Асбест

Перейти к навигацииПерейти к поиску
Асбест
Выделенный из минерала (руды) и очищенный асбест
Выделенный из минерала (руды) и очищенный асбест
Формуласм. Классификация, Химический состав
Физические свойства
Цвет чертыбелый
Твёрдость2,5 — 4
Изломзанозистый
Плотность2,5-2,6 г/см³
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Асбе́ст (греч. ἄσβεστος — негасимый, от др.-греч. σβέννυμι — гасить) или горный лён[1][2][3] — собирательное название ряда тонковолокнистых минералов из класса силикатов, образующих в природе агрегаты, состоящие из тончайших гибких волокон. Применяется в самых различных областях, например в строительстве, автомобильной промышленности и ракетостроении. В настоящее время асбест считается серьезной угрозой для здоровья и безопасности.

Является канцерогеном первой категории по классификации МАИР.

История

По всей видимости, от свойств асбеста, из которого делали ритуальные фигурки, пошло предание о саламандре — священной ящерице бога огня, которая будто бы способна жить в пламени и не сгорать на костре. Согласно классической тибетской медицине, асбест «лечит жилы» и делает человека стойким к нагрузкам.

Первые письменные свидетельства об использовании асбеста можно найти у Страбона. Он упоминает о «камнях, которые чешут и прядут из них ткань». Плиний говорил об этом предмете более подробно. «Есть камень для ткани, который растёт в пустынях Индии, обитаемых змеями, где никогда не падает дождя, и потому он привык к жару. Из него делают погребальные рубашки, чтобы заворачивать трупы вождей при сожжении их на костре; из него делают для пирующих салфетки, которые можно раскалять на огне».

Микеланджело, когда ему показали асбестовую ткань и познакомили с её свойствами, назвал этот минерал «настоящими волосами Венеры».

Давно существует легенда о том, как Акинфий Демидов привёз Петру I прекрасную белоснежную скатерть со своего уральского завода. Во время трапезы он демонстративно опрокинул на скатерть тарелку супа, вылил бокал красного вина, а затем скомкал скатерть и бросил её в камин. Затем, достав из огня, показал царю: на ней не осталось ни одного пятнышка. Эта скатерть была сделана из уральского хризотил-асбеста. И в самом деле, демидовские крепостные рабочие достигли совершенства в изготовлении асбестовых тканей. Из них делали ажурные дамские шляпки, перчатки, кошельки, сумочки и кружева. Они не требовали стирки, их кидали в огонь, и через несколько минут после охлаждения их можно было снова носить. При своей эластичности асбестовая ткань прочнее стальной проволоки на разрыв.

В XIX веке канцерогенные свойства асбеста еще не были известны, и Джордж Фелпс предлагал использовать этот материал в конструкции телефонных трубок[4][5]. В случае такого применения асбеста влияние на организм абонентов могло быть катастрофическим.

Классификация

Хризотил-асбест (видны волокна асбеста)
Асбестовая жила в минерале (клинохризотил)

Существует два основных вида асбестов — хризотил-асбест и амфиболовый асбест.

  • Хризотил-асбест (белый асбест) — минерал группы серпентина, химическая формула 3MgO•2SiO2•2H2O — гидросиликат магния, структурно относится к слоистым силикатам. Из-за несоразмерности тетраэдрического и октаэдрического слоев в структуре серпентина возникают напряжения, которые компенсируются за счет изгиба Т-О пакетов, что обычно приводит к их «гофрировке», однако в случае хризотила направленность изгиба сохраняется и такие слои закручиваются в трубочки с внешним диаметром около 200 ангстрем (20 нм). Хризотил-асбест стоек к щелочным средам, разлагается в кислотах с образованием аморфного кремнезёма. Элементарные кристаллы хризотила — тончайшие трубочки-фибриллы диаметром в сотые доли микрон. Практически хризотил разделяется на пучки волокон диаметром 10…100 мкм, прочность которых на разрыв составляет 600…800 МПа, что сравнимо с лучшими марками стали. Данный вид асбеста распространен в России.
  • Амфиболовый асбест — сложный гидросиликат. Сходен по физико-механическим свойствам с хризотил-асбестом, но имеет существенные отличия от него в кристаллической структуре. Волокнистое строение тремолита связано с его кристаллической структурой: структура ленточная и представляет собой сдвоенные цепочки кремнекислородных тетраэдров, в которых отдельные цепочки слабо связаны катионами магния и кальция. Слабые структурные связи легко рвутся, но сами амфиболовые волокна отличаются высокой стойкостью в нейтральной и кислой среде [4]. Амфиболовые асбесты имеют худшие эксплуатационные характеристики по сравнению с хризотил-асбестом, поэтому применяются значительно реже и там, где требуется устойчивость к кислотам. Амфиболы имеют прямые иглообразные волокна — из-за хрупкости этих структур они образуют частицы, вдыхание которых является канцерогенным фактором. Поэтому этот вид асбеста запрещено использовать в странах Евросоюза, в которых ранее этот вид асбеста широко использовался. Разновидности:

Также асбест различают по направленности волокон в минералах: параллельно-волокнистые и спутанно-волокнистые. В зависимости от примесей соединений железа, кальция, марганца бывает и разная окраска асбеста, так роговообманковые и авгитовые асбесты белые, серые, бурые, красновато-бурые, почти черные; хризотиловые — золотисто-желтые, серебристо-белые, зеленоватые, синеватые и синевато-черные. К примеру: уральский асбест чисто-зеленоватый, алтайский — золотисто- и зеленовато-жёлтый[6]. По длине волокон алтайские и уральские змеевиковые асбесты достигают 0,2 метров, асбест Ричмонда (Америка) — до 1 метра.

Химический состав

Химический состав хризотила

Хризотил по химическому составу представляет собой водный силикат магния, теоретический состав которого отвечает формуле 3MgO∙2SiO2∙2H2O, что соответствует в массовом отношении содержанию в нём MgO — 42,4 %, SiO2 — 44,50 %, и H2O — 13,04 %. Как правило, в нём присутствуют примеси в виде FeO и Fe2O3, содержание которых редко превышает 2 %, причем часть FeO хризотила изоморфно замещает MgO, остальное же количество железа связано с механической примесью магнетита, реже хромита. Количество других примесей (Al2O3, Cr2O3, CaO, NiO, MnO, CuO и щелочи) определяется долями процента. При наличии примесей количество MgO и SiO2 в хризотиле оказываются обычно пониженными до 40 % и менее, колеблется также и содержание конституционной воды, то повышаясь до 14,5—15,0 %, то падая до 11,5—12,0 %. Представление о химическом составе хризотила дано в таблице.

КомпонентыБаженовское месторождение (Россия)Тзетфорд (Канада)
SiO242,6039,62
Al2O30,650,81
Fe2O31,044,52
FeO0,451,90
MgO40,7739,73
СаО0,03—
Cr2O3——
NiO——
MnO——
H2O + 105°13,4613,32
H2O — 105°0,950,43
K2O + Na2OСледыНет

Свойства

В чистом виде хризотил обладает низкой электропроводностью, что делает его высококачественным электроизоляционным материалом. К числу важных свойств относятся термические, благодаря которым хризотил обладает высокой теплостойкостью. Кроме того, хризотил нерастворим в воде, химически инертен, на него не действуют ультрафиолетовое излучение, озон, кислород, отсутствуют выделения вредных газов, паров, излучений. Хризотиловое волокно легко распушается в воздушной и водной среде. Обработанный (распушённый) хризотил обладает высокой адсорбционной способностью и проявляет активную адгезию к большинству связующих и дисперсных ингредиентов благодаря большой внутренней поверхности пор между волокнами и возникновению прочных топохимических связей [1].

Физико-химические свойства хризотилового волокна [2]

№ п/пПоказателиДиапазон числовых значений
1Прочность на разрыв, кг•с/мм²
более 300
2Плотность минерала, кг/м³
2400 — 2600
3Насыпная плотность распушенного хризотила, кг/м³
100 — 300
4Температура плавления, °C
1450 — 1500
5Коэффициент трения (по железу)
0,8
6Щелочестойкость, рН
9,1 — 10,3
7Растворимость, % при кипячении в течение 4 часов:
в HCl плотностью 1,19 кг/дм³
в КОН, 25%-ном

53,4 — 57,5
0,14 — 1,6
8Теплопроводность, Вт/(м•К)
0,05 — 0,07
9Коэффициент отражения в диапазоне 400—700 нм, %
45 — 78
10Частота ИК-спектра поглощения (четко разрешенные), см−1
955, 1030, 1080
11Модуль упругости недеформированных волокон при площади поперечного сечения порядка 0,01 мм², ГПа
175 — 210
12рН водной суспензии
9 — 10
13Сорбционная способность:
по дибутилфталату, см³/100 г
по йоду, мг/г
по водяному пару (при 20 °C)

40 — 85
1,6 — 1,9
1,6 — 2,5

Все асбесты обладают высокой огнестойкостью.

Месторождения

Асбестовая руда

Крупнейшие месторождения асбеста находятся в Канаде (хризотил), ЮАР (крокидолит, амозит, хризотил) и в России (хризотил) на Урале — Баженовское и Киембаевское месторождения. Имеются месторождения асбеста также на Северном Кавказе, в Туве (хризотил) — Ак-Довуракское месторождение, на севере Казахстана (хризотил) — Житикаринское месторождение, в Китае (хризотил), США (хризотил, амфиболы), Бразилии (хризотил), Зимбабве (хризотил), Италии (тремолит, хризотил), Франции (тремолит), Финляндии (антофиллит, рудник закрыт в 1975), в Японии (хризотил, тремолит, актинолит), Австралии (крокидолит, хризотил), на Кипре (хризотил, рудник закрыт в 1988).

Применение

Огнеупорная асбестовая ткань
Асбестоцементные волнистые кровельные листы

Асбестовые материалы начали широко распространяться в мире в 1930-е годы, а после Второй мировой войны их распространение выросло многократно. Если в 1930-е годы в мире ежегодно добывалось 300 тыс. т асбеста, то в 1945 г. добыча возросла до 750 тыс. т, а через пять лет достигла 1,3 млн т. С 1960-го по 1980 год уровень добычи ещё раз удвоился: с 2,2 млн т до 4,7 млн т.[7].

В 1980 г. начались первые выступления против асбеста. К 1985 г. его добыча снизилась на 400 тыс. тонн в год, а к началу 2000-х годов упала до 2 млн тонн ежегодно.

В Советском Союзе добыча асбеста возросла с 50 тыс. т ежегодно в 1930 г. до 2,5 млн т в 1985 г., после чего добыча упала до 1 млн т в год, а затем снова возросла.

В настоящее время в мировой промышленности используется хризотил-асбест.

Хризотил входит в состав более чем трёх тысяч изделий в самых различных областях техники.

Хризотил используется в производстве:

  • кровельных, стеновых изделий (асбестоцементные плоские и волнистые листы, пенобетон);
  • труб (хризотилцементные напорные и безнапорные трубы различного диаметра);
  • фасадных плит;
  • асбестотехнических и теплоизоляционных изделий (ткани, шнуры, картон, фильтры, фрикционные изделия, тормозные ленты, паронит[8] и др.);
  • фиксаторов защитного слоя бетона для устройства тоннелей, герметиков;
  • резинотехнических материалов, кирпича;
  • для приготовления мастик, герметиков, футеровочных составов, органосиликатных покрытий, буровых и тампонажных растворов, асфальтобетонных смесей, приготовления клеевых смесей и замазок, строительных растворов, ремонтно-восстановительных составов.

Также асбестовую ткань или шнуровой асбест применяют в сфере огненных представлений (т. н. fireshow) как материал для обмотки огненного реквизита (фитилей). Пропитанную ружейной смазкой асбестовую нить используют как сальниковую набивку в пулемёте Максима[9].

Мировое производство хризотила в 2015 году

Асбест в фабричной упаковке
Производство в 2015 году (в 1000 т)
1100
400
311
215
0.35
РоссияКитайБразилияКазахстандругие

Источник: Геологическая служба США[10]

Опасность для здоровья

волокна антофиллит-асбеста под электронным микроскопом
волокна хризотил-асбеста в битуме под электронным микроскопом
Асбестовое волокно и клетки организма под световым микроскопом (стрелкой показан чистый участок волокна на гистологическом срезе ткани)

Пыль асбеста является канцерогенным веществом при попадании в дыхательные пути[11]. Доказательств канцерогенного действия при попадании асбеста с пищей и водой нет. Фиброгенность и канцерогенность волокон разных видов асбеста очень различна и зависит от диаметра и типа волокон. Асбест является причиной асбестоза, плеврита (включая мезотелиому) и рака (рак бронхов, яичников, почек и гортани)[12][13].

Вредность асбестовых волокон зависит от диаметра и длины волокон. Большие волокна не так вредны, потому что они в основном останавливаются в верхних дыхательных путях, откуда они удаляются ресничками, очень тонкие волокна удаляются иммунной системой. Наиболее опасными являются не длинные волокна (> 5 мкм), а тонкие (до 0,01 мкм) — они проникают в нижние дыхательные пути, проникают в легкие, где остаются, и в результате многолетнего раздражения клеток вызывают рак. Риск поглощения асбестовых волокон возникает при работе с асбестовыми минералами и при дроблении и переработке асбестоцементных изделий. Данные о повышенной смертности и заболеваемости работников были замечены давно. Первые упоминания о вредности асбеста появились в 1900–1920 гг. В 1910 году французские исследования подтвердили вредное воздействие асбеста на организм человека. Рак легких был признан профессиональным заболеванием у людей, контактирующих с асбестом.

Например, один из крупнейших открытых рудников Европы был в Финляндии в местечке Пааккила. Добыто всего 586 076 тонн Амозит и крокидолит асбеста. Смертность в этой общине достигала 150 % от среднего по стране. Средняя продолжительность жизни мужчин в этом месте в 1970-е годы — 57 лет, в то время как по всей стране было 67 лет. Основная причина смерти бывших работников — рак лёгких. В результате рудник закрыли ещё до международного признания вещества канцерогенным.

Конвенцией № 162 1986 года «Об охране труда при использовании асбеста» (Конвенция МОТ № 162), охватывающей все виды деятельности, связанные с воздействием асбеста на работников в процессе работы, определены защитные и профилактические меры, предупреждающие воздействие асбеста, наблюдение за производственной средой и за состоянием здоровья работников. Правительства стран, ратифицировавших Конвенцию № 162, и их национальные законодательства предусматривают данные защитные и профилактические меры, применительно к своей стране.

Также в соответствии с Рекомендациями № 172 Международной организации труда «Об охране труда при использовании асбеста» (принята в Женеве на 72-й сессии генеральной конференции МОТ в 1986 г.) определено, что в основе запрещения или разрешения на использование определённых разновидностей асбеста и асбестосодержащих изделий и их замены другими веществами должна лежать научная оценка их опасности для здоровья.

При работе с хризотиловыми и другими видами волокон следует контролировать уровень запыленности и соблюдать предельно допустимые концентрации вредных веществ. Соблюдение элементарных санитарно-гигиенических требований при производстве изделий: общая вентиляция, аспирация рабочих мест, использование индивидуальных средств защиты и влажная уборка рабочего места, обеспечивают защиту здоровья работников и безопасность использования хризотила и содержащих его материалов. В изделиях хризотил находится в связанном состоянии (с цементом, гипсом, каучуком, смолами, полимерами, маслом, битумом), поэтому безопасен[] и во многих странах разрешен к применению в строительстве и промышленности.

Амозит (коричневый асбест) и крокидолит являются наиболее опасными из асбестовых минералов из-за их долгого нахождения в легких вдохнувших их людей.

На основе результатов всесторонних научных исследований канцерогенных веществ Международное агентство по изучению рака отнесло асбест к первой, наиболее опасной категории списка канцерогенов, для которых существуют достоверные сведения о канцерогенности их для человека.

Потребление асбеста в Европе в последнее время быстро сокращается. 1 января 1997 года использование асбеста было запрещено во Франции. C 2005 года применение асбеста в Европейском союзе полностью запрещается[14].

В Европейском союзе, в частности в Германии и Франции ведётся активная переработка и утилизация асбеста с использованием высокотемпературных термических процессов технологии плазменного плавления неорганического сырья при температурах более 1500—1750 градусов цельсия. Конечным продуктом является сертифицированный, безопасный и остеклованный товарный продукт, обладающий огнеупорными и огнестойкими свойствами.

В развивающихся странах, в которых проживает до 80 % всего населения Земли, хризотил-асбест все ещё используется в различных отраслях промышленности и в строительстве жилья[15]. В России, согласно утверждённому перечню, разрешены к использованию три тысячи видов продукции, содержащей хризотиловый асбест[16]. При этом использование асбестосодержащих материалов, ввиду опасности образуемой асбестовой пыли, в жилых помещениях запрещено либо допускается при обеспечении изоляции проникновения пыли в помещение[17][18][19].

В России предельно допустимая концентрация асбестовой пыли, в том числе хризотил-асбеста, как канцерогенного (вызывает образование злокачественных опухолей при ингаляционном попадании[20]) и фиброгенного (вызывает асбестоз) нормируется:

  • в воздухе рабочих зон: максимально разовая — 2 мг/м3 (6 мг/м3 для асбестоцементной пыли), среднесменная — 0,5 мг/м3 (4 мг/м3 для асбестоцементной, асбестобакелитовой и асбесторезиновой пыли)[21];
  • в воздухе населённых мест (с содержанием хризотил-асбеста в пыли до 10 %): среднесуточная — 0,06 волокон в 1 мл[22].

С 2024 года в США ввели запрет на производство и использование асбеста[23].

См. также

Примечания

  1. ↑ Горный лён // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978., Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия 1969—1978.
  2. ↑ Горный лен // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  3. ↑ Горный лён Архивная копия от 26 апреля 2016 на Wayback Machine, Словарь синонимов ASIS, Тришин В. Н., 2010.
  4. ↑ Иванов Александр. Джордж Фелпс (George M. Phelps) // telhistory.ru. — Музей Истории Телефона, 2021. Архивировано 10 декабря 2021 года.
  5. ↑ US Patent № 220,729. G. M. Phelps. Telephone-Case. Patented Oct. 2, 1879. Дата обращения: 10 декабря 2021. Архивировано 10 декабря 2021 года.
  6. ↑ Уралит (примечание 1 к статье с дополнением в статью «Асбест») Архивная копия от 7 марта 2021 на Wayback Machine, Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона. Санкт-Петербург, 1890—1907 гг. Том XXXIVa (1902): Углерод — Усилие, с. 860—862.
  7. ↑ Старкова Б., Червенка В., "Foster Bohemia ООО". Проблема асбеста - взгляд из Европы. Журнал "Недвижимость и инвестиции. Правовое регулирование". dpr.ru (1 июня 2005). Дата обращения: 24 февраля 2020. Архивировано 26 июля 2020 года.
  8. ↑ Паронит Архивная копия от 7 мая 2016 на Wayback Machine, Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия 1969—1978 гг.
  9. ↑ Пулемет системы Максима, 1949, с. 137—138.
  10. ↑ Mineral Commodity Summaries: Asbestos. Дата обращения: 29 марта 2016. Архивировано 4 апреля 2016 года.
  11. ↑ СанПиН 1.2.2353-08 «Канцерогенные факторы и основные требования к профилактике канцерогенной опасности». Дата обращения: 6 декабря 2009. Архивировано 2 июня 2008 года.
  12. ↑ Крокидолит (амфибольная форма асбеста) асбест амфибол – крокидолит - стр. 3. textarchive.ru. Дата обращения: 14 февраля 2022. Архивировано 14 февраля 2022 года.
  13. ↑ Публикации в СМИ. www.sechenov.ru. Дата обращения: 21 июня 2023. Архивировано 21 июня 2023 года.
  14. ↑ France Calls For Worldwide Asbestos Ban (англ.) Архивировано 15 апреля 2012 года.
  15. ↑ Хризотил вновь не был включен в список опасных веществ роттердамской конвенции. Дата обращения: 30 ноября 2013. Архивировано 3 декабря 2013 года.
  16. ↑ Страсти по асбесту. Дата обращения: 10 марта 2015. Архивировано 24 апреля 2015 года.
  17. ↑ Санитарные правила и нормы СанПиН 2.2.3.757-99 «Работа с асбестом и асбестсодержащими материалами»/5.7. Новое строительство, расширение, реконструкция, техническое перевооружение, ремонт, консервация и снос зданий с использованием асбестсодержащих теплоизоляционных материалов Архивная копия от 5 мая 2016 на Wayback Machine.
  18. ↑ Рекомендации по охране труда при использовании асбестосодержащих материалов и изделий в административных и непроизводственных зданиях Архивная копия от 7 мая 2016 на Wayback Machine, Утверждено 30.01.2003 г. зам. Министра труда и социального развития РФ и зам. Председателя Государственного комитета РФ по строительству и жилищно-коммунальному комплексу.
  19. ↑ Гигиенические нормативы ГН 2.1.2/2.2.1.1009-00 «Перечень асбестоцементных материалов и конструкций, разрешенных к применению в строительстве» Архивная копия от 7 мая 2016 на Wayback Machine.
  20. ↑ Гигиенические нормативы ГН 1.1.725-98 «Перечень веществ, продуктов, производственных процессов, бытовых и природных факторов, канцерогенных для человека» Архивная копия от 6 мая 2016 на Wayback Machine.
  21. ↑ Гигиенические нормативы ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» Архивная копия от 19 апреля 2016 на Wayback Machine.
  22. ↑ Гигиенические нормативы ГН 2.1.6.695-98 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест» Архивная копия от 6 мая 2016 на Wayback Machine.
  23. ↑ В США вводится запрет на использование и производство асбеста. www.gismeteo.ru (20 марта 2024). Дата обращения: 23 марта 2024.

Литература

Ссылки