Асбест и асбестовая промышленность. Под термином А. в промышленности и торговле понимается группа минералов, обладающая волокнистым строением и способностью расщепляться на тонкие гибкие волокна, подвергающиеся скручиванию в нитку и прядению, подобно волокну растительного и животного происхождения. На ряду с этим, эта группа минералов обладает такими ценными свойствами, как огнестойкость, малая теплопроводность и электропроводимость, стойкость в отношении щелочей и морской воды, а у некоторых А. и стойкостью к кислотам. Различают две группы А.: 1) змеевиковый А., или хризотил, и 2) рогообманковый А., к которому относят крокидолит и амозит. По значению в промышленности и торговле на первом месте стоит хризотил; крокидолит и амозит занимают, по сравнению с первым, второстепенное место, а целый ряд других, относящихся к этой группе минералов (антофилит, тремолит, актинолит и др.), играет лишь ничтожную роль. Наиболее крупные месторождения хризотила находятся в Канаде (в восточной части провинции Квебек), Родезии (Африка) и на Урале (СССР); промышленные месторождения крокидолита и амозита встречаются лишь в южной Африке.
Хризотилу соответствует химич. состав в молекулярном выражении: 3MgO⋅2SiO₂⋅2H₂O (частично окись магния может замещаться закисью железа); крокидолиту и амозиту соответствуют формулы:
антофиллиту — (Mg, Fe)O⋅SiO₂. В хризотиле основания относятся к кислоте (SiO₂), как 3:2, а в А. роговообманковых — как 1:1. Этим отношением предрешается стойкость их к кислотам: хризотил даже органическими кислотами (уксусной, винной), при продолжительном их действии, разрушается (тем более минеральными): крокидолит и амозит в отношении кислот достаточно стойки [1]. Хризотил, как более основной минерал, плавится около 1550°, а крокидолит и амозит, как содержащие кремнекислое железо в преобладающем количестве, плавятся около 1150°. Хризотил, содержащий гидратную воду, при нагревании выше 400° начинает терять ее и становится хрупким; крокидолит и амозит, при нагревании выше 1100°, плавятся в стекла. Цвет хризотила — преимущественно белый, крокидолита — синий, амозита — грязно-серый.
Сортофикация А., как товара, базируется исключительно на признаке длины волокна. Исключение составляет амозит, для которого, в виду совершенно исключительной длины его волокна, этот признак теряет свое значение, и признаком его сортофикации служит цвет, приобретающий в данном случае особое значение в связи с использованием амозита в качестве добавки к хризотилу в производстве некоторых текстильных изделий. Сортофикация А. по длине волокна (в отношении преимущественно к хризотилу) базируется на возможности его использования для той или другой практической цели, и с этой точки зрения сортамент любого добывающего района укладывается в такую общую схему групп сортов: 1) текстильная, 2) шиферная, 3) картонно-бумажная, 4) цементная и 5) побочных продуктов. К текстильной группе относятся все сорта, используемые в производстве а-овых текстильных изделий с волокном средней длины 8—9 мм для наиболее низкого сорта; к шиферной группе (для производства асбошифера) относятся сорта с волокном средней длины 4—6 мм; к картонно-бумажной группе относятся сорта с волокном средней длины в 2—3 мм; наконец, к цементной группе (для производства теплоизоляционных, электроизоляционных и строительных материалов) — с волокном 1,3—1,5 мм. На побочные продукты, относящиеся главн. обр. к строительным материалам, употребляется пыль из пылеуловительных камер обогатительных фабрик и различные сорта самого короткого волокна с большей или меньшею примесью змеевиковой пыли.
В Канаде, дающей до 69—72% мировой добычи А., принят следующий сортамент:
| №№ | Название сортов | Длина во- локна в мм |
Средняя цена тонны в 1929 г. в долларах |
|---|---|---|---|
| I | Кусковой № 1 (Crude № 1) | — | — |
| II | Кусковой № 2 (Crude № 2) | 15—25 | 550—750 |
| III | Длинное текст. волокно (Long spin fiber) | 10—18 | 450—575 |
| IV | Среднее текст. волокно (Medium spin fiber) | до 14 | 225—275 |
| V | Шиферный (Shingle stock) | 11 | 55—115 |
| VI | Бумажный (Paper stock) | 5 | 45—50 |
| VII | Цементный (Cement stock) | 5 | 25 |
| VIII | Мелочь (Sands a. floats) | < 1,2 | 10—20 |
Уральский сортамент в настоящее время состоит из 7 сортов: I с. — со средней длиной волокна 16—18 мм, II с. — 13 мм, III с. — 9 мм, IV с. — 5,5 мм, V с. — 2,5 мм, VI с. — 1,5 мм и VII с. — 0,8 мм.
Мировое потребление сырого А. (в тыс. метр. тонн) за 1927—1928 г.
В эти данные не вошло потребление некоторых мелких стран.
Итак, главнейшим потребителем сырого А. являются САСШ (около 65%), затем следует Англия с Австралией, Бельгия и т. д.
Экспорт сортированного А. из СССР за последние годы в тоннах:
Экспорт шел главн. обр. в Германию, отчасти в Англию, Голландию и в САСШ, средние и низкие сорта в Австро-Венгрию. Германия не сама употребляет советский А., а является посредником, сама же она предпочитает канадский А.
Добывание и сортировка асбестового волокна. Добывание А. производится во всем мире открытыми карьерами. Добытая порода сортируется или вручную, или механическим способом. Применяются два способа сортировки: канадский и русский, оба сухие.
Канадский способ представляет собою воздушное обогащение посредством отсасывания распушенного волокна от породы на плоских качающихся грохотах. Руда, подготовленная посредством дробления в дробилках Блэка и Гетса и просушенная, поступает далее для измельчения в дробилки особого устройства, тип коих выработан многолетней местной практикой. Эти аппараты, носящие название циклонов (системы Lourie, Torrey Phare и др.), состоят из двух массивных стальных пропеллеров, насаженных каждый на своем горизонтально расположенном валу и вращающихся в противоположные стороны со скоростью в 2.000 об/мин. Асбестовая руда, попадая при загрузке в аппарат на пропеллеры и в зазоры между ними, подвергается чрезвычайно сильному распушению и энергичному дроблению. Кроме циклонов, в Канаде применяются дробильные аппараты и другого типа, носящие местное название «Jumbo». Они состоят из неподвижного горизонтально расположенного барабана, внутри которого вращаются бичи, жестко укрепленные на валу. Подготовленная так руда, представляющая уже смесь из распушенного ватообразного волокна, зерен руды и пыли, поступает на плоские качающиеся грохота, на которых отсевается вся мелочь, верхний же сорт (материал, не прошедший сквозь отверстия грохота) с оставшимся на сите волокном подходит в разгрузочном конце к всасывающему соплу воздухопровода, где волокно увлекается током воздуха и далее транспортируется по трубам в коллекторы (циклоны). Верхний сорт с грохота, уже освобожденный от волокна и состоящий уже из зерен руды, смешивается с нижним сортом и поступает далее в следующую стадию обогащения: измельчение (распушение) и отсасывание на грохотах. Собранное в коллекторах волокно время от времени или непрерывно поступает в сетчатые цилиндрические или восьмигранные барабаны-сортировки (Grader). Из сортировок часть волокна получается в готовом виде, часть же, и при том бо́льшая, следует вновь на плоские грохота во вторую операцию отсасывания и т. д. В сортировках волокно очищается от пыли и сортируется по длине. Основной принцип обогащения А. канадским способом заключается в создании неравновсасываемого материала, т.-е. состоящего из неравных по весу зерен и волокна А. Так как А. при дроблении обладает свойством распушаться на отдельные иголки и тонкие волокна, в то время как порода образует при этом зерна, бо́льшая часть которых обладает бо̀льшим весом, чем распушенное волокно, то получение неравновсасываемой смеси не представляет затруднений. Именно этому условию создания неравновсасываемой смеси в высокой степени удовлетворяют аппараты для измельчения асбестовой руды (циклоны, джумбо), применяемые в Канаде, давая смесь из ватообразного распушенного А. и зерен руды. Путем классификации материала на грохотах и сортировках условие неравновсасываемости еще более усиливается. Понятно, что при этом условии всасывающая струя воздуха, обладающая соответствующей скоростью, отделит легкое волокно А. от более тяжелых зерен породы.
Русский способ обогащения А., применяемый на Урале, основан на использовании различия в силах трения между асбестовым волокном, медленно скользящим вниз по наклонной плоскости (трение скольжения), и зернами руды, быстро катящимися по ней (трение качения). Это различие тем больше и следовательно обогащение тем совершеннее, чем крупнее зерна породы, чем более округлые формы они имеют и чем однороднее по крупности материал, поступающий на плоскости. Плоскости, на которых производится обогащение, представляют простые деревянные, обитые кровельным железом щиты, поставленные с наклоном в 40—45°. Материал поступает на них сверху и движется по ним под действием силы тяжести. Распушенное волокно ползет медленно, развивает небольшую силу инерции и падает с плоскости почти по вертикали; зерна же руды двигаются быстро, развивают большую скорость и в силу инерции падают с плоскостей по некоторой кривой, значительно дальше от частиц А. Руда, высушенная и раздробленная в Блэке и валках, поступает в сетчатые барабаны типа грохота, которые, имея два-три отделения с сетками разных номеров, служат, с одной стороны, для разделения материала на три-четыре класса с более или менее однородной величиной частиц в каждом, что является одним из условий успешного обогащения на плоскостях, а с другой стороны — они исполняют роль питателей для плоскостей, загружая их материалом равномерно, по всему протяжению плоскостей. Кроме того, в этих грохотах производится отделение пыли и мелочи. С плоскостей в первой стадии обогащения готового волокна не получают. Здесь материал разделяется лишь на два продукта: руду, которая возвращается обратно в дробильные валки, и полупродукт, следующий во вторую стадию обогащения на плоскостях. С плоскостей второй стадии уже получается готовый продукт высших сортов от I до IV. Низшие же сорта А. и здесь получаются в виде полупродукта, который направляется в третью стадию обогащения на плоскостях, где и происходит окончательное выделение их в виде IV, V и VI сортов. Мелкие классы руды из всех стадий объединяются и поступают в дробление на дезинтеграторы и в дальнейшем на обогащение на плоскостях. Полупродукт, полученный с последних, смешивается с полупродуктами из всех стадий и возвращается на плоскость второй стадии.
В то время как в Канаде асбестовое волокно извлекается почти все, вплоть до мельчайшего, у нас идет в отвал руда, содержащая еще значительное количество А., в некоторых случаях до 11—12%. Кроме того, А. теряется не только в хвостах фабричной обработки его, но также и в процессе добычи руды в разрезах, т. к. в обогащение на фабрики поступает не вся добытая рудная масса, а лишь наиболее богатая часть ее, получаемая в результате ручной отборки в забое. В общем, около половины всего А., заключающегося в рудной массе, теряется на наших уральских рудниках в виде низшего сорта в отвалах, при чем теряется не только мелкое волокно, но также немалое количество и длинного волокна. Вопрос об использовании отходов и отвалов асбестовой руды является вопросом существенным для удешевления, обогащения и использования волокна длиной 1—2 мм и менее.
А-вые изделия можно разделить на следующие группы: I) волокно; II) текстильные изделия; III) листовые материалы; IV) составы: строительные и изоляционные.
Применение а-вого волокна: для приготовления светилен, фитилей в зажигалках, растопки в виде пучка волокон, укрепленных на железной ручке (при погружении в жестяной ящик, где лежит напитанная нефтью губка, эта растопка впитывает нефть и может служить для растапливания дров и другого топлива). А-вые фильтры для фильтрования различных жидкостей: воды, масел, вин, слабых кислот. Особенно заслуживают внимания винодельные фильтры для очищения вин, винного и фруктового сока, для освобождения их от бродильных начал, применяемые с большим успехом в виду быстроты, с какой производится эта операция: при расходе 4 кг А. можно профильтровать 60—80 тыс. литров вина в течение 10 часов. Антибактериальные фильтрационные пластины типа эк-пластин Зейтца состоят из А. и целлюлозы и позволяют при фильтрации освобождать воду и врачебные сыворотки от бактерий.
А-вые текстильные изделия: 1) а-вая пряжа — в виде ниток различной толщины, легкости н эластичности; для а-вой пряжи требуются самые дорогие и ценные сорта А.; так, стоимость 1 т текстильных а-вых изделий в 6—7 раз превосходит 1 т всех остальных а-вых товаров; 2) а-вые плетения: а) в виде а-вого шнура для набивки сальников в паровых машинах и прокладок, б) автомобильных тормозных лент, в) для изоляционных целей в электро-технической промышленности, г) для изготовления асб.-спасательных канатов, веревочных лестниц, театральных занавесов, костюмов для пожарных и т. п.
А-вые листовые материалы: к ним относятся асбест.-резиновые листы, являющиеся весьма ценным прокладочным материалом и применяемые в паропроводах при высоком давлении пара и в воздухопроводах для сжатого газа (воздуха). К листовым материалам относятся также а-вая бумага и картон, в которых содержание А. изменяется в широких пределах от 50 до 98%. Последние материалы употребляются в строительной технике — для внутренней и наружной обшивки стен и перегородок, подшивки потолков и покрытий из черепицы, для театральных декораций и т. д.; кроме изоляционного и противопожарного, эти материалы имеют также значение как звуконепроводящие материалы. Асбест.-цементный шифер применяется гл. обр. для покрытия крыш вместо черепицы, подшивки крыш, обшивки стен и пр. Для производства асбесто-цементного шифера по весу берется от 80 до 90% портланд-цемента и от 20 до 10% А., которые порознь каждый обрабатываются на бегунах; для смешивания их между собою служит известный в писчебумажном деле голландер, куда сперва загружают А. и обрабатывают вместе с водою до полного его распушения. Тогда постепенно сюда прибавляют требуемое количество разведенного в воде цемента, при чем смесь тщательно перемешивается, образуя студенистую массу, где волокна А. со всех сторон облечены цементным студнем. Из голландера эта жижа по трубе поступает в особый резервуар с непрерывно действующей мешалкой, а из него при помощи особых черпательных колес направляется к приемному сетчатому цилиндру картонажной машины. С этого цилиндра асбесто-цементный слой снимается бесконечным сукном и передается на поверхность формовочного барабана, с которого и срезается по достижении надлежащей толщины. Полученные сырые листы прокладываются металлическими листами и пачкою кладутся под гидравлический пресс под давление до 400 атм. Эта прессовка удаляет избыток воды и придает листам плотность и гладкую поверхность. Дав листам несколько отвердеть, их вынимают из пачки и обрезают на особых станках по требуемому формату. Для окончательного же затвердения их выдерживают на складе 1—1½ месяца. На асбесто-шиферных заводах СССР для производства шифера берут смесь А. III, IV и V сортов или смесь IV и V. В Германии для этого производства оказался подходящим IV сорт уральского А. Что касается до портланд-цемента, то он требуется возможно медленно схватывающийся. Для окрашивания прибавляются различные минеральные краски. Вместо плоских листов (и плит) асб.-шифера в последнее время стали готовить волнистые листы, достигающие размеров 71×300 см. Приготовляются они на особо изобретенных формовочных прессах весьма остроумной и оригинальной конструкции. В Италии в последнее время стали готовить асбоцементные трубы для водопроводов и нефтепровода и даже для канализационных целей; эти трубы по дешевизне стали вытеснять чугунные трубы.
А-вые составы. К этой группе а-вых материалов относятся довольно разнообразные по составу и качествам асб.-содержащие смеси, которые употребляются в практике, в зависимости от требований, в самых разных формах. Эти составы делятся на две группы: 1) строительные составы и 2) изоляционные составы (термо- и электро-изоляционные). К первой группе относятся изделия под названием а-вое дерево, камни, цементы и штукатурки; напр., а-вое дерево состоит из цемента с разными примесями и 25% А.; штукатурный цемент состоит в среднем из 80% пылеобразного А. и до 20% размолотого в порошок змеевика; к этой смеси прибавляется 10% извести. К термоизоляционным массам для изоляции паропроводов в промышленности относят три состава: асбестит[2], асбозурит[2] и совелит[2]. Для их приготовления берут а-вые волокна сортов:
А. не сам по себе применяется как электроизоляционный материал, но в сочетании с наполнителями и пропиткой он дает многочисленные пластические массы — предмет многочисленных патентов. Наполнителями могут быть как органические, так и неорганические вещества; вяжущим веществом служат смолы, пеки, продукты конденсации фенолов с альдегидами, параффин и пр. В случаях употребления неорганических наполнителей вяжущим веществом выбирают портландский, романский цементы, магнезиальный цемент и др. вещества. Иногда, изделия с неорганическими наполнителями, уже готовые для достижения лучшей изоляции, пропитывают пеками (нефтяным или каменноугольным) с прогреванием.
Лит.: Михеев, Н. С., «Пути развития а-вой промышленности», «Труды И-та прикладной минералогии к металлургии», вып. 7, М. 1924; его же, «А.», «Нерудные ископаемые», стр. 53—96, 1926; Библиотека Горного Журнала: «А-вые материалы особого совещания по а-вой промышленности», М., 1930. Этот сборник содержит ряд ценных статей.
Е. Орлов.
- ↑ Недавно залежи найдены на Урале.
- ↑ а б в Асбестит, асбозурит и совелит — продукты, получаемые из асбестовых волокон с примесью других минеральных веществ. Асбестит, асбестовый шлам, получается из отстойных бассейнов при изготовлении асбестового картона, асбошифера; применяется для термоизоляционного материала, как примесь для штукатурных работ и пр.