船級社認證中如何做石棉風險分析
船級社認證過程中很多申請企業(yè)大多數企業(yè)都會忽略申請產品的對石棉的要求,而且石棉存在很多企業(yè)有可能采購的原材料或者配件中有可能存在。因為石棉禁止使用是明確的,如果在設計和策劃過程中前期不識別和排除掉,容易造成誤用,給企業(yè)帶來不必要的損失?,F在對石棉測試或者選用無石棉的材料是認證時候基本的選擇,那么作為技術部門來說對怎樣識別石棉的要求是必須要掌握的。
1 目的
1、本文通過礦物原料的石棉風險、生產工藝所帶來的石棉風險、非金屬材料的石棉風險、零部件的用途以及檢測經驗等五個方面分析產品含石棉的風險,以供產品廠進行石棉風險評估時作為參考,確保船級社認證過程中關鍵點的控制。
2 定義
2.1 石棉:石棉又稱“石綿”,是纖維狀溫石棉礦物和纖維狀閃石類礦物,且纖維長徑比大于3的硅酸鹽礦物總稱。目前經世界衛(wèi)生組織(WHO)確認的石棉有:溫石棉(chrysotile)、
青石棉(crocidolite)、陽起石石棉(actinolite)、直閃石石棉(anthophyllite)、鐵石棉(amosite)、透閃石石棉(tremolite)六種。
2.2 含石棉產品:指產品中含有任何一種和一種以上的石棉的產品。包括兩類:一類為以石棉為原料生產的石棉制品,如石棉保溫和密封材料、石棉繩、石棉板等;另一類為使用的非
石棉原料中含有石棉雜質,或在產品生產工藝中被污染,產品被帶入少(微)量的石棉成分。
2.3 均質材料:指成分完全一致的不能經機械拆解為不同物質的材料,即指該材料原則上不能由機械作用,例如拆卸、切割、粉碎、打磨和研磨過程予以分離。
2.4 鎂質粘土:通常指顆粒細膩的鎂硅酸鹽礦物。
2.5 供方:應為產品的實際生產商,而非貿易商或代理商。
2.6 高風險產品:指原材料或生產工藝中可能使用了含石棉,或使用了潛在(伴生)含有礦物原料的產品。
2.7 低風險產品:指對其原材料和生產工藝分析,并經過檢測機構驗證的基本不會含有石棉的產品。
2.8 不明風險產品:指原材料及生產工藝較為復雜,難以判斷其石棉風險的產品。
2.9 市場風險,指礦物原料市場上,有可能出現原料錯用、混用、甚至摻假等人為因素造成產品含有石棉風險的因素。
3 產品含石棉風險的分析及劃分原則
3.1 礦物原料石棉風險分析
根據石棉成礦機理及礦物共生組合關系,將產品常用的礦物原料分為高風險和低風險兩種:
3.1.1高風險礦物原料
1)石棉礦物原料
石棉礦物原料,包括纖蛇紋巖(溫石棉)、透閃石、陽起石、直閃石、鐵石棉、青石棉等。
2) 潛在含石棉的礦物原料
指在其成礦物質組成和成礦條件與石棉形成在時間上、空間上密切關聯,或在相同的地質成礦環(huán)境的下形成的礦物種類。該類礦物常常與鎂系硅酸鹽伴生,在一定地質條件(溫度、
壓力)下,易通過變質反應形成伴生的石棉礦物。如滑石、白云石、鎂質粘土、(金)云母類、綠泥石、菱鎂礦、蛭石、水鎂石、海泡石、凹凸棒石、透輝石等。其中滑石和淡斜綠泥
石是最常見的潛在含石棉礦物,甚至形成兩礦共生的情況。我國典型與石棉共生的滑石有:青海芒崖滑石-溫石棉礦,江西于都的滑石-透閃石礦,使用了上述礦物原料的船用產品同樣
具有高石棉風險。
3.1.2 低風險礦物原料
指非鎂系硅酸鹽礦物,此類礦物化學成分與形成機理與石棉礦石有較大差別,因此具有極低的含石棉風險。如:玄武巖、輝綠石、鋁土礦、焦寶石、長石、石英、石墨、高嶺土(鋁
硅酸鹽)、沸石、葉臘石、膨潤土等。
3.1.3 典型高風險礦物的風險分析
1) 纖維狀海泡石,是一種鏈狀鎂硅酸鹽礦物,其外觀與溫石棉極為相似,在地質成因上與石棉十分接近,同屬于鎂硅酸鹽變質礦物。主要分布于在我國的陜西、河南、河北、四川等
地。2009年美國第九巡回法院在審判石棉案例中,曾將其判為石棉。纖維海泡石除了生成機理上有產生石棉的風險,由于其外觀和溫石棉纖維難以分辨,在我國海泡石市場上,存在著
大量的用石棉代用纖維海泡石的情況,已經發(fā)生許多起外貿糾紛案例。
2) 滑石、淡斜綠泥石,是橡膠、塑料、涂料使用最為廣泛的礦物填料之一,同時也是風險最高的非石棉礦物填料。我國滑石和淡斜綠泥石緊密共生,主要集中分布在膠東、遼東、廣
西產區(qū)。地質調查發(fā)現,三大產區(qū)中,膠東滑石產區(qū)具有較高的伴生石棉風險。其次,其它地區(qū)里秦嶺陜西南部滑石也具有較高的石棉風險。
3) 蛭石是一種層狀鋁鎂硅酸鹽礦物,外觀為棕色或褐色片狀,加熱可發(fā)生膨脹,具有較低的導熱系數(近于石棉),是高爐、管道保溫材料應用最廣的礦物原料。蛭石主要產于新疆、
河北、內蒙、山東等地。國外發(fā)現蛭石中伴生有石棉,并列入檢測標準,如美國,而我國目前尚未發(fā)現該類礦石出現石棉情況,但應使用該類原料時,應提高風險意識。
4)方解石(碳酸鈣)從成礦機理上分析,甚少會伴生有石棉礦礦物,但在我國市場上,采用白云石代替碳酸鈣的情況十分普遍,特別是使用白云石大理巖生產的“重鈣粉”,具有一
定的石棉風險。
5) 我國石棉礦主要集中分布在青海(茫崖、祁連縣)、四川(康定縣、石棉縣)、陜西(寧
強縣、略陽煎茶嶺)、新疆(且未縣、若羌縣、托克遜縣、托里縣、榆樹溝)、甘肅(阿克
塞縣)、河北(淶源縣、井陘縣)、云南(武定獅山、德欽貢坡、墨江—元江、紅河米底、
新平大魚塘)、山西(靈邱縣、方山縣)、黑龍江(依蘭縣)、安徽(桐城、舒城、寧國)。
使用上述礦區(qū)的非金屬礦物填料時,具有一定的風險。
3.2 通過產品的生產工藝和原料進行石棉風險分析
指通過對目標產品所用的基礎原材料和生產工藝進行分析,判斷是否在原料或工藝過程中使用了高風險的礦物(詳見3.1.1)
3.3 非金屬材料石棉風險分析
3.3.1常見高石棉風險非金屬產品:
1) 橡膠制品
常見的橡膠分為天然橡膠與合成橡膠,天然橡膠來自于自然界的植物(橡膠樹)。合成橡膠是由低分子物質經過化學反應聚合而成的高分子物質彈性體,原料通常來自石油原料。
常見的合成橡膠有丁腈橡膠(NBR)、氯丁橡膠(CR)、順丁橡膠(BR)、氟橡膠(FR/FPM)和乙丙橡膠(EPR或EPDM)等。天然橡膠與合成橡膠是未經硫化的橡膠,也稱生膠。
橡膠制品則是在生膠基礎上根據產品最終用途添加相應的補強劑和礦物填充劑后硫化而成。補強劑(常見的主要是炭黑)用于提高橡膠的耐磨性能、拉伸強度、抗撕裂強度等物
理性能,填充劑則可以提高橡膠體積、改善加工工藝性能同時又不顯著影響橡膠性能,常見的填充劑包括碳酸鈣、滑石粉、陶土等;還有些材料同時具有填充和補強的特性,如改性高嶺土、凹凸棒改性粘土、碳酸鎂、改性膨潤土、沸石粉等。因此同一名稱的橡膠制品由于配方不同成分并不相同。
再生橡膠指以橡膠制品中已硫化的邊角廢料或制品為原料,經過脫硫和精煉加工成能重新使用的橡膠,簡稱再生膠。由于再生膠的原料復雜,含有石棉的風險難以評估。
部分橡膠制品的生產工藝經過高溫擠出后,硫化前通常都會使用滑石粉作為防粘劑(隔離劑),以防止粘連,因為是輔助原料,廠家多選擇低檔滑石粉,這具有極大風險含有石棉。
如果采用性質相似的葉蠟石粉代替,則可以避免滑石含有石棉的潛在風險。
由于原材料和生產工藝易使用高風險礦物(詳見3.1.1),使得橡膠制品具有極大的石棉風險。
2) 無機填料改性的塑料制品
塑料是指以樹脂(或在加工過程中用單體直接聚合)為主要成分,以增塑劑、填充劑、潤滑劑,著色劑等添加劑為輔助成分,在加工過程中能流動成型的材料。
塑料改性一般可以分為增強改性、共聚改性、共混改性和填充改性。填充改性指在塑料成型加工過程中加入填料使得塑料性能得到改善或者成本得到降低的方法。填料一般分為無
機物和有機物兩種,使用無機物的即為無機填料改性的塑料。常見的無機填料包括滑石粉、碳酸鈣、高嶺土等。
如果使用了滑石粉等較高含石棉風險的礦物填充,可以顯著提高產品熱穩(wěn)定性(適合于高溫抗蠕變的應用)并降低成本,則該改性塑料便為高風險產品。
3) 涂料類產品
涂料一般由主要成膜物質(樹脂)、顏料、體質顏料(填料)及助劑和稀釋劑等組成。樹脂、助劑、稀釋劑均為無石棉材料。常用顏料主要有:鈦白、鋅鋇白、鋅白、銻白、淺鉻
黃、群青、氣相二氧化硅、磷酸鋅、鐵黑等,是非天然的化工產品。體質顏料(填料)作為填充、補強、提高固體含量及成膜后的機械性能等作用,通常包括氣相二氧化硅、白云石、
高嶺土、碳酸鈣、膨潤土、云母粉、滑石粉等,其中滑石粉、白云石、云母粉均屬于易含有石棉的礦石類原料。
4) 濕法生產的混合纖維(復合纖維)
部分復合纖維制品是將天然纖維(如纖維海泡石)與人造纖維(硅酸鋁纖維)及石粉(CaCO3)等填料按配方混合后添加水和快速滲透劑打漿發(fā)泡,然后將漿料灌入模盤中,送
入隧道式干燥爐內烘干定型,溫度一般在150℃~200℃,烘干后加入二甲基硅油在憎水處理爐(升溫至300℃)中憎水處理而成。
由于使用了高風險原料,且生產工藝溫度較低并不會破壞石棉纖維的晶體結構,因此具有巨大的石棉風險。
5) 水泥制品
水泥熟料指硅酸鹽熟料及水泥硅酸鹽熟料,它是由含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料(如石灰石、粘土、砂巖、無煙煤、螢石、硫鐵礦粉等)按適當的比例磨成細粉燒成部分
熔融狀態(tài),所得以硅酸鈣為主要礦物成分的水硬性膠凝物質。
一般的水泥是由水泥熟料與石膏、活性/非活性混合材料(?;郀t礦渣、?;郀t礦渣粉、粉煤灰、火山灰質混合材料、石灰石和砂巖)、窯灰、助磨劑混合而成。
由于一般水泥熟料的燒成溫度都在1300℃以上,因此水泥熟料應屬于低風險。
而水泥制品通常還會在水泥熟料基礎上進行部分功能性添加,如國內建筑用的石棉水泥即是在水泥熟料中添加了石棉纖維。船舶行業(yè)中,水泥除了用于甲板敷料,還會用于LNG
船獨立液貨艙的罐體圍堰或大型起重機基座等。
6) 焊接材料
焊條:焊接過程中,熔池溫度超過1000℃,石棉纖維通常在不到600℃即開始分解。理論上,焊條也應該屬于低風險材料。但是,焊條的藥皮原料通常包括各種礦物類、鐵合金有
機物和水玻璃類化工產品。人員有可能直接接觸藥皮,存在潛在石棉風險。
藥芯焊絲的藥粉原料通常包括金紅石、硅錳合金粉(礦石)、硅粉、錳粉、鐵粉;工藝潤滑用的拉絲粉通常為鈉系或鈣系的皂質粉料。由于焊接過程中,熔池溫度超過1000℃。而
且人員也不會直接接觸藥芯。藥芯焊絲屬于低風險產品。
但是,考慮到SOLAS公約及香港公約中,僅要求控制船舶上的石棉。因此,建議將擬作為船上備件的焊條、藥芯焊絲及焊劑列為高風險產品。
3.3.2 常見低風險非金屬產品
1) 樹脂
通常由乙二醇、丙二醇、二乙二醇、苯乙烯、鄰苯二甲酸酐、順丁烯二酸酐、醋酸酐等純凈的化工原料混合進行加聚或縮聚反應而成。由于原材料、生產工藝中均未使用礦物材料,
因而為低風險產品。
2) 化纖繩纜
通常根據產品選擇相應的聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)和聚酯(PEP)等化工原料粒子或切片在220℃-300℃溫度下熔融拉絲,形成相應的丙綸、錦綸、滌綸及超
高分子聚乙烯纖維,然后進行編織而成,其中高分子聚乙烯繩還會在成纜后浸泡樹脂增加其
強度和耐磨性。由于原材料、生產工藝中均未使用礦物材料,因而為低風險產品。
3) 干法生產的礦物棉制品(陶瓷棉或硅酸鋁纖維、巖棉、礦棉、玻璃棉制品)指通過高溫將礦石等原料熔融后離心吹制。其中巖棉主要原料為玄武巖或輝綠石,添加
少量礦渣(主要成分為鐵);玻璃棉原料通常為石英;陶瓷棉(即硅酸鋁纖維)原料一般為焦寶石;復合氧化鋁(即為氧化鋁纖維)原料為石英砂和焦寶石。
由于玄武巖、輝綠石、焦寶石、石英砂、礦渣均為低石棉風險礦石,同時熔融溫度通常超過1000℃,石棉纖維通常在不到600℃即開始分解,因此上述干法生產的人造纖維通常為低石棉風險產品。
由于一般不使用礦物填料,故為低風險產品,但如使用了高風險的無機礦物填料,則應歸類為高風險產品
4) 消防藥劑
蛋白類泡沫滅火劑,通常以動物的毛(豬毛)、蹄角粒、燒堿、鹽酸、硫酸亞鐵為原料,將水加入到水解鍋內接通蒸汽加熱到80~90℃,在攪拌下加入燒堿、豬毛或蹄角粒進行加
熱水解一定的時間,出料后用鹽酸進行中和,過濾后加熱濃縮,濃縮到一定的濃度出料,冷卻到一定的溫度,添加穩(wěn)定劑(硫酸亞鐵水溶液)攪拌均勻后沉降10 天左右即可。。
合成類泡沫滅火劑,原料通常包括發(fā)泡劑(烷基糖苷、椰油酰胺丙基甜菜堿、十烷基硫酸鈉、咪唑啉等)、氟碳表面活性劑(如美國杜邦生產的F1203、F1157、F1460、全氟壬烯
氧基苯磺酸鈉(OBS))、助劑(苯甲酸鈉、黃原膠);將水加入到合成罐內,加入一定量的去離子水,開動攪拌機,加入發(fā)泡劑、氟碳表面活性劑、助劑,攪拌均勻即可,沉降2 天左右即完成生產。
從其原料和生產工藝分析,消防藥劑為低石棉風險產品。
5) 陶瓷
陶瓷是陶器和瓷器的總稱,是以粘土等天然礦物(如長石、石英、高嶺土等)經過粉碎混煉、成型和煅燒而成。
由于陶器的燒結溫度通常在800~1000℃,瓷器的燒結溫度通常在1300~1400℃,因此陶瓷產品為低風險產品。
6) 玻璃、玻璃纖維或玻璃纖維增強材料(玻璃布)玻璃通常是將礦物原料(如石英砂、石灰石、長石、純堿和硼酸等)粉碎后與配合料(如煤、半焦、煤焦油和煤焦油瀝青等)混合高溫(1300~1600℃)熔融,成型后,再通過退火、淬火等方法熱處理而成。
由于玻璃、玻璃纖維等制品的融化溫度很高,因此為低風險產品。
7) 纖維增強塑料
纖維增強塑料制品一般都是塑料和玻璃纖維的混合物。常見的船用熱固性纖維增強塑料制品(如救生艇用玻璃鋼),就是由玻璃纖維織物與樹
脂按照一定的鋪層結構固化形成的。常見的熱塑性纖維增強塑料制品如玻璃纖維增強的PP、PC和ABS就是由玻璃纖維增強粒料注射而成,如電子電器產品塑料外殼。此類產品為低石
棉風險產品。
部分一般用途的玻璃鋼制品(如衛(wèi)生潔具),如使用了滑石粉等高風險無機礦物填料,則該玻璃鋼產品應歸類為高石棉風險產品。
8) 電子電氣產品用塑料
電子電氣產品常用的塑料包括ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、PS (聚苯乙烯)、PA(聚酰胺,即尼龍)、POM(聚甲醛)、PSU (聚砜)、PPS (聚苯硫醚)、PAR (聚芳脂)等,通常
很少涉及填充改性,若進行填充也多使用高嶺土,因此為低風險產品。
若使用了滑石粉等高風險無機礦物原料進行填充改性,則應歸類為3.3.1第2)條所描述的高風險產品。
9) 膠黏劑
通常由天然蓖麻油或聚醚多元醇樹脂、異氰酸酯縮聚反應,并添加填料(如氫氧化鋁)等而成,有單組份或雙組份產品。由于一般不使用礦物填料,故為低風險產品,但如使用了
高風險的無機礦物填料,則應歸類為高風險產品。
10) 甲板敷料
通常由牌號水泥(熟料)、填充骨料(如黃砂或石英砂、乳膠)和少量促凝/緩凝助劑構成,由于其原材料和生產工藝均為低石棉風險,因此甲板敷料為低石棉風險產品。
3.3.3 特殊工藝及原料生產的產品
由于原材料和生產工藝的更新,常見的低石棉風險非金屬產品如使用了不同于上述情況的新原材料或工藝,則該產品應重新評估其含石棉風險。
3.4 根據檢測機構的檢測經驗進行劃分
3.4.1 船級社認證時對高風險產品的控制方法
1) 經檢國內具有資質的測試機構檢測,已經發(fā)現的含有的石棉的船用產品(包括材料和部件):
橡膠:設備、船舶結構(人孔蓋、手孔蓋等)密封,電纜護套;紙質墊片:用于閥門/管路密封的軟紙/硬紙(“非石棉”)墊片;
纖維:用于保溫隔熱或耐火分隔的纖維制品。
摩擦材料:機械設備如錨機、絞車和起重機等的剎車片;
涂料:(特別是高溫處所的)船體結構和設備;
電纜的填充;
滑石粉;
水泥制品;
2) 國外檢測機構或文獻證明可能還有石棉的產品,或其產品使用了含有具有潛在原料,但在國內市場尚未見到的產品:如防火蛭石板
3.4.2 低風險產品
目前,文獻中沒有記載,檢測機構也未檢出過陽性結果的船用產品,如樹脂、化纖繩纜、消防藥劑。
3.5 根據產品的功能和性狀進行劃分
石棉礦物纖維具有良好的隔熱、保溫、耐磨、絕緣、耐腐蝕性能,石棉礦物纖維機械強度也很高。這為密封、保溫、隔熱、防腐、耐磨類的產品提供了良好的技術性能。以往石棉
纖維被認為是這些產品最為“物美價廉”原料,廣泛使用。隨著禁棉法規(guī)的實施,石棉逐漸退出這些產品,然而,目前尚無理想的石棉代用品,為了不犧牲產品性能,仍有廠家少量混
配石棉用于下列產品類中:
1)用于密封:如管路閥門、法蘭的墊片和填料。
2)用于耐磨:如剎車片。
3)用于隔熱:如耐火分隔用不燃材料、管路絕熱護層。
4)用于絕緣:如斷路器中的引弧隔板。
5)用于耐腐蝕:如涂料。
因此,具有以上1種或多種功能的產品通常具有較高的含石棉風險。