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火山灰

火山活动产生的细微碎屑物

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。
水在压力作用下由细小喷口喷出形成雾。
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
国外浮石、火山的主要用途如下
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
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
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。
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