Огненный воздух

Взрыв огромной силы сотрясает воздух. На десятки метров в стороны летят куски породы и грунта. Земля открывает свои недра. Через несколько минут к месту взрыва подходят экскаваторы, и начинается разработка ценных ископаемых.

Огромное количество скважин взорвано на рудниках всех стран мира с помощью оксиликвитов. Область их применения непрерывно расширяется. И это не случайно. Использование оксиликвитов часто оказывается значительно более выгодным, чем применение обычных взрывчатых веществ.

Оксиликвиты дешевы. Их можно изготовлять из подручных местных материалов. Взрывные работы с помощью оксиликвитов обходятся вдвое дешевле, чем с помощью такого недорогого взрывчатого вещества, как аммонал. Для получения одного килограмма оксиликвита расходуется полтора-два килограмма жидкого кислорода. А для получения такого количества жидкого кислорода нужно всего около четырех киловатт-часов. Столько энергии потребляет за 10 часов обычная электроплитка.

Хранение патронов-поглотителей и их перевозка, так же как и перевозка жидкого кислорода, абсолютно безопасны. Взорваться может только пропитанный кислородом патрон. Но как только кислород из патронов испарится, они опять становятся безопасными. Это обстоятельство выгодно отличает оксиликвиты от других взрывчатых веществ.

При горно-взрывных работах взрывчатым веществом заряжается много скважин. После того как произошел взрыв, почти невозможно установить, все ли патроны взорвались. Бывают случаи, когда невзорвавшиеся сразу заряды аммонала взрываются во время работы экскаватора при уборке руды. При работе с оксиликвитами такой опасности нет. Невзорвавшиеся оксиликвиты быстро теряют свою взрывную силу и становятся совсем неопасными.

Кроме того, применение оксиликвитов не требует дальних перевозок больших количеств твердых взрывчатых веществ. Оксиликвиты могут производиться прямо на месте горно-рудных разработок. Вблизи всегда найдется для них сырье: древесина, уголь, солома, торф, а жидкий кислород можно подвозить тоннами в специальных железнодорожных цистернах или получать на месте из воздуха.

Однако это еще не все. Оксиликвиты сохранят нам немало ценных химических продуктов (например, селитру), которые необходимы для получения сельскохозяйственных удобрений и незаменимы в других отраслях народного хозяйства.

КАК ЖИДКИЙ КИСЛОРОД СНОВА ПРЕВРАЩАЮТ В ГАЗ

Мы рассмотрели несколько примеров применения жидкого кислорода. Однако еще больше промышленность нуждается в газообразном кислороде.

Газообразный кислород можно получать непосредственно на установках глубокого холода. Но не во всех случаях это бывает выгодно. Часто потребители предпочитают привозить жидкий кислород с кислородного завода и уже на месте потребления превращать его в газ.

Возьмем, например, весьма распространенную в промышленности сварку и резку металлов. Газообразный кислород поступает к месту сварочных работ в специальных баллонах. Объем такого баллона не превышает обычно 40–60 литров. Чтобы поместить в баллоне возможно больше газообразного кислорода, последний сжимают до 150 атмосфер. При таком давлении 40-литровый баллон вмешает уже шесть кубических метров газообразного кислорода.

Баллоны для перевозки сжатых газов должны быть очень прочными. Они делаются из массивных стальных труб, изготовленных без шва. Сталь для труб должна быть высокого качества, и баллоны эти обходятся очень дорого. Пустой 40-литровый баллон весит около 80 килограммов — в 9 раз больше, чем помещаемый в него газ. Представьте себе, что кислород нужно перевозить на значительные расстояния. Здесь-то и скажутся преимущества жидкого кислорода.

Тысяча кубометров газообразного кислорода весит менее полутора тонн. Чтобы вместить столько газа, потребуется 167 баллонов общим весом в… 13 тонн. Для перевозки их придется занять целую железнодорожную платформу или 9 грузовиков-полуторатонок.

Другое дело — перевозка жидкого кислорода. Полторы тонны его свободно помещаются в легком резервуаре объемом всего в 1300 литров и перевозятся одним грузовиком.

Однако экономией на перевозке преимущества жидкого кислорода не ограничиваются. Жидкий кислород не содержит влаги, которая обычно есть в газе. Отсутствие влаги значительно улучшает качество сварочных работ, для которых используется кислород.

Правда, перевозка жидкого кислорода тоже не свободна от недостатков. Жидкий кислород непрерывно испаряется. Однако с этим недостатком можно бороться. Цистерны для жидкого кислорода снабжаются компрессорами, которые накачивают испаряющийся газ в баллоны. Но даже в тех случаях, когда жидкий кислород просто испаряется в атмосферу, перевозить его на дальние расстояния гораздо выгоднее, чем газообразный.

Как же жидкий кислород снова превращают в газ? Для этого применяются особые аппараты — газификаторы. Жидкий кислород, налитый в резервуар такого аппарата, быстро испаряется и под давлением в 10–15 атмосфер идет по трубам к месту сварки.

Существуют специальные газификаторы, в которых давление испаряющегося газа повышается до 150 атмосфер. Эти газификаторы служат для быстрого наполнения кислородом знакомых нам баллонов.

«ОГНЕННЫЙ ВОЗДУХ» ИЗ … ВОДЫ

170 лет назад ученые впервые обнаружили любопытное явление: если через ванну с подкисленной водой пропускать электрический ток, то у погруженных в воду металлических пластинок, к которым подводится ток, возникают пузырьки каких-то газов. Этот процесс был назван электролизом, то-есть разложением с помощью электричества.

Оказалось, что при электролизе вода разлагается на свои составные части — кислород и водород. При этом кислород выделяется на положительном электроде — пластинке, а водород — на отрицательном.

Долгое время электролиз воды не использовался на практике. Единственным источником электрической энергии были в то время гальванические элементы, и ток стоил дорого. Лишь в конце прошлого века, когда была изобретена динамомашина, дающая огромные количества дешевой электрической энергии, электролиз воды стал применяться для получения водорода и кислорода. Делается это так.

В большую ванну-электролизер наливают воду, к которой прибавляется немного кислоты или щелочи. Такая добавка увеличивает электропроводность воды. К металлическим пластинкам, опущенным в воду, подводится постоянный ток от аккумулятора или электрической сети.

Над пластинками помещаются специальные сосуды для улавливания водорода и кислорода (рис. 11).

Рис. 11. Схема устройства электролизера — аппарата для разложения воды электрическим током.

В последнее время строятся установки для электролиза воды, работающие под высоким давлением — до 200 атмосфер. Газы, полученные на таких установках, сразу поступают в баллоны, не требуя дополнительного сжатия.

Однако такой способ получения кислорода связан с большим расходом электрической энергии. Чтобы получить 1 кубический метр кислорода, нужно затратить 10–12 киловатт-часов электрической энергии. Поэтому электролиз воды не применяют в тех случаях, когда требуется получать только один кислород. Зато этот способ широко используется там, где нужен чистый водород. В этом случае «огненный воздух» выделяется и используется как побочный продукт.

Особенно много электролизных установок работает в химической промышленности, где водород и кислород нужны для получения синтетического аммиака, идущего для производства удобрений и различных химических веществ. Кроме того они необходимы при изготовлении искусственных камней, прозрачного кварца, твердых, сплавов, электроламп и т. д.

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ОГНЕМ

Кислород особенно широко используется для сварки и резки различных металлов и сплавов.

Любое горючее вещество энергично сгорает в кислороде и выделяет при этом много тепла. И это вполне понятно: если какое-либо вещество сгорает в воздухе, много тепла бесполезно тратится на нагревание азота, а он, как мы знаем, составляет четыре пятых атмосферного воздуха. Другое дело, когда горение происходит в чистом кислороде. При этом гораздо больше выделяющегося тепла идет на повышение температуры пламени, и горение протекает быстро и полно.