Асбест

<час />

Фон

Асбест - это общее название, которое применяется к нескольким типам волокнистых силикатных минералов. Исторически асбест известен своей устойчивостью к пламени и способностью ткаться в ткань. Благодаря этим свойствам из него делали огнестойкие сценические занавески для театров, а также термостойкую одежду для рабочих-металлистов и пожарных. Более современные применения асбеста используют его химическую стойкость и армирующие свойства его волокон для производства изделий из армированного асбестом цемента, включая трубы, листы и черепицу, используемые в строительстве. Асбест также используется в качестве изоляции для ракетных двигателей космических кораблей и в качестве компонента электролитических ячеек, производящих кислород, на подводных атомных подводных лодках. Большая часть хлора для отбеливателей, чистящих и дезинфицирующих средств производится с использованием асбестовых продуктов.

Самое раннее известное использование асбеста было примерно в 2500 <небольшом> году до нашей эры. на территории современной Финляндии, где волокна асбеста были смешаны с глиной, чтобы сформировать более прочную керамическую посуду и горшки. Первое письменное упоминание об асбесте пришло из Греции примерно в 300 <небольшом> году до нашей эры. когда Теофраст, один из учеников Аристотеля, написал книгу под названием О камнях. В своей книге он упомянул безымянное минеральное вещество, которое выглядело как гнилое дерево, но не использовалось, когда его облили маслом и воспламенили. Греки использовали его для изготовления фитилей для ламп и других огнеупорных предметов. Когда римский натуралист и государственный деятель Плиний Старший написал свою всеобъемлющую Естественную историю примерно в 60 AD , он описал этот огнестойкий минерал и дал ему название асбестинон, что означает «неугасимый», от которого происходит английское слово «асбест».

Хотя огнестойкие свойства асбеста продолжали очаровывать научное сообщество на протяжении сотен лет, только в 1800-х годах асбест нашел много коммерческих применений. Первый патент США на продукт из асбеста был выдан в 1828 году на материал футеровки, используемый в паровых двигателях. В 1868 году Генри Уорд Джонс из США запатентовал огнестойкий кровельный материал из мешковины и бумаги, ламинированных вместе со смесью волокон смолы и асбеста. Это сразу стало успехом. Крупномасштабная разработка месторождений асбеста недалеко от Квебека, Канада, началась в 1878 году и стимулировала развитие других коммерческих применений. К 1900 году асбест использовался для изготовления прокладок, огнестойких сейфов, подшипников, изоляции электропроводки, строительных материалов и даже фильтров для фильтрации фруктовых соков.

Технологические разработки в начале 1900-х годов привели к еще большему использованию асбеста. Многие из первых пластических материалов использовали волокна асбеста для усиления и термостойкости. Винил-асбестовая плитка стала одним из наиболее часто используемых напольных покрытий и использовалась до 1960-х годов. В автомобильных тормозных накладках и накладках сцепления также использовалось большое количество асбеста, как и во многих строительных материалах. После Второй мировой войны использование асбеста в продуктах продолжало расширяться. Кардиохирурги использовали асбестовую нить для закрытия разрезов, рождественские елки украшали асбестовым искусственным снегом, а также продавалась марка зубной пасты, в которой в качестве абразива использовались волокна асбеста.

Однако широкое использование асбеста не лишено и темной стороны. Проблемы со здоровьем, связанные с воздействием переносимых по воздуху частиц асбеста, отмечались с начала 1900-х годов и привели к принятию Положений об асбестовой промышленности 1931 года в Англии. К середине 1960-х годов начали проявляться проблемы со здоровьем среди рабочих верфей, которые занимались асбестовой изоляцией во время Второй мировой войны. В Соединенных Штатах проблема достигла стадии кризиса к 1970-м годам, что вынудило Агентство по охране окружающей среды (EPA) ввести строгие ограничения на использование асбеста. Хотя EPA сняло запрет на определенные виды асбеста в 1991 году, вера общественности была сильно поколеблена, и большинство производителей добровольно удалили асбест из своей продукции. В результате использование асбеста в США упало с 880 000 тонн в год (800 000 метрических тонн в год) в 1973 году до менее чем 44 000 тонн в год (40 000 метрических тонн в год) в 1997 году.

В других странах асбестовые изделия все еще широко используются, особенно в строительной отрасли. Мировое использование асбеста в 1997 году оценивалось примерно в 2,0 миллиона тонн в год (1,8 миллиона метрических тонн в год). Большая часть этого асбеста используется для производства изделий из асбеста из бетона, где волокна асбеста заблокированы внутри бетона.

Добыча асбеста ведется в 21 стране мира. Ведущими производителями асбеста являются Россия (бывший СССР), Канада, Бразилия, Зимбабве, Китай и Южная Африка. Менее крупные месторождения находятся в США и некоторых других странах.

Сырье

Существует шесть типов асбеста:актинолит, амозит, антофиллит, крокидолит, тремолит и хризолит. Первые пять типов известны как амфиболы. Для них характерны очень прочные и жесткие волокна, что делает их серьезной опасностью для здоровья. Волокна амфиболического асбеста могут проникать в ткани тела, особенно в легкие, и в конечном итоге вызывать развитие опухолей. Шестой тип асбеста, хризотил, известен как серпантин. Его волокна намного мягче и гибче, чем амфиболовый асбест, и они меньше повреждают ткани тела. Все шесть типов асбеста состоят из длинных цепочек атомов кремния и кислорода, связанных вместе с различными металлами, такими как магний и железо, с образованием нитевидных кристаллических волокон, которые характеризуют этот минерал.

Хризотил является наиболее часто используемым типом асбеста и в 1988 г. на его долю приходилось около 98% мирового производства асбеста. Обычно он белый, иногда его называют белым асбестом, хотя он также может быть янтарным, серым или зеленоватым. Большинство хризотиловых волокон имеют длину примерно 0,25-0,50 дюйма (6,4-12,7 мм) и обычно добавляются в бетонные смеси для усиления. Только около 8% хризотиловых волокон имеют длину, достаточную для того, чтобы из них можно было скрутить ткань или веревку.

Амозит, иногда называемый коричневым асбестом, составлял около 1% мирового производства в 1988 году. Он часто имеет светло-коричневый оттенок, но также встречается в темных цветах, а также в белом. Амозит имеет грубые волокна длиной около 0,12-6,0 дюйма (3,0-152,0 мм). Волокна трудно скручивать в ткань или веревку, и они в основном используются в качестве изоляционного материала, хотя такое использование запрещено во многих странах.

Крокидолит, иногда называемый голубым асбестом, составляет оставшийся 1% мирового производства. Он имеет голубоватый оттенок, а его волокна составляют примерно 0,12–3,0 дюйма (3,0–76,0 мм) в длину. Крокидолит обладает очень высокой прочностью на разрыв и отличной стойкостью к химическим веществам. Одно из его применений - армирование пластмасс.

Три других типа асбеста - антофиллит, актинолит и тремолит - не имеют значительного коммерческого применения и редко добываются.

Производственный
процесс

Залежи асбеста находятся под землей, а руда поднимается на поверхность для обработки с использованием традиционных методов добычи. Хризотиловый асбест обычно находится недалеко от поверхности, и доступ к нему можно получить в карьере. Другие отложения асбеста находятся на разной глубине, и для доступа к ним могут потребоваться туннели глубиной до 900 футов (300 м).

Волокна асбеста образуются в результате постепенного роста минеральных кристаллов в трещинах или прожилках, обнаруженных в мягких породах. Кристаллы растут поперек жилы, и ширина жилы определяет длину получаемого волокна асбеста. Поскольку минералы поступают из окружающей породы, химический состав волокон аналогичен химическому составу. рок. В результате асбест необходимо отделять от каменистой руды физическими методами, а не химическими методами, которые иногда используются для обработки других руд.

Вот шаги, используемые для обработки руды хризотил-асбеста, обычно обнаруживаемой в Канаде:

Горное дело

• 1 Отложения хризолтильного асбеста обычно обнаруживаются с помощью магнитного датчика, называемого магнитометром. Этот метод основан на том факте, что магнитный минерал магнетит часто находится вблизи асбестовых образований. Керновое сверление используется для точного определения местоположения отложений и определения размера и чистоты асбеста.

  Большинство операций по добыче хризотилового асбеста ведется открытым способом. Спиральные ряды плоских террас или скамеек врезаны в наклонные внутренние стороны ямы. Они используются и как рабочая платформа, и как проезжая часть для подъема и извлечения руды из карьера. Залежи асбестовой руды отделяются от окружающей породы путем тщательного бурения и взрывных работ с применением взрывчатых веществ. Образовавшиеся каменные обломки загружаются в большие самосвалы с резиновыми колесами и вывозятся из шахты. В некоторых операциях используется технология выемки грунта, называемая обрушением блоков, при которой часть рудного месторождения вырубается до тех пор, пока она не рассыпается под собственным весом и не скатывается по желобу в ждущие самосвалы.

Разделение

Руда содержит только около 10% асбеста, который необходимо тщательно отделить от породы, чтобы избежать разрушения очень тонких волокон. Самый распространенный метод разделения называется сухим помолом. В этом методе первичная сепарация выполняется в серии операций дробления и вакуумирования, при которых волокна асбеста буквально всасываются из руды. Затем следует серия вторичных сепарационных операций для удаления каменной пыли и другого мелкого мусора.

• 2 Руда подается в щековую дробилку, которая сжимает руду и разбивает ее на куски диаметром 0,75 дюйма (20,0 мм) или меньше. Затем измельченная руда сушится для удаления любой влаги, которая может присутствовать.
• 3 Руда падает на поверхность вибрирующего сита с размером ячеек 30 меш, в котором есть отверстия диаметром 0,002 дюйма (0,06 мм). Когда грохот вибрирует, разрыхленные волокна асбеста поднимаются к верху измельченной руды и удаляются с помощью вакуума. Поскольку измельченная руда намного плотнее волокон, только мельчайшие частицы породы удаляются с асбестом.
• 4 Очень мелкие частицы ила и горной породы, которые падают через вибрационный грохот, называются сквозными отходами или отходами и выбрасываются. Кусочки измельченной руды, которые остаются на грохоте, называются оверсайзом и перемещаются на следующий этап обработки.

  Измельченная руда с первого грохота проходит через вторую дробилку, которая измельчает куски руды до диаметра примерно 0,25 дюйма (6,0 мм) или меньше. Затем руда падает на другое вибрирующее сито с размером ячеек 30 меш и повторяется процесс, описанный в шагах 3 и 4.

• 5 Процесс измельчения и вакуумной аспирации волокон асбеста повторяется еще дважды. Каждый раз куски руды становятся все меньше, пока последние волокна асбеста не будут захвачены, а оставшаяся руда станет настолько маленькой, что проваливается через сито и выбрасывается. Этот четырехэтапный процесс также разделяет волокна асбеста по длине. Самые длинные волокна отделяются от окружающей породы в первой дробилке и отсасываются с первого грохота. Волокна более короткой длины отрываются и захватываются на каждом последующем наборе дробилок и грохотов, пока самые короткие волокна не улавливаются на последнем грохоте.
• 6 Волокна асбеста и другие материалы, улавливаемые каждой сеткой, переносятся взвешенными в потоке воздуха и проходят через четыре отдельных циклонных сепаратора. Более тяжелые обломки и частицы каменной пыли падают в центр вихревого воздушного потока и выпадают из нижней части сепараторов.
• 7 Затем воздух проходит через четыре отдельных набора фильтров, которые улавливают асбестовые волокна различной длины для упаковки.

Контроль качества

Волокна асбеста классифицируются по нескольким факторам. Одним из наиболее важных факторов является их длина, поскольку от этого зависят приложения, в которых они могут быть использованы, и, следовательно, их коммерческая ценность.

Наиболее распространенная система классификации волокон хризотилового асбеста называется стандартным методом сухой классификации Квебека. Этот стандарт определяет девять классов волокон:от самого длинного сорта 1 до самого короткого. В верхней части шкалы классы с 1 по 3 называются длинными волокнами и варьируются от 0,74 дюйма (19,0 мм) и длиннее до 0,25 дюйма (6,0 мм). Сорта с 4 по 6 называются средними волокнами, а сорта с 7 по 9 - короткими волокнами. Волокна классов 8 и 9 имеют длину менее 0,12 дюйма (3,0 мм) и классифицируются по их неплотной плотности, а не по длине.

Другие факторы для определения качества асбестовых волокон включают испытания для определения степени разделения или раскрытия волокон, армирующей способности волокон в бетоне, а также содержания пыли и гранул. Для конкретных приложений могут потребоваться другие стандарты и тесты контроля качества.

Воздействие на здоровье и
окружающую среду

В настоящее время принято считать, что вдыхание волокон асбеста может быть связано с тремя серьезными и часто смертельными заболеваниями. Два из них, рак легких и асбестоз, поражают легкие, а третья, мезотелиома, является редкой формой рака, поражающей слизистую оболочку грудной и брюшной полостей.

В настоящее время также общепринято, что различные типы асбеста, особенно амфиболы, представляют большую опасность для здоровья, чем хризотиловый асбест.

Наконец, признано, что другие факторы, такие как длина волокон, продолжительность и степень воздействия, могут определять опасность для здоровья, которую представляет асбест. Фактически, некоторые исследования показали, что некоторые виды рака легких, вызванные асбестом, возникают только тогда, когда воздействие превышает определенный уровень концентрации. Ниже этого порога нет статистического увеличения заболеваемости раком легких по сравнению с обычным населением.

Хотя не все согласны с этими выводами, общая озабоченность по поводу потенциальных неблагоприятных последствий для здоровья от вдыхания асбестовых волокон привела к ужесточению правил в отношении количества переносимого по воздуху асбеста, допустимого на рабочем месте. Эти правила различаются от страны к стране, но все они требуют значительно более низких уровней, чем было установлено ранее. В США Управление по охране труда и технике безопасности (OSHA) установило максимально допустимое воздействие волокон длиной более 0,005 мм на уровне 0,2 волокна на кубический сантиметр в течение восьмичасового рабочего дня или 40-часовой рабочей недели.

Уровни переносимого по воздуху асбеста в окружающей среде за пределами рабочего места во много раз ниже и не считаются опасными.

Будущее

Асбест по-прежнему является важным компонентом многих продуктов и процессов, хотя ожидается, что его использование в США останется низким. Ожидается, что ужесточение правил воздействия и улучшенные процедуры производства и обращения с асбестом устранят проблемы со здоровьем, связанные с асбестом.