Азбест - визначення, властивості і застосування
Азбест - Термін `асбест` об'єднує різні за своїм складом і властивостями мінерали: хризотил, крокидолит, амозит, антофиллит, іноді тремоліт, актіноліт, режікіт (близький магнезіорібекіту і магнезіоарфведсоніту), родусит (різновид магнезіорібекіта) і ін. Мають здатність розділятися на тонкі волокна . Останні відрізняються досить високою міцністю, еластичністю і прядильними властивостями, термостійкістю, низькою електропровідністю, кислото-і щелочестойкостью. За своєю атомну структуру хризотил належить до мінеральної групі серпентину, а всі інші - до групи амфиболов.
Азбест виконує малопотужні жили і прожилки, причому орієнтування його волокон може бути різною: якщо волокна розташовуються перпендикулярно стінок жилок (найбільш поширений випадок), то це - поперечно-волокнистий азбест (cross fiber), якщо уздовж стінок, то це - поздовжньо-волокнистий азбест або так звані волокна ковзання (slip fiber). Для деяких видів азбесту характерно разнооріентірованних, іноді радіальне розташування волокон (mass fiber).
Індивідуальні волокна під електронним мікроскопом виглядають як найтонші трубочки з зовнішніми і внутрішніми діаметрами в соті-тисячні частки мікронів (мкм). Амфібол-азбести володіють більш грубим волокном: діаметр їх волокон вимірюється десятими-сотими частками мкм. Довжина волокон від десятих часток до 160 мм і більше, найбільш часто вона становить 2-6 мм.
В даний час поділ більшої частини азбестового волокна і відділення його від подрібненої гірської маси здійснюється механічно на ситах в повітряному струмені. Оскільки якість волокна при такому збагаченні через перетирання знижується, в деяких випадках шматки довговолокнистої азбесту відокремлюються з породи вручну.
Хризотил ( «білий азбест») - волокниста різновид водного силікату магнію - серпентину, склад якого відповідає формулі Mg6 [Si2O5] (OH) 8 або 3MgO.2SiO2.2H2O. У природному хризотил-азбест містяться домішки Fe2O3, FeO, Al2O3, Cr2O3, NiO, МnО, CaO, Na2O і H2O. Він складає жилки в темно-зелених серпентинітах, виявляючи зазвичай поперечно-волокнисту структуру. У щільному шматку хризотил-азбест володіє зеленою або жовтувато-зеленим забарвленням і перламутровим блиском, але після розщеплення (фібрізаціі) на окремі волокна перетворюється в білу пухоподобную масу. Азбест хризотиловий має досить високу температуру плавлення (15210 ºС), приблизно при 700 ° С втрачає кристалізаційну воду і стає крихким. У порівнянні з амфібол-азбесту менш стійкий до впливу кислот (розкладається в соляній кислоті); проте він щелочеустойчів, відрізняється високими сорбційними, тепло-, звуко- і електроізоляційними властивостями.
Крокідоліт ( «блакитний азбест») представляє волокнисту різновид рібекіта. Його хімічний склад виражається формулою: Na2Fe5 [Si4O11] 2 (OH) 2 або Na2O.3FeO.Fe2O3.8SiO2.Н2О. Він зустрічається в поперечно-волокнистих жилках і має сіро-блакитний колір, що зберігається після розщеплення. Володіючи дещо меншою температурою плавлення (1193 ° С), крокидолит перевершує хризотил своєю стійкістю до кислот і лугів, а також властивостями міцності.
АМОЗ ( «коричневий азбест»), що є волокнистої різновидом грюнеріта, має склад MgFe6 [Si4O11] 2 (ОН) 2 або МgО.6FeO.8SiO2.Н2О. Зустрічається в жилках поперечно-волокнистої будови. Попелясто-сірий до коричневого, після вилучення з породи стає білим. АМОЗ стійкий до дії кислот і лугів. Має порівняно невисокі температуру плавлення (1000-1200 ° С) і властивості міцності.
Крім вогнестійкості, стійкості до дії кислот і лугів і інших властивостей, промислова цінність азбесту визначається довжиною волокна і його міцністю. Так, по довжині волокна хризотил-азбест підрозділяється в нашій країні на 8 сортів (від 0 до 7). Для нульового сорту довжина волокна перевищує 13 мм, а для сьомого - менше 1 мм. Близька угруповання хризотил-азбестового волокна прийнята в Канаді: 1 група (крюд No 1) 18 мм і більше; 2- (крюд No 2) 10-17 мм; 3 - (текстильне) 6-9 мм; 4 - (дахове) 4-6 мм; 5 - (паперовий) 2-4 мм; 6 - (штукатурне) 1-2 мм; 7 - до 1 мм.
За міцності властивостями азбест розділяється на нормальної або високої міцності (міцність на розтягання близько 300 кг / мм 2), полуломкую або зниженою міцності і ламкий або слабкою міцності (міцність на розтягнення 110-220 кг / мм 2). Хризотил-азбест зниженою міцності фіксується в зоні вивітрювання; для нього характерна біляста забарвлення, низька распушіваемость, менша еластичність і деяке зниження кількості MgO. Ламкий азбест розглядається в якості продукту високотемпературного перетворення нормального хризотил-азбесту; його відрізняють пружність, менша міцність на розтягнення, невелике зниження кількості MgO і кристалізаційної води, збільшення кількості FeO.
Азбест - властивості і визначення
Азбест - сукупне визначення природних волокнистих силікатних мінералів, що існують у вигляді пучків волокон. Довжина пучків волокон може доходити до декількох сантиметрів, а діаметр може бути різним, але в основному не перевищує міліметрові величини. Вони володіють пружністю, фізичної і хімічної стабільністю, високою міцністю при розтягуванні. При обробці пучки волокон можуть розриватися на більш дрібні частини, деякі з яких мають розміри менше мікрона.
Прийнято вважати, що стійкість азбесту в навколишнє середовище і його біологічну поведінку регулюється такими його властивостями, як довжина волокон і діаметр, площа поверхні, хімічна природа, властивості поверхні і стійкість мінералу в рамках біологічного оточення.
Азбест представлений у вигляді двох основних груп мінералів: Серпентіновие і амбіфоловие, що розрізняються за типом кристалічної структури.
Серпентіновие мінерали володіють пластинковою або шаруватою структурою, амфіболи - ланцюгової.
Основними типами азбесту є: Серпентіновие - хризотил; амфіболовий - крокидолит, амозит, антофиллит, тремоліт і актіноліт.
Хризотил має переважно хвилеподібні, скорочення, вузлові волокна. Він може також існувати у вигляді прямих волокон і пучків, особливо коротких по довжині. Кінці волокон зазвичай скошені, пучки довгих тонких волокон можуть загинатися під кутом більше 90 ° С, без спотворення незалежно від того, чи був матеріал роздроблений або отриманий безпосередньо з серпентину. Короткі волокна можуть бути відносно крихкими в порівнянні з довгими. Пучки волокон хризотилу зазвичай розпадаються на окремі тонкі волокна.
Азбести відрізняються один від одного забарвленням. Згідно з цим критерієм їм присвоюються різні найменування: хризотил - білий азбест, крокидолит - блакитний, амозит - коричневий. У окремих видів колір може змінюватися, за винятком крокидолита, який завжди має блакитне забарвлення (в зв'язку з іонами заліза в поверхневому шарі волокон).
При використанні азбесту найбільшу значимість подають відомості про термостойкости волокон - температурах, при яких волокна розпадаються, і температурі плавлення залишкових матеріалів.
Температура розпаду коливається від 40 ° С до 104 ° С, температура плавлення залишкових матеріалів становить вище 120 ° С. При нагріванні вище 60 ° С хризотил втрачає молекули води з кристалічної решітки і втрачає гнучкість. При температурі близько 80 ° С структура волокон порушується; відбувається рекристалізація хризотилу на неволокнистих Фостер і кремінь. Амфібол втрачає молекули води і первісну структуру волокон при температурі вище 100 ° С.
У всіх видів азбесту хороша або дуже хороша опірність кислот і основ, за винятком хризотилу, який порівняно швидко розкладається кислотами.
З історії використання азбесту
Перші відомості про застосування азбестового сировини з'являються в 70 рр. XIX століття в Шотландії та Італії. Італійські вироби були виставлені в 1878 р на Всесвітній виставці в Парижі. В кінці XIX століття були відкриті великі запаси азбестового сировини в Канаді, Родезії, Австралії і вУкаіни (родовище Баженовское, там же в 1922 р було закладено перше підприємство).
Початок використання азбесту в Бельгії також доводиться на кінець XIX століття. Перша азбестова млин «Feutres et Amiantes d Auvelais» була відкрита в Бельгії в 1905 р З цього моменту почалося виробництво азбестового текстилю. В цей же час була заснована торгова марка «Eternit», яка виробляє азбестоцемент.
У Франції використовувати азбест почали в 30-і рр. XX століття, коли англійське спільне підприємство «Turner a Newal» перевело азбестовий текстильний завод в Нормандії. Завод спеціалізувався на виробництві гальмівних колодок і з'єднань для автомобілів (він до цих пір існує під назвою «Valeo», але вже не виготовляє вироби з азбесту). Видобуток азбесту була зупинена у Франції в Керіра в 1952 р на Корсиці - в 1962 р коли була накладена заборона на видобуток азбесту у Франції.
Азбестові матеріали стали широко застосовуватися в усьому світі в 30-ті рр. XX століття. За приблизними підрахунками, азбест застосовується в 3000 випадках у багатьох областях людської діяльності. У будівництві в першу чергу розвинулося виробництво покрівельних матеріалів по шаблонах компанії «Eternit». Використання азбесту зважаючи на його характерних властивостей стрімко збільшилася після Другої світової війни У 30-х рр. видобуток азбесту в світовому масштабі склала 300 тис. т в рік, в 1945 р - 750 тис. т. У 50-х рр. щорічний видобуток азбесту досягла показника 1,3 млн т.
Піком світового видобутку азбесту стали 60-80-ті рр. коли рівень видобутку з 2,2 млн т в 1960 р зріс до 4,7 млн т в 1980 р У цей період азбест застосовувався при виробництві 3000 продуктів, в першу чергу при виготовленні азбестоцементних виробів, ізоляційних матеріалів і різних прокладок. Найбільшу популярність азбестові матеріали завоювали в сфері будівництва.
Азбест в будівництві
У 70-х рр. XX століття різко зросла використання азбестових волокон в домішках в будівництві для підвищення міцності і вогнетривкості отриманих матеріалів. Найбільш часто використовуються наступні матеріали:
Азбестове напилення. Застосовується в першу чергу завдяки вогнетривким властивостям азбесту. У протипожежних цілях наноситься на кабелі, сталеві і бетонні конструкції.
а) лімпет - вогнетривке напилення, винайдене і запатентований в Англії. Товщина шару доходить до 1 дюйма (2,5 см) і містить до 90% азбестових волокон. У більшості випадків використовувався амфіболовий азбест з ПАР. Згодом сполучна речовина розпалася, і в даний час в збережених конструкціях азбестові волокна амфіболового типу вивільнилися. Цей тип напилення застосовувався в Чеській Республіці при будівництві висотних будівель. В інших країнах він наносився на залізничні, в першу чергу спальні, вагони і локомотиви;
б) азбестова штукатурка - носила назву піротерм. Основні складові - цемент, змішаний з азбестовим волокном. Подібно лімпету, використовувалася для підвищення вогнетривкості сталевих і бетонних конструкцій, а також в якості напилення на кабелі.
Плити для кабельних мостів. тобто в розлученнях електричних кабелів, де вони укладені на окремих ізольованих вогнетривкими плитами мостах. У плитах цього типу міститься до 30% азбестового волокна. Цілісність плит, як і в попередньому випадку, порушена проступають кабелями, що підсилює їх деструкцію і сприяє викиду азбестових волокон в атмосферу.
Азбестові плити як будівельний матеріал. У 70-80-х рр. минулого століття з метою модернізації будівництва були широко поширені готові будівельні конструкції із залізобетону, сталі або дерева. Вони монтувалися за принципом сендвіча - внутрішня частина складалася з азбестових дощок. Часто монтувалися елементи, в тому числі фасадні, містять азбестове волокно.
Дерев'яне будівництво. З метою пожежної безпеки об'єктів з дерева, таких як школи, дитячі садки, лікарняні павільйони, житлові будинки і т. П. У свій час в перекриттях і стелях будинків широко використовувалися азбестоцементні дошки.
Трубопроводи. У каналізаційних, вентиляційних і трубопровідних пристроях в житлових будинках та інших будівлях широко застосовувалися азбестоцементні труби. Вони виготовлялися з азбестоцементу, що містить 10-12% азбестового волокна. Труби дуже міцні, і азбестові волокна вивільняються тільки в разі демонтажу, в основному непрофесійного, перерахованих вище конструкцій. При цьому існує ймовірність потрапляння азбестового волокна в житлові приміщення.
Повітрянотехнічні розлучення і розлучення в кліматичні пристроях. Азбестовий матеріал часто використовується при прокладанні фланців жерстяних труб (технічні шнури) і на протипожежних клапанах. Попадання азбестових волокон в повітря відбувається в результаті витоку повітря і вібрації в клапанах і при непрофесійному демонтажі труб. Азбестовий прокладочний шнур з внутрішньої сторони труб завжди покритий нечистотами і жирами, які є природним бар'єром при витоку повітря.
Азбестова вата в якості теплової ізоляції. в якості матеріалу для теплової ізоляції по справжній момент використовується базальтова вата. У ряді країн (США, СРСР) на промислових об'єктах для ізоляції, наприклад, труб, котлів в машинному відділенні електростанцій використовувалося азбестове волокно у вигляді пряжі. При ремонті будь-якого рівня волокна проникають в повітря і можливо сильне зараження великих площ.
Текстиль з азбестового волокна. Азбест хризотиловий застосовується при виготовленні тканин для комбінезонів пожежних і захисних рукавиць. У будівництві азбестовий текстиль використовують для ізоляції трубопроводів і котлів. Зафіксовані випадки виготовлення з цього текстилю театральних завіс. В якості основи азбестового тканини береться бавовняне волокно; поперечна нитка складається з хризотилових волокон.
Підлогове покриття. У деяких країнах до складу підлогових дощок додавалося азбестове волокно, що не набуло широкого поширення в Укаїни.