的绝热吸声材料，而且其生产能耗低。我国矿物棉生产的平均能耗为500kg焦炭/t棉，其中大中型企业单位产品能耗比小企业低50 %以上。如引进和消化吸收的大中型岩棉生产线原棉焦耗量为320～340kg/t棉，国内其他生产线原棉焦耗量为600～900kg/t棉。生产矿物棉平均电耗为310kW ·h/t。

二、发展现状

（一）国外发展概况

1840年英国首先发现熔化的矿渣喷吹后形成纤维，并生产出矿渣棉，通过对其性能和用途的研究，1880年德国和美国开始生产矿渣棉，尔后在其他国家相继使用和生产。矿物棉的发现迄今已有150多年的历史，生产和大规模应用从本世纪30年代才开始。50年代以后，西方国家对矿物棉的生产技术和装备进行了很大改进，成型工艺从原来的喷吹法改为先进的高速离心法，一条生产线生产规模已达到了万吨以上。矿物棉制品也有了很大发展，矿物棉毡、板、管，矿物棉装饰吸声板，粒状棉喷涂及吸声材料的应用越来越普及，成为保温材料中应用最多的品种之一。

1960～ 1980年间，世界各国矿物棉制品的发展最为迅猛。在此期间，前东德和波兰产量增长了近4倍，匈牙利增长近8倍，美国、日本、法国、前苏联等国的发展亦较快。1980年以后至今，国际上矿物棉制品的产量处于比较平稳的阶段，主要原因是其他保温材料如玻璃棉、泡沫塑料的发展加快。近年来世界矿物棉制品年产量约800万t。

矿物棉制品在建筑中应用最为广泛，例如英国占85 %，德国占70 %，日本占92 %，美国占90 %以上。

世界上矿物棉制品的产量，以美国和前苏联最高。美国年产销约245万t，前苏联约200万t。

80年代初至90年代以来，矿物棉的产量尽管增幅不大，但在生产规模、技术、产品质量及产品的深加工等方面有了较大发展，主要表现在以下几个方面。

1.生产规模提高。为适应现代大生产的需求、节约能源和追求最佳的效益，现代矿物棉生产的基本趋势是生产能力不断提高，几家大公司已把原来年产1.5万t的生产能力提高到2.5～3.0万t，自动化和机械化程度也相应提高。

2.摆锤法技术风靡全球。矿物棉成纤技术是矿渣棉生产的关键，其发展经历了喷吹——离心的过程。国外几家岩棉公司在激烈的市场竞争中不断进行探索，在原有冲天炉熔化、多辊离心成纤等基本方式的基础上发展出摆锤技术。

摆锤技术包括岩棉生产中对多辊离心机成纤技术进行革新，增加纤维成型的牵引作用，减少产生渣球的可能性，提高对渣球的分离能力；对喷吹粘合剂技术进行改革，使之在纤维中分布更为均匀；对集棉、铺毡技术进行技术革新，使纤维在棉毡中分布更趋合理，从而制取长纤维、低渣球、高弹性、低密度、高强度的矿物棉制品。

芬兰Partek公司采用摆锤技术后，生产出高质量的岩棉制品，制品质量已接近离心玻璃棉制品的质量，渣球少、纤维长、弹性好，可以制成最低密度为18kg/m ³ 的岩棉毡。该技术的生产消耗与普通岩棉相近，但产品质量提高了一个档次。新产品问世后，该公司的普通法生产的岩棉制品出现滞销，迫使Partek公司短期内将其余普通法生产线改造为摆锤法。由此可见，摆锤技术将为90年代矿物棉生产技术一统天下。

3.利用液态排渣旋风炉生产矿渣棉。矿物棉生产中需要焦炭作能源来熔化矿渣，近年来国际上正在研制从炼钢炉及热电厂旋风炉生产过程中利用熔融的矿渣直接制取矿渣棉。该生产方式的出现最突出的优势在于降低生产能耗和成本，改变了矿渣生产矿渣棉需二次熔化耗能的状况。日本一家公司将兴建年产3万t的矿物棉厂，直接使用炼钢生产中的熔融矿渣，从而增强了竞争能力，不需要焦炭，减少了环境污染。

4.矿物棉深加工制品不断增加。摆锤法生产的矿物棉板，由于强度高、容重低，从而成为“三明治”墙板的芯材。芬兰Partek公司致力于此方面的研究，取得了成功。他们以涂层钢板为外护层，内用摆锤法岩棉为保温芯材，生产出复合保温墙板。这种板材质轻、保温性好，使用温度比泡沫塑料高，获得了用户的认可。另外，耐高温矿物棉及高容重（最高达250kg/m ³ ）矿渣棉的出现，为矿物棉的应用开辟了新的领域。

（二）国内发展概况

1.概况。我国从1958年才开始研制和生产矿物棉。由于生产工艺和装备落后，产品质量差，制品品种少，所以以后的二十年间发展非常缓慢。

1978年，原建材工业部决定在北京引进我国第一条具有当代世界先进水平的大型岩棉制品生产线，年生产能力达16300t，该生产线于1981年底在北京新型建筑材料总厂顺利投产。该生产线从瑞典容格公司引进，投产以后，在经过广泛的宣传推广，其优良的隔热保温效果和良好的经济效益，得到了社会的广泛认同和关注，自此以后，矿物棉的生产及应用有了飞速的发展。

自北京引进岩棉制品生产线后，国内一些工厂又相继从日本、澳大利亚、美国、意大利等国家引进了18条生产线。80年代期间，南京玻璃纤维研究设计院受中国新型建筑材料公司的委托，成功地研究、设计了南京和兰州两条年产16300t的生产线，标志着我国岩棉生产及技术水平有了一个飞跃的发展。在这期间，根据国内各地对矿物棉的需求，结合我国的国情，研制开发了年产3000～5000t的小型矿物棉制品生产线，在全国各地进行了推广，极大地促进了矿物棉工业的发展。

根据中国新型建筑材料公司对全国矿物棉的调查统计，全国矿物棉的年生产能力已达55万t，生产企业遍布全国。其中年产3000t以上的生产厂就有70多家，加上各地的小矿渣棉厂，从事矿物棉生产、加工的企业超过500家。

2.我国近年矿物棉的主要产量。表3-2-3列出了我国矿物棉及其制品的近年产量，其中1990年、1991年、1992年产量为全国新型建材情报信息网根据对行业的调查计算得来，1993年以后的数字则根据部分企业的年产量推算得来。从近年的产量来看，矿物棉的产量呈缓慢增长的态势。由于矿物棉的设计生产能力达55万t，故整个行业的能力发挥仅有1/3左右，设备利用率低，产品供大于求。

1990年以来，矿物棉制品的应用主要还是工业保温，从产品结构来看，管套及原棉的销售量约占半数。值得一提的是，矿棉装饰吸声板的市场转畅。以1990年北京第11届亚运会为契机，北京建材制品总厂引进日本设备年产138万m ² 生产线达产，经过改造，现已达到年产300万m ² ，并由此而成为供不应求的短线产品。近年来，矿棉吸声板的产销量以30 %的年增幅上涨，1995年产销量达600万m ² 。

3.生产及应用中存在的主要问题。我国矿物棉制品的生产从80年代初年产不足万吨，经过十余年的发展，生产能力提高到55万t，技术与装备水平基本达到了国外80年代中后期水平，缩小了与先进国家的差距。但是，由于发展过程中缺乏经验，加之应用推广力度不够等方面的原因，使矿物棉的生产及应用出现目前供大于求的状况。

（1）缺乏统一规划，生产能力增长过快，应用技术跟不上生产的发展。

目前我国的矿物棉生产厂大多集中于华北、华东、东北及西北地区，而且在一个地区又集中于一省的某些县份，而西南地区及个别省份发展相对滞后，造成产地与用户相距较远，远距离运输。80年代中后期，由于缺乏宏观的调控，各地区、各部门兴起了一阵大上岩棉的浪潮，据统计，目前全国90 %左右的岩棉厂为此期间建设，生产能力骤增十余倍，而市场的容量所增不大，因此，矿物棉行业很快从供不应求转为供大于求。各地区小矿渣棉的兴起，利用其经营手段灵活的优势，对国有大中型矿物棉企业有一定的冲击。此外，矿物棉在建筑上的应用研究投入不足，影响了其在建筑上的应用，也是造成供大于求的一个原因。

（2）生产技术、工艺设备比较落后。

矿物棉企业大多为80年代中后期建设，从国外引进的生产线达20余条，技术装备水平、产品质量、能源消耗等项指标，基本达到了国外70年代末期的水平。近十年来，国外发展了摆锤法岩棉技术，该法生产的矿物棉抗压强度大，产品容重低，用于夹芯板的保温层获得广泛推广，而我国上百条岩棉线，仅广东华南新型建材有限公司、银川岩棉厂等少数企业可生产摆锤法岩棉制品。

我国矿物棉工业的发展历史不长，除引进生产线和国内翻版制造的生产线外，不少年产3000t以下的小型企业，生产工艺落后，装备水平低，大量手工操作，条件差、效益低、能耗高，加强技术改造的力度成为整个行业十分迫切的问题之一。

（3）经营管理差，市场无序竞争激烈。

由于80年代中后期发展起来一大批小矿物棉厂，市场呈现供大于求的状况，因此导致了市场销售的无序竞争。许多中小型企业，管理水平低，产品质量差，达不到标准要求，普遍存在粗制滥造现象。有些厂家甚至没有统一的产品标准和完善的质量检测手段。例如，国家标准规定，凡采用聚乙烯醇为粘合剂生产的矿物棉管均为不合格产品，而不少小厂仍然采用此法生产。这些企业利用我国市场机制的不健全，采用不正当的手段进行市场竞争，一方面冲击了市场，另一方面败坏了矿物棉制品的声誉。

此外，由于矿物棉行业企业不仅隶属建材行业，其它行业、县乡集体企业、个体企业均有为之，造成了行业间只有市场竞争，没有技术、开发合作，市场无序竞争的状况。虽然行业协会等组织尽力在行业发展中发挥引导、信息传播等作用，然而由于缺乏权威和必要的手段来规范市场，这种状况依然存在。

（4）企业布局不合理，矿物棉制品存在长距离运输的问题。

矿物棉制品的容重轻，根据国内外生产应用的经验，合理的生产与运距应在500km之内。我国80年代大上岩棉的热潮中，缺乏宏观指导，形成了在全国的布局不合理，我国矿物棉生产企业地区分布情况如表3-2-4。

从表中可以看出，生产企业大多集中在华北、华东和东北地区，生产能力占全国的70 %，而西南地区的某些省份尚无矿物棉生产厂。矿物棉厂大多集中在河北、江苏、山东、辽宁等省，不少企业又集中在个别县市，而需求比较大的新疆等地，所需产品大多要从华北、华东等地区长距离运入。

（5）应用技术滞后于生产的发展。

我国目前矿物棉制品主要用于石油、化工、电力、冶金、交通等工业部门，在节约能源方面做出了突出的贡献。然而对于矿物棉而言，其主要市场是建筑业，但是由于受建筑造价的限制，加之材料不配套，标准设计、节点处理未能很好解决，致使近十年来建筑保温依然停留在试点应用阶段。各地区根据当地的实际，开发了岩棉的建筑内保温、外保温及填充保温等项技术，但推广的力度不大，应用不广泛。

（6）产品结构不合理。

从国外矿物棉的消费结构看，各种制品分配比例大体如表3-2-5。

由此可见，国外矿物棉主要制品的消费是保温板、粒状棉及矿棉吸声板制品，主要用于建筑的保温与装饰。我国的情况则恰恰相反，管壳、缝毡的消费量高达40 %～50 %，而粒状棉及吸声板的消费不足5 %。

国外矿物棉在建筑上的应用，除了作为复合墙体及屋面保温外，大量用于制造矿物棉吸声板及粒状棉喷涂。美国过去吊顶天花板主要采用木纤维板，现已100 %为矿物棉吸声板所取代，年产量达2亿m ² 以上，仅此一项每年消费矿物棉就达100万t以上。日本矿物棉制品目前年产销量达44万t，其中粒状棉的消费就达35万t，占总量的80 %。我国在粒状棉的生产与应用上与先进国家相比，存在明显的差距，尤其是应用技术及设备的开发不足，制约了其推广应用。目前只有少数几家工厂可以生产粒状棉，由于推广应用不力，只有少量用于矿棉吸声板，粒状棉的保温、防火喷涂则几乎为零。同时，由于矿渣棉吸声板的生产能力仅500万m ² ，消费矿物棉的比例明显小于国外发达国家。

我国矿物棉制品以管套、缝毡、板为主，也反映了其用途主要为工业、设备的保温，在建筑业中的推广应用尚未打开销路。

（7）产品售价不合理，影响生产的发展。

80年代中期，由于经济发展速度快，原有生产能力有限，产品价格高，利润高，市场供不应求，各地企业追求短期效益，一哄而上，抬高售价。到80年代末期，生产能力大幅度增长，却遇到市场疲软，销售不畅，加之原材料、能源、人工等费用的上涨，生产成本增长很快。企业间竞争激烈，不能满负荷生产等因素，造成了成本增加，利润低微，甚至不少企业亏损经营。

三、发展目标

根据国外发展保温材料的经验并结合我国近20年来矿物棉制品的生产与应用，人们对矿物棉制品已有比较深刻的了解。矿物棉制品的优良隔热保温性能，使其在今后相当一段时期内是一种有竞争能力和使用价值的材料。因此，发展与推广、扩大应用是大势所趋。

（一）2000年、2010年市场需求预测

根据我国保温材料的发展现状及今后建筑保温及工业保温的市场需求，预计到2000年我国各种保温材料总需求可达1300万m ³ ，2010年达到2000万m ³ 以上。

根据近几年年建房推算，东北、华北、西北地区城镇建房数量约占全国的49 %，到2000年，每年竣工建筑面积为1.3亿m ² 左右，若其中50 %采用带有保温的复合墙体，每平米建筑面积需要保温材料0.05m ³ ，其他建筑只考虑屋面保温，每平米建筑面积需要保温材料0.015m ³ ，则仅“三北”地区城镇新建房屋年需保温材料就达420万m ³ 。旧房维修改造按新建房用量的20 %计算，每年需保温材料80万m ³ ，合计“三北”地区城镇房屋建筑年需保温材料500万m ³ 。

2000年“三北”地区农房年竣工面积大约为3亿m ² ，按其中20 %使用保温材料，每平米房屋用保温材料0.04m ³ ，则新建农房需保温材料240万m ³ ；房屋维修需保温材料按新建房屋的25 %计算，则两项相加共计300万m ³ 。

到2000年，采暖范围有可能扩大，加之空调建筑、冷库建筑的保温年需求可达200万m ³ 。

以上三项合计，2000年全国建筑保温材料总需求量约为1000万m ³ 。

因此2000年全国建筑和工业保温年需保温材料共计为1300万m ³ ，其中建筑用量占77 %，工业用量占23 %，基本达到发达国家目前保温材料消费的比例。

在各种保温材料中，预计到2000年矿物棉制品的用量占到30 %左右，即390万m ³ ，按容重100kg/m ³ 计算，即需要矿物棉制品39万t；到2010年，保温材料的市场需求为2000万m ³ ，以矿物棉占40 %计算，则需要矿物棉制品800万m ³ ，折合80万t。

（二）产品消费结构

鉴于以上分析，2000年保温材料用于建筑达到77 %，矿物棉制品的应用亦不例外。根据上面的预测分析，到2000年矿物棉的市场需求为39万t，到2010年可达到80万t，制品的分配比例如表3-2-6。

根据上述预测及制品品种消费结构分析，矿物棉制品管套、缝毡的应用比例会逐步下降，但绝对数量仍稳步增长，而对矿物棉板、粒状棉及吸声材料的需求则呈迅猛增长的态势，这也反映了建筑保温的需求越来越大这一事实。因此矿物棉制品的品种发展今后将以矿物棉吸声板、粒状棉的保温防火喷涂等为主要方向。