Асбест волокнистый ТУ 6-09-4010-84
Асбест или горный лён — собирательное название ряда тонковолокнистых минераловиз класса силикатов, образующих в природе агрегаты, состоящие из тончайших гибких волокон. Применяется в самых различных областях, например в строительстве, автомобильной промышленности и ракетостроении.
Является канцерогеном первой категории по классификации МАИР.
Классификация
Существует два основных вида асбестов — хризотил-асбест и амфиболовый асбест.
- Хризотил-асбест (белый асбест) — минерал группы серпентина, химическая формула 3MgO•2SiO2•2H2O — гидросиликатмагния, 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 [1], 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:
- крокидолит-асбест или голубой асбест (Na2Fe32+Fe23+)Si8O22(OH)2;
- амозит-асбест (Fe2+, Mg)7Si8O22(OH)2;
- тремолит-асбест Ca2Mg5Si8O22(OH)2;
- антофиллит-асбест (Mg, Fe2+)7Si8O22(OH)2;
- актинолит-асбест Ca2(Mg, Fe2+)5Si8O22(OH)2.
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 нем MgO — 42,4 %, SiO2 — 44,50 %, и H2O — 13,04 %. Как правило, в нем всегда 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.
| Компоненты | Баженовское месторождение (Россия) | Тзетфорд (Канада) |
|---|---|---|
| SiO2 | 42,60 | 39,62 |
| Al2O3 | 0,65 | 0,81 |
| Fe2O3 | 1,04 | 4,52 |
| FeO | 0,45 | 1,90 |
| MgO | 40,77 | 39,73 |
| СаО | 0,03 | — |
| Cr2O3 | — | — |
| NiO | — | — |
| MnO | — | — |
| H2O + 105° | 13,46 | 13,32 |
| H2O — 105° | 0,95 | 0,43 |
| K2O + Na2O | Следы | Нет |
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 действует солнечная радиация, 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 .
Физико-химические свойства хризотилового волокна
| № п/п | Показатели | Диапазон числовых значений |
|---|---|---|
| 1 | Прочность на разрыв, кг•с/мм² | |
| 2 | Плотность минерала, кг/м³ | |
| 3 | Насыпная плотность распушенного хризотила, кг/м³ | |
| 4 | Температура плавления, °C | |
| 5 | Коэффициент трения (по железу) | |
| 6 | Щелочестойкость, рН | |
| 7 | Растворимость, % 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 |
| 8 | Теплопроводность, Вт/(м•К) | |
| 9 | Коэффициент отражения в диапазоне 400—700 нм, % | |
| 10 | Частота ИК-спектра поглощения (четко разрешенные), см−1 | |
| 11 | Модуль упругости недеформированных волокон при площади поперечного сечения порядка 0,01 мм², ГПа | |
| 12 | рН водной суспензии | |
| 13 | Сорбционная 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.