Металлы и человек

Бурые овальные камни, похожие на застывшие пузыри грязной пены. Гидрогетит — одна из руд железа…

Темно-серая, с фиолетовым отливом тяжелая глыба, поблескивающая на свежем изломе металлическим блеском. Галенит — руда свинца…

Красные, словно покрытые запекшейся кровью, осколки горной породы. Киноварь — руда ртути…

Желтые, похожие на серу прожилки в граните. Продукты окисления уранинита — руды урана…

Темно-зеленые, словно пушистые, камни. Малахит — медная руда…

Зеленые, голубые, цвета морской воды прозрачные кристаллы, сросшиеся у основания в зернистую бело-зеленую массу. Это аквамарин, одна из разновидностей берилла — единственной руды бериллия…

Руды металлов. Драгоценные клады Земли.

Они, пожалуй, еще разнообразнее, чем сами металлы. В погоне за ними человек поднялся к вершинам гор и прорубил в глубины Земли километровой глубины шахты. Он построил города в пустынях и тропических джунглях только потому, что в этих местах природа схоронила один из своих кладов. Да разве недра Земли — единственный источник, из которого берет металлы человек? Нет, хотя и главный, но не единственный. Он ловит их в горячей воде гейзеров и вырабатывает из водорослей, получает из морской воды и достает с океанского дна. Он бы и из воздуха брал их, если бы в воздухе были металлы. И с каким трудом иногда даются человеку металлы!

Да, природа не приготовила людям чистых металлов, хорошо подобранных сплавов. Булки никогда не росли на деревьях. Своей острой мыслью провидит человек в каменных глыбах гор и под покровами цветущих трав, в россыпях быстрых рек и на дне морском эти скрытые сокровищницы. Трудом своих рук он вскрывает каменистые недра и входит в кладовые природы. Но нередко долгим и сложным бывает путь от рудника или карьера до металла. И даже не до металла, а только до того концентрата руды, из которой будет потом выплавлен металл.

Луч рождается из пламени, металл — из руды. Нельзя, говоря о металле, забыть о руде.

Рождение руд

…Началось все с разогревания земного шара, образовавшегося, по гипотезе О. Ю. Шмидта, из газово-пылевого облака. Ведь в составе его пород были радиоактивные вещества — уран, радий, торий. Выделяемая ими энергия в недрах планеты превращалась в тепловую. Там, где радиоактивных элементов было особенно много, образовывались подземные озера расплавленных горных пород. Тепловые расширения, перемещения отдельных участков и пластов в недрах Земли вызывали изменения и ее поверхности. На ней вставали горы (от них и следов не осталось сегодня), образовывались впадины, извергались вулканы, возникали, гибли, смещались гигантские континенты. Это была бурная молодость планеты. Ведь в ее недрах было значительно больше радиоактивных веществ, чем сегодня. По подсчетам академика В. Г. Хлопина, даже 2–2,5 млрд. лет назад общее количество радиоактивных веществ в составе нашей планеты в три-четыре раза превосходило сегодняшнее.

Магма подземных озер содержит в себе все химические элементы, из которых состоит земная кора. Правда, состав магмы в разных местах различен. Мы говорим о ее среднем составе. Из этих-то очагов магмы и родились многие руды металлов.

…Извержение вулкана. Черная туча паров, дыма и пепла закрыла небо. Огненное зарево пылает над вершиной горы. Непрерывный грохот содрогает воздух. Дрожит под ногами почва. И вдруг огненный поток изливается из жерла вулкана. Он сбегает по склону, сжигая все живое. Это лава.

На ней стремительно образуется твердая корка. Но поток не иссякает. Твердая корка взламывается, ее куски поглощаются массой лавы. Так происходит ее неоднократное перемешивание, прежде чем она не застынет окончательно темно-серым или черным потоком.

Да, в лаве содержатся все те металлы, в которых так нуждается человек. Но ведь точно так же все эти элементы содержатся и в граните и в базальте… Непрерывное перемешивание и быстрое охлаждение лавы, изверженной вулканами, мешает содержащимся в ней металлам перегруппироваться и выделиться. Поэтому такие лавы редко бывают источниками рудных месторождений.

Но магме подземных озер не всегда удавалось прорваться на поверхность земной коры. Очень часто ее прорыв останавливался на половине и ее гигантское внедрение, не сумевшее прорваться наружу, начинало застывать внутри земной коры, в окружении твердых холодных пород. Такие застывания магмы длятся столетиями и тысячелетиями. И вот из них-то и образовалась большая часть рудных месторождений.

Из жидкого расплава выделяются при его охлаждении сернистые соединения железа, никеля и меди. Они тяжелее оставшейся жидкой массы и поэтому медленно оседают на дно. Из них-то и образовались многие из известных сегодня залежей никелевых и медных руд.

Медленно остывает магма, и все новые составные части ее кристаллизуются и уходят из расплава. И вот твердеет ее основная масса, но еще остались в ней жидкие части.

Их выжимает из твердой породы к периферии, в трещины в земной коре, образовавшиеся в результате могучего натиска подземных сил. В этих трещинах они и кристаллизуются, образуя рудные жилы титана, хрома, железа…

Магма — праматерь металлов.

По мере остывания магмы из этого расплава выделяется и огромное количество еще более проникающих паров и газов. При остывании из них вырастают кристаллы самых различных драгоценных и поделочных камней — от горного хрусталя до изумрудов, соперничающих ценой с алмазами. Такие жилы застывших в трещинах горных пород элементов называют пегматитовыми жилами. Они дают не только драгоценные камни, но и руды редких и ценных металлов — бериллия, ниобия, тантала, лития и церия.

Еще сложнее картина образования руд в местах контактов застывающей магмы с окружающими породами. Они частично растворяются в магме, вступают с ней в химическое взаимодействие. Обычно на местах таких контактов образуются железорудные месторождения, а также руды вольфрама, висмута, меди, золота.

Во время остывания из магмы выделяется огромное количество газов и паров воды. В них содержатся в растворенном виде самые разнообразные элементы. Прорвавшись в трещины в горных породах, водяные пары и газы конденсируются и из этих жидкостей выделяются растворенные вещества. Образовавшиеся таким образом рудные месторождения называются гидротермальными.

Какие только металлы не встречаются в рудах гидротермального происхождения! Олово, вольфрам, молибден, литий, мышьяк, висмут, серебро, медь, цинк, свинец, кобальт, никель, железо, ртуть, сурьма… Всех и не перечислишь!

Конечно, здесь мы привели только самую общую схему рождения руд при внедрении в породы земной коры магмы. Процессы эти значительно разнообразнее и сложнее. Они протекают по-разному в зависимости от состава магмы, и от состава окружающих пород, и от скорости остывания огненного озера, наличия трещин в земных пластах, их направления, величины и т. д.

Но вот магма застыла. Миллионы лет могут ожидать подземные сокровища своего часа, когда найдет их человек. Но могут ворваться в образовавшиеся сокровищницы и слепые силы природы и разрушить или, наоборот, еще обогатить их.

Земная кора никогда не была неподвижной. С вершин высочайших гор альпинисты приносили образцы слагающих их пород. И очень часто оказывалось, что это осадочные породы, образовавшиеся на морском дне. И каменные волны Карпат, и гордые скалы Кавказа, и вакханалия киргизских и туркменских гор сравнительно недавно — всего около 100 млн. лет назад — были дном моря.

Движения земной коры могут опустить рудные жилы в такие глубины Земли, которые еще не доступны сегодня человеку. И сколько, наверное, драгоценнейших кладов ждет там, на глубине трех, пяти, семи километров, прихода властелинов Земли, людей, которые смогут взять их.

Многие рудные месторождения, наоборот, поднялись на поверхность Земли и попали во власть других сил.

Поверхность нашей планеты… Над ней бушует ветрами воздушный океан. Ее обжигает лучами Солнце, поливают дожди. Она охлаждается ночью и замерзает зимой. По ней текут реки, растворяя в себе различные вещества и унося их в море. Она претерпевает смену климатов и нашествия морей.

Во власти всех этих стихий природы и оказываются поднявшиеся на поверхность Земли рудные месторождения. Их может выветрить и в виде мелкой пыли перенести на тысячи километров в сторону ветер. Их могут растворить волны пришедшего моря.

Они ждут тебя, искатель, клады родной планеты!

Стремительная река может разбить окружающую породу и образовать россыпи золота, платины, алмазов — всех тех веществ, которые проявят большую стойкость.

Но действующие на поверхности Земли силы могут не только разрушать, но и создавать новые месторождения металлов. Залежи металлов имеются не только среди вулканических пород, но и среди пород осадочных. На дне озер и болот оседают окислы железа, образуя залежи железной руды. Мел и известняк — соль металла кальция — образовались из морских отложений. Целые горы этих минералов известны на территории нашей страны.

Уральские бокситы, руда алюминия, — это отложения девонских морей.

…Как немного из металлических богатств планеты использует сегодня человек!

Прежде всего лишь на поверхности суши сооружает он сегодня свои рудники, карьеры для добычи руд. А ведь суша — это меньше трети поверхности нашей планеты. Более двух третей ее покрыто голубым зеркалом океана. Но еще по существу и не началось использование рудных сокровищ морского дна.

Да и поверхность суши далеко не всю изучил человек. В скольких горных долинах Азии, Южной Америки, Африки никогда не останавливались геологи-разведчики, в скалы скольких гор не ударял геологический молоток! А Антарктида, в прорывах немногих оазисов показавшая фантастические богатства! А Гренландия, скрытая ледяным щитом!

А глубоко ли проник сегодня взор геолога в недра Земли даже и в тех местах, которые считаются уже изученными? На пять километров? Меньше. На три километра? Меньше. Меньше, ибо далеко не все еще могут открыть нам редкие буровые скважины и туманные сообщения геофизической разведки.

Что ж, это и плохо и хорошо. Хорошо потому, что еще много предстоит открыть человеку. Хорошо потому, что обитатели планеты Земля в действительности значительно богаче ее дарами, чем они думают сегодня.

Советский металл

Было время, железо с маркой «Старый соболь» считалось лучшим в мире. Это была марка русского уральского железа. Именно о нем отозвались голландские мастера: «Лучше и быть невозможно».

Русский металл широко вышел на мировой рынок. В 1716 году Англия купила первую партию русского железа — 2200 пудов, а в 1732 году эта цифра перевалила уже за 200 тысяч пудов. Это был металл, который лег в фундамент английской промышленной революции XVIII века.

Русские металлурги шли в те годы во главе металлургического прогресса. Они построили лучшие и самые производительные в мире по тому времени доменные печи, ввели двухфурменное дутье, овладели выплавкой металла из магнитного железняка. Все это и обеспечивало русскому металлу первенство на мировом рынке. В 30-х годах XVIII века в России выплавлялось более трети мирового производства железа.

Но политическая отсталость России, затянувшееся крепостное право, — а именно на труде крепостных основывались уральские заводы, — не дали закрепить, удержать это первенство. В 1885 году Россия выплавляла менее 3 процентов мировой выплавки чугуна. И к войне 1914 года царская Россия пришла, плетясь в хвосте великих держав по производству металла. В то время как в США в 1913 году было выплавлено на душу населения 327 кг чугуна, в Англии — 228 кг и во Франции — 217, в России эта цифра не превышала 30 кг. 4,2 млн. тонн чугуна и 4,2 млн. тонн стали было произведено в царской России в 1913 году.

«Относительно железа — одного из главных продуктов современной промышленности, одного из фундаментов, можно сказать, цивилизации, — писал Владимир Ильич, — отсталость и дикость России особенно велики».

В бесконечно богатой рудами самых разнообразных металлов стране добывали лишь медь, свинец и цинк, да и то в количествах, не удовлетворяющих даже отсталой и неразвитой своей промышленности. Алюминий, никель, вольфрам, магний, хром и т. д. в России или не производились совсем, или производились в ничтожных количествах. Их тоже ввозили из-за границы.

Первая мировая война и интервенция разрушили и ту слабую металлургию, которой располагала страна. Погасли доменные печи. Остановились металлургические заводы. И в 1920 году было выплавлено в нашей стране всего 0,16 млн. тонн чугуна да 0,2 млн. тонн стали.

С первых дней установления Советской власти наш народ повел борьбу за металл. Как на штурм крепостей, шли комсомольцы на стройки металлургических заводов. Сообщения со строительных площадок Магнитогорского и Кузнецкого металлургических комбинатов-гигантов вся страна читала, как военные сводки с фронтов. В первые пятилетки вступили в строй крупные металлургические заводы — Криворожский, «Азовсталь», «Запорожсталь» и другие, и в 1940 году в СССР было произведено 18,3 млн. тонн стали, 15 млн. тонн чугуна.

Наступила Великая Отечественная война. Это было испытанием не только силы и отваги людских сердец, но и испытанием металла. Сталь орудий и свинец пуль, легкие сплавы самолетов и тяжелая броня танков — металлы грудь с грудью схватились на полях сражений. И хваленая золингеновская сталь на выдержала напора уральского металла. Сколько их, исковерканных нашими бронебойными снарядами фашистских танков, взорванных орудий, брошенных минометов, было переплавлено в пламени наших мартенов на мирный металл восстановления!

Послевоенные годы — годы нового роста производства металлов. Уже в 1955 году было произведено в нашей стране 45,3 млн. тонн стали, 33,3 млн. тонн чугуна. А в 1960 году эти цифры поднялись до 65,3 млн. тонн стали и 46,8 млн. тонн чугуна. Мы прочно занимаем первое место в Европе и второе место в мире по производству этих главных металлов.

Стремительно выросло и производство цветных металлов. Если металлурги дореволюционной России имели дело лишь с 16 элементами, да и тех производили очень мало, то сегодня уже более 60 металлов производятся у нас в промышленном масштабе. Эта цифра не учитывает, конечно, лабораторных установок научных институтов.

У нас создана мощная промышленность по производству «крылатых» металлов — алюминия и магния. В нашей стране идет широкое строительство атомных электростанций. Их основное топливо — уран, и металлурги удовлетворяют спрос энергетиков на этот металл. Титан, бериллий, германий — металлы будущего, металлы технического прогресса — производятся в нашей стране во все возрастающих количествах.

Программа Коммунистической партии Советского Союза не пестрит цифрами, там приведены лишь самые главные. Среди них и цифра выплавки стали, которую мы должны достичь в 1980 году. Она поражает, эта цифра: 250 млн. тонн!

Нет никакого сомнения, что этот уровень будет достигнут страной!

А знаете ли вы, что такое 250 млн. тонн стали?

Это металлоконструкции 10 000 таких гидроузлов, как Рыбинский на Волге!

Это 20 млн. тяжелых тракторов типа «С-80»!

Это 112 тысяч крупнейших гидроагрегатов мощностью по 200 тысяч квт!

Это рельсы на железнодорожный путь длиной в 2 млн. км — 50 раз вокруг диаметра Земли!

Конечно, никто не собирается использовать этот металл только на железнодорожные рельсы или гидроагрегаты. Из него будут сделаны и гидроагрегаты, и тракторы, и железнодорожные рельсы, и скрепки для бумаги, и автомобили, и каркасы жилых домов, и пылесосы для населения, и еще, и еще, и еще множество полезных и нужных вещей. Этого металла хватит и для того, чтобы проложить трассу к Луне — к тому времени, видимо, отправится на разведку нашего вечного спутника не только первая пассажирская ракета. И на них пойдет часть нашего металла.

Нет, конечно же, космические корабли не будут железными. Но даже если они будут целиком сделаны из сверхлегких сплавов — бериллия, титана, магния, алюминия, все равно не смогут они взлететь, если не будет выплавлен этот черный металл. Ибо из стали сделают станки, на которых обработают детали ракет, ею окуют печи, в которых выплавят для них этот сверхлегкий и сверхпрочный сплав. Ибо черный металл — основа основ, фундамент фундаментов.

Да, это очень много металла, и невиданно высок темп роста его производства в нашей стране, но все равно его еще недостаточно. И мы еще отстаем от ряда стран по производству металла на душу населения.

Так, в нашей стране в 1960 году было выплавлено по 225 кг чугуна на каждого человека. А в США в тот же год пришлось по 340 кг на человека, в Англии — по 300 кг на человека и во Франции — по 310 кг на человека. Примерно таково же соотношение и по производству стали было в 1960 году. В нашей стране было выплавлено 312 кг на человека, в США — 500 кг на человека, в Англии — 460 кг, во Франции — 380 кг.

Что ж, в прошлом разрыв был значительно сильнее. Царская Россия выплавила в 1913 году всего по 30 кг стали на человека, а США — по 327 кг на человека. За минувший период к 1960 году они удвоили свое производство на душу населения, мы — увеличили в десять раз. И уже не в 11 раз меньше произвели металла на душу населения, а всего в 1,6 раза. И этот разрыв будет все сокращаться и сокращаться.

В этом, в возможностях обеспечить более стремительное развитие народного хозяйства, чем это может быть при капитализме, ярчайшее проявление превосходства социалистической системы. Под неопровержимым убедительным потоком фактов это вынуждены признать и наши враги. В ноябре 1959 года в США специальная высокопоставленная комиссия, состоящая из крупных ученых и экономистов, почти единодушно констатировала, что темпы развития советской экономики выше американской и в ближайшее десятилетие Советский Союз догонит США по всем показателям экономического развития.

Это вынуждены признавать враги. А мы-то ни минуты не сомневались в этом. Мы знаем это.

Бесспорно, язык цифр самый емкий в мире. Убедительны, неопровержимы цифры роста производства металлов в нашей стране. Но и они еще не дают, оказывается, полной картины того стремительного прыжка, который сделан нами в минувшие десятилетия. Ведь они не отражают качества металла.

Вот инженер за кульманом набрасывает чертеж пролета цеха. Он устанавливает металлический каркас, подбирает подходящие двутавровые балки и швеллеры, соединяет их «косынками» листового металла, скрепляет узенькими полосками углового проката. Все четче проступают красивые линии ажурного каркаса. Но неспециалист не знает, что инженер, работая над проектом, ни на минуту не выпускал из рук логарифмической линейки и справочника, в котором собраны прочностные характеристики металла. Он определяет, какой величины напряжения будут растягивать и сжимать каждую даже самую незаметную балочку, какие силы попытаются срезать заклепки у самой скрытой из металлических «косынок». И эти усилия он непрерывно сравнивает с теми, которые может выдержать металл. Именно им он руководствуется, выбирая той или иной величины двутавры, швеллеры, угольники, устанавливая толщину металла «косынок».

Значит, чем прочнее металл, тем меньше его пойдет на сооружение.

Невиданно выросло качество металлов в нашей стране за последние четыре десятилетия. А это значит, что из выплавленной в 1962 году тонны стали можно изготовить значительно больше вещей, чем из тонны стали, выплавленной в 1913 году.

Еще динамичнее предстанет перед вами кривая стремительного роста производства металла, если учесть и ее качественный рост.

Сокровищница Родины

Неисчерпаемо богаты подземные сокровищницы нашей Родины самыми различными металлами.

Первое место в мире занимает наша страна по разведанным запасам руд железа — сегодняшнего «императора» металлов. Во многих районах ее есть богатые месторождения железных руд. Среди них особенно выделяются южные клады нашей страны — Криворожский и Керченский железорудные бассейны, таящие в своих недрах около трети общесоюзных запасов этого металла. Пятая часть его содержится в уральских месторождениях и столько же — в залежах Казахстана. Еще не выявлены окончательно (только началось их освоение), но грандиозны запасы металла в Курской магнитной аномалии. Есть железная руда и на Кольском полуострове, и в Восточной Сибири, и в Забайкалье, и на Дальнем Востоке.

Первое место в мире занимает наша страна и по разведанным залежам медных руд. Основными поставщиками этого металла электротехники являются древний Урал и Казахстан. Кроме того, медные руды встречаются у нас на Кавказе, Алтае, в Узбекской ССР, в Восточной Сибири.

Свинец… И по запасам свинцовых руд также занимает наша страна первое место в мире. Свинец добывают у нас в Казахстане, в республиках Средней Азии, в Приморском крае, на Урале, на Северном Кавказе и в других местах. Постоянным спутником свинца является цинк. Им тоже неисчерпаемо богаты недра нашей страны.

Первое место в мире занимает наша страна и по разведанным запасам марганца. Наиболее богаты этим металлом недра Грузинской ССР (Чиатурское месторождение) и Украинской ССР (близ города Никополя). Кроме того, залежи марганцевых руд имеются на Урале, в Западной Сибири, в Казахской ССР и других районах.

Первое место в мире занимает наша страна и по разведанным залежам вольфрама — его добывают в Центральном Казахстане, на Северном Кавказе, в Средней Азии и т. д.

Одно из первых мест среди других государств мира занимает Советский Союз по запасам бокситов и нефелинов — руд алюминия. Они находятся на Кольском полуострове, на Урале, в Казахстане и других местах. Так же обстоит дело с рудами никеля, кобальта, молибдена, сурьмы, ртути, платины. Есть у нас и залежи олова — «металла консервных банок», как определил его академик Ферсман, титана — металла, в котором предвидят будущего соперника железа, редких и рассеянных элементов — металлов технического прогресса — урана, бериллия, лития, ниобия, тантала, циркония, германия, индия и других. Добываются в нашей стране и благородные металлы — золото, серебро, металлы платиновой группы — иридий, родий, палладий и другие.

Нет, металлический голод не грозит нашей Родине. И все-таки…

Кандидаты в руды

Как ни велики залежи магнитного железняка в горе Магнитной, они конечны. За годы жизни и работы Магнитогорского металлургического комбината словно полгоры выели железные челюсти экскаваторов и бульдозеров. И настанет день, когда последний грамм железной руды из этого месторождения поглотят доменные печи.

Да только ли об этом месторождении идет речь? Конечны, как они ни грандиозны, запасы и криворожской и керченской руд, и даже руд Курской магнитной аномалии. Истории известны многочисленные примеры, когда истощались запасы руд в тех или других странах и над ними нависал призрак металлического голода. Не грозит ли нечто подобное — пусть даже в отдаленном будущем — и нашей стране?

В 1910 году в Стокгольме собрался Международный геологический конгресс. На повестке дня стоял как раз, этот вопрос: не иссякнут ли железные руды Земли? Семьдесят две страны мира прислали конгрессу сведения о своих рудных богатствах. Просуммировав их, проанализировав перспективы роста добычи металла на будущее, ученые пришли к выводу: уже через 60 лет иссякнут источники железа, станет драгоценностью каждый гвоздь. Самый главный металл технического прогресса станет таким же дорогим, как золото, и даже дороже, ибо железо важнее золота.

Такой же вопрос разбирался на Международном геологическом конгрессе и в 1922 году в Брюсселе. И снова выводы оказались неутешительными, хотя каждый год отодвигал призрак железного голода все в более отдаленное будущее, ибо каждый год открывались все новые залежи.

Неоднократно возникали вопросы и об истощении мировых залежей других металлов.

Но сегодня мы можем сказать уже совсем убежденно: все эти опасения напрасны.

Дело в том, что во всех подсчетах запасов металлов учтено сырье, которое является рудой сегодня, может разрабатываться на сегодняшнем уровне развития техники. И по мере совершенствования наших знаний и техники в число руд включаются все более бедные руды.

В прошлом веке медную руду в первую очередь обжигали для удаления серы, а затем многократно переплавляли, чтобы удалить из нее примеси. Сколько топлива уходило на это! И поэтому рентабельной считалась только та медная руда, в которой содержалось 6–9 процентов металла, а огромные количества медных сернистых колчеданов Урала считались пустой породой.

Но вот был изобретен метод обогащения медных руд — флотация, внедрен новый способ выплавки меди. Тепло от сгорания содержащейся в руде серы при этом способе полезно используется. Резко сократился расход топлива на производство меди, и сразу же стали полезными ископаемыми те самые колчеданы с содержанием меди около двух процентов, к которым с таким презрением относились металлурги прошлого века.

Или еще пример. Ни бокситы, ни нефелины еще сто лет назад вообще не считались полезными ископаемыми: не было на свете того, что мы сегодня называем алюминиевой промышленностью. Но открыли способы получения алюминия электролизом — и недавние «пустые породы» стали ценным сырьем.

Не раз было и другое: в отвалах, в уже переработанном сырье находили какой-либо элемент, оказывавшийся чрезвычайно важным для техники, — и вчерашние отходы становились драгоценной рудой.

Кто сможет сказать, какие горные породы будут уже завтра называться гордым словом «руда», приобретут значение и ценность для человека?

…Наверное, все читали знаменитый роман Герберта Уэллса «Война миров». Помните описание удивительной машины, построенной прилетевшими на Землю марсианами? Герой книги наблюдает за ее работой, спрятавшись в какой-то щели: «Две лопатообразные руки копали глину и бросали куски ее в грушевидный приемник, в то время как третья рука периодически открывала дверцу и удаляла из средней части прибора обгоревший шлак. Четвертое стальное щупальце направляло порошок из котла по коленчатой трубке в какой-то новый приемник, скрытый от меня кучей голубоватой пыли. Из этого невидимого приемника поднималась вверх струйка зеленого дыма. Многорукая машина с негромким музыкальным звоном вдруг вытянула, как подзорную трубу, щупальце и закинула его за кучу глины. Через секунду щупальце подняло вверх полосу белого алюминия, еще не остывшего и ярко блиставшего, и бросило ее на клетку из таких же полос… От заката солнца до появления звезд эта ловкая машина изготовила не меньше сотни таких полос непосредственно из глины…»

Что ж, существование такой машины — вполне возможная вещь. Ведь алюминий в довольно большом количестве входит в состав самой обыкновенной глины. Если судить по процентному содержанию, то медные колчеданы, о которых мы только что говорили, в несколько раз беднее медью, чем глины — алюминием. И вопрос только о том, чтобы найти способ переработки этих глин, открыть такой металлургический процесс, который сделает рентабельным выработку алюминия из глины. И тогда станет реальностью машина, которая «от заката солнца до появления звезд» сможет изготовить не меньше сотни алюминиевых полос непосредственно из глины, а то и перекроет этот рекорд.

А знаете ли вы базальт? Да, тот самый базальт, твердую черную тяжелую породу, которую нередко изливают кратеры вулканов. Эта горная порода распространена не менее глины.

В нашей стране выходы базальта имеются в Армении, Карелии, на Камчатке, в Саянах и многих других местах. А между Леной и Енисеем базальты покрывают огромную площадь — свыше 1500 тысяч квадратных километров.

Да, базальты пытаются использовать и сейчас. Литье из базальта начинает применяться во многих отраслях техники. Плиты литого базальта заменяют чугунную облицовку мельниц для размола угля, трубки из этого материала вытесняют победитовые насадки пескоструйных аппаратов, из него делают желоба для золоудаления на тепловых электростанциях. Но и из глины делают кирпичи. Это еще не рудное использование материала.

Известный советский ученый академик Д. И. Щербаков считает базальт одним из первых кандидатов в драгоценнейшие руды. Еще бы! Ведь в базальте содержится 40 процентов кремния, 15 — алюминия, 7 — кальция, 6 — железа, 5 — магния, 2 — титана. Смотрите, какой удивительный набор ценных металлов! И опять дело только за разработкой технологии, которая позволит разделять содержащиеся в базальте металлы и сделает экономически целесообразным, рентабельным их получение.

Электромагнитный луч подружился с резцом — и перед ним отступают самые твердые породы.

Мы привели только два примера горных пород, которые могут претендовать в ближайшем будущем на право стать драгоценными рудами. Эти примеры можно множить и множить. Почти каждая горная порода — вулканическая или осадочная — может стать рудой для добычи тех или иных металлов.

Да разве только горные породы могут быть источником металлов? А вода морей и океанов? Какие огромные запасы металлов — кальция, калия, натрия, золота, серебра и других — растворены в ней! И, конечно, дойдет и до них очередь.

Нет, не грозит человечеству голод металлов. Наоборот, все больше их будут брать люди у природы, и она все охотнее будет отдавать им свои сокровища.

От забоя до завода

Редко в настоящее время руда, добытая из-под земли, сразу поступает на переплавку. Обычно она проходит обогащение.

Это и понятно: в настоящее время используются руды цветных металлов с очень незначительным содержанием их. Например, содержание свинца в разрабатываемых рудах нередко не превышает 1,5–2 процентов, а в плавильную печь должен поступить концентрат, содержащий не менее 20–30 процентов металла, иначе просто не пойдет металлургический процесс. Руды молибдена содержат еще меньше металла — обычно десятые доли процента, в то время как существующая технология их извлечения требует содержания металла в руде не менее 40–50 процентов.

Этот разрыв и призвано заполнить обогащение руды.

Мне пришлось однажды пройти от забоя, где добывалась руда, до получения концентрата из нее. Вот каким был этот путь.

Дело было в Киргизской ССР.

Свинец… Это один из самых распространенных в современной технике цветных металлов.

Многие, наверное, видели на стройках огромные деревянные катушки с намотанным на них кабелем — для подачи электрического тока или, для телефонной связи. Этот кабель закладывают в землю, опускают на дно рек. Защищает провода в них свинцовая оболочка — надежная и эластичная броня.

Вряд ли можно найти человека, не знающего, что такое электрический аккумулятор. А ведь в большинстве аккумуляторов также работает свинец. Тяжелые плиты свинца — лучшая защита от радиоактивного излучения. Свинцовой броней одевают аппараты и приборы в соответствующих случаях. Свинцовая химическая аппаратура — обязательная принадлежность лабораторий, в которых приходится иметь дело с целым рядом сильно агрессивных жидкостей. Буквально во всех отраслях техники приходится иметь дело со сплавами свинца и его соединениями.

И вот мы едем туда, откуда приходит свинец, — на Буурдинский свинцово-цинковый карьер.

Надсадно гудит на первой передаче наш ГАЗ-169, поднимаясь по бесконечным «серпантинам». Высота над уровнем моря свыше двух тысяч метров — вдвое выше вершины знаменитой горы Ай-Петри в Крыму. И когда донельзя надоедают петли шоссе, впереди открывается залитая яркими лучами солнца, окруженная зеленовато-коричневыми горами долина.

В ее неширокой чаше расположился поселок горняков. Двух- и трехэтажные дома прижались к склонам гор. За домами взбегают по откосам зеленые квадратики огородов. Буйный расцвет растений свидетельствует, что земля здесь щедро вознаграждает за труд. Мы проезжаем мимо клуба, школы, большого здания столовой, гостиницы… Столбы электропроводки шагают по уступам гор. Водопровод подает в каждую квартиру чистую, как кристалл, воду горных источников. Да, по предоставляемым его жителям удобствам квартиры этого высокогорного поселка немногим уступают даже столичным.

— Когда же возникли здесь, в сердце гор, эти дома?

— О, поселок еще не справил своего десятилетия! — отвечает нам местный старожил. — В 1952 году началась у нас разработка свинцовоцинковых руд. С того времени надо начинать и летопись нашего поселка.

Миновав его крайние здания, водитель снова переключает машину на первую скорость, ибо поселок расположился у подножия гор, а добыча драгоценных руд производится на их вершинах…

И вот еще один поворот, и мы въезжаем на огромную неправдоподобно плоскую площадку, сплошь исчерченную следами автомобильных шин. Как возникла здесь, где хаос взметнувшихся к небу гор, казалось бы, исключает самое понятие о ровной горизонтальной поверхности, эта сковорода? Вглядываемся в непривычный пейзаж. Да. конечно, здесь, на месте этой площадки, должна быть гора. Но вершину ее словно откусили какие-то гигантские челюсти, мы стоим на горе без вершины. Оказывается, это и есть карьер, в котором добывается знаменитая свинцово-цинковая руда.

Когда-то, в незапамятные времена, яростный катаклизм подземных сил расколол здесь рыжие массивы гранитов и в образовавшуюся щель поднялись растворы ценных металлов. Свинец и цинк, золото и серебро содержатся в сине-фиолетовой жиле галенита, прорезывающей горы. Жила то суживается до 2–3 метров, то расширяется до 30–35 метров. Ради нее и возникли в горах город, фабрика, пришли машины, работают люди.

Впрочем, на площадке людей почти не видно. Только деловито стучат самоходные буровые станки, пробивая в гранитной скале 10—20-метровой глубины шпуры. Важно кланяются, загребая четырехкубовыми ковшами руду, уральские экскаваторы. Это их челюсти откусили у горы ее вершину. Рокоча моторами, спешат к экскаваторам десятитонные самосвалы. Только два человека не держат в руках рычаги или штурвалы могучих машин: геодезист, производящий съемку карьера, и девушка, помогающая ему в этом. «Единственные, занимающиеся тяжелым немеханизированным трудом!» — шутят о них.

О том, как добывают здесь руду, рассказывает нам высокий худощавый человек — старший геолог рудника Виктор Павлович Рудаков. Но все происходит на наших глазах. Геолог только комментирует происходящее.

Вот прекратили равномерный стук станки канатно-ударного бурения. Деловито спускаются они на своих гусеницах с уступа скалы, в недра которой пробили двадцатиметровой глубины скважины — шпуры. Пока они предусмотрительно отходят в сторону, отважные подрывники закладывают в эти шпуры заряды.

Раздается предупреждающий вой сирены. Рабочие уходят в укрытия, На площадке, ставшей вдруг чем-то тревожно похожей на передний край фронтовой полосы, остаются одни лишь взрывники. Запалив концы шнуров, они забираются в стальные ковши экскаваторов — боевые доты мирного сражения с природой. И вдруг скала словно плавно качнулась нам навстречу, взлетели камни, в уши ударил звук взрыва. Далеко по урочищам разносит его могучее эхо.

Люди бегут к своим машинам. Оживают железные стрелы экскаваторов, рокочут моторами самосвалы.

Отходим к краю площадки, чтобы не мешать движению машин. Под ногами рыхлая почва, ступаем по ней, как по свежевспаханному полю. Это неожиданно здесь, где нога привыкла к камням и скалам. Оказывается, так «выглядит» свежевзорванная скала. Ее скоро начнут грузить на самосвалы.

По разным путям отвозят самосвалы пустую породу и руду. Первую разгружают прямо с пятисотметрового обрыва скалы в ущелье. Вторую бережно высыпают в приемный бункер огромной щековой дробилки.

Здание, где разместилась дробилка, прилепилось к крутому обрыву скалы. По узкой винтовой лестнице, трижды начиная считать ее ступени и трижды сбившись, спускаемся в машинное отделение. Дежурный машинист выводит нас на крохотный карниз скалы — здесь не так слышен грохот разгрызаемого стальными челюстями дробилки камня.

— Наша дробилка — самый первый этап переработки руды, — рассказывает он. — Глыбы руды, иная весом более тонны, проходят в ней измельчение до кусков весом не более тридцати килограммов. Транспортер уносит эту руду в бункер канатно-подвесной дороги. Она начинается здесь, под нами. Полтора километра воздушного пути, и руда попадает в обогатительную фабрику. Вон она…

Далеко внизу видна прислонившаяся к склону долины, отсюда миниатюрно-игрушечная, похожая на пирамидку папиросных коробок, обогатительная фабрика. К ней по «канатке» солидно скользят, словно гордясь своим драгоценным грузом, полные до краев вагонетки. Навстречу им вверх движутся, легкомысленно покачиваясь, пустые. А еще дальше, за фабрикой, белеют крошечные спичечные коробки домов, выстроившихся в два ряда вдоль изумрудно-зеленой горной долины. Мы проехали через этот поселок утром.

Сорвав на память несколько желтых высокогорных маков, мы направились на обогатительную фабрику.

Полиметаллические руды никогда не содержат более четырех процентов свинца. Такую руду нельзя сразу направить на выплавку металла. Ее целесообразно обогатить — удалить из нее пустую породу. Это и осуществляется на обогатительной фабрике.

Первые ее отделения производят дальнейшее дробление и измельчение руды.

Измельченная руда поступает во флотационное отделение фабрики.

Возьмите виноградинку и опустите ее в стакан газированной воды. Виноградинка сначала утонет — ее удельный вес больше, чем удельный вес воды. Но вот на ней, лежащей на дне, возник первый блестящий, как капелька ртути, пузырек газа. Другой, третий… И уже вся виноградинка словно покрылась серебряным бисером. Она вздрагивает и, увлекаемая пузырьками воздуха, всплывает на поверхность. Таков принцип флотации.

Во флотационном отделении фабрики измельченная руда с водой — эту смесь называют пульпой — попадает в специальные ванны. Сквозь перемешиваемую в них пульпу пропускается воздух. Возникает обильная пена. Бесчисленные пузырьки — величиной с булавочную головку и с голову ребенка — возникают на поверхности пульпы. Но странно, пузырьки эти кажутся металлическими, они поблескивают тусклым свинцовым блеском. Да это и понятно: к поверхностям их прилипают бесчисленные частички руды. Частицы пустой породы не обладают способностью прилипать к воздушным пузырям и осаждаются на дно.

Конечно, процесс этот совсем не так прост, как здесь рассказано. В воду, в которой проходит флотация, добавляют целый ряд химических веществ. Одни из них способствуют образованию пузырьков воздуха, другие — прилипанию частиц руды к этим пузырькам, третьи, наоборот, обеспечивают неприлипание к пузырькам частиц руды. Тончайшие физико-химические процессы происходят перед нами в немудреных на первый взгляд ваннах.

Различны судьбы руды и примесей — пассажиров воздушных пузырьков при флотации.

Сопровождающий нас главный технолог фабрики Николай Александрович Масленицкий — высокий, спокойный и веселый человек — взял металлическую чашку, похожую на суповую ложку, и зачерпнул свинцовую пену. Несколько колебательных движений под струйкой чистой воды— примерно так золотоискатели промывают песок, содержащий золото, — и на дне тускло сверкает металлический порошок. Это и есть концентрат свинцовой руды. Теперь надо отделить его от воды.

Это осуществляется в гигантских чанах-сгустителях, в которых концентрат осаждается на дне, а вода стекает через их края сверху.

Нас поразило отсутствие людей в огромных цехах обогатительной фабрики. Мы переходили с этажа на этаж, спускаясь вслед за рудой по отделениям фабрики. Рабочих почти нет. Один, редко два человека на целое огромное отделение.

— А что здесь делать людям? — ответил вопросом на вопрос инженер. — Все делается автоматически и полуавтоматически. К тому же мы совершенствуем процесс. При пуске этой фабрики, лет пять-шесть назад, по штату было триста пятьдесят рабочих. А сейчас весь штат фабрики — от начальника до уборщицы — составляет около ста человек. И постепенно еще и еще снижается.

…Поздно вечером спустились мы в Чуйскую долину, но электрические огни Буурды долго еще приветливо мигали нам на вершинах гор.

Оттуда приходит свинец.

Руда становится богаче

Флотация, с которой мы только что познакомились, возникла на рубеже XIX и XX веков. Рассказывают, что первооткрывателем ее была жена одного горняка, работавшего в медном руднике. Стирая рубашку, в которой муж работал в забое, она заметила, что все частицы медной руды оказались в мыльной пене, а частицы примесей — на дне корыта.

Имени этой женщины история не сохранила, зато осталось немало имен «открывателей» этого способа, бравших в разные времена в разных странах патенты на свое изобретение.

Сегодня флотация очень широко распространена в обогащении самых различных руд. Меняется состав реагентов, добавляемых в воду, меняется число ступеней обогащения. Нередко осуществляется многоступенчатое обогащение, когда в руде содержится ряд разных ценных металлов, которые надо отделить друг от друга. Но основной принцип остается прежним.

Флотация применяется для обогащения свинцово-цинковых, медных, медно-цинковых, молибденовых сульфидных руд, руд олова, сурьмы и многих других.

Но флотация — отнюдь не единственный из известных сегодня методов обогащения руд. И отнюдь не принадлежит XX веку сама идея обогащения.

В своей книге «О металлах» средневековый немецкий ученый Агрикола рассказывает, как рабочие, перед тем как загрузить ту или иную руду в печь, вручную отбирают из нее куски пустой породы. А ведь это уже один из методов обогащения руды. Но и это не было рождением идеи.

Легким частицам примесей не преодолеть мощного потока.

Магнит сепаратора — «злой разлучник».

Греческий географ и историк Страбон в начале I века нашей эры написал интереснейший труд под названием «География».

Объем этого труда довольно велик — он состоит из 17 книг. В них дано подробное описание по существу всему «кругу Земли» — известной древним части нашей планеты. На страницах, посвященных Кавказу, Страбон, в частности, пишет:

«Рассказывают, что у них потоки сносят золото и что они… собирают его с помощью просверленных корыт и косматых шкур. Отсюда и сложилась, говорят, басня о золотом руне».

А ведь это сообщение еще об одном методе обогащения руд — гравитационном обогащении. Вот, оказывается, как давно оно появилось, так широко применявшееся потом золотоискателями на всех материках нашей планеты! Да и сегодня применяется оно для обогащения железных руд, руд олова, вольфрама и других тяжелых металлов, которые по удельному весу резко отличаются от пустой породы.

Конечно, среди методов обогащения руд не может отсутствовать магнитное обогащение. Ведь, как мы знаем, руды резко отличаются и друг от друга и от пустых пород своими магнитными свойствами.

И действительно, магнитное обогащение распространяется все шире. Оно бывает сухим, когда сравнительно крупные магнитные частицы— крупнее 3–6 мм в поперечнике — отделяются с помощью магнита от таких же частиц пустой породы прямо в воздухе, и мокрым, когда разделяются частицы мельче 6 мм в поперечнике в воде. Аппараты для магнитного обогащения называются сепараторами.

Примером сепаратора для сухого обогащения может служить простой сильный электромагнит, установленный над ленточным транспортером, по которому движется поток немагнитной руды для размола в мельницу. А все металлические предметы, могущие повредить мельнице, — гвозди, болты, обрывки стальной проволоки — притягиваются к магниту и остаются на нем.

На том же принципе работают и сепараторы для мокрого разделения. В этом случае электромагниты устанавливаются над нижней лентой транспортера, погруженного в ванну. Пульпа попадает под эту ленту, и немагнитные частицы свободно оседают здесь же на дно ванны, а магнитные притягиваются к магнитам и увлекаются лентой в ее другое отделение. Они отрываются от ленты, только когда она вынесет их из зоны действия магнитов.

Электростатический метод обогащения руд похож на магнитный. При этом методе все частицы измельченной руды получают электростатические заряды и переносятся на металлический барабан. Частицы с большой электропроводностью сразу же отдают свой заряд барабану и, не притягиваясь к нему, выпадают в первый бункер. Полупроводящие частицы протягиваются к барабану. Заряд не может с них сразу стечь, и, подобно бумажке, притягиваемой эбонитовым гребнем, они некоторое время остаются ка поверхности барабана и, конечно, попадают в другой бункер. Частицы-непроводники удерживаются электрическим зарядом на барабане еще плотнее и попадают в третий бункер.

Помимо описанных, современная техника знает и еще целый ряд методов обогащения. Разделение составляющих руду пород может осуществляться по различной прилипаемости частиц к тем или иным составам, по трению их по поверхности тех или иных материалов, по крупности или форме частиц и т. д.

Возможно и комбинированное применение тех или иных методов обогащения, особенно если в руде содержится целый ряд важных и ценных компонентов, соединений разных металлов, которые необходимо отделить друг от друга.

Шахты или скважины?

Это было на металлургическом заводе, вырабатывавшем металлическую сурьму.

В цехе стояли горячие металлические чаны, похожие на башни. В них булькала и рокотала жидкость. Там происходил важнейший в металлургии сурьмы процесс выщелачивания, а проще — растворения соединений сурьмы из руды. Затем этот раствор поступал, как нам показали, в электролизные ванны, где из него выделялась сурьма.

Перед этим мы только что посетили сурьмяновый рудник, ходили по темным подземным коридорам — штрекам, по которым проложены рельсы электровоза, спускались к забоям, где ровно стучали перфораторы и отбойные молотки, поднимались на подземном лифте на другие этажи подземного города. На несколько километров ушли в глубь гор его улицы в погоне за узкой жилой руды. Сколько же тяжелого, а порой и опасного труда в черных подземельях приходится затрачивать, чтобы получить на-гора поблескивающую светло-серыми гранями кристаллов руду!

И там мне вспомнилась вечная мечта горняков: не строить всех этих очень дорогих шахт, а добывать металлы из недр Земли так же, как добывают нефть и воду — просто пробурив скважину.

— Утопия! Фантастика! — скажете вы.

Нет, и не утопия и не фантастика. Научно обоснованная мечта, осуществление которой все приближается.

— Но ведь нефть жидкая, вода — тем более, — возразите вы, — а здесь речь идет о твердых металлах, о камнях руды. Как же выкачивать их по узким скважинам?

А точно так же, как насосы перекачивают по трубам, куда более узким, чем любая скважина, раствор, содержащий сурьму, из чанов для выщелачивания в ванны для электролиза, — отбросить всю добычу руды сурьмы, а процесс выщелачивания, растворения, перенести в недра Земли.

Не каждому удается получить билет в «первый класс».

Для этого надо, конечно, пробурить к залежи сурьмы две скважины. Соединить их под землей третьей, горизонтальной. Может быть, опустить под землю какие-то управляемые сверху механизмы, которые бы размельчали руду в горизонтальной скважине, перемещаясь по ее сечению. В одну вертикальную скважину накачивать под землю под давлением соответствующую жидкость. Через другую выкачивать из-под земли раствор сурьмы. И прямо направлять на электролиз.

Он найдет путь!

Да разве для одной сурьмы возможно применение этого метода? Гидрометаллургия — растворение того или иного вещества из руды с последующим выделением его для дальнейшей переработки — применяется в металлургии меди, кадмия, серебра, марганца, галлия, молибдена, кобальта и некоторых других. Кстати, такое подземное выщелачивание меди из руд давно уже применяется у нас на Урале. Почему же нельзя развить этот метод и широко внедрить его? Конечно, можно!

Кстати, подобным методом в Италии добывают серу. А ведь она тоже твердая, да к тому же почти ни в каких жидкостях не растворяется. Что же сделали? Спустили в скважину до месторождения серы трубу и подали по ней сжатый пар. Сера начала плавиться, и ее, жидкую, расплавленную, просто выкачивают насосами.

Аналогичным способом кое-где получают и пищевую соль: в скважину закачивают горячую воду, а выкачивают насыщенный раствор.

Вероятно, по этому пути пойдет будущее развитие горного дела. Причем, отказаться от шахт придется еще и потому, что они не могут обеспечить достаточно большой глубины добычи полезных ископаемых: ведь их глубина не может быть очень большой из-за повышения температуры с углублением в землю. В предельных существующих сегодня «глубинных» шахтах «Ист Рэнд» в Трансваале и «Чемпион Риф» в Индии— глубина этих шахт приближается к 3500 метрам — работать можно только при очень интенсивном искусственном охлаждении. А скважины не имеют пределов глубины (ведь в них работают только механизмы, без людей), и поэтому уже сегодня они вдвое превысили предельную глубину шахт.

Будущей металлургии понадобится спускаться под землю все глубже и глубже. Нет, несомненно, завоевание больших глубин земной коры осуществят буровые скважины, а не шахты.

И, конечно, верной спутницей этих скважин будет то, что мы сегодня называем гидрометаллургией.

Цветники металлов

Особой совершенно проблемой является добыча рассеянных элементов. Так называют те элементы, которые не образуют рудных скоплений, не имеют собственных минералов, а находятся в виде ничтожных примесей во многих горных породах. Их атомы разбросаны в кристаллических решетках кристаллов, образованных другими веществами. В число их входят металлы скандий, галлий, рубидий, таллий, ниобий, индий, цезий, тантал, германий, селен, теллур, гафний, рений.

Да, правда, большинство из перечисленных здесь названий встречается только в периодической системе элементов Менделеева. Иные начали применяться лишь в последние годы и десятилетия. Так, между 1930 и 1940 годом нашли впервые применение индий и ниобий, а между 1940 и 1950 — галлий и германий. Некоторые — среди них иттрий, рубидий — не нашли и до сего времени применения ни в чистом виде, ни в виде сплавов или химических соединений. Но это вовсе не значит, что они не могут быть полезны человеку. Очень часто просто незнание тех или иных свойств элемента делало его бесполезным. Так было с титаном, который долгое время считали хрупким и непрочным. Так не находил применения германий — основа современной техники полупроводников. И для техники будущего, может быть, самый неизвестный из сегодняшних металлов окажется наиболее важным.

Сегодня рассеянные элементы получают из руд других металлов, в которые они входят, как правило, в ничтожном количестве. Но человеческая мысль непрерывно бьется в поисках иных, более обильных источников этих элементов. И тут внимание человека начинают привлекать бескрайные просторы зыбящегося волнами мирового океана.

Морская вода содержит в себе в растворенном виде почти все металлы, в том числе и редкие. Конечно, концентрация их очень невелика. Если натрия в ней содержится более одного процента по весу, то уже магния — второго по количеству металла — в ней имеется всего 0,14 процента. Еще меньше кальция и калия — по 0,04 процента. И, конечно, еще меньше рассеянных элементов. Но все же их не так уж мало. Рубидия, например, в ней содержится 0,0002 процента, лития — 0,00015, селена — 0,000 004, цезия — 0,000 002, германия — 0,000 001. Значительно меньше в морской воде скандия — 0,000 000 04 и радия — 0,000 000 000 000 1 процента. Ну, а если перейти с языка процентов на язык точных цифр, то это означает, что в каждом кубическом кубометре воды содержится 2 г рубидия, 1,5 г лития, 0,04 г селена, 0,01 г германия.

Обычно в подтверждение того, насколько велики запасы металлов, содержащихся в воде, приводят цифры из общего содержания в мировом океане. Получаются головокружительные величины. Оказывается, что в морской воде содержится 5,5 млрд. тонн скандия, еще большие количества германия, цезия, селена. Но…

Но ведь чтобы добыть этот скандий, надо пропустить сквозь какие-то фильтрующие аппараты всю воду океанов земного шара. Несбыточная, фантастическая даже в перспективе ряда ближайших столетий задача! И все-таки отказываться от сокровищ, содержащихся в морской воде, не следует. Надо найти способ концентрации этих металлов в отдельных местах.

Но как это сделать? Каким способом «заманить», например, атомы растворенного в воде золота из всего мирового океана в одно Азовское море? Или весь германий — в воды Финского залива?

Нечто подобное (конечно, в значительно меньших масштабах) можно сделать с помощью морских животных и растений; ведь металлы входят в состав и живых организмов, причем нередко играют там очень важную роль.

Так, железо является важнейшей составной частью гемоглобина крови. Благодаря ему имеет красный, ржавый, цвет наша кровь. Лет полтораста назад, когда определили химический состав крови, один влюбленный юноша решил подарить своей невесте обручальное кольцо, сделанное не из золота, а из железа, добытого из собственной крови. Трогательная история не имеет конца: во всем организме человека вряд ли найдется столько железа, чтобы из него можно было сделать обручальное кольцо. Его там всего несколько граммов.

В человеческом организме имеются цинк, медь, кобальт. Считают, например, что наличие никеля в человеческих волосах делает их светлыми, титан придает им золотистый оттенок, молибден делает их ярко-красными, рыжими. Даже такие редкие металлы, как уран и радий, входят в состав человеческого организма.

Металлы входят и в состав животных, насекомых, растений, водорослей, одноклеточных организмов. Причем, самое интересное, многие растения и водоросли могут концентрировать в своем организме те или иные металлы. Так, в теле асцидий Кольского залива содержится до 0,5 процента ванадия, хотя содержание его в морской воде составляет всего 0,000 005 процента.

Один из видов болотного хвоща накапливает в своем организме золото. Даже при концентрации его в почве всего в 0,1 г на тонну зола хвоща имела его свыше 600 г на тонну.

В морских растениях сосредоточено примерно в 100 раз больше радия, чем в воде.

Не отстают и сухопутные растения. Так, в одном грамме сухого вещества гриба-дождевика содержится до 0,25 г цинка. Зола некоторых растений, живущих на богатой цинком почве, содержит в каждом килограмме до 294 г этого металла. Это уже настоящий концентрат цинка, могущий пойти без дальнейшего обогащения прямо на переплавку.

Зола некоторых трав и листьев содержит до 0,001 процента германия, хотя его среднее содержание в почве не превышает 0,000 000 7 процента.

В золе одного из видов лавров обнаружено до 15 процентов марганца.

Что ж, геохимики знают, что эта удивительная способность живых организмов концентрировать в себе те или другие элементы не раз была причиной образования мощных залежей ископаемых. «Железные, марганцевые, алюминиевые руды в очень большой, может быть главной, части связаны с явлениями жизни, — писал основатель интереснейшей новой науки, биогеохимии, академик В. И. Вернадский. — Она дает начало фосфорным отложениям, селитрам, самородной сере. По-видимому, с нею связано образование некоторых рудных отложений: меди, ванадия, серебра, свинца…» Живое вещество — самый стремительный, в геологическом смысле слова, концентратор тех или иных веществ.

Так почему не воспользоваться этой удивительной способностью живых организмов концентрировать в себе те или иные вещества для их добычи? В первую очередь, видимо, для их добычи из вод океана.

Человек много столетий занимался «усовершенствованием» яблони— и из лесного дичка с кислыми, почти несъедобными, величиной с орех плодами вывел он десятки сортов с плодами самых разнообразных свойств: сладкими, мягкими, способными долго не портиться, кислыми, твердыми и т. д. Человек занялся пшеницей — и еще сегодня ученые как следует не представляют, кто является ее диким предком, так сильно изменила она свой характер. А как непохожи приземистая такса или скуластый бульдог на своего прародителя — волка. Все это — вмешательство человека.

Но никогда ни один генетик не ставил перед собой задачи вырастить сорт капусты, в листьях которой содержалось бы предельно возможное количество германия или лития, вывести породу свиней, в костях которых концентрировался бы теллур или актиний. А, наверное, такая задача вполне осуществима.

По всей вероятности, для такой цели наиболее подходящи простейшие одноклеточные организмы — бактерии разных видов, водоросли и грибки. Они наиболее быстро размножаются, наиболее легко изменяют свою природу под действием различных искусственных воздействий, которыми располагает современная генетика. Так, исходный грибок пенициллина имел активность всего 40–80 условных единиц. Ученые взялись за его «воспитание». Они облучали его рентгеновскими и ультрафиолетовыми лучами, отбирали лучшие экземпляры, и сегодня продуктивность этого грибка превышает 1000 единиц. Вероятно, также в сотни раз можно будет поднять за короткий срок и способность простейших организмов концентрировать редкие элементы. Интересно отметить, что в СССР, США, Канаде и в Англии ведутся работы по использованию бактерий для переработки руд, например сульфидов меди, путем окисления и перевода их в растворимое состояние.

В 1934 году чехословацкие химики Бабичка и Неман обнаружили, что зола некоторых растений, выросших в окрестностях города Ослани, содержит на каждую тонну до 10 г золота. Почвы в этой местности имели в своем составе не более 0,2 г золота на тонну породы.

«Ну, а не происходит ли дальнейшей концентрации этого металла в живых существах, питающихся этими „золотоносными растениями“?» — задали они себе вопрос.

Ответ оказался положительным. В золе майских жуков оказалось — в пересчете ка тонну — до 25 г золота!

Возможно, что и искусственную концентрацию тех или иных веществ надо будет осуществлять в два приема. Первую ступень будут осуществлять растения или бактерии, вторую — насекомые или рыбы.

И еще об одном интересном открытии нельзя не упомянуть здесь.

Началось все с сообщения об опытах жившего в первой половине XIX века химика Фогеля. Он высевал семена салата в стеклянную крошку, не содержащую серы ни в чистом виде, ни в виде соединений. Поливал он эти растения дистиллированной водой, закрывал стеклянным колпаком, чтобы соединения серы не попали к растению с воздухом. Затем он сжег растение и определил, что в золе его содержится серы вдвое больше, чем было ее в семенах растения. Откуда взялся этот избыток серы?

В 1876–1883 годах эти опыты повторил один берлинский биолог. Он расширил рамки опыта, стараясь определить приходно-расходный баланс растения не только по сере, но и по калию, фосфору, кальцию, натрию, магнию. И оказалось, что в этом балансе концы никак не сходятся с концами. «Приход» элементов к растению никак не соответствовал наличию их в золе после сжигания.

Французский профессор Беранже совсем недавно проверил еще раз опыты Фогеля. Используя все достижения тончайшей экспериментальной техники середины XX века, принимая все предосторожности, ведя опыт с абсолютной точностью и повторив его достаточно большое количество раз, он подтвердил еще раз: да, приходно-расходный баланс растений по ряду веществ не сходится.

Ученый сделал из этого смелый вывод, что в глубинах зеленого листа растения вершатся превращения одних элементов в другие. То, что с огромным трудом удается совершить в ничтожных масштабах в гигантских циклотронах, осуществляется растениями без видимого усилия и, конечно, в несравненно больших масштабах.

Трудно, очень трудно поверить в гипотезу Беранже. Нам кажется, что его опыты подтверждают другое: удивительное умение растений выискивать и ассимилировать мельчайшие количества нужных ему для роста веществ. И это еще раз подтверждает необходимость и целесообразность применения их для концентрации рассеянных элементов.

…На календаре — год, который мы сегодня считаем в отдаленном будущем. Мы — в этом году. И наш электромобиль, уже давно заменивший бензиновые неудобные автомобили, плавно скользит по пластмассовому шоссе. Кругом — поля, расцветшие прекрасными голубыми цветами, формой напоминающими маки.

Не ищите этого растения в ботаническом атласе. Оно было выведено совсем недавно. И не красотой цветка, не крепкими нитями волокон, не вкусом и питательностью плода важно оно для людей. Нет, здесь другое. Это растение — концентратор рения — металла, приобретшего в последние годы чрезвычайно большое значение для техники полупроводников.

А на противоположной стороне дороги, по которой медленно едет наш электромобиль, растет виноград. Нет, он тоже необычный. В его тяжелых оранжевых ягодах, кистями которых щедро покрыты ветви, содержится другой редкий металл — рубидий — в концентрациях, в десять тысяч раз превышающих содержание его в местной почве. Сорт это-то винограда, который не подают к столу и не используют для изготовления вина, также искусственно выведен генетиками. Из каких тайников набирает странный виноград сотни килограммов редкого металла с каждого гектара земли — его тайна. Да нам она сейчас и не важна…

Урожаи этих металлоносных растений поступают не на пищевые фабрики, а на металлургический завод. Голубые маки и оранжевый виноград — по существу руда для этого завода. Руда, искусственно выращиваемая в поле. Живая руда.

А может быть, будет по-другому. Может быть, подъехав по шоссе к берегу моря, мы увидим гигантский завод. Главный инженер расскажет нам о его устройстве. Это окажется биохимико-металлургический завод по производству еще какого-нибудь очень важного и очень рассеянного металла. Мощные насосы засасывают морскую воду и пропускают ее через гигантские башни. В них живут и размножаются микроскопические грибки, обладающие способностью извлекать из воды ее сокровища. А уже из этих грибков, как из руды, выплавляют в электропечах драгоценные металлы.

Может быть, нам здесь же покажут засеянные водорослями-концентраторами подводные луга и весь процесс извлечения из их золы не только йода, как это делается и сегодня, но и других редких элементов…

Но это уже детали. Не в них главное. Главное в том, что биологические концентраторы несомненно будут использоваться человеком для добычи редких металлов И время их близко.

Искусственная руда

Впрочем, возможно, что на помощь металлургам, ищущим руды рассеянных элементов, придут не биологи и генетики, а физики-атомщики.

Алхимиков в средние века мучили две проблемы. Они искали, во-первых, философский камень, обеспечивавший его владельцу вечную молодость, во-вторых, рецепт превращения простых металлов в драгоценное золото. А рядом средневековые механики изобретали вечный двигатель.

Сколько труда, бессонных ночей, страстей, сердец, жизней было отдано этим химерическим задачам! И как разны взгляды сегодняшней науки на эти три проблемы.

— Вечный двигатель невозможен, — утверждают физики, ссылаясь на закон сохранения энергии. Поиски вечного двигателя стали символом бесполезной затраты труда, вроде возни крыловской мартышки с бревном.

— Трудно сказать, возможна ли вечная молодость, вечная жизнь, — отвечают биологи и врачи. — По всей вероятности, человеческая жизнь может длиться и двести и триста лет. Пока мы не знаем никаких причин, которые делают невозможной мечту о вечной молодости. Но решение этой задачи еще не найдено. Нужен длительный труд, который, вероятно, займет несколько поколений ученых, прежде чем будут найдены способы борьбы с механизмом старения или открыт закон природы, который установит непреодолимую границу продолжительности жизни.

— Бесспорно, превращение одних элементов в другие возможно, — радостно сообщают физики. — Мало того, мы осуществляем уже эти превращения. Мы в промышленных масштабах вырабатываем металл плутоний, которого нет в природе, но который нужен энергетикам. В Москве недавно открыт магазин, в котором продаются изотопы элементов, в том числе и такие, которые «живут» несколько часов, несколько дней или недель. Мы изготовляем все эти изотопы, их также нет в природе. Изготовляем мы и золото. Не только такое, какое встречается в природе, но и восемь его разновидностей, отличающихся от обычного весом ядра, но подобных по всем химическим свойствам.

Да, то, что было не по плечу средневековым алхимикам, под силу сегодняшней физике. Правда, искусственное золото пока еще стоит значительно дороже, чем добытое на Лене или в Клондайке. Правда, что изотопы еще очень дороги. Но ведь был бешено дорогим и первый алюминий. Дорого стоил и первый титан. И первый сверхчистый кремний. А теперь алюминий общераспространенный бытовой металл, титан грозится вытеснить железо, а для изготовления кремниевых солнечных батарей построена автоматическая линия, демонстрировавшаяся в 1959 году на Выставке достижений народного хозяйства СССР.

Превращения элементов осуществляются путем ядерных реакций. Они в огромном большинстве уже четко прослежены физиками. Они могут заранее предсказать, каков будет ход ядерной реакции в результате такого-то и такого-то взаимодействия, четко предвидеть все последствия того или иного ядерного эксперимента. А значит, они могут осуществлять превращения элементов не вслепую, что-де получится, а твердо по плану.

И однажды известный металлург академик И. П. Бардин развернул в беседе удивительную перспективу будущей металлургии.

— Мы живем в атомный век, — сказал он. — Человек уже овладел не слабыми ненадежными временными связями атомов в веществе, а несравненно более важными и глубокими связями элементарных частиц атомного ядра. И, конечно, это принципиальное достижение ученых нашего времени должно найти применение и в металлургии…

Строгий ученый рисует удивительную картину металлургического завода будущего. Из печи льется в кристаллизатор непрерывной разливки сталь. С обеих сторон к струе приближаются какие-то темные груши.

Оказывается, это излучатели. Под действием их излучения в глубине огненной струи взрываются ядра вредных для металла элементов — серы и фосфора и ядра другого дешевого элемента, который специально добавлен в эту сталь. Этот элемент подобран таким образом, что при облучении он превращается в металл, добавка которого как раз нужна этой марке сплава.

Сталь льется в кристаллизатор, и через несколько секунд из него выходит алая колбаса пышущего жаром металла. А ведь его химический состав уже не тот, что был у металла, изливавшегося в кристаллизатор. И еще несколько дней будет изменяться состав: это время, в течение которого распадутся все образовавшиеся в результате облучения коротко живущие элементы. После этого он пойдет в дело — добротный металл, в составе которого немало созданных человеком, а не взятых у природы химических элементов.

Вероятно, этим же способом, — продолжает ученый, — изменением структуры атомных ядер, искусственным превращением элементов, можно будет получать руды редких и рассеянных элементов. Возможно, появится целая отрасль промышленности — радиационная металлургия, которая будет заниматься изготовлением редких химических элементов из распространенных…

Удивительную картину нарисовал ученый. И трудно сказать сегодня, кто первым решит задачу обеспечения человечества рассеянными металлами— генетики ли выведут интенсивных живых концентраторов, физики ли разработают экономически целесообразные технологические процессы изготовления редких ядер элементов из широко распространенных в природе.

Разные пути ведут в будущее. Наука, техника, а за ними и промышленность пойдут по тому, который окажется легче и короче. Ведь всем хочется поскорее в это удивительное будущее.