Asbest

Achtergrond

Asbest is een algemene naam die van toepassing is op verschillende soorten vezelachtige silicaatmineralen. Historisch gezien is asbest vooral bekend om zijn weerstand tegen vlammen en zijn vermogen om in stof te worden geweven. Vanwege deze eigenschappen werd het gebruikt om vuurvaste toneelgordijnen voor theaters te maken, evenals hittebestendige kleding voor metaalbewerkers en brandweerlieden. Modernere toepassingen van asbest profiteren van de chemische weerstand en de versterkende eigenschappen van de vezels om asbestversterkte cementproducten te produceren, waaronder buizen, platen en dakspanen die worden gebruikt in de bouw. Asbest wordt ook gebruikt als isolatie voor raketmotoren op de spaceshuttle en als onderdeel in de elektrolytische cellen die zuurstof maken op ondergedompelde kernonderzeeërs. Veel van het chloor voor bleekmiddelen, reinigingsmiddelen en ontsmettingsmiddelen wordt geproduceerd met behulp van asbestproducten.

Het vroegst bekende gebruik van asbest was rond 2500 v. Chr. in wat nu Finland is, waar asbestvezels werden vermengd met klei om sterkere keramische gebruiksvoorwerpen en potten te vormen. De eerste schriftelijke verwijzing naar asbest kwam uit Griekenland rond 300 v. Chr. toen Theophrastus, een van Aristoteles' studenten, een boek schreef met de titel On Stones. In zijn boek noemde hij een niet nader genoemde minerale substantie, die eruitzag als verrot hout, maar niet werd verteerd wanneer hij met olie werd overgoten en aangestoken. De Grieken gebruikten het om lamplonten en andere vuurvaste voorwerpen te maken. Toen de Romeinse natuuronderzoeker en staatsman Plinius de Oudere zijn uitgebreide Natural History schreef in ongeveer 60 A.D. , beschreef hij dit vuurvaste mineraal en gaf het de naam asbestinon, wat onuitblusbaar betekent, waarvan we het Engelse woord asbest krijgen.

Hoewel de vuurvaste eigenschappen van asbest de wetenschappelijke gemeenschap honderden jaren bleven fascineren, duurde het tot de jaren 1800 voordat asbest veel commerciële toepassingen vond. Het eerste Amerikaanse octrooi voor een asbestproduct werd in 1828 verleend voor een bekledingsmateriaal dat in stoommachines wordt gebruikt. In 1868 patenteerde Henry Ward Johns uit de Verenigde Staten een vuurvast dakbedekkingsmateriaal gemaakt van jute en papier gelamineerd samen met een mengsel van teer- en asbestvezels. Het werd meteen een succes. Grootschalige mijnbouw van asbestafzettingen in de buurt van Quebec, Canada, begon in 1878 en stimuleerde de ontwikkeling van andere commerciële toepassingen. Tegen 1900 werd asbest gebruikt voor het maken van pakkingen, brandwerende kluizen, lagers, isolatie van elektrische bedrading, bouwmaterialen en zelfs filters om vruchtensappen te zeven.

Technologische ontwikkelingen in de vroege jaren 1900 resulteerden in nog meer toepassingen van asbest. Veel van de vroege plastic materialen vertrouwden op asbestvezels voor versterking en hittebestendigheid. Vinyl-asbesttegels werden een van de meest gebruikte vloerbedekkingen en bleven tot ver in de jaren zestig in gebruik. In remvoeringen en koppelingsbekledingen in auto's werd ook grote hoeveelheden asbest gebruikt, net als bij een groot aantal bouwmaterialen. Na de Tweede Wereldoorlog nam het gebruik van asbest in producten verder toe. Hartchirurgen gebruikten asbestdraad om incisies te sluiten, kerstbomen werden versierd met asbestkunstsneeuw en er werd een merk tandpasta op de markt gebracht met asbestvezels als schuurmiddel.

Het wijdverbreide gebruik van asbest was echter niet zonder schaduwzijde. Gezondheidsproblemen in verband met blootstelling aan asbestdeeltjes in de lucht werden opgemerkt sinds het begin van de 20e eeuw en resulteerden in de goedkeuring van de Asbestos Industry Regulations van 1931 in Engeland. Tegen het midden van de jaren zestig begonnen gezondheidsproblemen aan de oppervlakte te komen bij scheepswerfarbeiders die tijdens de Tweede Wereldoorlog met asbestisolatie omgingen. In de Verenigde Staten bereikte het probleem in de jaren zeventig het crisisstadium, waardoor de Environmental Protection Agency (EPA) gedwongen werd strenge beperkingen op te leggen aan het gebruik van asbest. Hoewel de EPA in 1991 het verbod op bepaalde soorten asbest ophief, was het vertrouwen van het publiek ernstig geschokt en hadden de meeste fabrikanten asbest vrijwillig uit hun producten verwijderd. Als gevolg hiervan daalde het gebruik van asbest in de Verenigde Staten van ongeveer 880.000 ton/jaar (800.000 ton/jaar) in 1973 tot minder dan 44.000 ton/jaar (40.000 ton/jaar) in 1997.

In andere landen worden asbestproducten nog veel gebruikt, vooral in de bouw. Het wereldwijde gebruik van asbest in 1997 werd geschat op ongeveer 2,0 miljoen ton/jaar (1,8 miljoen ton/jaar). Het grootste deel van dit asbest wordt gebruikt om asbestversterkte betonproducten te maken, waarbij de asbestvezels in het beton worden opgesloten.

Asbestmijnbouwactiviteiten zijn te vinden in 21 landen. De belangrijkste producenten van asbest zijn Rusland (voorheen de USSR), Canada, Brazilië, Zimbabwe, China en Zuid-Afrika. Kleinere deposito's zijn te vinden in de Verenigde Staten en verschillende andere landen.

Grondstoffen

Er zijn zes soorten asbest:actinoliet, amosiet, anthofylliet, crocidoliet, tremoliet en chrysoliet. De eerste vijf soorten staan ​​bekend als amfibolen. Ze worden gekenmerkt door zeer sterke en stijve vezels, waardoor ze een ernstig gevaar voor de gezondheid vormen. Amfibische asbestvezels kunnen lichaamsweefsel binnendringen, vooral in de longen, en uiteindelijk tumoren veroorzaken. Het zesde type asbest, chrysotiel, staat bekend als een serpentijn. De vezels zijn veel zachter en flexibeler dan amfibolisch asbest, en ze doen minder schade aan lichaamsweefsel. Alle zes soorten asbest zijn samengesteld uit lange ketens van silicium- en zuurstofatomen, aan elkaar vastgemaakt met verschillende metalen, zoals magnesium en ijzer, om de snorhaarachtige kristallijne vezels te vormen die kenmerkend zijn voor dit mineraal.

Chrysotiel is het meest gebruikte type asbest en was goed voor ongeveer 98% van de wereldwijde asbestproductie in 1988. Het is meestal wit en staat soms bekend als wit asbest, hoewel het ook amber, grijs of groenachtig van kleur kan zijn. De meeste chrysotielvezels zijn ongeveer 0,25-0,50 in (6,4-12,7 mm) lang en worden gewoonlijk toegevoegd aan betonmengsels om versterking te verschaffen. Slechts ongeveer 8% van de chrysotielvezels is lang genoeg om tot stof of touw te worden gesponnen.

Amosiet, ook wel bruin asbest genoemd, was in 1988 goed voor ongeveer 1% van de wereldwijde productie. Het heeft vaak een lichtbruine tint, maar wordt ook in donkere kleuren gevonden, evenals in wit. Amosiet heeft grove vezels die ongeveer 0,12-6,0 in (3,0-152,0 mm) lang zijn. De vezels zijn moeilijk te spinnen tot stof of touw en worden meestal gebruikt als isolatiemateriaal, hoewel dat gebruik in veel landen verboden is.

Crocidoliet, ook wel blauw asbest genoemd, was goed voor de resterende 1% van de wereldwijde productie. Het heeft een blauwachtige tint en de vezels zijn ongeveer 0,12-3,0 in (3,0-76,0 mm) lang. Crocidoliet heeft een zeer hoge treksterkte en is uitstekend bestand tegen chemicaliën. Een van de toepassingen is als versterking in kunststoffen.

De andere drie soorten asbest-anthofylliet, actinoliet en tremoliet hebben geen significante commerciële toepassingen en worden zelden gewonnen.

Het fabricageproces

Asbestafzettingen worden ondergronds gevonden en het erts wordt naar de oppervlakte gebracht voor verwerking met behulp van conventionele mijnbouwpraktijken. Chrysotiel-asbest wordt meestal aan de oppervlakte gevonden en is toegankelijk via een dagbouwmijn. Andere asbestafzettingen worden op verschillende diepten aangetroffen en kunnen tunnels van wel 300 ft (300 m) diep nodig hebben om toegang te krijgen.

Asbestvezels worden gevormd door de geleidelijke groei van minerale kristallen in scheuren, of aders, gevonden in zachte rotsformaties. De kristallen groeien over de ader en de breedte van de ader bepaalt de resulterende asbestvezellengte. Omdat de mineralen uit het omringende gesteente komen, is de chemische samenstelling van de vezels vergelijkbaar met de rock. Dientengevolge moet het asbest met behulp van fysieke methoden van het rotsachtige erts worden gescheiden, in plaats van de chemische methoden die soms worden gebruikt om andere ertsen te verwerken.

Hier zijn de stappen die worden gebruikt om het chrysotiel-asbesterts te verwerken dat gewoonlijk in Canada wordt aangetroffen:

Mijnbouw

• 1 Chrysoltielasbestafzettingen worden meestal gelokaliseerd met behulp van een magnetische sensor, een magnometer genaamd. Deze methode berust op het feit dat het magnetische mineraal magnetiet vaak wordt aangetroffen in de buurt van asbestformaties. Kernboringen worden gebruikt om de locatie van de afzettingen te lokaliseren en om de grootte en zuiverheid van het asbest te bepalen.

  De meeste ontginningen van chrysotielasbest worden uitgevoerd in dagbouwmijnen. Een spiraalvormige reeks vlakke terrassen, of banken, wordt in de hellende binnenzijden van de put gesneden. Deze worden zowel als werkplatform als als weg gebruikt om het erts naar boven en uit de put te vervoeren. De asbestertsafzettingen worden losgemaakt van het omringende gesteente door zorgvuldig te boren en te stralen met explosieven. Het resulterende rotsachtige puin wordt in grote, met rubber beklede vrachtwagens geladen en uit de mijn gehaald. Sommige operaties maken gebruik van een opgravingstechniek die block caving wordt genoemd, waarbij een deel van de ertsafzetting wordt ondergraven totdat het onder zijn eigen gewicht afbrokkelt en door een parachute in de wachtende vrachtwagens glijdt.

Scheiden

Het erts bevat slechts ongeveer 10% asbest, dat zorgvuldig van het gesteente moet worden gescheiden om te voorkomen dat de zeer dunne vezels breken. De meest gebruikelijke scheidingsmethode wordt droog malen genoemd. Bij deze methode wordt de primaire scheiding uitgevoerd in een reeks van breek- en vacuümzuigoperaties waarbij de asbestvezels letterlijk uit het erts worden gezogen. Dit wordt gevolgd door een reeks secundaire scheidingsbewerkingen om steenstof en ander klein vuil te verwijderen.

• 2 Het erts wordt in een kaakbreker gevoerd, die het erts samenperst om het in stukken te breken met een diameter van 0,75 inch (20,0 mm) of minder. Het gemalen erts wordt vervolgens gedroogd om eventueel aanwezig vocht te verwijderen.
• 3 Het erts valt op het oppervlak van een trillende zeef van 30 mesh, die openingen heeft met een diameter van 0,002 inch (0,06 mm). Terwijl het scherm trilt, stijgen de losgemaakte asbestvezels naar de top van het gebroken erts en worden ze weggezogen. Omdat het gebroken erts veel dichter is dan de vezels, worden alleen de allerkleinste steendeeltjes met het asbest opgezogen.
• 4 De zeer fijne slib- en rotsdeeltjes die door het trillende scherm vallen, worden doorgangen of residuen genoemd en worden weggegooid. De gebroken ertsstukken die op het scherm achterblijven, worden overs genoemd en worden verplaatst naar de volgende verwerkingsfase.

  Het gemalen erts van de eerste zeef wordt door een tweede breker gevoerd, die de ertsstukken verkleint tot ongeveer 0,25 inch (6,0 mm) in diameter of minder. Het erts valt dan op een ander trillend 30-mesh zeefje en herhaalt het proces beschreven in stap 3 en 4.

• 5 Het proces van pletten en vacuümzuigen van de asbestvezels wordt nog twee keer herhaald. Elke keer worden de stukjes erts kleiner totdat de laatste asbestvezels zijn opgevangen en het resterende erts zo klein is dat het door de zeef valt en wordt weggegooid. Dit proces in vier stappen scheidt ook de asbestvezels op lengte. De langste vezels worden in de eerste breker losgebroken van het omringende gesteente en van de eerste zeef gezogen. Vezels met een kortere lengte worden losgemaakt en opgevangen op elke opeenvolgende set brekers en zeven, totdat de kortste vezels worden opgevangen op het laatste scherm.
• 6 De asbestvezels en ander materiaal dat van elk scherm wordt opgevangen, wordt gesuspendeerd in een luchtstroom vervoerd en door vier afzonderlijke cycloonafscheiders geleid. Het zwaardere puin en steenstofdeeltjes vallen naar het midden van de wervelende luchtstroom en vallen uit de bodem van de afscheiders.
• 7 De lucht gaat vervolgens door vier afzonderlijke sets filters, die de asbestvezels van verschillende lengte opvangen voor verpakking.

Kwaliteitscontrole

Asbestvezels worden gesorteerd op basis van verschillende factoren. Een van de belangrijkste factoren is hun lengte, aangezien deze bepalend is voor de toepassingen waar ze kunnen worden gebruikt en dus hun commerciële waarde.

Het meest gebruikelijke classificatiesysteem voor chrysotiel-asbestvezels wordt de Quebec Standard droge classificatiemethode genoemd. Deze norm definieert negen soorten vezels van klasse 1, de langste, tot klasse 9, de kortste. Aan de bovenkant van de schaal worden graad 1 tot en met 3 lange vezels genoemd en variëren van 0,74 in (19,0 mm) en langer tot 0,25 in (6,0 mm) lang. De klassen 4 tot en met 6 worden medium vezels genoemd, terwijl de klassen 7 tot en met 9 korte vezels worden genoemd. Graad 8 en 9 vezels zijn minder dan 0,12 in (3,0 mm) lang en worden geclassificeerd door hun losse dichtheid in plaats van hun lengte.

Andere factoren voor het vaststellen van de kwaliteit van asbestvezels zijn onder meer tests om de mate van vezelscheiding of openheid, het versterkende vermogen van de vezels in beton en het stof- en korrelgehalte te bepalen. Voor specifieke toepassingen kunnen andere normen en tests voor kwaliteitscontrole nodig zijn.

Gezondheid en
Milieueffecten

Het is nu algemeen aanvaard dat het inademen van asbestvezels in verband kan worden gebracht met drie ernstige en vaak dodelijke ziekten. Twee hiervan, longkanker en asbestose, tasten de longen aan, terwijl de derde, mesothelioom, een zeldzame vorm van kanker is die het slijmvlies van de borst- en buikholte aantast.

Het is nu ook algemeen aanvaard dat verschillende soorten asbest, met name de amfibolen, een groter gevaar voor de gezondheid vormen dan chrysotiel-asbest.

Ten slotte wordt erkend dat andere factoren, zoals de lengte van de vezels en de duur en mate van blootstelling, het gezondheidsrisico van asbest kunnen bepalen. Sommige onderzoeken hebben zelfs aangetoond dat sommige door asbest veroorzaakte longkankers alleen optreden bij blootstelling boven een bepaald concentratieniveau. Onder die drempel is er geen statistische toename van longkanker vergeleken met die in de algemene bevolking.

Hoewel niet iedereen het met deze bevindingen eens is, hebben algemene zorgen over de mogelijke nadelige gezondheidseffecten van het inademen van asbestvezels geleid tot strengere regels voor de hoeveelheid asbest in de lucht die op de werkplek mag worden gebruikt. Deze voorschriften verschillen van land tot land, maar ze vereisen allemaal aanzienlijk lagere niveaus dan eerder werd gevonden. In de Verenigde Staten heeft de Occupational Health and Safety Administration (OSHA) de maximaal toelaatbare blootstelling aan vezels langer dan 0,005 mm vastgesteld op 0,2 vezels/kubieke centimeter gedurende een achturige werkdag of een 40-urige werkweek.

Asbestconcentraties in de lucht in de algemene omgeving buiten de werkplek zijn vele malen lager en worden niet als een gevaar beschouwd.

De Toekomst

Asbest is nog steeds een belangrijk onderdeel van veel producten en processen, hoewel het gebruik in de Verenigde Staten naar verwachting laag zal blijven. De strengere blootstellingsvoorschriften en verbeterde productie- en verwerkingsprocedures die nu van kracht zijn, zullen naar verwachting gezondheidsproblemen in verband met asbest elimineren.