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石棉网的是是非非

2023-02-03耿雁冰

科学大众(中学) 2023年2期
关键词:陶土石棉纤维

耿雁冰

翻开2022年秋季人教版化学教材,细心的同学可能会发现,教材中不见了熟悉的石棉网,取而代之的是陶土网。

石棉网是化学实验中常用到的實验仪器(小学科学、中学物理实验中也会用到),由铁丝网与浸泡石棉水的棉布压制而成。在加热液体时,为使某些玻璃仪器均匀受热,避免受热不均引起玻璃仪器炸裂,常将石棉网置于三脚架或固定于铁架台的铁圈上。

那么,现在为什么要把石棉网换成陶土网呢?这就要从石棉网的主要材料——石棉说起。

石棉的形成与分布

石棉矿床产在超基性岩或变质白云岩中,石棉在几毫米或几厘米宽的岩石裂隙中形成棉脉,矿体则由群集的棉脉组成。石棉的种类主要有蛇纹石石棉、角闪石石棉、叶蜡石石棉、水镁石石棉,其中蛇纹石石棉分布最广,占石棉总产量的95%。而最大的纤蛇纹石矿藏,位于俄罗斯的乌拉尔山脉。

据美国地质勘探局统计,世界石棉已探明储量约2亿吨,主要分布在俄罗斯、中国、加拿大、哈萨克斯坦、巴西、南非和津巴布韦。其中,加拿大的石棉产量居世界第一,加拿大的魁北克地区和俄罗斯的乌拉尔地区,合计储量约占世界总储量的50%。

石棉的性质与功能

石棉亦称“石棉纤维”,为可分裂成富有弹性纤维丝的某些硅酸盐矿物的总称,化学式为3MgO·2SiO2·2H2O。石棉呈纤维状,绿黄色或白色,分裂成絮时呈白色,丝绢光泽,纤维富有弹性。

石棉具有高度耐火性、电绝缘性和绝热性,是重要的防火、绝缘和保温材料。纤维较长的石棉用于制造防火纺织物,如石棉绳、石棉带、石棉布等;纤维较短的石棉则用于制造石棉水泥制品、石棉隔音材料、石棉保温材料和低电压电器的绝缘材料等。石棉制品或含有石棉的制品有近3000种,在汽车、化工、电器设备、建筑等领域均有重要作用。

古代对石棉的使用

人类对石棉的使用已被证明可以上溯到古埃及,当时石棉被用来制作法老们的裹尸布。据说,查理曼大帝(742—814)拥有一块用石棉制成的白色桌布,有一次宴请客人后,他将脏兮兮的桌布扔于火中,桌布不仅没被烧坏,反而变得洁白、干净了,客人们大为惊奇。拿破仑也曾对石棉很感兴趣,并鼓励科学家进行实验。在18世纪,欧洲共记载了20个石棉矿,最大的位于德国。在美洲大陆,宾夕法尼亚州开采石棉始于17世纪末期。

中国周代已能用石棉纤维制作织物,它因脏污后经火烧即洁白如新,故有“火浣布”或“火烷布”之称。战国时期,列子在书中就曾记载:“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。”三国时王肃所著的《圣证论》、东晋时葛洪所著的《抱朴子·论仙》中,均提及火浣布。

东晋史学家、文学家干宝在《搜神记》中记载了这样一个故事:汉朝的时候,西域曾经进贡过火浣布,但此后很长一段时间,此布都没有再出现过。所以到曹魏初年,人们疑心这种布是不存在的。魏文帝曹丕认为火的性质严酷猛烈,不含有生命的元气,便把这东西写进了《典论》,说明这是不可能有的事。魏明帝即位,下诏书给三公说:“先帝写的《典论》都是不朽的格言,它被刻在太庙门外及太学的石碑上,和石经并列,以便永远昭示后代。”就在这时,西域又派人献上了火浣布。石碑中的有关论述虽然很快就被铲去了,但是天下的人都把这事当作笑话。

作为正史,《三国志》也记载了西域献火浣布一事。

近现代对石棉的开发利用

受到意大利和英格兰纺织工业的驱动,同时又在南非、北美和俄国发现了大型石棉矿藏,所以在1860年以后,石棉工业采矿蓬勃发展。

石棉纤维可以织成纱、线、绳、布等,作为传动、保温、隔热、绝缘等部件的材料或衬料,在商业、公共事业和工业设施中有相当多的用途。例如,耐火的石棉纺织品、输水管、绝缘板等石棉水泥制品,以及各种绝热材料,广泛地应用于建筑、电器、汽车、家庭用品等。

在建筑上,石棉主要被用来制成石棉板、保温管以及各种保温、防热、绝缘、隔音材料。石棉纤维可与水泥混合,制成石棉水泥瓦、屋顶板、石棉管等石棉水泥制品。石棉和沥青掺和,可以制成石棉沥青制品,如石棉沥青板等,作为高级建筑物的材料和交通工程的材料。

在国防上,石棉与酚醛、聚丙烯等塑料混合,可以制成火箭抗烧蚀材料、飞机机翼、油箱、火箭尾部喷管以及鱼雷高速发射器。船舶、汽车以及飞机、坦克中的隔音、隔热材料,也可用石棉制成。石棉与各种橡胶混合压模后,还可做成液体火箭发动机连接件的密封材料。石棉与酚醛树脂层压板,可做导弹头部的防热材料。

为何要换成陶土网

石棉虽然有这么多的用处,但是对人体健康有着潜在的威胁。

石棉本身并无毒害,它的最大危害来自它的粉尘。世界上所用的石棉,大约95%为蛇纹石石棉,其纤维可以分裂成极细的元纤维。元纤维的直径一般为0.5微米,长度在5微米以下,在大气和水中能悬浮数周、数月之久。当这些细小的粉尘被吸入人体内,就会附着并沉积在肺部,经过长时间的潜伏期,将会诱发肺癌等肺部疾病。

目前,世界卫生组织已经将石棉定为一类致癌物。在日本,预测到2040年因石棉公害引发肺癌致死的患者将达到10万人。在欧洲,则会达到50万人。

美国已经对一些石棉制品进行限制使用,如禁止喷涂含石棉纤维的耐火涂料。在我国,部分石棉制品也已被禁用。而一些国家更是选择了全面禁止使用石棉制品。

全国初高中的化学实验室大多使用石棉网,从2022年9月新学期开始,人教版新教材将石棉网全部改为陶土网。陶土网由铁丝网与浸泡过陶土水后晾干的棉布压制而成,其功能和石棉网一样,但是更安全、更环保。(责任编辑:白玉磊)

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