火山灰是指由火山喷发出而直径小于2毫米的碎石和矿物质粒子。在爆发性的火山运动中,固体石块和熔浆被分解成细微的粒子而形成火山灰。它具有火山灰活性,即在常温和有水的情况下可与石灰(
CaO)反应生成具有水硬性胶凝能力的水化物。因此磨细后可用作水泥的
混合材料及混凝土的
掺合料。
组成结构
火山灰由
火山活动产生,就是细微的
火山碎屑物。由岩石、矿物、
火山玻璃碎片组成,直径小于2毫米,其中极细微的火山灰称为
火山尘。
在火山的固态及液态
喷出物中,火山灰的量最多,分布最广,它们常呈深灰、灰黑、黄、白等色,堆积压紧后成为
凝灰岩。
在一些火山灰质的
混合料中,存在着一定数量的活性
二氧化硅、
活性氧化铝等活性组分。
形成原理
火山爆发时,岩石或
岩浆被粉碎成细小颗粒,从而形成火山灰。
火山灰不同于烟灰,它坚硬、不溶于水。
火山灰反应就是指这些活性组分与氢氧化钙反应,生成
水化硅酸钙、水化铝酸钙或
水化硫铝酸钙等反应产物,其中,
氢氧化钙可以来源于外掺的石灰,也可以来源于水泥水化时所放出的氢氧化钙。
在
火山灰水泥的水化过程中,火山灰反应是火山灰
混合材中的活性组分与
水泥熟料水化时放出的氢氧化钙的反应。
火山灰水泥的水化过程是一个二次反应过程。
首先是水泥熟料的水化,放出氢氧化钙,然后再是火山灰反应。
这两个反应是交替进行的,并且彼此互为条件,互相制约,而不是简单孤立的。
同样原理,呈
熔融状态的岩浆在巨大压力作用下,由
火山口喷出形成岩浆雾,岩浆雾凝固成细小颗粒就形成火山灰,即岩浆的雾化作用形成火山灰。
主要危害
生理伤害
颗粒物的直径越小,进入
呼吸道的部位越深。10微米直径的颗粒物通常沉积在
上呼吸道,5微米直径的可进入呼吸道的深部,2微米以下的可100%深入到
细支气管和
肺泡。
可吸入颗粒物被人吸入后,会累积在
呼吸系统中,引发许多疾病。对
粗颗粒物的暴露可侵害呼吸系统,诱发
哮喘病。
细颗粒物可能引发
心脏病、
肺病、
呼吸道疾病,降低
肺功能等。因此,对于老人、儿童和已患
心肺病者等敏感人群,风险是较大的。另外,环境空气中的颗粒物还是降低能见度的主要原因,并会损坏建筑物表面。
环境影响
火山灰的下落也会给人们带来伤害,1991年
皮纳图博火山喷发时,台风和雨使又湿又重的火山灰降落到人口稠密的地区,约200人死在压塌的屋顶下。
2010年4月16日,据台湾《
联合报》报道,由于
冰岛火山爆发产生的大量火山灰已在欧洲上空弥漫,台湾多家航空公司赴欧洲航班宣布取消或滞后起飞。
在
冰岛火山大规模喷发之后,英国民航机场全部关闭。进出
挪威、
瑞典、
芬兰、
丹麦等受
火山灰云影响国家的数千架航班也被迫取消。
据悉,内燃机通过吸入空气工作,进而产生能量。火山灰能够钻入
飞机发动机的零部件,导致各种各样的破坏。
就像在
沙暴中驾驶汽车一样,发动机的内部零件会被阻塞。
此外,火山灰中的微小颗粒也会阻塞
皮托管这个
空速传感器。尘埃会堵塞这些设备进而产生错误的读数。飞机会因此失速,飞行员可能无法获知当时的速度。
2022年1月14日,位于
汤加首都
努库阿洛法以北约65公里处的
洪阿哈阿帕伊岛开始火山喷发,大量火山灰、气体与
水蒸气形成巨大
云团,汤加全境
空气质量受严重影响。汤加国家海啸预警中心当天发布了海啸预警,呼吁民众远离海滩及低洼地带,并戴上口罩,防止吸入受火山灰污染的空气。
功能作用
一、建材:
轻质混凝土如抹灰泥、
装饰板填料比
普通混凝土轻2%,
耐火度高2%;
砌块砖、建筑大板、
承重构件、水工、热工、
桥梁工程建筑构件;铁路道渣;水泥(以浮石为原料)。
二、研磨业:玻璃及眼镜研磨料,软金属及塑料
抛光剂,
显像管及
荧光屏抛光剂,电镀前抛光金属(银、铜,家具、乐器)、清洗和摩擦木质、金属表面、石料。
填料:金属餐具擦
洗剂.电路板清洗研磨料.肥皂、
工作服洗涤用
去污粉。
三、日用化工:美容材料,牙膏、机用肥皂和化妆用品填料。
四、
石油化工:
分子筛.
橡胶、
沥青、
造纸、油漆等的填料,过滤剂、杀虫剂载体,陶瓷
彩釉、珐琅配料。代替
轻质碳酸钙作塑料充填料。
五、
保温隔热材料:以浮石为主要原料,经高温熔化制成
矿棉及其制品,用于
天花板的隔音。
矿产及矿石类型:由于
火山喷发温度和压力不同,其
矿物组成和成分有很大差别,按其组成可将浮石矿床分为
玄武岩质、
流纹岩质、
安山岩质、粗面岩质矿床。
中国浮石资源十分丰富.北起黑龙江、南至
海南岛的火山
分布区都有浮石矿产分布,以
北方地区为多,质量较好,喷发年代较新。中国浮石资源以玄武岩质浮石为主,
流纹岩质浮石仅见长白山地区、安山质岩石较为少见,仅
长白山天池有所发现。
应用领域
建筑材料
混凝土用天然轻质骨料。如外墙板、楼板、
屋面板;屋面
保温层、
隔热层;小型空心砌块;
耐热混凝土;水泥活性
混合材料;配制
无熟料水泥;建筑物饰面材科;隔音
保温材料。
光学玻璃高级磨料、塑料抛光剂、橡胶填料等
化工材料
杀虫剂载体、肥料控制剂、磨粉作过滤剂、
干燥剂和催化剂、石油化工中的分子筛储酶载体,硬
塑料填料、牙膏、肥皂及其他日用化工品填料。
技术要求
矿石质量通常要求:松散容重<1g/cm3;
化学成分、
抗压强度、
粒度分布、
吸水率,含泥量作一般了解。
产品
质量要求以
矿床开采技术条件举例:
吉林安图县圆池
沸石矿床,
最低可采厚度0.5m,
夹石剔除厚度大于0.2 m,
剥采比为0.5:1。吉林省和龙县
赤峰浮石矿床,最低可采厚度0.5 m,夹石剔除厚度0.2m,剥采比为0.5:1.0。
衍生产品
硅酸泥,简称火山灰水泥。由
硅酸盐水泥熟料和
火山灰质混合材料(如火山灰、凝灰岩、浮石、
沸石、
硅藻土、粉煤灰、烧粘土、烧页岩、
煤矸石等),加入适量石膏,
磨细而成。
中国标准规定:水泥中火山灰质
混合材料掺加量按重量计为20~50%;允许掺加不超过混合材料总掺量1/3的
粒化高炉矿渣,代替部分火山灰质混合材料,代替后水泥中的火山灰质混合材料不得少于20%。
火山灰水泥分为275、325、425、525和625五个
标号。火山灰水泥与
普通水泥相比,其比重小,
水化热低,
耐蚀性好,需水性(使水泥
浆体达到一定流动度时所需要的水量)和干缩性较大,
抗冻性较差,
早期强度低,但后期强度发展较快,
环境条件对火山灰水泥的水化和强度发展影响显著,潮湿环境有利于
水泥强度发展。
火山灰水泥一般适用于地下、水中及潮湿环境的混凝土工程,不宜用于
干燥环境、受冻融循环和干湿交替以及需要早期强度高的工程。
防护措施
防尘口罩的主要防阻对象是
颗粒物。“尘”的概念比较狭窄,尘属于颗粒物这个大的概念,包括粉尘(机械破碎产生)、雾(液态的)、烟(燃烧等产生)和微生物,也称
气溶胶。
能够进入人体
肺脏深部的颗粒非常微小,粒径通常在7μm以下,称作
呼吸性粉尘,对健康危害大,是导致各类
尘肺病的元凶。
所以,防尘口罩通过覆盖人的口、鼻及下巴部分,形成一个和脸密封的空间,靠人吸气迫使污染空气经过过滤。
口罩本体通常用防颗粒物的过滤材料制成,靠
头带或耳带固定,人脸鼻处的密封通常借助金属鼻夹帮助塑造,但也有依靠其他方法实现的,有些还在口罩内鼻夹部位增加密封垫。
由于口罩没有可以更换的部件,所以失效后需要整体废弃,也称随弃式面罩,或免保养口罩。