火山灰

火山灰是指由火山噴發出而直徑小於2毫米的碎石和礦物質粒子。在爆發性的火山運動中，固體石塊和熔漿被分解成細微的粒子而形成火山灰。它具有火山灰活性，即在常溫和有水的情況下可與石灰（CaO）反應生成具有水硬性膠凝能力的水化物。因此磨細後可用作水泥的混合材料及混凝土的摻合料。

基本介紹

• 中文名：火山灰
• 定義：火山活動產生的細微碎屑物
• 組成：岩石、礦物、火山玻璃碎片
• 性質：堅硬、不溶於水
• 作用：建材、化工填料等

組成結構

火山灰由火山活動產生，就是細微的火山碎屑物。由岩石、礦物、火山玻璃碎片組成，直徑小於2毫米，其中極細微的火山灰稱為火山塵。

火山灰

在火山的固態及液態噴出物中，火山灰的量最多，分布最廣，它們常呈深灰、黃、白等色，堆積壓緊後成為凝灰岩。

在一些火山灰質的混合料中，存在著一定數量的活性二氧化矽、活性氧化鋁等活性組分。

形成原理

火山爆發時，岩石或岩漿被粉碎成細小顆粒，從而形成火山灰。

火山灰不同於菸灰，它堅硬、不溶於水。

火山灰反應就是指這些活性組分與氫氧化鈣反應，生成水化矽酸鈣、水化鋁酸鈣或水化硫鋁酸鈣等反應產物，其中，氫氧化鈣可以來源於外摻的石灰，也可以來源於水泥水化時所放出的氫氧化鈣。

在火山灰水泥的水化過程中，火山灰反應是火山灰混合材中的活性組分與水泥熟料水化時放出的氫氧化鈣的反應。

火山灰水泥的水化過程是一個二次反應過程。

首先是水泥熟料的水化，放出氫氧化鈣，然後再是火山灰反應。

這兩個反應是交替進行的，並且彼此互為條件，互相制約，而不是簡單孤立的。

水在壓力作用下由細小噴口噴出形成霧。

同樣原理，呈熔融狀態的岩漿在巨大壓力作用下，由火山口噴出形成岩漿霧，岩漿霧凝固成細小顆粒就形成火山灰，即岩漿的霧化作用形成火山灰。

主要危害

生理傷害

顆粒物的直徑越小，進入呼吸道的部位越深。10微米直徑的顆粒物通常沉積在上呼吸道，5微米直徑的可進入呼吸道的深部，2微米以下的可100%深入到細支氣管和肺泡。

愛爾蘭一家農場附近拍攝到的火山灰黑雲

可吸入顆粒物被人吸入後，會累積在呼吸系統中，引發許多疾病。對粗顆粒物的暴露可侵害呼吸系統，誘發哮喘病。

細顆粒物可能引發心臟病、肺病、呼吸道疾病，降低肺功能等。因此，對於老人、兒童和已患心肺病者等敏感人群，風險是較大的。另外，環境空氣中的顆粒物還是降低能見度的主要原因，並會損壞建築物表面。

環境影響

火山灰的下落也會給人們帶來傷害，1991年皮納圖博火山噴發時，颱風和雨使又濕又重的火山灰降落到人口稠密的地區，約200人死在壓塌的屋頂下。

2010年4月16日，據台灣《聯合報》報導，由於冰島火山爆發產生的大量火山灰已在歐洲上空瀰漫，台灣多家航空公司赴歐洲航班宣布取消或滯後起飛。

在冰島火山大規模噴發之後，英國民航機場全部關閉。進出挪威、瑞典、芬蘭、丹麥等受火山灰雲影響國家的數千架航班也被迫取消。

據悉，內燃機通過吸入空氣工作，進而產生能量。火山灰能夠鑽入飛機發動機的零部件，導致各種各樣的破壞。

就像在沙暴中駕駛汽車一樣，發動機的內部零件會被阻塞。

此外，火山灰中的微小顆粒也會阻塞皮托管這個空速感測器。塵埃會堵塞這些設備進而產生錯誤的讀數。飛機會因此失速，飛行員可能無法獲知當時的速度。

功能作用

國外浮石、火山的主要用途如下

一、建材：輕質混凝土如抹灰泥、裝飾板填料比普通混凝土輕2%,耐火度高2%;砌塊磚、建築大板、承重構件、水工、熱工、橋樑工程建築構件；鐵路道渣；水泥（以浮石為原料)。

火山灰

二、研磨業：玻璃及眼鏡研磨料，軟金屬及塑膠拋光劑，顯像管及螢光屏拋光劑，電鍍前拋光金屬（銀、銅，家具、樂器）、清洗和摩擦木質、金屬表面、石料。

填料：金屬餐具擦洗劑．電路板清洗研磨料．肥皂、工作服洗滌用去污粉。

三、日用化工：美容材料，牙膏、機用肥皂和化妝用品填料。

四、石油化工：分子篩．橡膠、瀝青、造紙、油漆等的填料，過濾劑、殺蟲劑載體，陶瓷彩釉、琺瑯配料。代替輕質碳酸鈣作塑膠充填料。

五、保溫隔熱材料：以浮石為主要原料，經高溫熔化製成礦棉及其製品，用於天花板的隔音。

礦產及礦石類型：由於火山噴發溫度和壓力不同，其礦物組成和成分有很大差別，按其組成可將浮石礦床分為玄武岩質、流紋岩質、安山岩質、粗面岩質礦床。

中國浮石資源十分豐富．北起黑龍江、南至海南島的火山分布區都有浮石礦產分布，以北方地區為多，質量較好，噴發年代較新。中國浮石資源以玄武岩質浮石為主，流紋岩質浮石僅見長白山地區、安山質岩石較為少見，僅長白山天池有所發現。

套用領域

建築材料

混凝土用天然輕質骨料。如外牆板、樓板、屋面板；屋面保溫層、隔熱層；小型空心砌塊；耐熱混凝土；水泥活性混合材料；配製無熟料水泥；建築物飾面材科；隔音保溫材料。光學玻璃高級磨料、塑膠拋光劑、橡膠填料等

化工材料

殺蟲劑載體、肥料控制劑、磨粉作過濾劑、乾燥劑和催化劑、石油化工中的分子篩儲酶載體，硬塑膠填料、牙膏、肥皂及其他日用化工品填料。

技術要求

礦石質量通常要求：鬆散容重<1g/cm3；化學成分、抗壓強度、粒度分布、吸水率，含泥量作一般了解。

產品質量要求以礦床開採技術條件舉例：吉林安圖縣圓池沸石礦床，最低可采厚度0.5m，夾石剔除厚度大於0.2 m，剝采比為0.5：1。吉林省和龍縣赤峰浮石礦床，最低可采厚度0.5 m，夾石剔除厚度0.2m，剝采比為0.5：1.0。

衍生產品

矽酸泥

矽酸泥，簡稱火山灰水泥。由矽酸鹽水泥熟料和火山灰質混合材料(如火山灰、凝灰岩、浮石、沸石、硅藻土、粉煤灰、燒粘土、燒頁岩、煤矸石等)，加入適量石膏，磨細而成。

中國標準規定：水泥中火山灰質混合材料摻加量按重量計為20～50%；允許摻加不超過混合材料總摻量1/3的粒化高爐礦渣,代替部分火山灰質混合材料，代替後水泥中的火山灰質混合材料不得少於20%。

火山灰水泥分為275、325、425、525和625五個標號。火山灰水泥與普通水泥相比,其比重小，水化熱低，耐蝕性好，需水性(使水泥漿體達到一定流動度時所需要的水量)和乾縮性較大，抗凍性較差，早期強度低，但後期強度發展較快，環境條件對火山灰水泥的水化和強度發展影響顯著，潮濕環境有利於水泥強度發展。

火山灰水泥一般適用於地下、水中及潮濕環境的混凝土工程，不宜用於乾燥環境、受凍融循環和乾濕交替以及需要早期強度高的工程。

防護措施

防塵口罩

防塵口罩的主要防阻對象是顆粒物。“塵”的概念比較狹窄，塵屬於顆粒物這個大的概念，包括粉塵（機械破碎產生）、霧（液態的）、煙（燃燒等產生）和微生物，也稱氣溶膠。

能夠進入人體肺臟深部的顆粒非常微小，粒徑通常在7μm以下，稱作呼吸性粉塵，對健康危害大，是導致各類塵肺病的元兇。

所以，防塵口罩通過覆蓋人的口、鼻及下巴部分，形成一個和臉密封的空間，靠人吸氣迫使污染空氣經過過濾。

口罩本體通常用防顆粒物的過濾材料製成，靠頭帶或耳帶固定，人臉鼻處的密封通常藉助金屬鼻夾幫助塑造，但也有依靠其他方法實現的，有些還在口罩內鼻夾部位增加密封墊。

由於口罩沒有可以更換的部件，所以失效後需要整體廢棄，也稱隨棄式面罩，或免保養口罩。