Михаил Васильев - Металлы и человек

• Название: Металлы и человек
• Автор: Михаил Васильев
• Издательство: Советская Россия
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1962

Эта книга рассказывает о металлах. И о таких широкоизвестных, как железо, медь, алюминий, и о тех, даже названия которых приходилось слышать не всем: церий, гадолиний, тантал.

Вы сможете прочесть здесь и о волшебных свойствах юного соперника железа — титана, и об уране — новом топливе для электростанций, и о вольфраме — самом прочном и самом тугоплавком в семействе металлов. В общем — обо всех восьмидесяти металлах, которые существуют в природе.

Вместе с тем это книга и о человеке, о его великой власти над металлами. Ведь это человек превращает ржавые камни, руду в металлические изделия.

Это он собрал, в иных случаях буквально по атому, первые крупинки редких и рассеянных элементов и открыл их удивительные свойства. Он облагородил металлы: сделал сталь нержавеющей, слабый алюминий — прочным, желтое золото — разнообразным по цвету. Это человек нашел металлам бесчисленное применение — для сооружений высотных зданий и газопроводов, космических ракет и вагонов метро, для сшивания кровеносных сосудов и превращения солнечных лучей в электрический ток…

Книга эта рассказывает и о борьбе советского народа за металл, о наиболее прогрессивных методах получения и обработки металлов, о важности их экономии и рационального использования.

Книга написана очень популярно. Она рассчитана на то, чтобы ее с пользой для себя прочитал каждый интересующийся современной наукой и техникой и перспективами их развития.

---

— Жили в палатках и землянках. С оружием не расставались. Вы проехали сегодня место, где мы разгромили последнюю банду басмачей. Склоны гор были усыпаны трупами. Мы подобрали неплохую коллекцию английского оружия. Это было в 1933 году.

Еще несколько месяцев — и мы дали первый образец металла… О, каким примитивным способом!

Выплавляли его в глиняных горшках объемом всего по 3–5 килограммов, в печках, которые сами здесь и сложили. Потом начали строить обогатительную фабрику. Одновременно учились для того, чтобы суметь работать на этой фабрике, когда встанут ее корпуса и задвигаются рычаги машин. Три года — с 1935 по 1937 — заняли курсы спецподготовки без отрыва от производства. С 1938 года на этой же фабрике меня назначили мастером — это должность, которую должен занимать инженер. А в 1942 году ушел добровольцем в армию.

Совсем недавно, кажется, кончилась война, и сразу же я вернулся сюда: соскучился без родной фабрики — невмоготу! Впрочем, еще раз пришлось мне побывать после этого за границей. В 1952 году ездил из глухих киргизских гор в Чехословакию — помочь там овладеть технологией обогащения цветных металлов. В порядке товарищеской помощи между братскими странами…

И в эти годы, вместившие так много, росли на моих глазах рудник, обогатительная фабрика, металлургический завод. Сегодня это совершенные предприятия, оборудованные по последнему слову науки и техники…

Вместе с Александровым мы идем по цехам, которые проходит сурьма. Вот цех, где стоят рядами гигантские металлические баллоны. В них происходит выщелачивание сурьмы из руды. Процесс этот идет при температуре, близкой к температуре кипения воды. В цехе никого нет — все управление им осуществляется автоматически. А вот и пульт этого автоматического управления — совсем недавно установили его заводские рационализаторы. Нет, он не выглядит величественно, этот фанерный щит, в котором вмонтированы контрольные приборы и аппарат управления. Но он безотказно, отлично управляет аппаратами цеха.

В следующем цехе происходит отделение жидкости, в которой растворена сурьма, от твердой породы. Производится это с помощью огромных дисковых вращающихся фильтров. Это большие барабаны, внутренняя полость которых разделена на отдельные отсеки. В них может создаваться разрежение, вакуум. В этот вакуум и засасывается жидкость сквозь пористую стенку барабана.

— Есть здесь одна деталь, — сказал Александров, — о которой я не могу не рассказать вам. Вот видите эту трубку, разбрызгивающую струйку воды по поверхности фильтра, покрытой слоем пустой породы, так называемым кеком. Кажется, пустяк, незаметная деталька. Предложил ее установить двадцатисемилетний инженер Павел Байбородов. Это его рационализаторское предложение. Оно позволяет улучшить отделение жидкости, содержащей сурьму, от измельченной пустой породы и приносит тысячи рублей годовой экономии. Неплохо?

Из фильтров жидкость, содержащая в себе сурьму, поступает в электролизное отделение. В больших ваннах электрический ток отбирает из раствора атомы сурьмы и бережно откладывает на одном из электродов. Мы ожидали увидеть блестящие, словно отполированные металлические поверхности. Нет, электролизная сурьма оказалась хрупким, черно-коричневого цвета, похожим на застывшую лаву веществом. Его обивают на специальном станке — тоже творении рационализаторов завода— и отправляют на переплавку в отражательные печи.

Тельферы роняют черный поток руды в печь. В другой печи, рядом, тем временем плавят шлак специального состава. Приходит в движение лента литейного конвейера, состоящая из бесконечной цепи изложниц— металлических форм для отливки. В каждую изложницу сначала наливают некоторое количество шлака, а потом заполняют ее доверху огненно-жидкой сурьмой. Сурьма выжимает шлак, и он обволакивает весь слиток, предохраняя его от окисления при соприкосновении расплавленного металла с кислородом воздуха. Так он и сходит с конвейера — в «рубашке» из шлака. Рубашку эту снимают, скалывая стекловидный шлак, и вот перед нами сверкающий двадцатикилограммовый слиток драгоценного металла.

Сурьма… Древние мастера Вавилона еще пять тысяч лет тому назад изготовляли из этого металла сосуды и украшения. С тех пор люди научились использовать для этих целей другие, более подходящие металлы. Но и сегодняшняя техника не отказалась от сурьмы. Она содержится в типографском сплаве, которым были набраны эти строки. В бесчисленных машинах работают содержащие сурьму подшипники. Добавка сурьмы ко многим металлам увеличивает их твердость, предохраняет от окисления.

Применяются и разнообразнейшие химические соединения сурьмы с кислородом, хлором, серой и т. д. Во всем мире добыли в 1956 году 35–40 тысяч тонн сурьмы. Большая часть этого металла не отличается особенной чистотой.

Лишь в самые последние годы в связи с развитием физики полупроводников ученым и инженерам потребовалась сверхчистая сурьма. Такая, чтобы процент примесей имел первую значащую цифру за четвертым или пятым нулем после нуля целых, чтобы на десятки и сотни тысяч атомов сурьмы было не больше одного атома чужеродных примесей. Здесь, на заводе, в сердце Средней Азии, изготовляют и этот сверхчистый металл, который, казалось бы, может родиться только в идеальных условиях институтских лабораторий.

Чтобы получить сверхчистый металл, слитки сурьмы, получение которых мы уже видели, сжигают в электропечи. В специальном конденсаторе улавливают белый дисперсный порошок — двуокись сурьмы. Этот порошок промывают соляной кислотой, беспощадно поедающей все самые незначительные примеси. Затем порошок освобождают от остатков кислоты, промывая дистиллированной водой. Триста пятьдесят литров воды приходится затратить, чтобы «отмыть» от кислоты один килограмм белого порошка двуокиси!

А затем из очищенной двуокиси сурьмы снова получают в электропечах металлическую сурьму. И снова… сжигают ее. Еще раз промывают кислотой, дистиллированной водой, снова получают металлическую сурьму и снова сжигают. И так несколько раз.

Затем слитки сурьмы, тонкие и длинные, как карандаши, кладут в графитовые корытца — изложницы и помещают в кварцевую трубку.

Начинается плавка. Ведут ее в атмосфере аргона — благородного газа, не вступающего ни в какие реакции. Кольцевая электропечь медленно движется вдоль очищаемого слитка. Металл в том месте, над которым находится электропечь, плавится, а как только она передвинулась дальше, снова застывает.

— Есть такой физический закон, — пояснил инженер, — когда какое-нибудь вещество кристаллизуется из расплава, примеси остаются в жидкой фазе. Именно поэтому льды, покрывающие соленые полярные моря, не содержат в себе соли. И здесь, кристаллизуясь, металл оставляет все примеси в расплаве. С зоной расплавленного металла они и выбрасываются к одному концу слитка. Конечно, и этот процесс повторяют много раз подряд. В результате получается слиток, большая часть которого состоит из сверхчистой сурьмы и один конец засорен примесями. Этот конец отламывают и пускают на переплавку.

…Передо мной на столе лежит крохотный кусочек металлической сурьмы. У него резкие линии кристаллических изломов, сверкающие зеркальным блеском, словно полированные грани. Это память о людях с далеких киргизских гор, добывающих и получающих драгоценный металл физики и техники.

Вне таблицы Менделеева

Когда великий Менделеев открыл периодический закон химических элементов и построил периодическую таблицу элементов, носящую его имя, еще целый ряд клеток оставался незаполненным. Ведь ему было известно всего шестьдесят три элемента.

Однако пустые клетки заполнялись довольно быстро. В 1875 году был открыт галлий; в 1879 году пришло сообщение о получении скандия; в 1886 году — о германии. Существование и свойства этих трех элементов были предсказаны русским ученым. Затем были обнаружены рений, франций, радий и другие, также предсказанные Менделеевым. Стали на свое место редкие земли, инертные газы… И пустых мест не осталось. Все девяносто две клетки оказались занятыми. Последним встал на свое место, в сорок третью клетку, технеций — элемент с неустойчивым ядром. Он был получен искусственным путем в 1937 году.

В последующие годы физики как будто задались целью продлить таблицу Менделеева дальше, в сторону все более тяжелых ядер. Были созданы в лабораториях элементы под номерами 93, 94, 95… Сегодня периодическая система заканчивается сто вторым элементом — нобелием, полученным в 1956 году.

Ну, а дальше? Возможно ли дальнейшее продолжение таблицы Менделеева? Не будут ли созданы в лабораториях искусственным путем новые металлы, обладатели удивительных свойств?

Большинство ученых считают, что ядра всех заурановых элементов неустойчивы и чем больше будет их ядерный номер, тем быстрее они будут распадаться. Однако некоторые ученые выдвигают и обратное предположение.