I. Общие сведения
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
По применению Классификации запасов
Месторождений и прогнозных ресурсов
Твердых полезных ископаемых
Асбест
Москва, 2007
Разработаны Федеральным государственным учреждением «Государственная комиссия по запасам полезных ископаемых» (ФГУ ГКЗ) по заказу Министерства природных ресурсов Российской Федерации и за счет средств федерального бюджета.
Утверждены распоряжением МПР России от 05.06.2007 г. № 37-р.
Методические рекомендации по применению Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых. Асбест.
Предназначены для работников предприятий и организаций, осуществляющих свою деятельность в сфере недропользования, независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности. Применение настоящих Методических рекомендаций обеспечит получение геологоразведочной информации, полнота и качество которой достаточны для принятия решений о проведении дальнейших разведочных работ или о вовлечении запасов разведанных месторождений в промышленное освоение, а также о проектировании новых или реконструкции существующих предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых.
I. Общие сведения
1. Настоящие Методические рекомендации по применению Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых (асбеста) (далее – Методические рекомендации) разработаны в соответствии с Положением о Министерстве природных ресурсов Российской Федерации, утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 22 июля 2004 г. № 370 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2004, № 31, ст.3260; 2004, № 32, ст. 3347, 2005, № 52 (3ч.), ст. 5759; 2006, № 52 (3ч.), ст. 5597), Положением о Федеральном агентстве по недропользованию, утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 17 июня 2004 г. № 293 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2004, N 26, ст. 2669; 2006, №25, ст.2723), Классификацией запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых, утвержденной приказом МПР России от 11 декабря 2006 г. № 278, и содержат рекомендации по применению Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых в отношении асбеста.
2. Методические рекомендации направлены на оказание практической помощи недропользователям и организациям, осуществляющим подготовку материалов по подсчету запасов полезных ископаемых и представляющих их на государственную экспертизу.
3. Под названием «асбест» или «асбесты» объединяются тонковолокнистые минералы группы серпентина (хризотил-асбест) и амфибола (амфибол-асбесты), обладающие способностью при механическом воздействии легко расщепляться на отдельные прочные и гибкие волокна и выдерживать без изменений высокие температуры.
Свойствами асбестовых минералов, определяющими их промышленную ценность, являются: длина волокна, эластичность, прочность, способность распадаться на тончайшие волокна; химическая стойкость при воздействии на них кислот и щелочей; способность выдерживать высокие температуры без существенных изменений своих физических свойств. Для некоторых производств важное значение имеет сорбционная активность и способность в распушенном состоянии образовывать гомогенные водные суспензии.
К группе серпентиновых асбестов относится один весьма широко распространенный в природе вид–хризотил-асбест. В группу амфиболов входят:антофиллит-, родусит-, режикит-, актинолит-, тремолит-, амозит- и крокидолит-асбесты, отличающиеся друг от друга рядом важных и ценных свойств, химическим составом, атомной структурой и внешними признаками.
Хризотил-асбест имеет основное промышленное значение и его производство достигает 98 % от общемирового производства асбестов. По химическому составу это водный силикат магния, отвечающий формуле (Mg,Fe)6[Si4O10](ОН)8. Твердость минерала – 3,0–3,5, плотность – 2,4–2,6 г/см3, сингония – моноклинная. Обычно он содержит примеси Fe2O3, FeO, реже в незначительном количестве Сг2О3, Аl2О3, NiO, MnO, CaO, Na2O, и K2O. В зависимости от содержания железа выделяют маложелезистые (суммарное содержание FeO и Fe2O3 обычно не превышает 0,5 %) и железистые (Fe2O3 1–4,5, FeO 0,3–1,9 %) хризотил-асбесты.
По величине механической прочности на разрыв, диэлектрическим свойствам, адсорбционной активности, содержанию железа и другим характеристикам, определяющим области его использования, хризотил-асбесты подразделяются на три разновидности: нормальный (высокой прочности), ломкий (пониженной прочности), полуломкий и маложелезистый.
Волокно нормального хризотил-асбеста обладает высокой механической прочностью на разрыв (2800–3600 Мпа), эластичностью, прядильной способностью, высокой термостойкостью (теряет эластичность и прочность при температуре около 700°), огнеупорностью (плавится при температурах 1450–1550 °), щелочеустойчивостью, сорбционными, тепло-, звуко- и электроизоляционными свойствами; в кислотах он растворяется. Цвет нормального хризотил-асбеста в куске преимущественно зеленый с различными оттенками, реже золотисто-желтый или серебристо-белый, иногда черный, в распушенном состоянии-белый с шелковистым блеском.
Волокно ломкого (пониженной прочности) хризотил-асбеста отличается от нормального упругостью и более высокой адсорбционной активностью. Для него характерны белесый оттенок, плохая рапушиваемость, меньшая степень эластичности и величина механической прочности на разрыв (1700–2200 МПа). По химическому составу хризотил-асбест пониженной прочности отличается более низким содержанием MgO, кристаллизационной воды и более высоким содержанием FeO.
Полуломкий хризотил-асбест по прочностным характеристикам занимает промежуточное значение между ломким и нормальным хризотил-асбестоми и в промышленности применяется ограниченно (обычно в смеси с нормальным).
Маложелезистый хризотил-асбест обладает наиболее высокими среди асбестов диэлектрическими характеристиками.
В асбестовых рудах преобладает волокно длиной до 2–5 мм; волокно в 20–30 мм составляет от общего количества волокна даже лучших месторождений всего не более 1 %; исключительно редко оно достигает длины 100–200 мм. Практическое применение находит волокно хризотил-асбеста длиной не менее 0,2 мм.
Амфибол-асбестыотличаются от хризотил-асбестов более высокой кислотостойкостью. Они разделяются на ромбические и моноклинные. К ромбическим относится только антофиллит-асбест (Mg, Fe) [Si8O22](OH, F)2, образующий преимущественно радиально-лучистые агрегаты, реже продольные волокна, обычно короткие – от долей миллиметра до первых сантиметров. Волокно антофиллит-асбеста неэластичное, хрупкое, сопротивление на разрыв – 1350–2600 МПа. Из всех асбестов он наиболее кислотостоек, причем сохраняет это свойство и при высоких температурах (до 900°С); устойчив также против щелочей.
По химическому составу моноклинные амфиболовые асбесты разделяются на щелочные (режикит-асбест, рибекит-асбест, крокидолит-асбест); щелочноземельные (рихтерит-асбест); кальциево-магниевые (актинолит-асбест, тремолит-асбест).
Наибольшее практическое значение среди них в России имеют щелочные разности – родуситасбест Na2(Mg, Fe2+)3Al2[Si8O22] (OH, F)2, режикит (магнезиоарфведсонит)-асбест Na3(Mg, Fe2+)4Fe3+(Si8O22)(OH, F)2, за рубежом также – крокидолит-асбест Na2(Fe2+Mg)3Fe23+[Si8O22] × (ОН, F)2. Цвет крокидолит-асбеста преимущественно синий, родусит- и режикит-асбестов – голубой, поэтому их нередко называют, соответственно, синим и голубым асбестом. Для всех щелочных асбестов характерны высокая сорбционная способность и кислотостойкость. У них же наиболее прочное волокно: сопротивление на разрыв составляет 3300–3400 МПа.
Актинолит-асбест встречается только в виде короткого волокна (длиной не более 5–10 мм). Он характеризуется высокими огнестойкостью, кислото- и щелочеупорностью. Амозит-асбест образует достаточно прочные волокна длиной до 100–175 мм; при нагревании и деформациях прочность резко снижается. Волокна тремолит-асбеста характеризуются, как и волокна актинолит-асбеста, невысокой прочностью. Использование щелочноземельных, кальциево-магниевых и магнезиально-железистых асбестов в промышленности весьма ограничено.
Главные минералы асбестовых руд, их химические и физические свойства приведены в табл.1.
4. В природе волокна асбестов образуют агрегаты четырех типов: поперечно-, косо-, продольно- и спутанно-волокнистые.
В поперечно- и косо-волокнистых агрегатах волокна ориентированы строго параллельно друг другу, и располагаются или перпендикулярно к стенкам жилы (поперечно-волокнистые), или под косыми углами, близкими к прямому (косо-волокнистые). Они характерны преимущественно для хризотил-, крокидолит-, родусит- и амозит-асбестов. Волокна хризотил-асбеста в этих агрегатах обычно характеризуются нормальной прочностью, эластичностью, хорошо подвергаются распушиванию.
В продольно-волокнистых агрегатах волокна располагаются параллельно стенкам жил. По физико-химическим и физико-механическим свойствам продольно-волокнистый хризотил-асбест близок к хризотил-асбесту нормальной прочности, но отличается от последнего более низкой прочностью на разрыв, меньшей степенью распушивания и повышенным содержанием вредной примеси-немалита. Продольно-волокнистые асбесты встречаются в месторождениях хризотил- и режикит-асбестов.
Спутанно-волокнистые агрегаты образуют различно ориентированные пучки, радиально-лучистые («звездчатые») гнезда или тончайшие прожилки радиально расположенных иголок и волокон асбеста, обычно короткого и непрочного. Агрегаты этого типа свойственны амфиболовым разностям – антофиллит-, родусит- и режикит-асбестам
5. Из всех минеральных разновидностей асбестов наиболее широко применяется нормальный (высокой прочности) хризотил-асбест. Его волокно используют для изготовления асбестотекстильных и асбестоцементных изделий, асбестовых и асбесторезиновых листов, асбестовых термоизоляционных материалов, асбестобитумных и асбестосмоляных материалов, асбестовых пластмассовых материалов, строительных асбестовых материалов, асбестосиликатных красок и лаков, фильтров. Области применения асбестовых материалов в промышленности определяются длиной волокна, его эластичностью, прочностью на разрыв, устойчивостью к воздействию кислоты и щелочей, диэлектрическими, адсорбционными и другими характеристиками.
Таблица 1
Главные минералы асбеста, их химические и физические свойства (по Н. Н. Ведерникову и др.)
| Асбест | Содержание главных оксидов, % | Сингония | Цвет | Размер, волокна, мм | Характеристика волокна |
| Хризотил-асбест (Mg, Fe)6 [Si4O10] (ОН)8 | SiO2 43–49 MgO 42–39 FeO 2–1 (0,5–0,1)* Fe2O3 4 – менее 1 (0,7–0,1)* СаO менее 1 Al2O3 менее 1 | Моноклинная | Белый (маложелезисто-серебристо-белый), желтовато-зеленый, шелковистый | Наиболее часто 2–5, редко 20–30 и более, исключительно редко 100–200 | Высокоэластичное, с высокой упругостью и гибкостью, легко скручиваемое (асбест нормальной прочности) |
| Антофиллит-асбест (Mg, Fe)[Si8O22](ОН,F)2 | SiO2 58–55 MgO 30–27 FeO 6–3 Fe2O3 5–1 СаO менее 1 Al2O3 около 1, иногда до 3 | Ромбическая | Белый, сероватокоричневато-зеленовато-белый | До первых десятков | Хрупкое, слабоупругое, малоэластичное (грубое) |
| Родусит-асбест Na2(Mg,Fe+2)3Al2[Si8O22](ОН,F)2 | SiO2 55–51 MgO 15–7 FeO 11–6 Fe2O3 18–12 СаO до 2 Al2O3 3–1 Na2О 6–4 К2О до 1 | Моноклинная | Серо-голубой, иногда до синего | Обычно 1–3–5, редко до 10–30 | Эластичное, упругое, гибкое, жесткое или мягкое |
| Режикит-асбест Na3(Mg,Fe+2)4Fe+3 [Si8O22](ОН,F)2 | SiO2 58–53 MgO 20–17 FeO 3–1 Fe2O3 10–8 Na2О 10–7 | Моноклинная | Серо-голубой, иногда до синего | Обычно 1–3–5, редко до 10–30 | Эластичное, упругое, гибкое, жесткое или мягкое |
Крокидолит-асбест
Na2(Fe+2,Mg)2Fe  [Si8O22](ОН,F)2
| SiO2 53–50 MgO 3–1 FeO 21–17 Fe2O3 19–15 СаO 7–5 | Моноклинная | Синий, темно-синий, редко сине-зеленый | Обычно 6–24, иногда до 75 | Эластичное, гибкое, упругое, близкое, но несколько ниже по этим показателям по сравнению с хризотил-асбестом |
| Амозит-асбест (Mg, Fe)7[Si8O22](ОН,F)2 | SiO2 50–47 MgO 5–4 FeO 37–32 Fe2O3 7–4 СаO 2 – следы Al2O3 6 – следы | Моноклинная | Пепельно-серый, коричневый | Средняя 12–70, иногда 100–175, максимальная до 300 | Гибкость хуже, чем у хризотил- и крокидолит-асбеста, волокна скручиваемые. Деформация резко снижает прочность |
| Актинолит-асбест Са2(Mg, Fe)5[Si8O22](ОН,F)2 | SiO2 55–53 MgO 15–13 FeO 12–6 Fe2O3 5–2 СаO 12–11 | Моноклинная | Светло-зеленый до черно-зеленого | От короткого до длинного | Хрупкое, жесткое, неэластичное, негибкое, редко пригодное для прядения |
| Тремолит-асбест Са2Mg5[Si8O22](ОН,F)2 | SiO2 59–55 MgO 25021 FeO 4–1 Fe2O3 до 1 СаO 14–10 | Моноклинная | бесцветный, белый, серый, зеленый, розовый, коричневый | То же | То же |
| *В скобках указаны содержания оксидов железа в маложелезистом хризотил-асбесте |
Длина асбестового волокна является наиболее важной характеристикой, определяющей области его применения. В зависимости от длины волокна товарный асбест подразделяют на восемь групп:0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7. Асбест групп 0–6 делится на марки в зависимости от фракционного состава, определяемого на контрольном аппарате из четырех сит: первое сито с размером ячейки в свету 12,7 мм.; второе – 4,8 мм; третье – 1,35; четвертое – 0,4 мм. Асбест седьмой группы разделяется на четыре марки в зависимости от насыпной плотности.
В России применяют в основном асбест 1–6 групп. В небольших объемах используется асбест 7-ой группы (в основном как термоизоляционный материал). Номенклатура изделий, вырабатываемых на основе асбеста, в настоящее время превышает 3000.
Для производства текстильных изделий, плетеных и тканевых набивок электроизоляционных лент и шнуров, тканых дисков сцепления, тормозных лент используется асбест 0–3-ей групп.
Более 80 % товарного хризотил-асбеста потребляет асбестоцементная промышленность (асбест 3- и 4-ой групп) для производства кровельных плит и волнистых листов, большеразмерных плит, стеновых панелей, труб для водопроводов, канализации и газопроводов, санитарных приборов, электроизоляционных деталей и др. Все эти изделия выгодно отличаются от металлических меньшей массой, кислото- и щелочестоикостью, легкостью в обработке, сравнительной дешевизной.
Из асбеста 4- и 5-ой групп изготавливают асбестовые бумагу и картон. Асбест 3- и 4-ой групп используется для производства асбесторезиновых листов (клингерита, паранита и других). На производство асбестовых термоизоляционных материалов (асбестовой ваты, теплоизоляционного шнура, асбестового гофрированного картона) используется асбест 3- и 4-ой групп. Из асбеста более низкого качества (5–7-ой групп) в комплексе с диатомитом и другими минеральными веществами изготавливаются термоизоляционные материалы. Для производства асбестовых пластмасс и асбестобитумных материалов (рубероида, дорожных покрытий, облицовочных плит и другие) используют асбест 4–7-ой групп.
Амфибол-асбесты используются для производства щелоче- и кислотоупорных, а также стойких к действию морской воды изделий. Так, антофиллит-асбест применяется для производства кислотостойких пластмасс (фаолита), асбокартона, кремнийорганическиих прессматериалов. В небольших количествах он употребляется в производстве автомобильных и тракторных аккумуляторных банок. Асбест антофиллитовый должен соответствовать требованиям ТУ 21-22-6–75, а обезжелезненный, предназначенный для производства литьевого теплостойкого электроизоляционного фенопласта ТУ-21-22-13–78.
Благодаря сорбционным свойствам распушенных волокон и их способности образовывать гомогенные суспензии, ломкие разновидности хризотил-асбеста, режикит- и родусит-асбест используются в ряде специальных производств.
6. В основу разделении месторождений асбестов в России на формационные типы положена генетическая и пространственная связь определенных минеральных видов асбестов и их промышленных скоплении с характерными типами геологических формации. Наиболее важными среди формационных являются типов месторождений асбестов России являются: хризотил-асбестовый в ультрамафитах дунит-гарцбургитовой формации, хризотил-асбестовый в ультрамафитах пироксенид-перидотитовлой формации, хризотил-асбестовый в магнезиально-карбонатных породах , антофиллит-асбестовый в метаультрамафитах дунит-гарцбургитовой формации, родусит-асбестовый в отложениях карбонатно-терригенной пестроцветной молассовой формации, режикит-асбестовый в ультрамафитах дунит-гарцбургитовой формации. Формационные типы месторождений асбестов в свою очередь подразделяются на геолого-промышленные типы (таблица 2).
Главными определяющими признаками геолого-промышленной группировки месторождений асбестов являются: а) минеральный вид асбеста; б) качественные показатели волокна асбеста и содержание его в рудах; в) типы руд; г) морфология и размеры рудных тел (залежей) асбеста. В таблице 2 приведена краткая характеристика ведущих геолого-промышленных типов месторождений асбестов, известных на территории стран СНГ.
Это месторождения нормального хризотил-асбеста баженовского промышленного типа, ломкого хризотил-асбеста баженовского термальнометаморфизованного типа, апокарбонатоного маложелезистого хризотил-асбеста аризонско-астагашского типа, месторождения антофиллит-асбеста сысертско-буетысайского типа, режикит-асбеста анатольско-шиловского и родусит-асбеста джезказганского типа (боливийского) типов.
Наибольшей промышленный интерес представляют местрождения хризотил-асбеста баженовского промышленного типа. Разведанные месторождения других промышленных типов (ломкого хризотил-асбеста, режикит-асбеста, родусит-асбеста) в настоящее время в связи с отсутствием потребителей в России неразрабатываются , а потребности РФ в мало- железистом асбесте для производства сепараторной бумаги, используемой при изготовлении изделий, применяемых в авиа- и судостроении, удовлетворяются за счет выпускаемого ГОКом «Ураласбест» обезжелезненного апоультрамафитового хризотил-асбеста марки АХО-2.
Российские месторождения и проявления асбестов, принадлежащие к другим типам (хризотил-асбестовом лабинскому и карачаевскому , тремолит-, актинолит-асбестовому в зонах контакта тел ультрамафитов, актинолит-асбестовому в интрузивных и эфузивных мафитах и пирокластитах последних, крокидолит- и амозит-асбестовым в доломит-содержащих железистых кварцитах, тремолит-асбестовому в доломитах), в геологическом и технологическом отношениях изучены слабо; их запасы Государственным балансом Российской Федерации не учитываются и перспективы промышленного освоения в России не ясны.
Таблица 2