石棉纤维

石棉纤维（Asbestos Fibre），是具有纤维状结构的硅酸盐矿物，其直径＜3μm，长度＞5μm且，长度与直径比＞3∶1。^[2]

在芬兰，石棉纤维在旧石器时代的陶器作坊中就已经被发现。^[4]在中国，周代已能用石棉纤维制作织物。^[5]古代有一种名为“火浣布”的发明，它就是由石棉纤维织成的。^[6]石棉纤维分蛇纹石类、闪石类两大类，^[2]可通过选矿从脉石中解离，^[7]化学成分主要为硅、氧、氢、钠、镁、钙和铁等元素。^[8]

石棉纤维以其耐热、不燃、耐水、耐酸、耐化学腐蚀、导电性低等特点，广泛应用于建筑材料、绝缘保温材料、密封材料、摩擦材料等领域。^[3][9]长期接触石棉纤维可能增加患肺癌、间皮癌等疾病的风险，^[10]为了预防石棉纤维的危害，需采取综合措施、遵守国家法律、提高劳动者防护意识，以此减少石棉纤维对健康的影响。^[11]

在芬兰，石棉纤维在旧石器时代的陶器作坊中就已经被发现。^[4]早在古埃及时期，人们就已经开始使用石棉来制作法老们的裹尸布。^[5]古罗马时代曾用石棉布包裹火葬后的尸灰。古希腊历史中也提到了石棉织物，如在公元前450年，希腊著名雕刻家受命在雅典神像前雕刻一盏神灯，灯芯就是由石棉纤维制成的。^[6]

中国周代已能用石棉纤维制作织物。^[5]古代有一种名为“火浣布”的发明，它就是由石棉纤维织成的。据列子书记载，“火浣之布，浣之必投于火，布则火色，垢则布色，出火而振之，皓然疑乎雪”。公元1280-1367年的元史中也有相关记载，描述了“石绒织为布，火不能烧”的特性。公元1676年，中国商人在英国伦敦皇家协会年会上展出的一块石棉手帕，就是古代所称的“火浣布”。^[6]

17世纪末或18世纪初，石棉在大部分地方仍被视为迷信物品。直到沙皇俄国和意大利开始利用石棉纤维制作石棉布、袜子、纸和绳子，石棉制品工业才开始发展起来。^[6]2022年5月19日，美国众议院和参议院的民主党议员引入了两院制立法，在联邦一级禁止石棉。该法案将禁止进口和商业使用所有六种石棉纤维类型。^[12]

石棉矿床的开采方式主要有露天和地下两种。露天开采是在地表采矿，适用于表土覆盖层较厚或石棉矿床为细脉状的情况。然而，这种方式需要剥离大量表土，可能增加采矿成本。地下开采则是通过掘进井巷在地下进行，具体方法因矿山地质条件的不同而有所差异。因此应根据具体情况，采用相应的采矿方法。^[13]石棉矿露天开采采用人工和机械设备进行开采。通过人工打钎qiān、机械凿岩、用炸药和雷管进行爆破，然后利用机械挖掘。石棉矿地下开采一般为湿式作业，采用湿式钻孔和喷淋洒水。^[14]

石棉纤维可通过选矿从脉石中解离。^[7]石棉选矿工艺流程分为矿石准备和选别两大部分。矿石准备包括破碎、筛分、干燥及预先富集等部分。其任务是为选别车问提供符合入选粒度和湿度的矿石。选别流程包括破碎揭棉、回收石棉粗精矿、粗精矿除尘、除砂及纤维分级等作业。石棉选矿一般用干式分选。干式分选包括筛分细选、空气分选、摩擦分选、摩擦-弹跳分选等方法。^[15]

通过筛分使石棉纤维与脉石分层，飘浮于表层，依据悬浮速度的差异，利用负压吸取石棉纤维。主要使用设备有平面摇动筛、吸棉咀、降棉筒。适用于分选I-V级棉，既可用于粗选，也可用于精选。^[15]

利用石棉纤维和脉石颗粒在上升或水平气流中的运动速度差异将其分离。使用的主要设备有流化床分选机、空气通过式分选机、离心空气分选机、比重分选机。适用于分选Ⅳ~Ⅵ级短纤维，可用于粗选，也可用于精选。^[15]

砂石沿斜面下滑时石棉纤维与脉石颗粒因滑动摩擦系数差异导致运动速度不同而分开。使用的主要设备是溜棉板。适用于分选I～Ⅱ级棉，只用于粗选。^[15]

利用石棉纤维与脉石颗粒之间摩擦阻力和弹跳力差异而获得分离。用的设备是反流筛。用于分选I~Ⅱ级长纤维石棉，只能粗选。^[15]

石棉纤维分蛇纹石类、闪石类两大类。^[2]化学成分主要为硅、氧、氢、钠、镁、钙和铁等元素。^[8]

蛇纹石类的化学成分为3MgO·2SiO2·2H2O，包括温石棉一种。^[8]蛇纹石石棉属镁硅酸盐矿物。蛇纹石石棉的纤维强度比其他石棉都要好。单根纤维呈白色有丝般光泽，而聚集在一起的蛇纹石石棉一般显出绿色或浅黄色。蛇纹石石棉的纤维可在盐酸中分解，产生氧化硅，但无胶凝的现象；根据其颜色、光泽、较小的硬度、纤维状或块状形态以及产状加以识别。^[3]

闪石类包括青石棉、铁石棉、直闪石石棉、透闪石石棉、阳起石石棉。^[8]

青石棉的化学成分为Na2O·Fe2O3·3FeO·8SiO2·H2O，^[8]是指蓝色的角闪石石棉，包括纤铁蓝闪石石棉、镁质钠铁闪石石棉等。青石棉是钠闪石的纤维状变种。区域变质成因，通常呈脉状产于铁质和硅质的沉积变质岩中及某些碱性变质岩中。青石棉有强耐酸耐碱性，有的具防化学毒物和净化原子污染空气等特性。^[3]

铁石棉的化学成分为5.5FeO·3MgO·8SiO2·H2O，^[8]颜色为黄灰色，当其纤维未变形时，有很高的抗拉强度，但受加工处理后，其强度则显著降低。铁石棉在耐热方面比青石棉稍高，而耐酸方面比青石棉低，并且有相当强的耐碱性。铁石棉的纤维平均长度与温石棉相似，但它不容易分成纤维丝，且纤维丝比较粗糙、脆硬、容易折断、不易加工，因而必须掺入相当数量的混纺材料才能制成石棉制品。^[16]

透闪石石棉的化学成分为2CaO·5MgO·8SiO2·H2O，^[8]具有细长柱状或纤维状的晶态，颜色比较淡，可以和普通角闪石区别。透闪石可以是不纯灰岩或白云岩遭受接触变质的产物。透闪石石棉晶体是斜方柱晶类；晶体常呈细柱状、纤维状，集合体常呈柱状或放射状；主要应用于陶瓷、玻璃原料、填料和软玉材料等。^[3]

直闪石的化学成分为7MgO·8SiO2·H2O，^[8]是闪石的一种，它是镁和铁的硅酸盐矿物。直闪石也像石棉一样具有纤维状结构，但它的纤维强度太低，所以人们不会用它制造石棉产品。直闪石常由超基性岩石受到区域变质作用而形成。其纤维抗张强度低，故直闪石石棉不像青石棉或石棉状铁闪石那样重要，更不能与纤蛇纹石相比。^[3]

阳起石的化学成分为2CaO·4MgO·FeO·8SiO2·H2O，^[8]为硅酸盐类矿物，这类矿物常被称为闪石石棉。阳起石的晶体为长柱状、针状或毛发样。颜色由带浅绿色的灰色至暗绿色，具玻璃光泽，透明至不透明。晶体的集合体为不规则块状、扁长条状或短柱状，大小不一。白色、浅灰白色或淡绿白色，具有丝一样的光泽。比较硬脆，也有的略疏松。折断后的断面不平整，断面可见纤维状或细柱状。^[3]

蛇纹石类石棉纤维的耐碱性能较好，几乎不受碱类的腐蚀，但耐酸性较差，很弱的有机酸就能将石棉中的氧化镁析出，使石棉纤维的强度下降。角闪石石棉具有较高的耐酸性、耐碱性和化学稳定性，耐腐性也较好。尤其是蓝石棉的过滤性能较好，具有防化学毒物和净化被放射性物质污染的空气等重要特性。蛇纹石石棉和闪石石棉的区分是：把石棉放在研钵中研磨，蛇纹石石棉成混乱的毡团，纤维不易分开，闪石石棉研磨后，易分成许多细小的纤维。不含铁的石棉呈白色，含铁的石棉呈不同色调的蓝色。纤维状集合体呈丝绢光泽，劈分后的纤维光泽暗淡。^[3]

石棉纤维的轴向拉伸强度较高，但不耐折皱，经数次折皱后，拉伸强度显著下降。加热至600℃～700℃时，石棉纤维的结构水析出，纤维结构破坏、变脆，揉搓后易变为粉末，颜色改变。石棉纤维的导电性能低，是热和电的良好绝缘材料。石棉纤维具有良好的耐热性能。蛇纹石石棉纤维的劈分性、柔韧性、强度、耐热性和绝缘性都比较好。^[3]

石棉纤维以其特有的化学物理特性被应用于建筑材料、绝缘保温材料、密封材料、摩擦材料等。^[9]在汽车、拖拉机、化工和电器设备等关键领域，高品质石棉纤维被织成纱、线、绳、布、盘根等，用作传动、保温、隔热和绝缘材料。在建筑领域，中低品质石棉纤维用于制造石棉板、石棉纸防火板、保温管等，广泛应用于保温、隔热、绝缘和隔音等方面。此外，石棉纤维与水泥混合制成各种石棉水泥制品，替代大量钢材用于建筑工程。^[17]

石棉纤维柔软、机械强度高，可纺成各种规格纱线，再制成多种制品。虽表面光滑不易纺纱，但可与植物纤维混合纺织。主要石棉纺织品有石棉布和石棉绳，用于耐热、防腐、耐酸碱等场合，也作化工过滤和电解隔膜材料，以及保温隔热材料。在冶金、玻璃、化工等厂，石棉布还用于制作劳保用品，保护工人免受高温和有毒液体的伤害。^[17]

石棉纤维与酚醛树脂结合可制成电工绝缘材料，如高压器材底板、开关把手、电话耳机柄等。在造纸机上，用精选石棉制成0.2mm以下的绝缘石棉纸，用于电机线圈绝缘。制造电工绝缘材料时，需注意纤维中铁的存在形式，避免降低绝缘性。涞源石棉矿含铁量少，绝缘性能佳，适合制造石棉电工材料。角闪石石棉中的磁铁矿细粒需经酸处理后方可使用。^[17]

石棉纤维与沥青结合可制成多种石棉沥青制品，如石棉沥青板、石棉沥青布（石棉油毡）、石棉沥青纸、石棉沥青砖、液态的石棉漆和软性嵌填水泥路面及膨胀用的油灰等，用于高级建筑的防水、保温、防潮、嵌填、绝缘和耐碱。^[17]

1991年国际标准IS07483和1997年欧洲标准化委员会批准的欧洲标准DIN ENl514等在规定法兰连接用的垫片尺寸时，对使用压缩纤维增强弹性体一类材料的说明中都警告：“含石棉材料应受法律制约，即在处理石棉时要确保它们不会构成对健康的危害”。2000年DIN ENl514规定欧洲2005年将全面禁止石棉。ASME Bl6.20-1998特别指出石棉对人体和环境的危害，要求生产厂商或材料供应商必须提供代石棉材料的安全数据。^[18]截至2019年7月，石棉已在67个国家和地区被禁用。^[19]2021年11月，在法国宣布全面禁用石棉25年后，法国标准化协会（AFNOR）发布了NFX43-050新版本，为专业人士测量空气中的纤维浓度提供了参考。^[20]

1960年，中国制定了《石棉肺诊断标准》；2014年，工信部发布了《温石棉行业准入标准》，严格限制温石棉的准入条件，引导温石棉行业健康协调可持续发展；2015年颁布的《化妆品安全技术规范》规定，温石棉在化妆品中为禁用成分等。^[19]

石棉纤维若被人体吸入，会在体内积累多年，逐渐附着并沉积在肺部，从而引发肺部疾病。鉴于其致癌性，国际癌症研究中心已将其列为一类致癌物。为防范这一风险，许多国家已全面禁止使用石棉，而其他国家也在评估其潜在危害。长期暴露于石棉纤维环境中可能引发肺癌、间皮癌（胸膜或腹膜癌）以及石棉沉着病（肺纤维化导致的肺部结疤）。^[10]

一些旧住宅内的天花板，管路的绝热、隔音材料大多是石棉制品，当这些石棉材料被拆修、切割、重塑时，也会有大量细小的石棉纤维飘散在空气中，此时作业者必须佩戴防尘口罩。由于石棉纤维细小，很容易附着在人身体上带入室内，因此接触石棉的作业者离开工作场所时都应该自觉洗澡换衣，以免危害自己和他人的身体健康。石棉水泥管道作用于输水管会造成饮用水污染，适当的过滤系统能够去除可能存在于饮用水中的石棉纤维。驾驶人每踩一次刹车，则因刹车碟磨损而逸出的石棉纤维即弥漫在空气中，在汽车往来频繁的公路，尤其是都市交通拥挤的道路四周，地面及空气中累积的石棉纤维灰尘已到危险程度，路人吸进肺部后极易引发疾病。^[21]

政府部门应推行石棉禁（限）用政策，以减轻其对环境和健康的危害。通过优化作业环境，实施湿式作业和采用石棉替代品等措施，有效降低劳动者石棉粉尘的暴露程度。^[11]

用人单位应在接触石棉危害的岗位设置明显的警示标志和说明，提供符合国家职业卫生标准的防护用品，并指导劳动者正确佩戴和使用。此外，用人单位还需定期对工作场所进行石棉危害检测和评价。^[11]

劳动者在上岗前及在岗期间，应接受职业卫生培训，掌握相关知识，遵守防治法律、法规和操作规程，正确使用防护设备和个人防护用品。对于接触石棉的劳动者，应按规定进行上岗前、在岗期间、离岗时及离岗后的职业健康检查，并将结果书面通知劳动者。^[11]

石棉纤维检测主要借鉴了矿物学的研究和鉴定手段，包括X射线衍射法(XRD)、偏光显微镜法(PLM)、相差显微镜(PCM)、扫描电镜法(SEM)、透射电镜法(TSM)、红外光谱法(IR)、差热法(DTA)和中子活化法(NAA)等。根据环境分类，有空气、粉尘、土壤、水体和块状材料检测。按要求分为定性和定量分析（重量百分比或体积或数量计数）。^[3]

XRD基于矿物特定X射线衍射数据和图谱，通过衍射峰强度与含量成正比关系判断石棉种类和含量。可用于粉状化妆品中的石棉检测，具有样量小、重现性好、快速有效等特点。但灵敏度低，仅适用于1%以上含量检测。提高灵敏度和精度的方法包括增强光源功率和提高X射线利用率。^[3]

偏光显微镜法（PLM）基于矿物的独特光性和形态，通过观察晶体形态、折光率和干涉色等特征，能够准确鉴定石棉种类，因此，在国际上广泛采用。而PCM方法利用光程差转化为振幅差，使光线折射并延迟1/4波长，通过调整光程差增强干涉效果，提高结构间对比度，使石棉纤维结构清晰可见，从而提高检测精度。这种方法被广泛用于空气中微量石棉检测的标准。^[3]

根据成像原理可分为扫描电镜和透射电镜，透射电镜具有更高的分辨率。与光学显微镜相比，电镜具有更高分辨本领和放大倍数，特别是对于大气粉尘、水体中的石棉检测，电镜法十分有效。^[3]

红外光谱法利用矿物特有的红外吸收谱特征来鉴定和分析矿物，因此，红外光谱也可用于鉴定石棉矿物。^[3]

差热分析法是指在程序控温下，测量物质和参比物的温度差与温度或者时间关系的一种测试技术。差热分析法只能作为一种石棉矿物鉴定的辅助手段。^[3]

中子活化分析是一种高精度、高灵敏的现代物理测试方法，常用于仲裁和痕量分析。其基本原理是利用反应堆中的中子轰击样品，诱发核反应，使样品中的多种元素及其特定同位素转化为放射性核素。通过分析这些核素衰变时释放的特征衍射线的性质和强度，可实现对元素的定性和定量分析。此方法需构建完整体系，依据标志元素进行复杂的矩阵计算，最终得出检测结果。^[3]