Характеристика изучения залежей асбестовых руд

В связи с ухудшающейся экологической обстановкой в мире, наиболее актуальным является мониторинг за предприятиями, оказывающими серьезное валяние на экологическую обстановку крупных регионов, в частности городов и других населенных пунктов. Значительный вклад в фоновое, региональное и локальное загрязнение окружающей среды вносят горнодобывающие предприятия.

Хризотиловый асбест использовался в производстве высокоплотного цемента и фрикционных изделий около ста лет. За это время из всего объема мирового производства хризотила около 90% использовались в производстве асбоцементных изделий, таких как трубы, листы (гладкие и гофрированные), лепные украшения, шифер и черепицы (кровельные плитки).

Около 7% используются в производстве фрикционных изделий, таких как тормозные колодки и фрикционные накладки муфты и только 3% в производстве прочих материалов, в т.ч. текстильных изделий, наружной обшивки, электроизоляционных материалов, трубной изоляции, прокладок, бумажных изделий, виниловых листов и виниловых напольных плиток, в которых хризотил использовался в качестве наполнителя, а также в качестве заполнителя в декоративной штукатурке, пластиках, кровле и различных шпаклевочных и шовных смесях. В состав напыляемой рыхлой изоляции на стальные конструкции зданий входит до 85% крокидолита (голубой асбест), амозита (бурый асбест) или хризотила (белый асбест).

Учет данных о здоровье и безопасности работников в сфере производства хризотиловых изделий ведется всего лишь в течение последних 60 лет. Эти данные указывают на незначительное количество проблем со здоровьем рабочих, которые производили и использовали хризотиловые изделия даже в те дни, когда меры по улавливанию пыли почти не принимались. Это подтверждалось с каждым исследованием состояния здоровья работников в сфере производства цемента или фрикционных изделий на основе хризотила, которое когда-либо проводилось в отношении производства, где хризотил применялся в качестве единственного асбестового волокна.

Применением хризотила в такой продукции были обеспокоены те, кто использовал статистику вредного воздействия на здоровье других форм асбеста или смешанных волокон, или кто не смог понять вводящую в заблуждение роль табачного дыма в области эпидемиологии. Беспокойство подкреплялось доверием к сомнительным математическим моделям, вместо анализа фактических данных состояния здоровья работников. Здесь следует отметить, что модели риска не применялись при оценке риска для здоровья работников от применения в такой продукции волокон-заменителей.

Опасные уровни вредного воздействия могут наблюдаться у тех, кто просто живет в непосредственной близости от рудников по добыче голубого асбеста, где сухой климат и используемые в качестве дорожной щебенки шахтные отвалы поддерживают высокую концентрацию волокон в воздухе. Однако, исследования состояния здоровья весьма значительного количества людей, живущих рядом с хризотиловыми рудниками или на рудных телах хризотила, показали отсутствие чрезмерного асбестообусловленного риска заболеваемости в этих районах. Даже в промышленных масштабах существующие низкие уровни воздействия хризотила не смогли создать существенного риска заболеваемости.

В переводе с греческого "асбестос" означает "не иссякающий", "неугасимый", "неослабевающий". Другое его название звучит как "горный лен". Смысл данного названия в том, что асбест способен расщепляться на тончайшие длинные волокна толщиной до 0.5 мкм. Греческое название характеризирует природные свойство асбеста противостоять высоким температурам.

Асбест является природной разновидностью гидросиликатов, волокнистых минералов (серпентин, амфиболы), легко расщепляющихся на тонкие прочные волокна, которые представляют собой кристаллы рулонной или трубчатой структуры. Он обладает высокой термостойкостью: плавится при температуре 1550 градусов Цельсия. Его прочность при растяжении вдоль волокон – до 30000 кгс/см², что выше прочности стали. Стоек против щелочей, кислот и других агрессивных жидкостей. Обладает также выдающимися прядильными свойствами, эластичностью, щелочестойкостью, высокими сорбционными, тепло-, звуко- и электроизоляционными свойствами.

По химическому составу асбестовые минералы являются водными силикатами магния, железа, кальция и натрия. Содержание воды в асбесте группы серпентина составляет 13-14.5 %, а в группе амфиболов (в зависимости от вида) 1.5 - 3%.

Волокнистое строение наиболее ярко выражено у асбеста серпентиновой группы, куда относится только один вид асбеста - хризотил-асбест, поэтому он больше всего применяется в промышленности (в соответствии с рисунком 1).

Мировые запасы хризотил-асбеста значительно превышают запасы амфиболовых асбестов, причём таких мощных скоплений амфибол-асбеста, как в крупных месторождениях хризотил-асбеста, не встречается. На долю хризотил-асбеста приходится 96% мировой добычи асбеста. Наиболее крупные из разрабатываемых мировых месторождений хризотил-асбеста: в России - Баженовское (Средний Урал), Ак- Довуракское (Тувинская область), Житикаринское (Костанайская область), Киембаевское (Оренбургская область), а за рубежом - Канадское (Канада) и в Зимбабве (Южная Африка). Крупнейший производитель асбеста в мире - Россия (Таблица 1).

Хризотил-асбест – это тонковолокнистый белый или зеленовато-желтый минерал (3MgO^2SiO2<2H2O) c шелковистым блеском, образующий прожилки, которые имеют поперечно-волокнистое строение с длиной волокон от долей миллиметра до 5–6 см (изредка до 16 см) толщиной менее 0,0001 мм. Замечательным свойством этого минерала является способность сминаться и распушаться в тонковолокнистую массу, подобную льняной или хлопковой, пригодной для изготовления несгораемых тканей. Рабочая температура до +500°С.

Хризотил-асбест обладает высокой прочностью на разрыв по оси волокнистости. Наибольшую прочность имеют волокна асбеста, осторожно отделённые от кускового асбеста. В зависимости от эластичности волокна различают три разновидности хризотил- асбеста: нормальную, полуломкую и ломкую. Такое деление условно, так как в действительности не наблюдается резких переходов от одной разновидности к другой.

Важная характеристика асбеста - модуль упругости. Средние значения модуля упругости хризотил-асбеста колеблются от 16104 до 21104 Мпа.

Горную породу, содержащую асбест, добывают открытым способом и подвергают обогащению на асбестовых фабриках для выделения хризотил-асбеста. Товарный хризотил-асбест состоит из смеси волокон различной длины и их агрегатов.

Агрегаты асбеста с недеформированными волокнами размером в поперечнике более 2 мм называют "кусковым асбестом", а менее 2 мм - "иголками". "Распушенным" называют асбест, в котором волокна тонки, деформированы и перепутаны. Частицы сопутствующей породы и асбестовое волокно, прошедшее через сито с размерами стороны ячейки в свету 0.25 мм, называют "пылью". Асбест хризотиловый в зависимости от длины волокон подразделяется на восемь сортов.

Первые три сорта асбеста считаются длинноволокнистыми и относятся к текстильным сортам, а последние сорта - коротковолокнистыми, их называют строительными. В зависимости от текстуры (степени сохранности агрегатов волокон) асбест подразделяется на жёсткий (Ж), в котором преобладают иголки; полужёсткий (П) - с равным количеством иголок и распушенного волокна; мягкий (М) - с преобладающим количеством распушенного волокна (Таблица 2).

Таблица 2 - Классификация асбеста

Хризотил. Листовой силикат, состоящий из лежащих в одной плоскости соединенных кремнеземных тетраэдров, покрытых слоем брусита. Кремнеземно- бруситовые пластины слегка изогнуты из-за структурного несовпадения, выражающегося в скручивании пластин и образования длинной полой трубочки. Из таких трубочек и образуются составные пучки волокон хризотила.

Химический состав хризотила однороден в отличие от разновидностей амфибол- асбеста. Присутствие некоторого количество оксидов является результатом загрязнения при образовании минерала в скалистой породе. Некоторые из этих элементов могут входит в структуру, а так же могут присутствовать в качестве главных элементов небольших концентраций отдельных разновидностей минерала, входящих в пучок волокон (Таблица 3).

Таблица 3 - Химический состав хризотил-асбеста

Длинные эластичные и изогнутые волокна хризотила обычно сплетены в пучки с пушистыми концами. Хризотил является слоистым силикатом и вместо формирования стержней (волокон), так как это происходит в случае с амфиболами, пространственные несовпадения между ионами магния приводят к тому, что хризотил завихряется в действительно тонкий скрученный слой.

Такие пучки соединены водородными связями и\или каким-нибудь твердым веществом не входящим в состав волокна.

Длина хризотиловых волокон, встречающихся в природе, колеблется от 1 до 20 мм, с отдельными экземплярами до 100 мм.

Хризотил чрезвычайно чувствителен к кислоте, хотя меньше подвержен воздействию гидроокиси натрия (едкого натра), чем любые амфибольные волокна.

Когда волокна хризотила разъединяются, что происходит во время его измельчения, иного тонкого дробления или просто смешивания с водой, структура хризотила расщепляется, что приводит к образованию отдельных тонких волокон (фибрилл).

Длина хризотиловых волокон, встречающихся в природе, колеблется от 1 до 20 мм, с отдельными экземплярами до 100 мм. Хризотил чрезвычайно чувствителен к кислоте, хотя меньше подвержен воздействию гидроокиси натрия (едкого натра), чем любые амфибольные волокна (в соответствии с рисунком 2).

Поскольку хризотил является естественно залегающим добываемым волокном, неудивительно то, что имеются небольшие различия в биоустойчивости в зависимости от происхождения и испытанного технического сорта. Однако в ряду растворимости минеральных волокон хризотил располагается ближе к «растворимому» концу шкалы и варьируется от наименее биоустойсивого волокна до волокна с биоустойчивостью в пределах растворимости стекловолокна и каменной ваты.

Он имеет меньшую биоустойчивость, чем керамическое волокно или стекловолокно специального назначения и значительно менее биоустойчив, чем амфиболы.

Амфибольные минералы представляют собой двойные цепочки кремнеземных тетраэдров, поперечно связанные катионовыми мостиками.

Химический и физический состав различных амфибол асбестов весьма разнообразны. Состав рабочего образца совпадает с предполагаемой теоретической чрезвычайно редко. Однако при идентификации различных волокон для удобства работы пользуются теоретическими допусками.

Таким образом, хризотил асбест является естественно залегающим добываемым волокном, и имеет небольшие различия в биоустойчивости в зависимости от происхождения и испытанного технического сорта. В ряде растворимости минеральных волокон хризотил располагается ближе к «растворимому и имеет меньшую биоустойчивость, чем керамическое волокно или стекловолокно специального назначения.

Литература

1. Брагина Т.М., Брагин Е.А. и др. Физическая география Костанайской области. Костанай, 1995г. С. 3-24.
2. Лесников А. А. Соломенцева Л. М. Отчет об экспедиционном обследовании загрязнения природной среды. Г. Житикара. 1990-1991г. -С. 26.
3. И. А. Рыбьев. Строительное материаловедение 2-е изд. М., 2004.-С.96.
4. Исидоров В.А. Введение в химическую экотоксикологию. Спб. 1999. С. 177194.
5. Дейнека В. К. Бекмагамбетов Б. И. «Оценка фактического воздействия добычи и переработки асбестовых руд Житикаринского месторождения на окружающую среду», г. Житикара. 2003г. С. 188-192.