Асбест

Реферат на тему: Асбест

Содержание

Введение

  1. Описание минерала
  2. Физические свойства
  3. Химические свойства
  4. Классификация

Библиография

 

Введение

В переводе с греческого «асбест» означает «неиссякающий», «неугасимый», «неослабевающий» — довольно романтичное название этого уникального природного минерала. Другое, не менее романтичное, название минерала — «горный лен», потому что асбест способен расщепляться на тончайшие длинные волокна толщиной до 0,5 мкм. Уникальные свойства минерала были основой для многих легенд об асбесте. В одной из наиболее известных легенд асбест называют шерстью саламандры — загадочной ящерицы, живущей в огне. На Урале с давних времен асбест называли каменной куделей, из которой ткали салфетки и скатерти, не горящие в огне

Все эти виды асбеста несколько отличаются между собой по своим свойствам (в т.ч. толщиной и длиной волокон), но в целом характеризуются высоким пределом прочности на разрыв, низкой теплопроводностью и относительно высокой химической стойкостью.

В России асбест известен с начала 18-го века и начало его использования по преданию связано с именем знаменитого промышленника Никиты Демидова, хотя широкое применение в промышленности асбест нашел уже значительно позже — в конце 19-го века. Уже многие годы асбест используется в строительстве (асбестоцементные плиты, трубы и т.п.), при изготовлении фрикционных материалов (например, для тормозных колодок и накладок диска сцепления в автомобилях), огнеупорных и теплоизоляционных материалов (специальные панели, ткани и т.д.), при производстве специальной технической бумаги и пр. Причем, 95% мирового производства асбеста приходится на хризотил-асбест, добываемый и в России.

Асбест известен с очень давних времен. Еще за 1300 лет до нашей эры в древнем Китае, в Индии жрецы имели несгораемые одежды из асбеста, в которых входили в огонь, выходили из него живыми, к изумлению народа, вызывая тем самым преклонение перед собой.

За 300-400 лет до нашей эры минерал был известен в Греции, где и получил название «асбестос» – негорючий.

В средние века считали, что асбест является шерстью животного, похожего на змею, живущего в огне и называемого саламандрой. Его шерсть не горит и из нее можно ткать несгораемые ткани.

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. 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), Джетыгаринское (Кустанайская область), Киембаевское (Оренбургская область), а за рубежом — Канадское (Канада) и в Зимбабве (Южная Африка). Россия — крупнейший производитель асбеста в мире.

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.

Пеноасбест получается путём первоначальной тонкой механической распушки первых сортов асбеста мягкой текстуры с последующей дополнительной диспергацией волокна химическими реагентами. В результате получают один из самых лёгких теплоизоляционных материалов со средней плотностью 25-60 кг/куб.м и теплопроводностью 0.028-0.45 Вт/мК. Предельная температура применения 400С. Выпуск освоен Слюдяной фабрикой, г. Колпино.

1. Описание минерала

Асбест (от греч. asbestos — неугасимый) — обобщающее название для волокнистой формы шести различных природных минералов класса силикатов.

Один из этих минералов — хризотил-асбест (хризотил, парахризотил), называемый также «белый асбест» и «горный лен», является волокнистой разновидностью серпентина (от латинского «серпентес» — змея, из-за часто гладкой, блестящей поверхности, напоминающей кожу змеи. Отсюда и русское название — змеевик) — минерала подкласса слоистых силикатов. Остальные пять принадлежат к группе амфиболов (от греческого «амфиболос» — двусмысленный, неясный — из-за сложного переменного состава), минералов подкласса ленточных силикатов. Это — амозит (коричневый асбест, грунерит), крокидолит (синий асбест, рибекит) и реже встречающиеся антофиллит (серый асбест), тремолит и актинолит.

Все эти виды асбеста несколько отличаются между собой по своим свойствам (в т.ч. толщиной и длиной волокон), но в целом характеризуются высоким пределом прочности на разрыв, низкой теплопроводностью и относительно высокой химической стойкостью.

Амфибол-асбест.

Химический состав:

  • окись магния (MgO) 6 — 7%;
  • окись и закись железа (FeO, Fe2O3) 34 — 44%;
  • окись алюминия (А12O3) 5 — 10%;
  • двуокись кремния (SiO2) 49 — 53%;
  • хризотил-аобест: окись магния (MgO) 38  1%;
  • окись алюминия (Al2O3) 1 — 1,5%;
  • окись и закись железа (FeO, Fe2О3) 0,3 — 4%;
  • двуокись кремния (SiO2) 41 — 43%;
  • вода (Н2О) 13 — 14%.

Цвет: белый, серый, темный, серо-синий (хризотил-асбест желтый, бронзовый).

Блеск: шелковистый.

Прозрачность: просвечивающий, непрозрачный.

Черта: белая, светло-серая.

Твердость: 2.

Плотность: 2,5 — 3,3.

Излом: хрупкий, расщепляющийся.

Сингония: в основном моноклинная.

Форма кристаллических выделений: волокнистая.

Агрегаты: волокнистые.

П. тр.: плавится с трудом.

Поведение в кислотах: трудно растворим или нерастворим.

Сопутствующие минералы: серпентин, оливин, тремолит, магнетит, лёллингит, сфалерит, арсенопирит.

Практическое значение: важное сырье для изготовления огнестойкой, жарозащитной и кислотозащитной одежды, огнеупорных строительных материалов, теплоизоляционного материала и т. д. Качества и физические свойства, например эластичность или хрупкость, определяют сферу применения минерала.

Происхождение: гидротермальное, в условиях тектонических подвижек.

Месторождения: Урал, Сибирь; Канада; Трансвааль (Южная Африка) и др. Проявления повсеместны в областях развития серпентинитов, например Цеблиц в Рудных горах, Кушнаппель, Хоэнштейн-Эрнстталь, Вальдгейм и др.

Хризотил-асбест.

Химический состав:

  • окись магния (MgO) — 38-41%;
  • окись алюминия (Al2O3) — 1-1,5%;
  • окись и закись железа (FeO, Fe2O3) — 0,3-4%;
  • двуокись кремния (SiO2) — 41-43%;
  • вода (H2O) — 13-14%.

Цвет: белый, серый, темный, серо-синий (хризотил-асбест желтый, бронзовый).

Практическое значение: важное сырье для изготовления огнестойкой, жарозащитной и кислотозащитной одежды, огнеупорных строительных материалов, теплоизоляционного материала и т.д.

Асбестом называют минералы группы серпентинов или амфиболов волокнистого строения, способные при механическом воздействии разделяться на тончайшие волоконца. 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.

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.

2. Физические свойства

Асбест — высокотермостойкий материал, обладающий жаро- и огнестойкостью. Его основные характеристики следующие:

  • удаление свободно-сорбированной (гигроскопической) влаги 100 — 120 oС;
  • удаление структурно-связанной (кристаллизационной воды) при 350 — 450оС;
  • разрушение структуры кристалла — 600 — 750оС;
  • температура плавления хризотил-асбеста — 1500 — 1550оС, крокидолита — 1150 — 1200 оС;
  • прочность на разрыв — более 3000 МПа;
  • плотность — 2,4 — 2,6 г/см3;
  • температура плавления — 1450-1500 оC;
  • коэффициент трения — 0,8 единиц;
  • щелочестойкость — 9,1 — 10,3 pH;
  • удельная поверхность — 20 м2/г.

Асбест является жаростойким материалом и может эксплуатироваться при температуре 500–550оС, кратковременно — до 700оС. Сорта асбеста с минимальным количеством примесей неэлектропроводны и обладают хорошими электроизолирующими свойствами.

Высокая поверхностная энергия и развитая поверхность придают асбесту хорошие сорбционные свойства к полярным веществам.

Все виды асбеста имеют высокую щелочестойкость, однако в растворах кислот хризотил-асбест теряет свои свойства из-за растворения магниевых окислов. Крокидолит имеет лучшую кислотостойкость.

Совокупность уникальных свойств хризотил-асбеста таких как: способность расщепляться на тончайшие эластичные волокна, обладающие высокой механической прочностью, несгораемость и теплостойкость, высокий коэффициент трения. Низкая проводимость тепла, электрического тока и звука, атмосферостойкость, щелочеустойчивость и стойкость по отношению к морской воде, высокая адсорбирующая активность и способность к образованию устойчивых композиций с различными вяжущими материалами позволяет использовать хризотил-асбест практически во всех областях промышленности. В основном же его используют для производства асбестоцементных материалов для строительства, производства асботехнических изделий для автомобильной, авиационной, тракторной, химической, электрохимической отраслей промышленности, а также для судостроения, машиностроения, в оборонной промышленности и ракетостроении. Количество видов изделий, вырабатываемых из асбеста в чистом виде или в композиции с другими материалами, составляет более трех тысяч наименований. Уникальность асбеста заключается не только в многообразии его применения, но и в полном отсутствии природных аналогов и искусственных заменителей, обладающих такими же качествами. Промышленное использование хризотил-асбеста экономически выгодно ввиду его доступности, дешевизны и долговечности.

3. Химические свойства

По химическому составу асбесты представляют собой водные силикаты магния, железа, отчасти кальция и натрия. К классу хризотил-асбестов относятся следующие вещества:

Mg6[Si4O10](OH)8

2Na2O*6(Fe,Mg)0*2Fe2O3* 17SiO2*ЗН2О

Химический состав хризотил-асбеста

 Соединение  Массовая доля
 SiO2  40.70 … 42.80
 Al2O3  0.45 … 1.40
 Cr2O3  0.01 … 0.09
 FeO  0.09 … 1.25
 Fe2O3  0.30 … 1.44
 MgO  41.00 … 42.30
 MnO  0.00 … 0.27
 CaO  0.00 … 0.40
 NiO  0.00 … 0.24
 Na2O  0.00 … 0.08
 K2O  0.00 … 0.05
 H2O +  12.60 … 13.30
 H2O —  0.50 … 1.30
 Прочие  12.60 … 14.00

Структура асбеста очень интересна. Так, например, плоскостные молекулы хризотилового асбеста имеют слоистую несимметричную структуру, вследствие чего они сворачиваются в очень тонкую трубочку (своеобразный «рулет»). Диаметр такого «элементарного» игольчатого кристалла у хризотил-асбеста 10–30 нм, у крокидолита — 50–99 нм. Микроструктура асбеста — игольчатые кристаллы и их сростки. Товарный асбест представляет собой комплексы из сотен и тысяч соединенных вместе элементарных игольчатых кристаллов, имеющих поперечник около 0,1–0,5 мкм.

4. Классификация

Асбест
Серпентиновые Амфибольные
Хризотил Крокидолит
  Амозит
  Антофиллит
  Тремолит
  Актинолит

 

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. Длинные эластичные и изогнутые волокна хризотила обычно сплетены в пучки с пушистыми концами. 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.

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.

Крокидолит (рибекит-асбест) Типичные для крокидолита пучки волокон распадаются на более короткие и тонкие волокна легче, чем волокна других амфибол асбестов. Однако образующиеся таким образом волокна обычно не так малы в диаметре, как волокна хризотила. В сравнении с другими амфиболами или хризотилом крокидолит обладает сравнительно плохой жаростойкостью, но его волокна широко применяются там, где требуется высокая кислото устойчивость. Крокидолитовые волокна обладают от умеренной до хорошей гибкостью, слабой прядомостью и меняющейся от мягкой до жесткой текстурой. В отличие от хризотила крокидолит обычно бывает загрязнен органическими примесями, в том числе небольшим количеством полициклических ароматических углеводородов, таких как бензапирен.

Амозит (грюнерит-асбест) Волокна амозита обычно длиннее, чем у крокидолита. Большинство амозитовых волокон имеют прямые края и характерные прямоугольные окончания осей.

Антофиллит-асбест представляет собой сравнительно редкий волокнистый призматический магниево-железистый амфибол, который иногда встречается в виде примесей в месторождениях талька. Характерно, что волокна антофиллита крупнее, чем у других распространенных форм асбеста.

Тремолит и актинолит-асбест Тремолит-асбест это моноклинный кальциево-магниевый амфибол. Актинолит-асбест это его железозамещенный дериват. Оба вида волокон редко обнаруживаемые в самостоятельных месторождениях, чаще всего встречаются как загрязняющие примеси в других месторождениях асбеста. Первый как примесь в месторождениях хризотила и талька, второй в амозитовых месторождениях. Тремолит-асбестовые волокна разнятся по размеру, но могут приближаться к величине волокон крокидолита и амозита.

Библиография

  1. Артемов В.Р., Кузнецова В.Н. Киембаевское месторождение хризотил-асбеста. М., «Недра», 1979.
  2. Золоев К.К., Полянин В.С.,Прогнозная оценка территории СССР на хризотил- и антофиллит – асбест. – М., 1983.
  3. Меркурьев Н.Д., Сравнительная геолого-экономическая характеристика промышленных типов месторождений полезных ископаемых. Хризотил-асбест., — ВИЭМС, 1970.
  4. http://mineraly.narod.ru/asbest.htm
  5. http://www.uralasbest.ru/mnrl1.shtml
  6. http://ru.wikipedia.org/wiki/Асбест_(материал)
  7. http://www.water.ru/bz/param/asbestos-new.shtml
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Рефераты бесплатно