Минералы

Гипсовая порода может измельчаться и растираться для использования ее в дегидратированной форме, кальцинированной при температуре (таким образом, при кристаллизации удаляется часть воды) для производства полугидрата сульфата кальция, или гипса ("Парижской штукатурки"). Или же она может полностью дегидратироваться путем кальцинирования при температуре свыше для получения безводного (обезвоженного), или высокообжигового гипса.

Растертый обезвоженный гипс используется при производстве портландцемента и продуктов из искусственного мрамора. Он также используется в качестве восстановителя почвы в сельском хозяйстве, белого пигмента, загустителя или глазури для красок и эмалей, в фармацевтике, производстве бумаги и т.д. Кроме того, гипс служит фильтрационным агентом.

Опасность для здоровья. Рабочие, занятые обработкой гипсовой породы, могут подвергаться воздействию высоких атмосферных концентраций гипсовой пыли, печных газов и дыма. При кальцинировании гипса рабочие подвергаются воздействию высокой температуры окружающей среды, и, следовательно, опасности ожогов. Оборудование для измельчения, растирания, транспортировки по конвейеру и упаковки гипса представляет собой опасность получения травм от машин. Пневмокониоз, наблюдающийся у рабочих, занятых добычей гипса, приписывается загрязнению его кремнеземом.

Образование пыли при переработке гипса должно контролироваться посредством механизации пыльных операций (измельчения, загрузки, конвейерного переноса и т.п.), добавления к гипсу воды (в объеме до 2% от объема гипса) перед его измельчением, использования пневматических конвейеров с защитными кожухами и ловушками для пыли, ограждения источников пыли защитными кожухами и обеспечения систем вытяжной вентиляции у отверстий печей для обжига и в точках конвейерного переноса. В цехах, где находятся печи для кальцинирования, рекомендуется облицовывать стены и полы гладкими материалами для облегчения их очистки. Горячие трубопроводы, стены печей для обжига и защитные кожухи сушилок должны быть обшиты для уменьшения опасности ожогов и ограничения теплового излучения в рабочей среде.

Известняк
Залегание и использование. Известняк, это - осадочная порода, состоящая преимущественно из карбоната кальция в форме минерального кальцита. Известняки могут классифицироваться либо в соответствии с содержащимися в них примесями (доломитовый известняк, который содержит значительное количество карбоната магния; глинистый известняк с высоким содержанием глины; силикатный известняк, содержащий кварц или песок, и т.д.), либо в соответствии с геологической формацией, в которой они залегают (например, мрамор, являющийся кристаллическим известняком). Залежи известняка широко распределены по всей поверхности земли и разрабатываются открытым способом.

С самых давних времен известняк использовался как строительный камень. Он также измельчается для использования в виде флюса при плавке, для очистки и для производства извести. Известняк используется как забутка и баланс при сооружении дорог и железнодорожных путей, и смешивается с глиной для производства цемента.

Опасность для здоровья. Во время добычи известняка необходимо предпринять соответствующие меры безопасности, принимающиеся при разработке открытым способом. При использовании дробилок также необходимо соблюдать принципы безопасной работы с оборудованием. Основной опасностью для здоровья, связанной с открытой разработкой известняка, является возможное присутствие в переносимой по воздуху известняковой пыли свободного кремнезема, который, обычно, составляет от 1 до 10% известняковой породы. При изучении здоровья рабочих, занятых в карьерах и на переработке известняка, рентгеновское обследование выявило изменения в легких, а клиническое - фарингиты, бронхиты и эмфизему. Рабочие, отесывающие камень для строительных работ, должны следовать мерам безопасности, приемлемым для "каменной" отрасли.

Мрамор (Карбонат кальция)
Залегание и использование. В геологии, мрамор определяется как метаморфозный (ре-кристаллизованный) известняк, состоящий, в основном, из кристаллических зерен кальцита или доломита, или того, и другого, имеющих видимую кристаллическую структуру. Длительное использование термина "мрамор" в добывающей отрасли (разработке карьеров) и отделочных работах привело к развитию понятия "коммерческий (промышленный) мрамор", которое включает в себя все кристаллические породы, пригодные для полировки и состоящие, в основном, из одного (или более ) из следующих минералов: кальцита, доломита или серпентина.

В течение всей истории человечества мрамор использовался как важный строительный материал благодаря его прочности, долговечности, простоте обработки, применимости в архитектуре и способности удовлетворять эстетические чувства. Мраморная промышленность состоит из двух основных отраслей - производства мерного мрамора и производства измельченного мрамора. Термин мерный мрамор применяется к залежам мрамора, разрабатываемым открытым способом для получения блоков или плит, удовлетворяющих спецификациям по размеру и по форме. Использование мерного мрамора включает в себя применение его в качестве строительного камня, камня для монументов, тесаного камня для облицовки, панелей для наружной облицовки, панелей для обшивки, плиток, материала для скульптур и т.д. Измельченный мрамор и мраморный щебень варьируется по размеру от больших валунов до мелко измельченных продуктов. Эти продукты включают в себя заполнители, балласты, кровельные гранулы, террасные плитки, наполнители, пигменты, сельскохозяйственную известь и т.д.

Опасность для здоровья. Профессиональные заболевания, связанные со спецификой добычи, разработки карьеров и обработки мрамора как таковыми, до сих пор не были описаны. При подземной добыче мрамора заболевания могут быть связаны с экспозицией воздействию ядовитых газов, возникающих в результате взрывов, и работы некоторых типов оборудования, приводимого в движение двигателями. Необходимо применение соответствующей (адекватной) вентиляции и респираторной защиты. Если при абразивной очистке мрамора используется песок, то возникает экспозиция воздействию кремнезема. Однако риска развития силикоза можно избежать за счет применения карбида кремния или оксида алюминия, которые одинаково эффективны и должны применяться в качестве заменителей песка. Большие количества пыли, возникающей при обработке мрамора, должны быть объектом контроля, осуществляемого либо за счет использования влажных методов обработки, либо за счет применения вытяжной вентиляции.

Слюда
Залегание и использование. Слюда (от латинского micare - мерцать, искриться), это - минеральный кремнезем, который залегает как первичная составляющая пирогенных пород, особенно гранитов. Слюда является также распространенным компонентом таких силикатных материалов как каолин, который возникает в результате выветривания этих пород. В рудных телах, особенно в жилах пегматита, слюда залегает в виде линзообразных массивов расщепляемых "листов" (пластин) (известных как "книги") до 1 м в диаметре, или в виде частиц. Существует много разновидностей слюды, из которых наиболее полезными являются мусковит (обычная, прозрачная или белая слюда), флогопит (мускусная слюда), вермикулит, лепидолит и серицит. Мусковит, обычно, находят в кремнистых породах. Значительные залежи мусковита обнаружены в Индии, Южной Африке и Соединенных Штатах. Серицит - мелкая пластинчатая разновидность мусковита, возникающая в результате выветривания аспидных сланцев и гнейсов. Флогопит, залегающий в известковых породах, концентрируется на Мадагаскаре. Вермикулит обладает особенными свойствами значительного растяжения при нагревании до температуры примерно 3000С. Большие залежи вермикулита обнаружены в Соединенных Штатах. Основной ценностью лепидолита является высокое содержание лития и рубидия.

Слюда все еще используется для печей медленного горения, фонарей или смотровых отверстий топок. Наилучшим качеством слюды является то, что она - диэлектрик, и это делает ее материалом первостепенной значимости в авиастроении. Слюдяной порошок используется при производстве электрических кабелей, пневматических шин, сварочных электродов, битуминизированного картона, красок и пластмасс, сухих смазок, диэлектрических замасливателей и огнеупорных изоляторов. Он также часто брикетируется с алкидными смолами. Вермикулит широко применяется в качестве изолирующего материала в строительстве. Лепидолит используется в отраслях по производству стекла и керамики.

Опасность для здоровья. При работе со слюдой возможно возникновение статического электричества. Прогрессивные инженерные методы позволяют проводить безопасную разрядку слюды. Рабочие, добывающие слюду, вдыхают разнообразные виды пыли, включая кварцевую, силикатную пыль и пыль от полевого шпата. Хроническое вдыхание может вызвать силикоз. Экспозиция рабочих воздействию слюдяного порошка может вызвать раздражение дыхательного тракта, и, после нескольких лет, может возникнуть узелковый фиброзный пневмокониоз. Такой пневмокониоз долго считался формой силикоза, но теперь считается, что это не так, поскольку чистая слюдяная пыль не содержит свободного кремнезема. Радиологическое проявление этого пневмокониоза часто близко к асбестозу. Экспериментально было доказано, что слюда обладает низкой цитотоксичностью для макрофагов и вызывает только слабую фиброгенную реакцию, ограниченную образованием толстых ретикулярных волокон.

Хроническое вдыхание вермикулита, который часто содержит асбест, может вызвать асбестоз, рак легких и мезотелиому. Проглатывание вермикулита также может служить вероятной причиной рака желудка и кишечника.

Пемза
Залегание и использование. Пемза, это - пористая порода, серого или белого цвета, крошащаяся, с низкой дельной плотностью. Пемза является продуктом изливания свежей вулканической магмы и состоит из кварца и силикатов (преимущественно, полевого шпата). Залегает либо в чистом виде, либо в смеси с различными веществами, среди которых главным является обсидиан, отличающийся блестящим черным цветом и удельной плотностью, которая в четыре раза превышает удельную плотность пемзы. В основном, залежи пемзы расположены в Эфиопии, Германии, Венгрии, Италии (Сицилия, Липари), Испании, Соединенных Штатах и на Мадагаскаре. Некоторые разновидности, такие как пемза из Липари, имеют высокое содержание кремнезема (71.2 - 73.7%) и значительное содержание свободного кремнезема (1.2 - 5%).

При коммерческом и практическом использовании пемзы делается различие между пемзой в блоках и пемзой в порошке. Направления использования пемзы в блоках различаются в зависимости от размеров блоков, их цвета, пористости и т.д. Порошковая пемза классифицируется по номерам в соответствии с размером зерен. Промышленная обработка пемзы включает в себя ряд операций: сортировку для отделения обсидиана, измельчение и растирание в машинах с металлическими или каменными шлифовальными кругами, сушку в открытых печах, просеивание и классификацию рассевом при помощи управляемых вручную плоских открытых сит и возвратно-поступательных или вращающихся грохотов, восстановление отходов.

Пемза используется в качестве абразива (блочная или порошковая), легкого строительного материала, а также при производстве керамических изделий, взрывчатых веществ и т.п.

Опасность для здоровья. Наиболее опасными операциями, создающими экспозицию воздействию пемзы, являются печная сушка и просеивание, в результате которых образуется большое количество пыли. Помимо характерных признаков силикоза, наблюдаемых в легких, и склероза лимфатических желез, изучение некоторых летальных случаев обнаружило повреждения разных отделов артериального дерева легких. Клинические обследования выявили дыхательные (эмфизему и, иногда, повреждение легких), сердечно-сосудистые и почечные (протеинурию, гематурию, цилиндрурию) расстройства, а также признаки недостаточности надпочечников. Радиологические свидетельства аортита гораздо более распространены и серьезны, чем в случаях силикоза. Типической радиологической картиной легких в липаритозе является присутствие линейного утолщения из-за пластинчатого ателектаза.

Песчаник
Залегание и использование. Песчаник, это - кремниевая осадочная порода, состоящая преимущественно из песка, обычно, в основной своей массе кварцевого. Песчаники часто слабо связаны и могут быть легко раздроблены в песок. Хотя твердые, долговечные песчаники, желто-коричневого и серого цвета, используются как мерный камень для внешней облицовки и отделки зданий и внутри домов, бордюрный камень при сооружении береговых устоев моста и различных подпорных стенок. Твердые песчаники измельчаются для использования их в качестве заполнителя для бетона, железнодорожного балласта и покрытий из каменной наброски. Однако многие промышленные (коммерческие) песчаники слабо связаны, и, поэтому, растираются и используются как литейный песок и песок для изготовления стекла. В изготовлении стекла песок является основным его компонентом. В металлообрабатывающей промышленности песок с высокими связующими и огнеупорными характеристиками используется для изготовления опок специальной формы, в которые заливается расплавленный металл.

Песчаник найден в Соединенных Штатах в Иллинойсе, Айове, Миннесоте, Миссури, Нью-Йорке, Огайо, Виргинии и Висконсине.

Опасность для здоровья. Основной риск связан с экспозицией воздействию кремнезема. Эта проблема обсуждается в главе "Респираторная система" .

Кремнезем
Залегание и использование. Кремнезем залегает в природе в кристаллической (кварц, кристобалит и тридимит), полукристаллической (например, халцедон) и аморфной (например, опал) форме. Удельная плотность и точка плавления кремнезема зависят от кристаллической формы.

Кристаллический кремнезем является наиболее часто встречающейся формой минералов, и его находят в большинстве пород. Наиболее распространенной формой кремнезема является песок на пляжах всего мира. Осадочная порода песчаник состоит из зерен кварца, связанных между собой глиной.

Кремнезем является составляющей обычного стекла и наиболее огнеупорных кирпичей. Породы, содержащие кремнезем, используются как обычные строительные материалы.

Свободный и связанный кремнезем. Свободный кремнезем, это - кремнезем, который не связан с другими элементами или смесями. Термин "свободный" используется для отличия этого вида кремнезема от связанного кремнезема. Примером свободного кремнезема является кварц. Термин "связанный кремнезем" происходит от результатов химического анализа естественно залегающих в природе пород, глин и почв. Неорганические составляющие в этих формациях почти всегда состоят из химически связанных оксидов, которые, обычно, включают в себя диоксид кремния. Кремнезем, соединенный таким образом с другими (одним или более) оксидами, известен как связанный кремнезем. Кремнезем в слюде, например, представлен в связанном состоянии.

В кристаллическом кремнеземе атомы кремния и кислорода во всем кристалле расположены по определенному, повторяющемуся (регулярному) образцу. Характерные грани кристалла кристаллической формы кремнезема являются внешним выражением регулярного расположения его атомов. Кристаллическими формами кремнезема являются кварц, кристобалит и тридимит. Кварц кристаллизован по гексагональной (шестиугольной) системе, кристобалит имеет кубическую или пирамидальную форму, а тридимит - орто-ромбовидную форму. Кварц в чистом виде бесцветен и прозрачен. Цвет естественно залегающего природного кварца придается ему загрязнением другими примесями.

У аморфного кремнезема разные молекулы находятся в непохожих пространственных отношениях друг с другом. Результатом этого является отсутствие регулярного образца связи между молекулами, находящимися на некотором расстоянии друг от друга. Такое отсутствие регулярного пространственного порядка на больших расстояниях является основной характеристикой аморфных материалов. Скрытокристаллический (полукристаллический) кремнезем является промежуточной формой между кристаллическим и аморфным кремнеземом, поскольку состоит из мельчайших кристаллов или кристалликов кремнезема, которые сами по себе не имеют регулярного расположения по отношению друг к другу.

Опал является аморфной разновидностью кремнезема с изменяющимся количеством связанной воды. Важной для промышленности формой аморфного кремнезема являются диатомовая земля и кальцинированная диатомовая земля (кизельгур). Халцедон является полукристаллической формой кремнезема, заполняющей полости в лавах или связанной с кремнем. Его также находят в отжиге керамики, когда, при определенных температурных условиях, кварц в кремнеземе может кристаллизоваться в мельчайшие кристаллы в теле посуды.

Опасность для здоровья. Вдыхание переносимой по воздуху пыли кремнезема вызывает силикоз, серьезное и потенциально смертельное фиброзное заболевание легких. Хроническая, скоротечная и острая формы силикоза отражают разную интенсивность экспозиции, продолжительность латентного периода и естественный анамнез. Хронический силикоз может прогрессировать до возникновения прогрессирующего обширного фиброза даже после того, как экспозиция воздействию содержащей кремнезем пыли, была прекращена. Опасность кремнезема для здоровья человека более подробно обсуждается в главе "Респираторная система".

Сланец
Залегание и использование. Сланец, это - очень мелкозернистая, осадочная глинистая или слоисто-глинистая порода, легко расщепляющаяся, свинцово-серого, красноватого или зеленоватого цвета. Основные залежи находятся во Франции (Арденны), Бельгии, Соединенном Королевстве (Уэльс и Корнуолл), Соединенных Штатах (Пенсильвания, Мэриленд) и Италии (Лигурия). Имея высокое содержание карбоната кальция, сланцы содержат силикаты (слюду, хлорит, гидросиликаты), оксиды железа и свободный кремнезем, аморфный или кристаллический (кварц). Содержание кварца в твердых сланцах составляет около 15%, а в мягких - менее 10%. В карьерах Северного Уэльса вдыхаемая сланцевая пыль составляет 13-32% от всего объема вдыхаемого кварца.

Сланцевые плиты используются для кровель, лестничных ступеней, дверных, оконных и балконных переплетов, напольных покрытий, каминов, биллиардных столов, панелей электрических переключателей и школьных досок. Порошковые сланцы использовались как заполнитель или пигмент для изолирующих или защищающих от ржавчины красок, в мастиках и в красках, и битуминозных продуктах для дорожного покрытия.

Опасность для здоровья. Заболевания рабочих, связанных со сланцем, привлекли к себе внимание в начале девятнадцатого века. Случаи "шахтерской чахотки", при которой отсутствовала туберкулезная бацилла, были описаны еще раньше. Пневмокониоз был обнаружен у трети рабочих, обследованных в сланцевой промышленности Северного Уэльса, и 54% изготовителей сланцевых карандашей в Индии. Пневмокониоз рабочих сланцевой промышленности может иметь черты силикоза благодаря высокому содержанию кварца в некоторых сланцах. Часто наблюдаются хронические бронхиты и эмфизема, особенно у рабочих, занятых добычей сланцев.

Замена ручной кирки низкоскоростным механическим оборудованием значительно сокращает возникновение пыли в сланцевых карьерах, а использование местной вытяжной вентиляции позволяет поддерживать концентрации переносимой по воздуху пыли в пределах приемлемых лимитов для 8-часовой экспозиции. Вентиляция подземных выработок, дренирование грунтовых вод в котлованы, освещение и организация работ улучшают общую гигиену условий работы.

Циркулярное пиление должно проводиться под водяными струями, но обработка на строгальном станке, обычно, не вызывает возникновения пыли при условии, что осколкам сланца не позволяют упасть на землю. Более крупные плиты, обычно, подвергаются влажной полировке. Однако там, где проводится сухая полировка, должна использоваться хорошо разработанная система вытяжной вентиляции, поскольку сланцевую пыль нелегко собрать даже при помощи скребков. Пыль легко засоряет рукавные фильтры.

Цеха должны ежедневно очищаться для предупреждения накопления залежей пыли. В определенных случаях предпочтительно может быть предупредить обратное превращение залежей пыли в проходах в переносимую по воздуху пыль за счет покрытия пыли опилками, а не за счет ее увлажнения.

Тальк
Залегание и использование. Тальк, это - водный силикат магния, основной формулой которого является со следующим теоретическим распределением весов: 63% , 32% MgO и 5% . Тальк залегает в разных формах и часто загрязнен примесями других минералов, включая кремнезем и асбест. Производство талька происходит в Австралии, Австрии, Китае, Франции и Соединенных Штатах.

Структура, устойчивость, зернистые или волокнистые характеристики разных видов талька делают их пригодными для многоцелевого использования. Самые чистые сорта (т.е., те, которые ближе всего к теоретическому составу) превосходны по структуре (состоят из мелких зерен или волокон) и цвету и поэтому широко используются в косметике и гигиенических средствах. Другие разновидности, содержащие примеси различных силикатов, карбонатов и оксидов, и, возможно, свободного кремнезема, относительно грубые по структуре используются для производства краски, керамики, автомобильных шин и бумаги.

Опасность для здоровья. Хроническое вдыхание может вызвать силикоз (если присутствует кремнезем) или асбестоз, рак легких и мезотелиому (если присутствует асбест или асбестоподобные минералы). Исследования здоровья рабочих, подвергавшихся воздействию талька без связанных с ним асбестовых волокон, выявило тенденции более высокой смертности от силикоза, силикотуберкулеза, эмфиземы и пневмонии. Основные клинические симптомы и признаки талькового пневмокониоза включают в себя хронический кашель с мокротой, прогрессирующую дыхательную недостаточность, ослабленные тоны сердца, ограниченное расширение грудной клетки, диффузные хрипы и утолщение концевых фаланг пальцев. Легочная патология проявилась в различных формах фиброза легких.

Волластонит (Wollastonite) (Силикат кальция)
Залегание и использование. Волластонит - природный силикат кальция, найденный в метаморфических породах. Он залегает в разных формах в Нью-Йорке и Калифорнии в Соединенных Штатах, в Канаде, Германии, Румынии, Ирландии, Италии, Японии, Мексике, Норвегии, Швеции и на Мадагаскаре.

Волластонит используется в керамике, покрытиях сварочных электродных стержней, гелях кремниевой кислоты, минеральных покрытиях для шерсти и бумаги. Он также используется в качестве наполнителя для красок, восстановителя почвы, заполнителя пластмасс, резины, цемента и стеновых панелей (обшивочных листов).

Опасность для здоровья. Волластонитовая пыль может вызывать раздражение кожи, глаз и дыхательных путей.