석면

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배경

석면은 여러 유형의 섬유상 규산염 광물에 적용되는 일반 이름입니다. 역사적으로 석면은 화염에 대한 저항성과 천으로 짜여지는 능력으로 가장 잘 알려져 있습니다. 이러한 특성으로 인해 극장용 내화 무대 커튼과 금속 작업자 및 소방관용 내열 의류에 사용되었습니다. 석면의 보다 현대적인 응용은 건물 건설에 사용되는 파이프, 시트 및 슁글을 포함하여 석면 강화 시멘트 제품을 생산하기 위해 내화학성과 섬유의 강화 특성을 이용합니다. 석면은 또한 우주 왕복선의 로켓 엔진용 단열재와 잠수된 핵잠수함에서 산소를 만드는 전해조의 구성 요소로 사용됩니다. 표백제, 세척제 및 소독제에 사용되는 염소의 대부분은 석면 제품을 사용하여 생산됩니다.

석면이 가장 먼저 사용된 것으로 알려진 것은 기원전 2500년경 <소규모>였습니다. 지금의 핀란드에서는 석면 섬유가 점토와 혼합되어 더 강력한 세라믹 기구와 냄비를 만들었습니다. 석면에 대한 최초의 서면 언급은 기원전 300년경 그리스에서 나왔습니다. 아리스토텔레스의 제자 중 한 명인 오브라스토스가 On Stones라는 책을 썼을 때. 그의 책에서 그는 썩은 나무처럼 보이지만 기름을 바르고 발화하면 소모되지 않는 이름 없는 광물 물질에 대해 언급했습니다. 그리스인들은 그것을 램프 심지 및 기타 내화성 물품을 만드는 데 사용했습니다. 로마의 박물학자이자 정치가인 Pliny Elder는 그의 포괄적인 자연사 를 저술했습니다. 약 60년 서기 , 그는 이 내화성 광물에 대해 설명하고 그것을 영어로 석면(asbestos)이라고 하는 영어 단어인 asbestinon이라는 이름을 붙였습니다.

석면의 내화 특성은 수백 년 동안 과학계를 계속 매료시켰지만 석면이 상업적으로 많이 사용되기 시작한 것은 1800년대가 되어서였습니다. 석면 제품에 대한 최초의 미국 특허는 증기 기관에 사용되는 라이닝 재료에 대해 1828년에 발행되었습니다. 1868년 미국의 Henry Ward Johns는 타르와 석면 섬유의 혼합물과 함께 적층된 삼베와 종이로 만든 내화 지붕 재료에 대한 특허를 받았습니다. 그것은 즉각적인 성공이 되었습니다. 캐나다 퀘벡 근처에서 대규모 석면 채굴이 1878년에 시작되어 다른 상업적 용도의 개발에 박차를 가했습니다. 1900년까지 석면은 개스킷, 내화 금고, 베어링, 전기 배선 절연체, 건축 자재 및 과일 주스를 걸러내는 필터를 만드는 데 사용되었습니다.

1900년대 초반의 기술 발전으로 석면이 훨씬 더 많이 사용되었습니다. 초기 플라스틱 재료의 대부분은 강화 및 내열성을 위해 석면 섬유에 의존했습니다. 비닐-석면 타일은 가장 일반적으로 사용되는 바닥재 중 하나가 되었으며 1960년대까지 잘 사용되었습니다. 자동차 브레이크 라이닝과 클러치 페이싱도 많은 건축 자재와 마찬가지로 다량의 석면을 사용했습니다. 제2차 세계 대전 이후 제품에 석면 사용이 계속 확대되었습니다. 심장 외과 의사는 절개를 닫기 위해 석면 실을 사용했고, 크리스마스 트리는 석면 인공 눈으로 장식했으며, 석면 섬유를 연마제로 사용하는 브랜드 치약을 판매했습니다.

그러나 석면의 광범위한 사용은 어두운 면이 없는 것은 아닙니다. 공기 중 석면 입자에 대한 노출과 관련된 건강 문제는 1900년대 초부터 지적되었으며 영국에서 1931년 석면 산업 규정이 통과되었습니다. 1960년대 중반까지 제2차 세계 대전 중 석면 단열재를 취급했던 조선소 노동자들 사이에서 건강 문제가 표면화되기 시작했습니다. 미국에서는 1970년대에 이 문제가 위기 단계에 이르렀고 환경 보호국(EPA)이 석면 사용에 대해 심각한 제한을 가할 수 밖에 없었습니다. EPA는 1991년 특정 종류의 석면에 대한 금지를 해제했지만 대중의 믿음은 크게 흔들렸고 대부분의 제조업체는 제품에서 석면을 자발적으로 제거했습니다. 그 결과, 미국의 석면 사용량은 1973년 약 880,000톤/년(800,000미터톤/년)에서 1997년 44,000톤/년(40,000미터톤/년) 미만으로 감소했습니다.

다른 국가에서는 특히 건설 산업에서 석면 제품이 여전히 널리 사용됩니다. 1997년 전 세계 석면 사용량은 연간 약 200만 톤(180만 미터 톤)으로 추산되었습니다. 이 석면의 대부분은 석면 섬유가 콘크리트 내에 잠겨 있는 석면 강화 콘크리트 제품을 만드는 데 사용됩니다.

석면 채굴 작업은 21개국에서 발견됩니다. 주요 석면 생산국은 러시아(구 소련), 캐나다, 브라질, 짐바브웨, 중국 및 남아프리카 공화국입니다. 더 작은 예금은 미국 및 기타 여러 국가에서 발견됩니다.

원자재

석면에는 6가지 유형이 있습니다:악티노라이트, 아모사이트, 안토필라이트, 크로시돌라이트, 트레몰라이트 및 크리솔라이트. 처음 5가지 유형은 각섬석으로 알려져 있습니다. 그들은 매우 강하고 뻣뻣한 섬유를 가지고 있어 건강에 심각한 위험을 초래합니다. 각섬석 석면 섬유는 신체 조직, 특히 폐에 침투하여 결국 종양을 유발할 수 있습니다. 여섯 번째 유형의 석면인 크리소타일은 구불구불한 석면으로 알려져 있습니다. 그것의 섬유는 각섬석 석면보다 훨씬 부드럽고 유연하며 신체 조직에 대한 손상이 적습니다. 6가지 유형의 석면은 모두 규소와 산소 원자의 긴 사슬로 구성되어 있으며 마그네슘 및 철과 같은 다양한 금속과 함께 결합되어 이 광물을 특징짓는 수염 모양의 결정질 섬유를 형성합니다.

Chrysotile은 가장 일반적으로 사용되는 석면 유형이며 1988년 전 세계 석면 생산량의 약 98%를 차지했습니다. 일반적으로 흰색이며 때로는 흰색 석면으로 알려져 있지만 호박색, 회색 또는 녹색을 띌 수도 있습니다. 대부분의 크리소타일 섬유는 길이가 약 0.25-0.50인치(6.4-12.7mm)이며 일반적으로 보강재를 제공하기 위해 콘크리트 혼합물에 추가됩니다. 크라이소타일 섬유의 약 8%만이 직물이나 로프로 방적할 수 있을 만큼 충분히 길다.

갈색 석면이라고도 하는 아모사이트는 1988년에 전 세계 생산량의 약 1%를 차지했습니다. 종종 밝은 갈색을 띠지만 흰색뿐만 아니라 어두운 색상에서도 발견됩니다. Amosite에는 길이가 약 0.12-6.0인치(3.0-152.0mm)인 거친 섬유가 있습니다. 섬유는 직물이나 로프로 방사하기 어렵고 대부분의 국가에서 사용이 금지되어 있지만 단열재로 주로 사용됩니다.

때때로 청색 석면이라고 불리는 Crocidolite는 전 세계 생산량의 나머지 1%를 차지했습니다. 푸르스름한 색조를 띠고 섬유 길이가 약 3.0-76.0mm입니다. Crocidolite는 인장 강도가 매우 높고 내화학성이 우수합니다. 그 용도 중 하나는 플라스틱의 보강재입니다.

안토필라이트(anthophyllite), 악티노라이트(actinolite) 및 트레몰라이트(tremolite)의 다른 세 가지 석면은 상업적으로 크게 활용되지 않으며 거의 ​​채굴되지 않습니다.

제조
프로세스

석면 매장지는 지하에서 발견되며 광석은 기존의 채굴 방식을 사용하여 처리하기 위해 지표로 이동합니다. Chrysotile 석면은 일반적으로 지표면 근처에서 발견되며 노천 광산을 통해 접근할 수 있습니다. 다른 석면 퇴적물은 다양한 깊이에서 발견되며 접근하려면 900피트(300m) 깊이의 터널이 필요할 수 있습니다.

석면 섬유는 연약한 암석층에서 발견되는 균열 또는 광맥에서 광물 결정이 점진적으로 성장하여 형성됩니다. 결정은 정맥을 가로질러 성장하고 정맥의 너비는 결과로 나타나는 석면 섬유 길이를 결정합니다. 광물은 주변 암석에서 나오기 때문에 섬유의 화학적 조성은 바위. 결과적으로 석면은 다른 광석을 처리하는 데 때때로 사용되는 화학적 방법보다는 물리적 방법을 사용하여 암석 광석에서 분리되어야 합니다.

다음은 캐나다에서 일반적으로 발견되는 크리소타일 석면 광석을 처리하는 데 사용되는 단계입니다.

채굴

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1 Chrysoltile 석면 퇴적물은 일반적으로 마그노미터라고 하는 자기 센서를 사용하여 찾습니다. 이 방법은 자성 광물 자철석이 종종 석면 지층 근처에서 발견된다는 사실에 의존합니다. 코어 드릴은 퇴적물의 위치를 ​​정확히 찾아내고 석면의 크기와 순도를 결정하는 데 사용됩니다.

대부분의 적석면 채광 작업은 노천 광산에서 수행됩니다. 나선형의 일련의 평평한 테라스 또는 벤치가 구덩이의 경사진 내부 측면으로 절단됩니다. 이들은 작업 플랫폼으로 사용되며 광석을 구덩이 밖으로 운반하기 위한 도로로 사용됩니다. 석면 광석 퇴적물은 조심스럽게 드릴링하고 폭발물로 발파하여 주변 암석에서 느슨해집니다. 그 결과 생긴 암석 파편은 고무로 덮인 대형 운송 트럭에 실려 광산에서 꺼냅니다. 일부 작업에서는 블록 동굴이라고 하는 굴착 기술을 사용합니다. 이 방법에서는 광석 매장지의 일부가 자체 무게로 부서져 대기 중인 운반 트럭으로 낙하산으로 미끄러질 때까지 언더컷됩니다.

분리

광석에는 약 10%의 석면만 포함되어 있으므로 매우 가는 섬유가 부서지지 않도록 조심스럽게 암석에서 분리해야 합니다. 가장 일반적인 분리 방법은 건식 밀링이라고 합니다. 이 방법에서 1차 분리는 석면 섬유가 문자 그대로 광석에서 흡입되는 일련의 분쇄 및 진공 흡입 작업으로 수행됩니다. 그 다음에는 암석 먼지 및 기타 작은 파편을 제거하기 위한 일련의 2차 분리 작업이 뒤따릅니다.

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2 광석은 조 크러셔에 공급되어 광석을 압착하여 직경이 20.0mm(0.75인치) 이하의 조각으로 부숴줍니다. 그런 다음 분쇄된 광석을 건조하여 존재할 수 있는 수분을 제거합니다.

3 광석은 직경이 0.002인치(0.06mm)인 구멍이 있는 진동하는 30메쉬 스크린의 표면에 떨어집니다. 스크린이 진동하면 느슨해진 석면 섬유가 분쇄된 광석의 상단으로 올라가 진공 청소기로 제거됩니다. 분쇄된 광석은 섬유질보다 밀도가 훨씬 높기 때문에 가장 작은 암석 입자만 석면과 함께 진공 청소기로 청소됩니다.

4 진동 스크린을 통해 떨어지는 매우 미세한 실트 및 암석 입자는 관통 또는 광미라고 하며 폐기됩니다. 화면에 남아있는 분쇄 된 광석 조각을 오버라고하며 다음 처리 단계로 이동합니다.

첫 번째 스크린에서 나온 분쇄된 광석은 두 번째 분쇄기를 통해 공급되어 광석 조각을 직경이 약 6.0mm(0.25인치) 이하로 줄입니다. 그런 다음 광석은 다른 진동하는 30메쉬 스크린에 떨어지고 3단계와 4단계에서 설명한 과정을 반복합니다.

5 석면 섬유의 분쇄 및 진공 흡인 과정을 2회 더 반복한다. 마지막 석면 섬유가 포획될 때까지 광석 조각이 작아지고 남은 광석이 너무 작아서 스크린을 통해 떨어져 버려질 때까지 매번 광석이 작아집니다. 이 4단계 공정은 또한 석면 섬유를 길이별로 분리합니다. 가장 긴 섬유는 첫 번째 분쇄기에서 주변 암석에서 분리되고 첫 번째 스크린에서 진공 청소됩니다. 가장 짧은 섬유가 마지막 화면에서 캡처될 때까지 더 짧은 길이의 섬유가 끊어지지 않고 각 연속적인 분쇄기 및 스크린 세트에서 캡처됩니다.

6 각 스크린에서 포착된 석면 섬유 및 기타 물질은 공기 흐름에 부유되어 운반되고 4개의 개별 사이클론 분리기를 통과합니다. 더 무거운 파편과 암석 먼지 입자는 소용돌이치는 기류의 중심으로 떨어지고 분리기의 바닥으로 떨어집니다.

7 그런 다음 공기는 포장용으로 서로 다른 길이의 석면 섬유를 포착하는 4개의 개별 필터 세트를 통과합니다.

품질 관리

석면 섬유는 여러 요인에 따라 등급이 매겨집니다. 가장 중요한 요소 중 하나는 길이가 사용될 수 있는 응용 프로그램과 그에 따른 상업적 가치를 결정하기 때문입니다.

크리소타일 석면 섬유에 대한 가장 일반적인 등급 시스템은 퀘벡 표준 건식 분류 방법이라고 합니다. 이 규격은 가장 긴 1등급부터 가장 짧은 9등급까지 9가지 등급의 섬유를 정의하고 있다. 척도의 상단에서 1~3등급은 장섬유라고 하며 길이는 0.74인치(19.0mm) 이상에서 0.25인치(6.0mm)까지입니다. 4~6등급은 중섬유, 7~9등급은 단섬유라고 합니다. 8등급 및 9등급 섬유는 길이가 3.0mm(0.12인치) 미만이며 길이보다는 느슨한 밀도로 분류됩니다.

석면 섬유의 품질을 설정하기 위한 다른 요소에는 섬유 분리 또는 개방도, 콘크리트에서 섬유의 보강 능력, 먼지 및 과립 함량을 결정하기 위한 테스트가 포함됩니다. 특정 응용 프로그램에는 다른 품질 관리 표준 및 테스트가 필요할 수 있습니다.

건강 및
환경 영향

석면 섬유의 흡입은 세 가지 심각하고 종종 치명적인 질병과 관련될 수 있다는 것이 일반적으로 받아들여지고 있습니다. 이 중 두 가지인 폐암과 석면폐는 폐에 영향을 미치고 세 번째인 중피종은 흉부와 복강의 내막에 영향을 미치는 드문 형태의 암입니다.

또한 다양한 유형의 석면, 특히 각섬석이 크리소타일 석면보다 건강에 더 큰 위험을 초래한다는 것이 일반적으로 받아들여지고 있습니다.

마지막으로, 섬유의 길이, 노출 기간 및 정도와 같은 다른 요인이 석면으로 인한 건강 위험을 결정할 수 있다는 사실을 인지하고 있습니다. 실제로 일부 연구에 따르면 일부 석면 유발 폐암은 노출이 특정 농도 수준 이상일 때만 발생합니다. 그 역치 아래에서는 일반 인구에서 발견되는 것보다 폐암이 통계적으로 증가하지 않습니다.

모든 사람이 이러한 결과에 동의하는 것은 아니지만 석면 섬유 흡입의 잠재적인 건강 유해 영향에 대한 전반적인 우려로 인해 작업장에서 허용되는 공기 중 석면의 양에 대한 규제가 더 엄격해졌습니다. 이러한 규정은 국가마다 다르지만 모두 이전에 발견된 것보다 훨씬 낮은 수준을 요구합니다. 미국에서 OSHA(Occupational Health and Safety Administration)는 하루 8시간 또는 주 40시간 근무 중에 0.2 섬유/입방 센티미터에서 0.005mm보다 긴 섬유에 대한 최대 허용 노출을 설정했습니다.

작업장 외부의 일반 환경에서 공기 중 석면 수준은 몇 배 더 낮으며 위험 요소로 간주되지 않습니다.

미래

석면은 여전히 ​​많은 제품과 공정에서 중요한 구성 요소이지만 미국에서는 그 사용량이 여전히 낮을 것으로 예상됩니다. 현재 시행 중인 더 엄격한 노출 규정과 개선된 제조 및 취급 절차는 석면과 관련된 건강 문제를 제거할 것으로 예상됩니다.