Металлы и человек

С медью человек впервые познакомился на ранней заре своей истории. Наверное, покрытые ярко-зеленой пленкой окисла ноздреватые самородки красного металла первыми попали в его руки. Но вряд ли оценили первобытные металлурги этот мягкий, непрочный металл.

Он стал другом человека, когда соединился в единый сплав с оловом. Бронза! Это звонкое слово дало имя целой эпохе в истории человечества. Бронзовый меч начал теснить каменный топор, бронзовый лемех победил деревянную соху. Для пушек и колоколов, домашней утвари и орудий труда в течение многих тысячелетий лучшим материалом считалась бронза.

Настал век железа, но не кончился век меди. Оба металла соседствовали на службе человеку, взаимно дополняя друг друга. Росло производство чугуна и стали, но росло и производство меди. Правда, оно росло медленнее, но ведь наиболее богатые и удобные для разработки залежи медных руд были выработаны еще в глубокой древности. Медь оказалась дороже железа. Это в значительной мере и определило ее отставание.

Но вот человек поставил себе на службу могучую силу электричества, и открылось новое драгоценное свойство меди — ее высокая электропроводность. Железо не смогло конкурировать в этом с медью. И медь, та самая чистая медь, которую с презрением отбросили древние металлурги, которую укрепляли сплавом с оловом мастера бронзового века, стала основным металлом электротехники. Словно настало второе рождение меди.

Медь сегодня — это высоковольтные линии, русла электрических рек, это электрические сердца станков и машин, это тонкая схема радио и телеприемника.

В 1913 году во всем мире было добыто 952 тысячи тонн металла электротехники. В 1952 году эта цифра поднялась до 2652 тысяч тонн. А в 1958 году она достигла 3370 тысяч тонн.

Стремительно растет производство меди и в нашей стране. В 1913 году в царской России было выплавлено 34 тысячи тонн меди. Отгремела разрушительная война и интервенция. И уже к 1926 году было достигнуто довоенное производство этого металла.

«Коммунизм — это есть Советская власть плюс электрификация всей страны», — сказал великий Ленин. Советский народ принял к исполнению гениальный лозунг своего вождя. С плана ГОЭЛРО началась электрификация нашей страны. Днепрогэс, Волжская ГЭС им. В. И. Ленина, Братская ГЭС, многочисленные гигантские тепловые электростанции, первые в мире атомные — это только отдельные вехи выполнения грандиозного плана полной электрификации нашей Родины.

Стране было нужно огромное количество главного металла электротехники — меди. В годы первой пятилетки были построены крупные медеплавильные заводы — Красноуральский и Карсакпайский в Казахстане. Третья пятилетка ввела в строй действующие медеплавильные гиганты — Балхашский завод в Казахстане и Среднеуральский на Ревде. На Южном Урале дал медь Медногорский завод.

В годы идущей семилетки предполагается еще почти удвоить производство меди в нашей стране.

Ее свойства

Медь имеет розово-красный, отличный от других металлов цвет. Она ковка и тягуча. Удельный вес меди — 8,95 г на куб. см— даже больше, чем у железа. Зато плавится медь при значительно более низкой температуре — всего при 1083 градусах, а при 2360 она уже кипит.

Нет, не эти физические свойства определяют сегодня широкое применение меди. В первую очередь это ее отличная электропроводность и теплопроводность.

Только драгоценное серебро обладает лучшими показателями этих свойств. Два металла возглавляют таблицы, где вещества расположены по мере убывания электропроводности и теплопроводности. Все остальные распространенные в технике металлы значительно уступают им по этим свойствам. Так, железо обладает в 5 раз большим удельным электросопротивлением, чем медь, алюминий — в 1,5 раза большим, цинк — в 3 раза, вольфрам — в 12 раз, а титан — в 35 раз большим, чем медь.

Примерно таково же соотношение и между теплопроводностями разных металлов. Теплопроводность меди в 5 раз больше, чем у железа, почти в 2 раза больше, чем у алюминия, в 6,5 раза больше, чем у никеля.

Почему же медь не стала металлом теплотехники, как она стала металлом электротехники? Почему не делают медными паровые котлы, батареи парового отопления, трубки разнообразнейших теплообменников?

Причин этому несколько. Во-первых, медь недостаточно прочный металл. Во-вторых, она дороговата для того, чтобы отливать из нее, например, батареи отопления. И, в-третьих, применение меди во всех этих случаях не приносит больших выгод по сравнению с чугуном и сталью.

Дело в том, что передача тепла от воды через стенку батареи отопления воздуху комнаты — вовсе не такой уж простой процесс. Теплотехник различает в нем целый ряд этапов. Первый из них — передача тепла от горячей воды металлу батареи. Скорость этой передачи зависит от бесчисленных факторов — скорости течения воды, омывающей металлическую стенку, чистоты ее поверхности и т. д. Второй этап — передача тепла через слой металла. Вот ее-то и определяет тот коэффициент теплопроводности, который особенно велик у меди. И, наконец, третий этап — переход тепла от металла к воздуху.

И оказывается, что значение скорости передачи тепла сквозь стенку почти не изменяет скорости теплопередачи от воды воздуху, так как наиболее трудными этапами передачи тепла являются переходы его от воды к металлу и от металла к воздуху.

Вот почему медь не стала металлом теплотехники.

Руды становятся беднее…

Древние металлурги были в лучшем положении, чем современные. В их распоряжении были нетронутые сокровища планеты. Они имели возможность брать то, что лежит на самой поверхности, что само, можно сказать, дается в руки. А последующим поколениям остается только то, чего предшествующие случайно не нашли или до чего не смогли добраться.

Но у них, древних мастеров, не было наших знаний, нашего умения. И хотя нам приходится иметь дело с худшими месторождениями, результаты человеческого труда несравненно выше у нас, чем у древних.

Может быть, лучшим подтверждением этому служит история добычи самого древнего из добываемых в массовом количестве металлов — меди.

Поневоле позавидуешь!

Конечно же, в первую очередь во все времена металлурги разрабатывали наиболее богатые руды этого металла. По всей вероятности, не менее 25 процентов меди содержалось в руде острова Кипра, по имени которого и названа по-латински медь — «купрум». Не худшими были, вероятно, и древние месторождения Испании, разрабатывавшиеся еще за 100 лет до нашей эры. Постепенно истощались богатые залежи медной руды, но еще сто лет назад рентабельными считались лишь те руды, что содержали не менее 10–15 процентов меди. Сегодня такие руды встречаются еще только в некоторых месторождениях Конго, на Черном материке, к богатствам которого несколько позже прорвались европейские капиталисты. А обычное содержание меди в большинстве разрабатываемых сегодня месторождений не превышает 2–3 процентов.

И все-таки эти месторождения считаются рентабельными. Мало того, рентабельным считается сегодня разработка даже тех месторождений, которые содержат всего 0,6–0,5 процента меди. Сделала их рентабельными новая технология производства.

Еще до начала нашего века основным способом извлечения меди из руд была непосредственная выплавка. При этом руда подвергалась плавке, в результате которой в печи получались две не смешивающиеся друг с другом жидкости. Одна из этих жидкостей и была черновой медью, или штейном, а другая — шлаком, в который уходила большая часть пустой породы.

Не стоит даже пытаться получить таким способом медь из руды, содержащей 0,5 процента металла. Во-первых, почти все топливо уйдет на плавление пустой породы. Во-вторых, меди получится так мало, что вся она растворится в шлаке.

Поэтому в настоящее время непосредственной переплавке подвергают лишь незначительную часть самых богатых руд да еще иногда те руды, которые содержат в себе серу. Плавка таких руд ведется при пониженном расходе кокса и рассчитана на одновременное получение серной кислоты или серы.

Сульфидные, то есть содержащие серу, медные руды, не очень богатые медью, в настоящее время прежде всего проходят обогащение. Медная руда отделяется от пустой породы и от руд других металлов. А «медный концентрат» уже подвергается плавке на штейн, как говорят металлурги.

Окисленные медные руды, то есть те, что содержат соединения меди с кислородом, перерабатываются гидрометаллургическим способом. Медь переходит при этом в раствор, пустая порода остается в твердом виде. Из раствора медь выделяется в электролизной ванне.

Основным из трех перечисленных способов является обогащение с последующей переплавкой. Таким способом в нашей стране добывается 75 процентов меди и не менее 80 процентов во всем мире.

Медные руды очень редко не содержат в себе других ценных металлов. Поэтому обычно проводят селективную флотацию, при которой получают целый ряд концентратов, помимо медного: цинковый, кобальтовый, молибденовый и т. д.

Вот и причины, по которым стало рентабельным перерабатывать даже самые бедные медные руды. Появилась техника обогащения, которая позволила выделить из руды частицы, содержащие медь, и не тратить драгоценное топливо на плавку пустой породы. Появилось умение выделить из медной руды частицы, содержащие другие металлы.

Из бедных, нерентабельных, с точки зрения прошлого века, руд человек научился получать больше, чем получал раньше из самых богатых месторождений.

Итак, медный концентрат поступил с обогатительной фабрики на медеплавильный завод. Первый процесс, которому подвергают здесь сульфидные руды, называется обжигом.

Он ведется в многоподовых обжиговых печах и круглых башнях высотой в добрый десяток метров. В центре этой башни проходит пустотелый вал диаметром в метра полтора, к которому приделаны специальные перегребатели. При вращении вала их гребки передвигают мелко раздробленную сульфидную руду по подам — этажам печи. В этих подах имеются специальные отверстия, сквозь которые руда постепенно спускается с этажа на этаж. Вращение центрального вала осуществляет специальный электромотор.

Шихта перемещается в такой печи сверху вниз. Газы горения — навстречу шихте, снизу вверх. Обжиговые газы содержат в своем составе около 7 процентов сернистого газа — ценнейшего сырья для производства серной кислоты. В печь загружают не только концентраты руды, но и флюсы. Они в печи хорошо перемешиваются. Иногда в шихту добавляют очень небольшой процент — 2–4 кг — пылевидного угля. Обычно же топливо расходуется только на разогрев печи, а в дальнейшем она работает за счет тепла, выделяющегося при обжиге руды. Максимальная температура газов в печи достигает 750–800 градусов.

Такие печи, разных диаметров, с разным количеством подов, можно еще увидеть на многих медеплавильных заводах. Но, может быть, их дни уже сочтены, ибо найден новый, лучший способ осуществлять процессы обжига. Этот способ называется обжигом в кипящем слое.

Кипящий слой

Как хорошо идут разнообразнейшие химические реакции между двумя жидкими веществами! Надо только слить содержимое двух пробирок и взболтать для перемешивания. Еще лучше идут различные реакции между двумя газообразными веществами. Объясняется это тем, что площадь соприкосновения двух жидких или газообразных веществ очень велика. Даже если жидкости не растворяются друг в друге, можно всегда создать эмульсию, раздробив одну из жидкостей на крохотные капельки. Общая поверхность этих капелек может быть грандиозной.

Значительно труднее обеспечить быстрый ход реакции между твердым телом и жидкостью. Опустите кусок мела в уксусную эссенцию — начнут энергично выделяться пузырьки углекислого газа. Но реакция идет только по поверхности кусочка мела, а она невелика.

Чтобы ускорить процесс, кусочек мела надо раздробить. Поверхность раздробленных кусочков окажется значительно большей, чем у целого куска, и процесс пойдет быстрее. Так же быстрее пойдет процесс реагирования твердого вещества с газом, если твердое вещество раздробить в порошок.

Но это еще не все. Конечно, груда опилок ржавеет быстрее, чем стальная болванка, содержащая столько же металла. Но еще быстрее ржавели бы эти опилки, если бы они были распылены в воздухе. Известно даже, что, будучи распылены в воздухе, нередко взрываются абсолютно негорючие вещества, вроде муки или некоторых металлов. Вот как увеличивает тонкое распыление их способность вступать в химические реакции.

Такое распыление осуществляют уже и в промышленных установках. Например, на крупных тепловых электростанциях нередко каменный уголь размалывают в тончайшую пыль и эту пыль вдувают вместе с воздухом в топку. Там эта пыль сгорает почти мгновенно, как струя газа, во взвешенном состоянии могучим жарким факелом. Топки этого типа так и называются — пылеугольные. Процесс сгорания твердого топлива в них идет значительно интенсивнее, чем в обычных топках, где сгорают крупные куски наваленного пластом каменного угля.

Процесс обжига — это тоже группа химических реакций, в ходе которых из медной руды выгорает сера и место соединений меди с серой занимают окислы меди — ее соединения с кислородом. Чтобы этот процесс шел интенсивнее, руду предварительно измельчают, а на подах печи непрерывно перемешивают.

А нельзя ли распылить и руду в воздухе? Нельзя ли и обжиг осуществлять так же, как производится сжигание каменноугольной пыли?

Оказывается, можно. Для этой цели строят специальные печи, в поды которых встраивают специальные сопла. Сквозь них вдувают нужный для реакций воздух, а сверху насыпают порошок руды. Струи воздуха поддерживают порошок во взвешенном состоянии. Частицы руды непрерывно перемещаются, сталкиваются друг с другом, соприкасаются с огромным количеством воздуха. И, конечно, реакция в этом случае протекает чрезвычайно быстро.

Если заглянуть в печь, в которой происходит такой обжиг, то вы увидите непрерывно волнующуюся поверхность, вроде поверхности ключом кипящей жидкости. Это и есть кипящий слой. Пылинки твердого вещества, пронизываемые потоками газа, ведут себя, как жидкость: так же перетекают через край сосуда, так же сохраняют горизонтальную поверхность, если сосуд нагнуть. Все это позволяет «вливать» подвергаемый обжигу порошок руды в одном месте печи, а «выливать» прореагировавшую шихту в другом.

Кипящий слой подобен жидкости и в других отношениях. Он, например. обладает большой теплопроводностью. В нем, как и в жидкости, происходит интенсивное перемешивание вещества. И то и другое свойства объясняются очень активным движением пылевых частиц.

Вот этот-то кипящий слой и начали применять инженеры для обжига медных руд. И оказалось, что реакция горения колчедана в кипящем слое занимает всего несколько секунд, в то время как в механической печи этот процесс длится несколько часов.

Кипящий слой молод. Лишь немногим более двадцати пяти лет назад нашел он себе первое применение для газификации твердого топлива, но он с каждым днем все шире вторгается во все отрасли промышленности, где надо интенсифицировать реакции между твердым и газообразным веществами. Вот он-то и ставит под вопрос самое существование в будущем многоподовых печей для обжига медных сульфидных руд.

Одно из волшебных свойств кипящего слоя.

От огарков к чистому металлу

После обжига концентрат медной руды вместе с флюсом — известью обычно поступает на плавку в отражательную печь. Отапливаются они пылеугольным жидким или газообразным топливом. Так как газы, уходящие из такой печи, имеют температуру около 1200 градусов, оказалось рентабельным направлять их сразу же в парокотельную установку. От 30 до 45 процентов всего тепла, выделяющегося при сжигании топлива, утилизируется в этой установке.

Из отражательной печи выходят жидкие шлаки и жидкий же продукт— штейн, содержащий около 25 процентов меди. Кроме меди, в штейне обычно находится железо (его здесь не меньше, чем меди), сера (ее почти треть), серебро, золото, никель и т. д.

Шлаки направляют в отвалы или на переработку в строительные материалы. Ковши со штейном поступают к конверторам, подобным тем, что применяются при бессемеровской переработке чугуна в сталь. Но форма их отлична. Если конверторы для переработки чугуна напоминают формой груши, то конверторы для переработки меди — это скорее положенные на бок бочонки.

И в тех и в других сквозь расплавленный полупродукт продувается воздух, и там и там происходит выгорание примесей. Но, пожалуй, на этом сходство кончается. Начинаются отличия.

Из чугуна з процессе бессемеровской переработки надо выжечь максимум 6–8 процентов различных примесей. В штейне надо удалить 70–80 процентов серы и железа. И, конечно, это нельзя сделать за несколько минут, как при переработке чугуна в сталь. Процесс конвертования штейна длится не менее десяти часов, а нередко и более суток.

Бессемеровская переработка чугуна протекает при температурах порядка 1500 градусов. Переработка штейна идет всего при 1200 градусах. При переработке чугуна шлаков почти не образуется. При переработке штейна шлаков столько, что их несколько раз приходится сливать. И т. д. и т. д.

В процессе переработки штейна содержание серы и железа уменьшается до долей процента. Полученная медь — ее называют черновой— содержит около 98–99 процентов меди и добавки (кроме железа и серы) никеля, мышьяка, свинца, золота, сурьмы, серебра.

Кроме черновой меди, после конвертования получают шлак, грубую и тонкую пыль на пылеосадительных устройствах и газы. Все это — ценные продукты, подвергающиеся дальнейшей переработке. Из газов, содержащих значительные количества окислов серы, вырабатывают серную и сернистую кислоты. Тонкая пыль, улавливаемая в электростатических пылеуловителях, содержит большое количество свинца, цинка и других ценных металлов. Они извлекаются на специальных заводах.

Грубая пыль, осаждающаяся в обычных инерционных пылеуловителях, возвращается в отражательные печи.

Шлаки, содержащие значительные количества меди — до 3 процентов, используются в отражательных печах или переплавляются в печах других типов.

Но, конечно, самым ценным остается черновая медь.

Полтора процента примесей, которые в ней еще содержатся, сильно ухудшают и механические свойства и электропроводность металла. К тому же в этих примесях значительную часть составляют драгоценные металлы. Поэтому медь подвергают сначала огневому рафинированию, затем электролизу. Первый процесс освобождает медь от примесей, второй служит для отделения драгоценных металлов.

Огневое рафинирование осуществляют в отражательных печах. Особенно интересен последний этап этого рафинирования. В ванну с расплавленной медью вводят шесты свежесрубленного дерева. Ровная поверхность металла, с которой только что перед этим удалили весь шлак, вскипает — это поднимаются, перемешивая металл, продукты сухой перегонки— углеводороды, водяной пар и т. д. Этот процесс называется дразнением меди.

После огневого рафинирования медь содержит не более 0,3–0,5 процента примесей. В некоторых случаях каждая тонна меди содержит до 3 кг серебра и 200–300 г золота. Чтобы выделить эти примеси и получить более чистую медь (а мы знаем, что малейшие примеси ухудшают ее электропроводность), медь подвергают электролизу.

Электрический ток переносит ионы меди с анода на катод. Драгоценные примеси — в их числе нередко встречается селен — оседают на дно электрической ванны. Этот осадок называют шламом.

Переработка этого шлама, имеющая целью выделить ценные содержащиеся в нем металлы, сама по себе представляет сложный, многооперационный металлургический процесс. В конце его получают так называемый металл доре — сплав золота и серебра. Разделяют два благородных металла также обычно рафинированием. При этом аноды из металла доре подвешивают в электролите в особых рамках, обтянутых материей. Материя пропускает растворяющееся серебро, но задерживает золотой шлам. Серебро осаждается на катоды — пластины из нержавеющей стали — в виде кристаллического порошка, легко отделяющегося от катода.

В золотом шламе содержится обычно от 60 до 90 процентов золота. Шлам промывают и выплавляют из него аноды для золотого электролиза.

При электролизе золота в раствор переходят еще более драгоценные металлы, содержащиеся в исходной медной руде в ничтожных процентах, в том числе платина и палладий. Осмий, иридий и серебро выпадают в осадок. Эти металлы также получают в чистом виде при дальнейшей переработке.

Редкие металлы — селен и теллур — также содержатся в значительном количестве в шламе электролизной медной ванны.

При обжиге шлама и плавке металла доре селен улетучивается с газами. Его улавливают в специальных пылеуловителях. Эту пыль подвергают специальной переработке. В ходе ее выделяется и теллур.

Очень бегло оглядели мы процессы, связанные с производством меди. И первое, что хочется отметить, — комплексный характер этого производства.

Действительно, побочным продуктом переработки сульфидных руд меди являются газообразные окислы серы — прекрасное сырье для производства серной кислоты, важнейшего химического продукта, имеющего широчайшее применение.

По молекуле перебирает электрический ток слиток рафинируемой меди.

Другим побочным продуктом является тепло отходящих газов отражательных печей. Это киловатт-часы электроэнергии, вырабатываемой из фактически бесплатного источника.

Шлаки, имеющие самое различное применение, шлаки, из которых можно изготовить множество строительных материалов, — это тоже неизбежный продукт выплавки меди.

Шлам электролизной переработки меди, содержащий драгоценные металлы, только стоимость которых полностью окупает весь процесс электролиза, ведь тоже входит в число побочных продуктов или даже, можно сказать, отходов производства меди.

Использование всех побочных продуктов значительно удешевляет производство меди, делает его рентабельным. А это значит, что медеплавильные заводы должны быть комплексными комбинатами, в списке продукции которых содержится не только медь, а и многие другие металлы, стройматериалы, химпродукты, тепловая и электрическая энергия.

Впрочем, такой комплексной переработке можно подвергать не только медные руды, но и руды многих других металлов.

Комплексные комбинаты, технологический процесс которых рассчитан на извлечение всех ценных элементов, находящихся в составе руды, и на использование уже пустых шлаков для производства стройматериалов, — вот будущее металлургического завода.

Латуни и бронзы

Наиболее вредными для механических свойств меди примесями являются висмут и свинец. Они не образуют с медью твердых растворов и при ее кристаллизации выделяются в виде тонких прослоек между кристаллами. Из-за этого медь становится хрупкой и ломкой. Поэтому содержание висмута, например, допускается в меди не больше 0,002 процента.

При содержании уже 0,1 процента висмута медь становится такой хрупкой, что при обработке разлетается на куски.

Электропроводность меди особенно сильно снижает примесь фосфора, мышьяка, сурьмы.

Уже при содержании в меди 0,02 процента фосфора ее электропроводность снижается на 20 процентов, а при содержании 0,04 процента фосфора электропроводность составляет всего 17 процентов от электропроводности чистой меди.

Очень интересно влияние на качество меди водорода. Медь при нагревании легко поглощает водород. Попав в межкристаллическую решетку, атомы водорода соединяются с кислородом, который почти неизбежно содержится там в виде соединений с медью. Образуется вода, водяной пар. Он разрывает металл, образуя мельчайшие трещины. Снижение механических свойств меди из-за этих трещин называется водородной болезнью.

Вряд ли отыщут археологи это авторское свидетельство.

А теперь поговорим о сплавах меди.

Известно и изучено много сплавов меди с самыми различными металлами. Но наибольшее значение имеют для техники ее сплавы с цинком — так называемые латуни, и с оловом — бронзы.

Первыми появились бронзы. Их умели производить еще древние металлурги. И как это ни странно, они добавляли в медь именно то количество олова, которое и сейчас считается наилучшим для качества металла, — 8—10 процентов.

Оловянистые бронзы делятся на две большие группы. Первая — пластические бронзы, содержащие не более 7–8 процентов олова и предназначенные для обработки давлением в холодном или горячем виде. Вторая группа — литейные бронзы. Они отлично заполняют литейные формы и дают небольшую усадку.

Во многие оловянистые бронзы добавляют легирующие присадки. Добавка в бронзу небольших количеств цинка делает сплав более устойчивым против коррозии в морской воде. А расплавленная бронза с добавкой цинка отличается особенной текучестью. Свинец добавляется в те марки бронзы, которые идут на изготовление трущихся деталей. Олово — дорогой металл, поэтому металлурги давно уже ищут замену ему в производстве бронз. И такие замены найдены. Алюминиевые, кремнистые, марганцовистые и другие бронзы, не содержащие олова, выпускаются нашей промышленностью. И по многим своим качествам, в том числе устойчивости против ржавления, и механическим свойствам они даже превосходят оловянистые бронзы.

Алюминиевые бронзы содержат около 10 процентов алюминия, иногда небольшие количества железа или марганца. Эти бронзы превосходят по прочности оловянистые, но уступают им по литейным свойствам.

В кремнистых бронзах содержится 2–5 процентов кремния. Эта бронза значительно дешевле оловянистой.

Марганцовистые бронзы обладают наилучшей среди бронз устойчивостью против коррозии и отличной пластичностью.

Бериллиевая бронза после соответствующих термообработок становится чемпионом по прочности среди цветных металлов и сплавов. Она выдерживает нагрузку на растяжение до 130–150 кг на кв. мм!

Широко и разнообразно применение бронз. Свинцовистые бронзы, содержащие 20–30 процентов свинца, используются для изготовления вкладышей подшипников. Из марганцовистых бронз, теплоустойчивых до 400–450 градусов, изготовляют паровую арматуру. Алюминиевые бронзы идут на зубчатые колеса, втулки, седла клапанов — все те детали, которым приходится работать в условиях трения, да еще нередко усложненных повышенной температурой. Вкладыши подшипников, арматура высокого давления, пружины, сальники, корпусы насосов — разве перечислишь все детали машин и аппаратов, на которые используются оловянистые бронзы!

Латуни — другая крупная группа медных сплавов. Основной металл, входящий в состав латуней, кроме меди, — цинк. Кроме него, в латуни могут входить алюминий, железо, марганец и другие элементы.

Латунь, как правило, дешевле бронзы, так как цинк дешевле меди. Поэтому же чем больше в латуни цинка, тем эта латунь дешевле. Латуни обладают достаточной прочностью, хорошо обрабатываются давлением. Это отличный материал машиностроения.

Латуни, содержащие наибольшие количества меди — от 88 до 97 процентов, называются томпаками. Они обладают такой высокой коррозионной стойкостью, что даже применяются для покрытия других металлов с целью предохранить их от ржавления. Латуни, содержащие около 80 процентов меди, по цвету подобны золоту. Из них делают ювелирные украшения. Латуни, содержащие до 38 процентов цинка, хорошо поддаются холодной прокатке. А если они содержат больше 38 процентов цинка, то всего чаще идут или на изготовление деталей отливкой, или на обработку давлением в горячем состоянии.

Специальные латуни содержат, кроме меди и цинка, добавки других элементов, придающие им особые свойства. Так, добавка олова увеличивает стойкость против разъедающего действия морской воды. Поэтому оловянистые латуни так и зовут «морскими латунями».

Свинцовые латуни хорошо обрабатываются резанием. Ведь обычную латунь из-за ее высокой вязкости нелегко обрабатывать, например, на токарном станке. А свинцовая латунь дает сыпучую, легко ломающуюся стружку. Из прутков этой латуни бесчисленные станки-автоматы изготавливают на наших заводах мелкие детали — гайки, кольца, болтики и т. д.

Конечно, семейство сплавов меди значительно шире, чем рассказано здесь. Несравненно шире и применение их в народном хозяйстве. Древний металл успел занять позиции, многие из которых давно пора бы уступить алюминию, пластмассам, железу.

Впрочем, сказанное относится не только к меди и ее сплавам, а и ко многим другим цветным металлам.

Тут мой трезубец бессилен.

Сосед и спутник

В периодической таблице элементов Менделеева между железом и медью расположились кобальт и никель. Никель является ближайшим соседом меди.

Медь — это постоянный спутник никеля в сульфидных рудах. Лишь незначительная часть этого металла добывается из окисленных руд, которые, как правило, не содержат меди.

«Никель» — слово немецкое. Так называли злого духа немецкие горняки. Приблизительно его можно перевести как «обманщик». «Купферникель»— «медный обманщик» называли саксонские горняки XVI века никелевую руду, прожилки которой попадаются им при разработке медных месторождений.

Но в сплавах никель, видимо, был известен еще до нашего времени. Вероятно, первыми открыли его китайские металлурги, ибо еще за 200–300 лет до нашей эры в великой восточной стране изготовлялся сплав никеля с цинком и медью. Он вывозился из Китая в Бактрию — древнее государство, расположенное на месте современных среднеазиатских республик. Там из этого сплава изготовляли монеты.

Первым получил металлический никель в 1751 году шведский химик А. Кронштедт. Он же дал этому металлу его странное, отнюдь не соответствующее свойствам и значению имя. Но полученный им металл был сильно загрязнен примесями, и говорить о свойствах никеля было еще практически невозможно.

Только в 1804 году немецкий химик И. Рихтер выделил из руды металл серебристо-белого цвета, с едва уловимым коричневым оттенком, очень тягучий и ковкий. С этого времени и началось по-настоящему изучение его свойств.

Никель оказался близким родственником железа. Химическая активность его невелика. В отсутствие влаги при обычных условиях он заметно не реагирует ни с кислородом, ни с серой, ни с галогенами. Только нагретый до температуры в 500 градусов он начинает окисляться на воздухе. Способен поглощать большие количества водорода.

Химики открывали все новые свойства никеля, а инженеры никак не могли найти ему применения, и поэтому в первой половине XIX века он считался драгоценным металлом. Только ювелиры имели с ним дело. От получивших его химиков он пришел в сверкающие витрины, в соседство с золотом и драгоценными камнями. Как ни странно, но применялся он в том же сплаве с цинком и медью, который открыли еще древние китайские мастера.

С середины прошлого века никель начали использовать для изготовления монет и противокоррозионных покрытий. Это была уже полезная служба металла.

Три службы одного металла.

А затем инженеры сделали попытку породнить никель с железом. Оказалось, что добавки никеля значительно улучшают качество сталей. Мы уже говорили о никелевых сталях, имеющих самое разнообразное применение. Но сначала их предназначали для изготовления брони. Так, во второй половине XIX века из ювелирного никель стал военным металлом.

Облагораживающее действие присадок никеля вызвало повышенную потребность в этом металле, и начало быстро расти его производство.

Всего 110 лет назад, в 1850 году, во всем мире было выплавлено едва 100 тонн никеля, а уже в 1875 году производство никеля поднялось до 600 тонн. Но этот подъем не сравнить с последующим прыжком: в 1918 году было выплавлено 47 тысяч тонн этого металла. Подавляющее большинство — около 90 процентов его — дала Канада, обладающая крупнейшими залежами никелевых руд. В 1943 году было произведено (без СССР) 167 тысяч тонн этого металла.

На территории нашей Родины еще в 60-х годах прошлого столетия инженер Данилов организовал производство сплава железа с никелем — ферроникеля. Из вагранок, в которых он производил плавку, ему удалось получить ферроникель с содержанием никеля до 30 процентов. При рафинировании в тиглях содержание никеля поднималось до 70 процентов. Однако падение цен на этот металл остановило начатое производство.

Только после Октябрьской революции была организована в нашей стране никелевая промышленность. Первым был спроектирован и построен Уфалейский никелевый завод. С учетом его опыта проектировались и строились новые заводы.

В настоящее время наша страна обладает мощной никелевой промышленностью. Да и понятно: нашей стране нужно много никеля. И изготовление мелких разменных монет — это отнюдь не главная статья расхода этого металла. Значительно больше его идет на производство легированных сталей, мельхиора и монель-металла — важных сплавов никеля с цветными металлами, на никелирование — покрытие металлических изделий для защиты от коррозии и придания красивого внешнего вида, на изготовление легких щелочных аккумуляторов и катализаторов для химической промышленности.

Тоже не простые процессы!

В железных метеоритах, которых немало уже накопилось в ученых коллекциях многих стран, содержится до 8,5–9 процентов никеля. Инженеры были бы просто счастливы, если бы на Земле были залежи металла с таким природным содержанием легирующей добавки. К сожалению, не часто встречаются и руды, содержащие такой процент никеля, не говоря уже о чистом металле.

Однако никель отнюдь не редкий металл. В земной коре его содержится, по-видимому, около 0,02 процента, то есть больше, чем, например, меди. Однако соединения никеля более рассеяны, чем соединения меди.

Металлурги различают две основные группы никелевых руд: окисленные, в которых никель находится в соединении с кислородом, и сульфидные, содержащие соединения никеля с серой. Большая часть разведанных на земном шаре месторождений никеля — 80 процентов — приходится на долю сульфидных руд. Как правило, в сульфидных рудах никеля содержится медь, причем ее нередко столько же, сколько никеля, а то и больше. Кроме того, в них ему всегда сопутствуют кобальт, платина, иридий, палладий и другие редкие металлы. В окисленных рудах обычно содержится железо. Его содержание в несколько раз превосходит содержание никеля.

Вот из таких-то руд и приходится вырабатывать никель. Делают это на разных заводах в разных странах по-разному — в зависимости и от типа руды, и от содержания в ней никеля, и просто от сложившихся традиций.

Окисленная никелевая руда, землистая мягкая масса, содержащая большое количество влаги, не может сразу подвергаться плавке в шахтной печи. Она засыпет, задушит пламя, не даст пройти сквозь свою сыпучую массу газам горения. Поэтому ее сначала брикетируют или изготовляют никелевый агломерат. О том, как изготовляется агломерат, мы уже рассказывали в одной из предыдущих глав.

Агломерат плавится затем в шахтной печи. Получают из печи никелевый штейн, состоящий в основном из никеля, железа и серы. Штейн подвергают бессемеровскому переделу, в процессе которого выгорает главным образом железо. Полученный из конвертора продукт (он содержит примерно 75 процентов никеля и доли процента железа, остальное — сера) подвергают обжигу в многоподовых механических печах, очень похожих на те печи, в которых обжигают сульфидные медные руды. Полученные огарки размалывают в шаровых мельницах и обжигают вторично во вращающихся трубчатых печах. В процессе обжига выгорает сера и образуется чистый окисел никеля. Его смешивают с древесным углем и плавят в электрической дуговой печи.

Полученный никель или разливают в формы, или подвергают грануляции. Это осуществляется следующим способом. Металл тоненькой струйкой выливают в бетонированный бассейн, куда непрерывно подается холодная вода. Стремительно охлаждающийся и застывающий металл разрывается внутренними напряжениями на небольшие куски. Их просушивают и запаковывают в деревянные бочки.

Но ведь мы говорили, что большая часть никеля нужна нам для легирования железа. Следует ли во всех случаях получать чистый никель? Вряд ли. Металлургов отлично устроил бы во многих случаях содержащий значительный процент никеля сплав этого металла с железом.

Такой сплав получают переплавкой никелевого агломерата в доменной печи. Правда, полученный никелистый чугун получается не дешевым, так как никелевые руды не содержат столько железа, сколько его имеется, например, в магнитном железняке. И все-таки оказалось, что бедные никелевые руды, содержащие меньше одного процента никеля, выгоднее перерабатывать указанным способом в доменных печах, чем перерабатывать на чистый никель. К тому же при такой плавке никелевой руды в металл переходит и кобальт и значительная часть содержащегося в ней хрома. Таким образом целый ряд полезных легирующих металлов оказывается в составе этого чугуна, из которого и получают природно легированный металл, такой же качественный, как металл железно-никелевых метеоритов.

Это второй способ переработки никелевых руд.

Третий способ — электроплавка богатых окисных руд в дуговых печах. Восстановителем и здесь обычно служит древесный уголь. Получается ферроникель — сплав 50–75 процентов никеля с железом. По следующей переплавкой и рафинированием этого сплава можно получить электролитический никель, содержащий 99,97 процента чистого металла.

Окисленные никелевые руды можно подвергнуть и прямому восстановлению во вращающихся печах. При этом можно размолотую руду смешивать с восстановителем и нагревать в длинной вращающейся трубе до температуры 1250–1400 градусов. В полурасплавленной массе шлака и происходит восстановление железа и никеля. Железо и никель образуют кусочки — крицы — размером от 3 до 30 мм. Их отделяют от шлаков после размола механическим и магнитным сепарированием.

При переработке этим способом никелевых руд, содержащих менее 1 процента никеля и от 10 до 20 процентов железа, получают крицы, содержащие около 3–7 процентов никеля — как раз то же самое количество, что и в железных метеоритах.

Окисленные руды никеля можно перерабатывать и способами гидрометаллургии. При этом руду обрабатывают или раствором серной кислоты, или раствором аммиака. Путем ряда дальнейших операций из раствора получают чистый металл.

Все перечисленные способы относились к окисленным рудам, а ведь их значительно меньше, чем сульфидных.

Сульфидные руды также плавят в шахтных печах. Рудную мелочь и пыль предварительно перерабатывают в агломерат. Из шахтных печей получают штейн, содержащий около 9 процентов никеля, несколько меньшее количество меди и почти 25 процентов серы.

Впрочем, чаще такую плавку на штейн ведут в отражательных печах или даже в электропечах.

Полученный в любом из названных типов печей штейн поступает в конвертор. В результате бессемеровского передела получают сплав, содержащий никель, медь и серу.

Не простое дело — разделить питающие друг к другу явные симпатии медь и никель.

Окончательную его очистку осуществляют в электролитической ванне. При этом драгоценные металлы платиновой группы выделяются в шлам.

Есть и другой способ отделения никеля от меди. Основывается он на том, что никель способен соединяться с окисью углерода и образующаяся жидкость кипит уже при температуре в 43 градуса выше нуля. А при нагревании ее пара до 180–200 градусов это соединение разлагается обратно на никель и окись углерода. Процессы отделения никеля этим способом идут в специальных герметизированных башнях. Получаемый порошкообразный никель имеет очень высокую чистоту. В остатке после выделения никеля концентрируются медь, кобальт, железо и все драгоценные металлы. Этот остаток подвергается дальнейшей переработке.

Отделяют никель от меди и других примесей и в электролитических ваннах. Все эти процессы отнюдь не просты и не дешевы. Вот почему дорог никель и надо экономить каждый грамм этого металла!

Монель-металл

Не ищите этого названия в периодической системе элементов Менделеева: там его нет, ибо это не металл, а сплав, природный сплав. Один из тех сплавов, которые рождаются не путем смешивания различных металлов, а прямо из руды, созданной самой природой. Это сплав 60–67 процентов никеля, 27–29 процентов меди, 2–3 процентов железа и от 1 до 2 процентов марганца.

Иногда в монель-металл входит за счет меньшего содержания меди 2–3 процента алюминия.

Монель-металл вырабатывают из того сплава, который получают после конверторной переработки штейна. Его измельчают и подвергают обжигу. Сера при этом удаляется «намертво» — только следы ее, сотые доли процента, остаются в сплаве.

Обожженный металл, только что извлеченный из обжиговой печи и имеющий температуру около 1000 градусов, смешивают с древесным углем и охлаждают. Уже в эти минуты происходит восстановление значительной части меди и никеля. Затем к охлажденным огаркам добавляют новую порцию древесного угля и осуществляют плавку в электропечи.

Расплавленный металл разливают в изложницы. Монель-металл готов. Как видим, процесс его производства значительно проще, чем получение чистого никеля.

Монель-металл отнюдь не является «гадким утенком» в семье металлов и сплавов. У него завидное «здоровье» — огромная сопротивляемость коррозии. Ни морская и пресная вода, ни щелочи, ни органические кислоты и красители не действуют на него. Он обладает неплохой прочностью — сопротивлением на разрыв, которому могут позавидовать иные стали, — от 50 до 80 кг на кв. мм и вполне приемлемой вязкостью. Температура плавления этого сплава тоже достаточно высока — от 1300 до 1360 градусов, в зависимости от преобладания тех или иных компонентов.

И поэтому монель-металл охотно применяют в электротехнике, судостроении, химической и текстильной промышленности и т. д. Из него изготовляют высоковольтные маслонаполненные кабели, термопары, медицинские приборы, гребные винты, крыльчатки насосов, лопатки паровых турбин и т. д. Значительная часть монель-металла выпускается в виде проката — проволоки, прутков, полос и лент.

Но при производстве монель-металла не удается выделить драгоценные металлы платиновой группы, которые обычно содержатся в никелевой руде. Поэтому монель-металл стараются выплавлять из тех руд, в которых нет примеси драгоценных металлов или она очень невелика.

Трудовые будни

Никель считают одним из главных витаминов стали — легирующих добавок, резко повышающих прочность главного металла. И действительно, свыше 80 процентов всего добываемого в капиталистической половине мира никеля используется для легирования сталей — особенно броневых плит военных кораблей, танков, бронеавтомобилей.

Но никель является не только легирующей добавкой, а и основой целого ряда сплавов, имеющих важнейшие применения.

…Вы включили вилку электроплитки. В керамической тарелочке, в узком узорном пазе зарделась свернувшаяся там змейка спирали. Металл, из которого она сделана, явно обладает высоким коэффициентом электрического сопротивления. Имя его широко известно — это никелин. Да, конечно, это сплав. В его состав входят 25–35 процентов никеля, неизбежные примеси марганца, железа, цинка. Остальное в нем — медь.

Никелин широко применяется для изготовления реостатов и других электрических приборов.

Аналогичными свойствами обладают нихромы — сплавы никеля с хромом и железом. Они отличаются высокой антикоррозийностью, жароупорностью, поэтому применяются в качестве нагревательных элементов в бесчисленных промышленных электропечах.

…Термопары. Если соединить концы двух проволочек из различных металлов и один спай нагреть, а другой охладить, по проволочкам пойдет электрический ток. Чем выше будет разница температур нагретого и охлажденного спаев, тем большим будет ток. Этим свойством пользуются для измерения высоких температур — таких, которые уже нельзя измерить ртутным термометром, например температур в электропечах.

Одним из сплавов, широко применяемых для изготовления таких термопар, является хромель — сплав никеля с хромом. Аналогичными свойствами обладает и алюмель — сплав никеля с алюминием. Кроме никеля и алюминия, содержание которого в сплаве не превосходит 2,5 процента, в его состав входят кремний и марганец, причем общее их содержание не превышает 4 процентов.

Могучая дружина никелевых сплавов.

Удивительными свойствами обладает пермаллой — сплав никеля с железом. После специальной термито-механической обработки он приобретает необычайно высокую магнитную проницаемость, легко намагничивается и размагничивается даже в самых слабых полях.

Один из сплавов никеля с медью, мельхиор, идет на изготовление высококачественной столовой посуды. Из него же делают у нас в стране мелкую разменную монету.

Металл, который поступает в промышленность под именем никеля технического, также по существу является сплавом. Ведь в него обычно вводят небольшие легирующие добавки магния, марганца и кремния.

Какое прозаическое название: никель технический! А ведь этот сплав обладает стойкостью против коррозии большей, чем благородное серебро. Из него делают ответственнейшие детали приборов точной механики и электротехники, механизмов и устройств химической и пищевой промышленности. Этому металлу можно позволить соприкасаться с пищей, он не загрязнит ее своим прикосновением. Он не токсичен и не разрушает витаминов, как некоторые другие металлы.

В кремнистом никеле еще меньше примесь легирующих присадок, чем в только что рассмотренном никеле техническом. Этот сплав применяется при изготовлении радиоламп и электровакуумных приборов.

Марганцовистый никель отличается от своих братьев, никеля технического и кремнистого, повышенной жаропрочностью. Поэтому ему доверено работать в запальных свечах авиационных, автомобильных и тракторных двигателей. Подумайте, и вы поймете, какая это ответственная работа!

Не всех членов семьи никелевых сплавов, в которых никель является основой, а не присадкой, мы перечислили, но уже и из нашего беглого обзора видно, какая это работящая семья.

Сгорающий в электроток

Откройте крышку карманного фонаря и достаньте оттуда батарейку. Снимите ее бумажную обклейку, и вы увидите три металлических цилиндрика. Если батарейка работает не очень давно, синевато-серый металл цилиндриков прочен, крепок. Если она доживает последние часы, он весь изъеден белыми пятнами коррозии, рассыпается под пальцами.

Этот металл — цинк. Это он, сгорая в батарейке вашего карманного фонаря, рождает электрический ток, питающий лампочку. Это он — топливо электростанции, которую вы носите в кармане.

Цинк был известен еще в глубокой древности, но вряд ли древние металлурги умели выплавлять его. По всей вероятности, они знали этот металл только в виде руды и в сплаве с медью. И только китайские металлурги уже в V веке до нашей эры умели конденсировать пары цинка и получать из них металл.

Вероятно, в Европе первым получил металлический цинк в XVI веке смелый немецкий врач и естествоиспытатель Филипп Парацельс. Во всяком случае именно в его трудах впервые упоминается это название.

В начале XVIII века немецкий же металлург И. Генкель разработал стройную технологию получения цинка. В 1743 году в Бристоле был построен первый цинковый завод. В России первый цинковый завод начал работать в конце XIX века. Однако особенно стремительно начала развиваться цинковая промышленность после Великой Октябрьской революции.

Сейчас в нашей стране работает целый ряд цинковых заводов, оборудованных по последнему слову техники. Они расположены в Донбассе, Казахстане, в Сибири и на Урале.

Существуют две технологии получения металлического цинка, но по какой бы технологии ни шла дальнейшая переработка, начинается все с добычи руды. Обычно цинковые руды содержат, помимо цинка, свинец, медь, железо, кадмий, редкие и драгоценные металлы. И первый этап переработки таких руд — разделение составляющих ее пород по концентратам. И уже цинковый концентрат поступает на переработку.

Первый способ переработки — восстановление окисла цинка углеродом топлива. Процесс идет при температуре не ниже 1000 градусов. Восстановленный цинк сразу же превращается в пар. Вместе с газами горения он поступает в очистители и конденсатор. Жидкий металлический цинк из конденсатора разливают в изложницы.

Этот способ требует большого расхода топлива, он дорог, поэтому его вытесняет более совершенный гидрометаллургический способ.

Технология этого способа такова. Цинковый концентрат обжигают, затем огарки обрабатывают серной кислотой. Полученный раствор очищают от примесей и подвергают электролизу. Серная кислота возвращается за новой порцией цинка, а полученный металл переплавляется в слитки.

В целом ряде стран выплавка цинка достигает сотен тысяч тонн. Так, США получили в 1958 году 709 тысяч тонн этого металла; Бельгия, кстати, не имеющая собственной руды, — 215 тысяч тонн; Канада — 229 тысяч тонн. А общее производство этого металла в капиталистических странах мира в 1958 году достигло 2210 тысяч тонн.

Цинк — легкоплавкий, непрочный металл, к тому же чувствительный к температурным воздействиям. При комнатной температуре он твердый и хрупкий, а уже при 100–150 градусах становится тягучим, пластичным, легко прокатываемым в тонкие листы. При 419 градусах он уже плавится, а при 905 — кипит. Кажется, на что может пригодиться этот слабосильный металл? Зачем его выплавляют в столь больших количествах?

Оказывается, есть в его активе качества, обеспечивающие ему благодарность и уважение человека.

Цинк — довольно устойчивый против коррозии металл. В сухом воздухе при комнатной температуре он не окисляется вовсе. Во влажном воздухе или в воде его поверхность покрывается тонкой пленкой, предохраняющей металл от дальнейшего развития коррозии.

Есть у него и другое любопытное свойство: в расплавленном состоянии он образует с железом химическое соединение. Этим и пользуются, покрывая железные листы тонкой пленкой цинка. Наверное, все видели такие листы — их называют оцинкованными, из них изготовляют ведра, детские ванны, корыта. Цинковая пленка очень крепко соединяется с железом и хорошо защищает его от коррозии.

Основная часть добываемого на земном шаре цинка и используется для этой цели.

Применяется цинк и как составная часть многих широко распространенных сплавов — таких, как латунь, мельхиор, бронза, типографские сплавы.

Значительная часть цинка идет и на производство электрических батарей карманных фонарей, сельских радиоприемников и т. д.

Служат людям и соединения цинка. Одни из них используются в качестве белил, другие — сильные антисептики — для пропитки шпал, защищающей их от гниения, третьи — как заполнитель каучука, целлюлозы, пластмасс, четвертые — в медицине и т. д.

Металл консервной банки

«Олово отжило свой „бронзовый век“ и стало металлом консервной банки» — это цитата из прекрасного очерка академика А. Е. Ферсмана об олове, из книги «Занимательная геохимия». Название очерка повторяет название этой главы.

Действительно, известное человеку с древнейших времен олово в течение тысячелетий употреблялось как главная добавка к меди. Великий сплав — бронза — получался в результате этого союза.

Но прошла эпоха бронзового века. Бронзы стали одним из широко применяемых, но отнюдь не главных сплавов. И олово нашло себе другое применение. Оно подружилось с железом, точнее — с жестью, тонкими листами прокатанного железа. Тысячи применений имеет такой лист. И одно из важнейших — быть тарой консервированного продукта, проще — консервной банкой.

Олово обладает значительной устойчивостью против химических воздействий. Оно не реагирует с водой, очень медленно растворяется в разбавленных кислотах, только при нагревании до 150 градусов начинает окисляться кислородом воздуха. Все это полностью удовлетворяет тем высоким требованиям, которые можно предъявить к металлу, покрывающему изнутри жесть консервной банки, соприкасающемуся с пищей, предназначенной для человека. И поэтому оловом и покрывают внутреннюю поверхность консервных банок.

Есть несколько способов осуществить такое покрытие жести оловом. Издавна известен горячий способ, когда очищенное и обезжиренное изделие погружают сквозь слой флюса в расплавленное олово. Извлеченное изделие уже покрыто полудой.

В случае, если надо полудить одну сторону металлического листа, его очищают, нагревают снизу и очищенную сторону натирают оловом и флюсом. Осуществляется это с помощью обыкновенной сухой и чистой тряпки.

В настоящее время, однако, эти способы лужения отошли в прошлое. Сегодня жесть консервных банок лудится в гальванических ваннах.

Мировая добыча олова подвергается довольно резким колебаниям. Так, в 1940 году в капиталистических странах было добыто около 250 тысяч тонн этого металла, а в 1952 году — только около 170 тысяч тонн. Пожалуй, нет страны в мире, в которой олово не считалось бы дефицитным металлом. И большая часть этого олова везде идет на производство белой жести — металла консервных банок.

Недостаток олова заставляет работать в трех направлениях. Геологи стараются найти новые месторождения оловянного камня — руды олова.

Металлурги изыскивают способы заменить олово в сплавах, обойтись без него. И все должны думать над тем, чтобы сберечь уже добытое олово, не дать ему погибнуть.

Каждая консервная банка — это примерно полграмма олова, которое может вернуться в цикл производства, если консервная банка попадет в утиль, а не поржавеет под забором. Извлечение же олова со старых консервных банок несложно: ведь олово растворяется в щелочах. В них-то и погружают старые банки, а потом олово выделяют электролизом.

Вторая очень серьезная статья расхода олова — сплавы. Ведь этот металл входит в состав бронз, легкоплавких сплавов, типографских сплавов, подшипниковых материалов. Но особенно много его идет на производство припоев.

А вот и паспортные свойства этого металла. Он плавится при 232 градусах, кипит при 2430 градусах. Удельный вес его при обычных условиях около 7,3 г на куб. см. Олово мягко, его можно царапать ногтем. Легко куется и прокатывается в тончайшую фольгу.

Было время, из олова делали не только ложки и миски, а и пуговицы для солдат. Рассказывают, что в одну суровую зиму эти пуговицы внезапно «заболели». Совсем недавно блестящие, прочные, они покрывались ни с того ни с сего сероватым налетом и рассыпались в пыль. Казалось, какой-то заразной болезнью заболело олово пуговиц. Даже название этому явлению придумали — «оловянная чума».

А все объяснялось очень просто. Дело в том, что обычное, известное нам олово устойчиво только при температуре выше минус 13 градусов. Ниже этой температуры происходит перекристаллизация олова, оно сильно увеличивается в объеме и поэтому начинает рассыпаться в пыль. Особенно быстро этот процесс идет при температуре около минус 30 градусов. Видимо, такая температура и стояла, когда начали рассыпаться пуговицы солдатских шинелей.

Такова служба человеку олова. Хотя этот металл и не является непосредственным соседом меди в периодической системе, я поместил его в этой главе. Слишком много столетий состоял он в огнем скрепленной дружбе с медью, а теперешняя его служба человеку слишком схожа с работой цинка, чтобы можно было оторвать этот металл от его друзей и коллег по труду.

Медь — избранница электричества.

Экономить металл

Производство цветных металлов — мы уже убедились в этом на целом ряде примеров — сложный, дорогой, трудоемкий процесс. Вспомните: для получения одной тонны меди надо добыть 100 тонн руды; чтобы получить одну тонну никеля, надо поднять из земных недр 200 тонн руды, а олова — даже 300 тонн. Сколько затрачивается на это человеческого труда! И как надо экономить этот воплотившийся в металл труд!

Когда-то весь добываемый цветной металл расходовался лишь на производство оружия, инструментов и предметов домашнего обихода. Пускали жаркую медь, подобную золоту латунь, звонкую бронзу и на изготовление украшений. Каюты и надстройки военных кораблей увешивали медяшками, которые приходилось ожесточенно драить матросам. Из этих же материалов изготовляли громоздкие и тяжелые люстры, разнообразные подсвечники, вентиляционные решетки, краны и т. д. Да техника и не знала сто лет тому назад, например, других материалов для изготовления всех этих и многих других предметов.

Настало совсем иное время — время, когда на смену старым материалам приходят новые, такие, как алюминий, пластмасса и облагороженное дерево. А для цветных металлов находят новые важные применения в тех местах, где их вообще никто заменить не может.

Сердце электрического мотора — вот где должна быть медь, а не в витиеватой дверной ручке или тяжелом, как ступа, подсвечнике.

Нет, не в громоздком бронзовом чернильном приборе место драгоценному олову и меди!

Надо стараться, чтобы оловянные изделия не попадали на холод. Они могут безвозвратно погибнуть.

Зачем затрачивать драгоценный никель, входящий в состав нержавеющей стали, для отделки железнодорожных и трамвайных вагонов, судов речного и морского флота?

И чернильный прибор, и отделка трамваев, и тяжелая бронзовая люстра могут быть сделаны и красивее и удобнее из других материалов. А никель лучше пустить на изготовление жаропрочных сталей. Пусть лучше работает он в пламени газовой топки, чем ведет паразитический образ жизни в салоне речного трамвая.

Но, конечно, пересматривая нормы расхода цветных металлов, сокращая список изделий, на которые идет цветной металл, нельзя допускать, чтобы из-за этого страдало качество изделий. Замену следует производить только там, где это действительно целесообразно.

Экономия цветных металлов должна вестись не только заменой их другими материалами.

Экономия цветных металлов — это и сокращение припусков на обработку, и тщательное собирание и сортировка металлической стружки, и борьба с отходами при переплавке и термообработках, и снижение веса соответствующих деталей.

На многих предприятиях, выпускающих легированный магнием чугун, используют для этой цели не магниевый лом и отходы, а первичный магний.

Очень часто изделия, отличное качество которых обеспечило бы тонкое покрытие антикоррозионным слоем, целиком делаются из дорогих нержавеющих сплавов.

Экономия цветных металлов — это и сбор лома цветных металлов, и сбор бытовых отходов.

Каждая использованная консервная банка — это уже не нужное потребителю олово.

Для переплавки тонны алюминиевого лома нужно несравненно меньше затрат, чем для получения тонны первичного алюминия.

Беречь цветной металл! Расходовать его только там, где он действительно незаменим! — с таким призывом обратился к нашему народу Центральный Комитет Коммунистической партии Советского Союза в декабре 1959 года.

Этот призыв встретил живейший отклик всего советского народа.