Асбестовые изделия

Асбестовые изделия получают из асбеста (группа волокнистых минералов, которые по химическому составу относятся к гидросиликатам). С перечнем асбестовых изделий Вы можете ознакомиться в рубрике Асбестовые изделия на сайте. Различают два основных типа асбеста: серпентин-асбест и амфибол-асбест. Серпентин – весьма распространенный асбест минерал, его волокнистая форма – хризотил (Mg,Fe)6[Si4O10](OH)6 с примесями Cr2O3, NiO, MnO, CoO, СаО, Al2O3. При нагревании до 400оС хризотил начинает отщеплять воду, при 700–750° С разрушается его кристаллическая структура, а при 1550° С минерал плавится. Хризотил разлагается под действием соляной и серной кислот. Амфибол имеет сходный состав, но отличается более высокой кислото- и огнеупорностью и не изменяется при нагреве до 920–940° С. К группе амфиболов принадлежит также роговая обманка и известный минерал нефрит.

Асбест окрашен в белый, зеленоватый, желтоватый или серый цвет. Он встречается в рудных жилах обычно неглубоко от поверхности. Поэтому его месторождения разрабатываются, в основном, открытым способом. Иногда агрегаты асбеста достигают метровой длины, но чаще имеют форму щетины, растущей перпендикулярно стенкам горной жилы. Внешний вид асбеста бывает разным: минерал может напоминать кору дерева, ветки, седые волосы. А.Е.Ферсман в 1908 описал минералы, в которых волокна не вытянуты в одном направлении, а образуют сложные переплетения. Такой асбест иногда называют «горной кожей», «горной корой» или «горным деревом». Наиболее ценные сорта асбеста полупрозрачны и обладают шелковистым блеском. Некоторые его образцы по блеску и гибкости напоминают шелк; такой асбест на Руси когда-то называли горным льном.

Асбест, как природный материал для асбестовых изделий

Природные запасы асбеста велики. В России первое месторождение асбеста было открыто в 1720 на реке Тагиле. Большие залежи асбеста были обнаружены в 1878 в Канаде (они простираются и на территорию США), позднее – в Южной Африке, где горная гряда, содержащая асбест, тянется на сотни километров. На карте Среднего Урала можно найти города и поселки городского типа Асбест, Асбестовское и Новоасбест; на юге Канады, недалеко от Монреаля, – город Асбестос, в ЮАР – Асбестовые Горы. Асбест в небольших количествах найден в Альпах, Аппалачах, на Кавказе, в других горных районах.

Отличительная и уникальная черта асбеста – рост его кристаллов только в одном направлении, в результате чего их длина может в десятки тысяч раз превышать толщину и доходить до нескольких сантиметров. По той же причине асбест при механическом воздействии легко расщепляется на тончайшие (меньше длины волны света) прочные эластичные волокна. Строение этих волокон и секрет их гибкости удалось разгадать только после изобретения электронного микроскопа. Оказалось, что асбестовые волоконца внутри пустые: их внутренний диаметр равен 13 нм при внешнем 26 нм. Эти волоконца сплетены в более толстые нити, длина которых может достигать 5 см и более.

Тонковолокнистое строение природного асбеста позволяло получать  из него универсальные асбестовые изделия, таких, как пряжу, а из нее – несгораемые ткани. Недаром название минерала происходит от греческого asbestos – неугасимый. Асбест в античные времена добывали на греческом острове Эвбея в Эгейском море, а также на Кипре. Асбестовая ткань была известна и древним римлянам; по свидетельству Плиния Старшего она ценилась так же дорого, как жемчуг. О причинах ее огнестойкости сочинялись весьма наивные предположения. «Есть камень для ткани, – писал Плиний, – который растет в пустынях Индии, обитаемых змеями, где никогда не падает дождь, и потому он привык жить в жару. Из него делают погребальные рубашки, чтобы заворачивать трупы вождей при их сожжении на костре, из него делают для пирующих салфетки, которые можно раскалять на огне». Конечно, такие салфетки и скатерти были удобны тем, что вместо стирки их надо было просто прокалить на огне – все пятна и прочие органические примеси выгорали и скатерть становилась, как новая. Однако изделия из асбестовой ткани могли позволить себе только очень богатые люди. В их числе был и римский император Нерон.

Азбестовые изделия из исторического прошлого

Рассказывают, что у императора Карла V, самого могущественного монарха Европы 16 в., была скатерть из тонкого асбестового волокна, которую он после пира для увеселения гостей бросал в огонь. Все органические остатки сгорали, а скатерть оставалась целой. Такой же «фокус» продемонстрировал Петру I Никита Демидов; ткань для его скатерти соткали из уральского длинноволокнистого асбеста.

Средневековые арабы делали из асбестовой ткани одежду для воинов, поражавших противника «греческим огнем» – древним напалмом. А для пожарных такую одежду начали делать в Италии и Франции только в 1829. Другое древнее применение асбестового волокна – несгорающие фитили для светильников в храмах.

Отношение к асбестовым изделиям

В последние годы отношение к асбестовым изделиям становится все более настороженным. Чем же грозит это широко распространенное вещество асбест - входящее в их состав? Еще в I в. Плиний обратил внимание на то, что рабочие, добывающие асбестовые волокна и ткущие из них защитную ткань, часто болеют и рано умирают. Количество заболевших значительно увеличилось в эпоху промышленной революции, поскольку асбест стали широко использовать при изготовлении паровых машин. К началу века установили связь между асбестом и фиброзом легких – заболеванием, вызванным попаданием в них волокон (на латыни fibra – волокно). В 1918 Министерство труда США опубликовало отчет относительно опасности работы с асбестовыми материалами, после чего страховые компании начали отказывать в страховании жизни рабочих асбестовых предприятий!

Однако производство и использование асбеста продолжало быстро расти, особенно во время второй мировой войны, поскольку этот материал по многим свойствам не знает себе равных. Асбестовые изделия широко использовали при строительстве (сейчас использование хризотил-асбеста в жилом и производственном строительстве запрещено Всемирной организацией здравоохранения). В результате в воздухе жилых помещений могло содержаться до нескольких тысяч волокон в одном кубическом метре (в чистом городском воздухе их обычно меньше ста). К семидесятым годам 20 в. свидетельств об опасности асбеста накопилось так много, что в США был установлен жесткий предел по содержанию асбеста в воздухе – не более 5000 волокон в 1 м3 (концентрацию асбестовых волокон в воздухе определяют с помощью специальных методик, используя оптический или сканирующий электронный микроскоп). Через некоторое время этот предел был снижен до 2000 волокон, а в 80-х годах – до 200 волокон в одном кубометре воздуха промышленного помещения при восьмичасовом рабочем дне. Вообще в США уже давно и тщательно борются с асбестом. В середине 1980-х была проведена специальная кампания, в ходе которой в большинстве американских школ были тщательно проверены пол, потолки, тепло- и гидроизоляция, другие строительные конструкции, а также шкафы, ящики столов и т.п. на предмет обнаружения и изъятия асбеста, тончайшие волоконца которого могут попасть в воздух, а с ним – в легкие.

В чем же причина таких серьезных и дорогостоящих мероприятий? Проведенные в разных странах эпидемиологические исследования с очевидностью показали, что вдыхание асбестовых волокон, находящиеся в асбестовых изделиях,  может вызвать ряд опасных заболеваний. Среди них – асбестоз, наиболее частая форма силикоза, которая встречается у рабочих, занятых изготовлением шифера, асбоцементных труб и других изделий с применением асбеста. Проявляется асбестоз через 5–10 лет регулярного воздействия асбестовой пыли в виде хронического бронхита, эмфиземы легких, пневмосклероза. Асбест может вызвать также рак легких и мезотелиому – злокачественное образование в плевре. При этом латентный (скрытый) период может достигать десятков лет. При этом канцерогенные свойства скорее всего связаны не с составом асбеста, а с формой его волокон и их высокой химической инертностью.

Полученные данные указывают на то, что как для рабочих, так и для обычного населения число заболеваний мезотелиомой пропорционально концентрации волокон в воздухе и времени, прошедшему с момента первого воздействия. Важно отметить, что при равном воздействии асбеста риск для курящих примерно в 10 раз выше по сравнению с некурящими. Так, из миллиона человек заболеют в течение жизни раком легких, спровоцированным асбестом, двадцать курящих и только двое некурящих.

В настоящее время невозможно предложить безопасный уровень концентрации асбеста в воздухе, поскольку неизвестно, существует ли пороговая концентрация его волокон, ниже которой асбест безопасен. Поэтому концентрацию асбеста рекомендуется поддерживать на как можно более низком уровне. В химической лаборатории при неаккуратной работе с асбестовыми изделиями или самим асбестом его содержание в воздухе может оказаться довольно высоким. Так, вредные волокна могут просто выдуваться потоками воздуха из ящиков с асбестом через малейшие щели. А даже плотный компактный асбест со временем может крошиться и давать асбестовую пыль.

Миф об опасности асбеста и  азбестовых изделий

Опасность асбеста известна в значительно меньшей степени, чем многих других вредных веществ (например, ртути) и обычно с ней мало кто считается. Асбест и асбестовые изделия можно встретить в любой химической лаборатории. Что только не вытворяют химики с этим веществом! На асбестированных сетках нагревают растворы в колбах, асбестовыми одеялами прикрывают те же колбы для уменьшения потерь тепла при перегонке высококипящих жидкостей; асбестовыми шнурами обматывают дефлегматоры для уменьшения теплоотвода при перегонке и стеклянные шлифы перед их припайкой к прибору (чтобы не повредить шлиф пламенем горелки); размоченным в воде асбестом затыкают всевозможные дырки, обмазывают самодельные электрические печки... И при этом мало кто задумывается, что такая привычная в лаборатории вещь, как асбест, таит в себе грозную опасность.

Часто полагают, что асбеста следует опасаться только тем, кто непосредственно соприкасается с ним по роду своей профессиональной деятельности. Да и для них опасность якобы сильно преувеличена. Журналист, побывавший в уральском городе Асбесте в 1982 и назвавший свой репортаж Асбест из Асбеста, писал: «Не так страшен асбест, как иногда малюют. И на книжную полку, где стоят привезенные из разных командировок образчики минералов, я охотно поставлю красивый кусок змеевика с асбестовыми прожилками. И не побоюсь и впредь ездить к теще на блины, хотя точно знаю, что печет она их на электроплите с асбестовой теплоизоляцией». А в комментарии к этому репортажу специалиста-медика указывалось, что хотя асбестовая пыль способствует развитию рака легких, желудка и некоторых других органов, нет прямых доказательств опасности асбеста, поступающего в организм с пищей или водой. При этом утверждалось, что опасности подвержены только рабочие асбестового производства: «Надо, однако, подчеркнуть: достоверно выше заболеваемость раком только среди людей, подвергшихся длительному, в течение 15–20 лет, воздействию асбестовой пыли при больших ее концентрациях... Врачи хорошо знают, что скрытый период развития раковой опухоли нередко составляет 20–25 лет».

Химики в лабораториях, а тем более школьники на уроках асбестовой пылью «при больших ее концентрациях», как правило, не дышат. Зачем же тогда подняли тревогу американские медики? Один из ведущих авторитетов по действию асбеста на организм Ирвинг Селикофф из Нью-Йоркского университета утверждает, что асбест, попав однажды в легкие, назад уже выделиться не может и остается в них навсегда. Вызванное им заболевание – асбестоз и неизлечимая злокачественная мезотелиома действительно обычно развиваются очень медленно – спустя 20–30 лет после попадания асбеста в легкие. Был, например, случай, когда женщина, умершая от опухоли в легких в возрасте 37 лет, подверглась действию асбеста в детстве: асбестовые волокна были в одежде ее отца. Конечно, такие случаи единичны; люди значительно чаще умирают от курения и алкоголизма, гибнут при авариях на транспорте и на производстве, становятся жертвами военных действий и преступности. Так, в США из каждых 100 тысяч человек, умерших от рака легких, более 80 тысяч – жертвы курения, 3,5 тысячи – пассивного вдыхания сигаретного дыма и «только» 4,5 тысячи умерли из-за асбеста. Так стоит ли бить тревогу, как это делают в некоторых странах? В упомянутом выше комментарии к репортажу так и говорилось: «Зарубежные средства массовой информации нередко представляют асбест в неоправданно черном свете. В западной печати периодически появляются статьи и корреспонденции, авторы которых... настаивают на прекращении выпуска асбеста и асбестовых изделий (их тысячи наименований, и практически везде асбест „связан" резиной, пластмассой, цементом или другими веществами и материалами). Такие асбестовые изделия не пылят и, следовательно, не могут представлять опасности. Ни блины, испеченные в электроплите, ни укладка волос электрофеном с асбестовой теплоизоляцией не несут угрозы здоровью. А вот ремонтируя асбоцементную теплоизоляцию труб, очевидно, следует пользоваться респиратором – так будет надежнее».

Пока что-то не видно рабочих-ремонтников с респираторами. Химики, имевшие дело асбестом и делавшие из него, например, огнеупоры, знают, что это вещество, со временем начинает крошиться и становится рыхлым. Хранящиеся в шкафах и ящиках столов обрывки асбеста тоже «пылят», а легчайшие невидимые глазом асбестовые волоконца легко разносятся по помещению потоками воздуха. И кто знает, какова их концентрация в том воздухе, которым мы дышим. Над этим следует задуматься всем, кто по роду своей деятельности может соприкасаться с асбестом и изделиями из него – ведь не так трудно выбросить ненужный асбестовый хлам, а места его хранения тщательно протереть мокрой тряпкой. Глядишь, кто-то и убережется от неприятных последствий, даже если до них еще очень далеко!

Незаменимость асбестовых изделий в производстве

И все же полностью отказаться от асбеста современная технология не может. Из него получают различные асбестовые изделия: ткани защитных костюмов для пожарных, рукавицы для сталеваров, теплоизоляцию для труб, по которым подают пар и горячую воду, электроизоляционные материалы, асбоцементные плиты и трубы, фильтры для задержки радиоактивной пыли, оборудование химических лабораторий (шнуры, одеяла, подставки для нагревания, изоляцию калориметров и термостатов). Смесь асбестовой крошки с силикатным клеем, обработанная затем раствором хлорида кальция, образует прекрасную огнеупорную замазку.

В присутствии полимерных связующих из асбестового волокна получают асбоволокнит, из бумаги – асбогетинакс, из тканей – асботекстолит. Доля асбеста в этих асбопластиках может составлять от 50 до 70%. Такие композиционные материалы применяют для изготовления коллекторов электрических машин, лопаток насосов, дисков сцепления и тормозных колодок, деталей химических аппаратов, теплозащитных покрытий ракет и космических аппаратов. Но основная доля добываемого асбеста (около 80%) потребляется в строительстве, например, для изготовления шифера – распространенного кровельного материалы. Многие видели асбоцементные трубы, которым не страшна коррозия; их используют и как водопроводные, и как канализационные. Большая потребность в асбесте и асбестовых изделиях привела к тому, что его добыча в течение 20 в. выросла почти в 200 раз и в настоящее время исчисляется миллионами тонн в год.