玄武巖的性質、用途與研究現狀

   玄武巖是一種基性噴出巖，灰黑色，細粒，主要由輝石和斜長石組成。其傳統用途有鑄石、巖棉(又稱礦棉)、飾面石材、墓碑等，其碎石可作集料；石粉、廢渣可作水泥混合材料；好的用途是生產連續玄武巖纖維。玄武巖具有不透水、較高的抗壓強度、較好的耐磨性、致密結構等特征，主要用于建筑石材中的鋪路石和用作水利工程、橋墩、堤壩的石料。目前，玄武巖的開發主要作建筑用，部分作巖棉原料，少量用于制造鑄石。

2 玄武巖纖維

   玄武巖纖維是指用天然玄武巖作為獨一原料生產的連續纖維材料。連續玄武巖纖維是將玄武巖礦石原料在窯爐中加熱到1 450～1 500 ℃熔融后通過鉑銠合金漏板拉制而成的一種連續纖維。玄武巖纖維作為玄武巖里好的產品，具有資源節約型、環境友好型、性能綜合型等特點，在強度、耐高低溫、耐腐蝕、隔熱、隔音、阻燃及化學、電絕緣等方面具有優異的性能，無毒可降解，在國內外廣泛應用于消防、環保、航空航天、汽車、船舶制造、工程塑料、建筑等領域。玄武巖纖維及其制品的生產是綠色環保和無污染的，符合國家產業政策。全國只在山西、上海、四川、貴州等少數地區實現了工業化生產。

   玄武巖纖維的生產工藝為：礦石開采→原料破碎→清洗干燥→原料運轉→熔爐熔化→ 拉絲→纖維原絲，流程相對簡單，但技術含量高。玄武巖纖維性能優異，主要包括突出的耐溫性能(-269～700 ℃)、明顯的熱穩定性、優異的隔熱隔音特征、良好的防輻射功能、優良的透波性和吸波性、天然的硅酸鹽相容性、良好的介電性能、很好的拉伸強度(大于大絲束碳纖維)、斷裂延伸率好于小絲束遄纖維、較高的抗壓強度和剪切強度、抗紫外線、耐惡劣環境、耐酸、耐堿等，能夠廣泛應用于各行各業。

玄武巖纖維是一種高科技戰略材料，表示著世界綠色材料的發展方向。我國在2016年將“連續玄武巖纖維”列入國家《戰略性新興產業重點產品服務指導目錄》和“十三五”關鍵戰略材料。

  目前，碳纖維在石油、化工、汽車等領域的用量150萬～200萬t/a，而每噸碳纖維價格高達20萬～30萬元，因此具有優異性能但成本較低的玄武巖纖維具有較大的發展潛力，同時還可以節約能源礦產，確保資源保障安全。此外，因玄武巖纖維在人體內半年即可消化吸收，對健康無危害，也可應用于食品管道、醫療設備、地下硐室等領域。

   2002年以前，俄羅斯年產500 t連續玄武巖纖維產品。2008年，全世界有玄武巖纖維生產廠十多家，美國、加拿大、澳大利亞、德國、比利時、奧地利、日本等國的許多工程，都采用纖維做外摻劑鋪筑瀝青路面。2015年，世界連續玄武巖纖維的價值超過6841萬美元。

我國玄武巖纖維及制品的銷售總量在2015年達6 000 t以上；2016年銷售量約8000 t，銷售收入約1.14億元。據統計，目前生產玄武巖纖維的能耗為3.5 kW·h/kg；今后實現池窯化生產后，能耗可降低為2.55 kW·h/kg。

3 國內外玄武巖的研究現狀

   1922年，法國人PAUL提出玄武巖纖維制造技術；1953～1954年蘇聯莫斯科玻璃和塑料研究院開發出玄武巖纖維；1972年，烏克蘭研制出20多種玄武巖纖維制品的生產工藝，1985年實現了工業化生產，產品全部用于蘇聯航天﹑航空等領域，1991年公開并用于民用項目；美國“阿波羅”號宇宙飛船早在1975年7月就應用了蘇聯的玄武巖纖維材料。目前連續玄武巖纖維的主要研發和生產基地在俄羅斯和烏克蘭，以俄羅斯應用較普遍，且玄武巖纖維生產的技術及市場競爭力較強。此外，格魯吉亞、美國、中國、德國、加拿大等國都在對玄武巖纖維進行研究，日本通過參股投資也在研發玄武巖纖維。

   我國自20世紀70年代起開展對玄武巖纖維進行研究，2002年，正式將“玄武巖纖維及復合材料”列入國家863計劃。2003年12月成立的橫店集團上海俄金玄武巖纖維有限公司經過近兩年的技術開發，取得了以天然玄武巖(不添加任何輔料)為原料生產連續玄武巖纖維的研發成果，實現了工業化生產。由此我國完全掌握了玄武巖纖維的自主研發和生產。

   玄武巖纖維是我國具有自主知識產權的高技術纖維產業，尚處于初級發展階段和探索階段，但生產技術已達到世界先進水平，生產廠家30余家，成為擁有世界比較好的玄武巖纖維生產技術的國家之一。目前已頒布多項國家或行業標準，4個交通運輸部《公路工程玄武巖纖維及制品》產品標準頒布并實施，并在多地成功應用。2017年9月，中國化學纖維工業協會玄武巖纖維分會編制了《玄武巖纖維產業“十三五”發展規劃》，對全國的發展作了布局安排。