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矿物简介
石棉（Asbestos）是一种可剥分为柔韧的细长纤维的硅酸盐矿物的总称。按其成分和内部结构，通常分为蛇纹石石棉和角闪石石棉二大类。此外，习惯上将纤维状水镁石称为水镁石石棉。其理论化学组成为Mg(OH)2, 含MgO69.0%，H2O31.0%。水镁石不属于硅酸盐矿物，但常与蛇纹石石棉共生。
中国温石棉矿产资源丰富，分布广泛。全国18个省、市、自治区都有石棉产出，共有矿点600多个。探明储量仅次于加拿大和独联体（原苏联），位于世界前列。中国温石棉储量主要集中分布于西北和西南地区，大约以东经105°为界，西部地区以镁质超基性岩大型蛇纹石石棉为主，广泛分布在青海、新疆、四川、云南、陕西、甘肃等省区，矿床规模大，主要矿床有四川石棉和新康、青海茫崖、甘肃阿克塞、陕西大安等石棉矿床，是中国石棉的主要产区。西北和西南两区石棉储量占全国的94％以上，其中西北地区集中全国储量的64％以上。而东部地区基本上都是铁质超基性岩，一般只有镁质碳酸盐岩型蛇纹石纤维矿床产出（只有山东日照、江西弋阳等个别地区有镁质超基性岩产出蛇纹石石棉）。镁质碳酸盐岩型温石棉大多分布在我国东北、华北地区如辽宁、河北、山西、内蒙古等省区规模较小（多为中小型矿床），主要矿床有辽宁金州和朝阳、河北涞源、山西方山等矿床，储量约占全国温石棉储量的2%。
中国温石棉矿产资源开发利用的历史悠久，已探明储量的矿床基本已开采，还有一些资源不清的矿山也已小规模开采。现有温石棉矿山企业31家，分布于14个省、市、自治区，产量集中于四川、青海、甘肃、新疆、辽宁、河北等省。现有温石棉矿山企业年生产能力45万吨，实际产量达生产能力的80%，年产量超过万吨的只有四川石棉、青海茫崖、四川新康和新疆巴州等矿山。2007年全国温石棉年产量突破40万吨，尚不能满足市场需求，特别是长纤维石棉的产量不能满足需求，2007年进口温石棉21万吨。
中国石棉矿产的开发，受自然条件的限制，虽然石棉储量丰富，但3级以上长纤维温石棉仅占总储量的10.5％，4～7级石棉含量较多。因此，短纤维石棉可供出口，而长纤维石棉却较为短缺。同时，大型矿床和储量多集中于中国西部偏僻地区，在一定程度上影响了资源的充分开发利用。
目前，由于环境保护的要求，世界各国都在研究温石棉的代用问题，但由于技术上的限制，国内外均未过关。预计在短期内，亦不会有重大突破。
性质结构
纤蛇纹石属层状结构。理想结构由复合层组成，属三八面体型。每一复合层即结构单元层。由一个硅氧四面体层或称鳞石英层和一个水镁石层构成，但常出现偏离简单结构形式的情况，导致结构和形态上的差异。结构单元层之间相互叠置时，也可产生层状矿物中常出现的各种有序和无序的堆垛，形成蛇纹石的多型。
各类石棉均能劈成很细的纤维，具可纺性，并有较好的隔热、低温、耐酸、耐碱、绝缘、防腐等特性。其中，温石棉的工艺性能最好，而蓝石棉又具有防化学毒物及净化放射性微粒污染空气的特性。
在自然界中，纤蛇纹石可以块状集合体和纤维状集合体形态产出。呈纤维状集合体产出时，纤维可劈分性好，劈分后呈丝状，是有用的工业矿物，具有保温、耐火等性能，因而称为温石棉。
纤蛇纹石的折射率：Ng为1.534～1.555，Np为1.522～1.549，Ng值随Fe2O3及FeO含量增多而增大，Np值随FeO及H2O+含量增多而增大；多色性：Ng为各种色调的绿色，Np为各种色调的黄色；平行消光，正延性为主。
温石棉的X射线衍射特征，有两条强衍射线，d002为0.728～0.740nm和d004为0.369～0.366nm；另有四条中强衍射线，d020为0.437～0.459nm、d201为0.256～0.260nm、d202为0.243～0.248nm、d402为0.130～0.134nm。
在温石棉的差热分析图谱上，在670～730℃区间出现深而大的吸热效应，为结构脱去羟基引起；在815～830℃区间出现尖而窄的放热效应，为脱水产物形成新的物相，即镁橄榄石和顽辉石所致。
纤蛇纹石的电子显微像多为空心管状，其内径一般为6～8nm，外径为20～50nm。
石棉矿物的分类及典型性质可见表1
表1 石棉矿物种类及典型性质
| 矿物名称 |
化学组成 |
理化性质 |
| 蛇纹石石棉 |
Mg6[Si4O10](OH)8，其中SiO244.1%，MgO43.0%，H2O12.9% |
颜色：白、灰白、浅黄、浅绿；光泽：丝绢光泽；硬度：2～2.5；密度：2.49～2.53; 轴向抗张强度>3000MPa |
| 角闪石石棉 |
蓝石棉(青石棉或斜闪石石棉) |
Na2Fe5[(OH)Si4O11]2 |
颜色：浅紫色；密度：3.2～3.3; 轴向抗张强度>3000MPa；吸附性很强，且有防化学毒物及净化原子污染性能，耐酸性强 |
| 直闪石石棉 |
(Mg, Fe)7[Si8O22](OH)2 |
耐酸性最强，吸附性中等 |
| 透闪石、阳起石石棉 |
Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2 |
耐酸性最强，吸附性中等 |
| 铁石棉 |
(Mg,Fe2+)3Fe3+2Si7O2010H2O |
轴向抗张强度3000MPa |
【工艺特性】温石棉均能劈分成很细的纤维，具可纺性，并有机械强度高、较好的隔热、保温、绝缘、耐腐蚀等物理化学特性。
（1）石棉纤维的劈分性：在纤维晶体结构中，沿石棉管轴一维方向上是共价键加离子键强化学键键链，而在垂直于管轴的任意方向上仅为分子键键链，因此纤蛇纹石发育为沿纤维轴方向非常长，而又非常细的细丝状。纤维外径平均在16～56nm之间，大多数在20～50nm之间；内径为3.5～24nm，多数小于11nm。温石棉纤维属于天然纳米丝材料，具有纳米材料的尺寸效应和表面效应所产生的优良性质。因此，宏观上温石棉纤维几乎是具有可以无限劈分的性质，可劈分成柔韧性非常好的微细纤维。劈分直径最小为1～2μm。工业上通常利用比表面积的大小作为衡量指标，一般在5～50m2/g。
（2）温石棉的耐热性：温石棉具有一定的耐热性能，并且不燃烧，熔点1500℃左右，通常是以失去结构水的温度为石棉纤维的耐热度。加热到400℃~500℃时，石棉纤维中吸附水全部折出，这时机械强度有所降低，如果冷却下来，强度还可以恢复到原来的数值。当加热温度达800℃以上石棉强度大大下降，而且不能再恢复。因此温石棉长时间耐热温度为550℃，短时间耐热温度最高为700℃。
（3）温石棉纤维的机械强度：温石棉纤维具有1203.3～4237.5MPa的极好抗张强度，明显高于高强度的金属材料，与碳纤维、硼纤维和玻璃纤维的抗张强度相当，见表2-126。温石棉按强度大小分为：高强度纤维大于3500MPa，正常强度纤维在2500MPa ～3500MPa之间，中等强度纤维在1500MPa ～2500MPa之间，低强度纤维小于1500MPa。温石棉纤维的机械强度与后期加工有关，从块状矿石中分离出的未变形的纤维抗拉强度大，纤维扭折和损坏后其强度显著降低。
（4）温石棉的导热性能：松解或絮状纤维的温石棉导热性很低，导热系数一般为0.121～0.227W/（m·K），导热能力仅为钢材的1%。松解程度越好，导热能力越小。此外，石棉的导热系数与温度也有关系，它随温度增高而增大。
（5）温石棉的导电性能：温石棉是良好的电绝缘物质，电阻率ρ一般为0.6×108～4×108Ω·cm。温石棉导电性能和氧化铁的含量有和赋存状态有关，铁的存在会大大降低石棉的电绝缘性能。
（6）温石棉的吸附性：石棉具有良好的吸附其它物质的性能，其吸附能力的大小取决于物质单位表面积大小，石棉纤维单位表面积值一般超过其它物质的数十倍，因此它有较强的吸附力。
（7）温石棉的耐酸、碱性：温石棉耐碱腐蚀性强，碱蚀量为0.46%～0.74%，耐酸性较差。不同产地温石棉的化学性质有一定的差别。石棉的耐酸、碱性能，一般用石棉在酸、碱中的损失量来表示。
除此之外，温石棉纤维还具有过滤性（透过系数为15%～60%，阻力为0.4×9．8～13.9×9.8Pa）、成膜打浆性等诸多的优良特性，可以满足许多特殊行业的需要。
用途作用
温石棉主要用于生产石棉纺织制品、石棉制动制品、石棉橡胶制品、石棉水泥制品、石棉保温制品、石棉沥青制品及石棉增强塑料制品等，在机械、交通、化工、冶金、建筑、电力等工业中广泛用作传动、制动、密封、衬垫、耐热、防火、保温、防热、绝缘、防腐及建筑材料、路面和填料等。在国防和航天工业中亦有许多用途。
（1）在建筑工业中，石棉水泥板、瓦作屋面和墙体维护材料；石棉水泥管广泛用于输水管线；石棉沥青是良好的路面材料。
（2）在机械工业中，石棉绳、石棉盘根、石棉垫片是各种泵、发动机的密封衬垫材料。以石棉为基材，制成的刹车片、离合器片是各种车辆及工程机械的制动、传动材料。
（3）在纺织工业中，用石棉纺织成石棉布、电解布、隔膜布、石棉绳、防火服等，这些纺织制品，用于冶金工业和化学工业中的热力管道和设备的保温绝热材料，防腐、耐酸、碱的衬垫材料等。
（4）在其它工业中，绝缘石棉纸是重要的电工材料，石棉与陶瓷纤维、碳纤维、尼龙纤维的复合材料是火箭、导弹的重要绝热密封材料。
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