Хризотиловые волокна и фиброцементные изделия – термостойкий теплоизоляционный материал

С.Е. Пуненков
канд. техн. наук, заведующий кафедрой ГМФ в Уральском государственном горном университете (г. Екатеринбург, Россия), главный технолог управления комбината ПАО «Ураласбест» (г. Асбест, Россия).

Для заказа обращайтесь по телефону: +7 902–47–322–21 (Telegram, WhatsApp, Viber) или электронной почте: sergey@ogaryshev.org

Аннотация
В статье рассматриваются технология производства, проблемы развития хризотиловой и хризотилцементной отраслей в странах СНГ. В статье приводятся сведения о составе и свойствах природных хризотиловых волокон, данные по качеству сырьевых материалов цемента и хризотиловых волокон, поставляемых на хризотилцементные предприятия, характеристики суспензии с ними, полуфабриката и свойства затвердевших хризотилцементных изделий. Рассмотрены появляющиеся запросы производителей хризотилцементных изделий (шифера, хризотилцементных труб) к горно-обогатительным предприятиям стран СНГ по качеству поставляемых хризотиловых волокон в связи с проявляющимися нарушениями физико-механических свойств шиферной продукции. В статье сделана попытка обобщить совокупные знания двух отраслей о влиянии состава хризотиловых смесок, цемента на свойства хризотилцемента и проанализировать, произошли ли какие-либо реальные перемены в качестве поставляемого хризотилового сырья в последние десятилетия.

Введение
Создание хризотилцементных изделий в конце XIX – начале XX столетий можно назвать важным событием в мировой инженерной практике в связи тем, что они нашли применение в самых разных сферах и отраслях. Эти простые двухкомпонентные материалы имеют длительное время эксплуатации – более 50 лет. Изделия не выделяют и не пропускают токсины и газы, они огнестойки и радиационно безопасны, выдерживают перепады температуры и влажности, не гниют, не ржавеют, функционально надежны и просты в применении. При этом имеют низкую цену по сравнению с другими материалами, в том числе кровельными – металлическими или керамическими. Хризотилцементные изделия надежно адаптированы к климатическим условиям всех регионов мира. Материал и сегодня является востребованным и незаменимым с точки зрения термостойкости и пожаробезопасности.
В России первые хризотилцементные шиферные изделия были изготовлены в виде легкой асбестоцементной кровельной черепицы в 1908 году в городе Брянске на заводе «Террофазерит» и назывались искусственным шифером, или террофазеритом. Завод выпускал шиферные плитки толщиной 4 мм, размером 30×30 и 40×40 см. При производстве шифера в смеску входило 19 % хризотил-асбеста и 79 % портландцемента. Брянский серый шифер начала XX века выдерживал, нагрев до 800 °С и 25 циклов попеременного замораживания до –20 °С и оттаивания, имел прочность на разрыв 10,79 МПа и показатель по ударной вязкости не менее 2 кДж/м2, также он обладал огнеупорностью, диэлектрическими и изоляционными свойствами, стойкостью к атмосферным воздействиям и перепадам температуры. Основные химические вещества, входящие в состав брянского шифера террофазерита, – это SiO2 (16,8 %) и CaO (50,3 %).
Запуску асбоцементного завода «Террофазерит» в начале прошлого века способствовал открытый в Брянске в 1901 году завод по производству портландцемента, на котором для получения готового продукта использовали технологию смешивания мела и глины без предварительного высушивания, с природным содержанием влаги, равным 25–30 %. Данный завод являлся поставщиком цемента для шиферного завода «Террофазерит». Так постепенно хризотилцементный кровельный лист (шифер), изготавливаемый небольшими по размеру плитками, начал вытеснять кровельные плоские глинисто-сланцевые плитки, применяемые до того времени в России для облицовки кровли зданий и сооружений. Территориальная близость этих двух заводов, а также их расположение вблизи железнодорожных путей станции Брянск II обеспечивали логистику сбыта продукции и поставки на завод «Террофазерит» уральского хризотил-асбеста [1].
Так в России началось зарождение и развитие асбестоцементной промышленности и уже до 40-ых годов XX века в СССР работали шесть заводов по производству хризотилцементных листов (шифера) в таких городах, как: Ростов-на-Дону, Воскресенск, Краматорск, Сухой Луг, Новороссийск и Вольск.
Примечательно, что «Schiefer» в переводе с немецкого означает природный глинистый сланец, он широко использовался для покрытия кровли домов, зданий и сооружений в Европе в XIX веке и начале XX столетия.
В Европе и в Америке асбестоцементные листы изначально назывались «Этернит» («Eternit»), что значит «вечный» материал. В настоящее время «Eternit» является зарегистрированным товарным знаком для марки фиброцемента и принадлежит бельгийской компании «Etex». Так основатель этой компании в 1905 году Альфонс Эмсенс запустил завод по производству асбестоцемента «Eternit» в г. Харене недалеко от г. Брюсселя, он приобрёл технологию производства у австрийского промышленника Людвига Хатчека. В начале 19-го века инженером Людвигом Хатчеком была разработана технология изготовления нового инновационного и популярного материала в XX веке – асбоцементного плоского кровельного листа и изобретена машина по его изготовлению, которая получила имя своего создателя.

Материалы и методы
Хризотил относится к одному из весьма распространенных в природе видов асбеста, к группе серпентинитов. Содержание воды в асбесте группы серпентина-хризотила составляет 13,0–14,5 %. Именно хризотил-асбест наиболее широко применяется для изготовления различных материалов [2]. В связи с этим на долю этого минерала приходится почти 100 % общемирового производства асбеста.