Страница 55 из 83
Если помните, и многие руды железа представляют собой водную окись Fe2O3·xH2O. Но железо довольно легко и в огромных количествах получается при восстановлении руды потому, что кислород в окислах железа удерживается сравнительно непрочно. Совсем иначе обстоит дело у алюминия: трудно найти другой элемент, который бы так же «цепко» удерживал кислород в своем окисле.
Принято считать — и это совершенно справедливо, — что щелочные металлы обладают самой большой активностью. Но даже они не в силах «отобрать» кислород у алюминия. Поэтому первый путь, который в 1827 году привел к получению металлического алюминия, был очень сложен: окись алюминия при нагревании с углем в струе хлора превращалась в летучий хлорид, который затем восстанавливался калием или натрием. Насколько такой путь сложнее, чем получение железа!
Впоследствии этот способ был несколько усовершенствован: стали подвергать электролизу комплексное соединение NaCl·AlCl3. Выделяющийся при этом натрий сразу вытеснял алюминий из хлорида.
В то же время были сделаны первые попытки получить металл в электрических печах при высоких температурах. Окончательный толчок развитию этого метода был дан применением криолита Na3AlF6. Метод оказался удачным. Но… как бы хорош он ни был, он не мог применяться в широких масштабах: на выплавку тонны алюминия нужно около 20 тысяч киловатт-часов электроэнергии. Ясно, что веком алюминия мог стать лишь век дешевой электроэнергии.
Но дело не только в этом: техника еще не нуждалась в этом новом материале. Поэтому вначале, как только был получен сравнительно недорогой металл, он, по образному выражению А. Е. Ферсмана, начал с того, что… «завоевал кухню» — легкий, устойчивый и легко обрабатываемый металл стал материалом кухонной утвари.
Если же говорить всерьез, то первой предъявила требование на алюминий авиация. Затем он стал теснить медь в качестве материала для электрических проводов, пришел в автомобильную промышленность и машиностроение. Вот несколько цифр: через 50 лет после его «рождения», в 1885 году, в год выплавлялось 13 тонн алюминия. Еще через 50 лет, в 1935 году, его добыча выросла до 260 тысяч тонн в год. А в 1957 году было получено 3,5 миллиона тонн металла, прочно ставшего на второе место после железа.
Широко распространены сплавы алюминия, в которые входит другой легкий металл — магний. Удельный вес его — всего 1,74; поэтому применение магния должно еще в большей степени позволить выиграть «битву за килограммы».
К сожалению, магний сам по себе малоустойчив. Поэтому в отличие от алюминия чистый магний не годится для инженерного дела. А вот сплавы магния — прекрасный материал, потому что при весе на 30 процентов меньшем, чем у алюминия, они отличаются выдающимися качествами: они прочны, если в них присутствуют цинк и алюминий, устойчивы против коррозии, если в них добавлен литий или марганец. Сплавы на основе магния как раз и получили название электронов; конечно, они не имеют отношения к элементарной частице того же названия. Магниевые сплавы, как и алюминий, защищают себя броней окисла. Для работы при температурах в 300–350 градусов магний легируют торием или редкоземельными элементами. Такие сплавы используются в ракетостроении и скоростной авиации.
В природе есть большое количество месторождений минералов, содержащих магний. Это уже знакомые нам магнезит и доломит, обжигом которых получают окись магния. Ее можно восстановить углем или кремнием при высоких температурах в струе водорода. При этом выделяется порошок магния высокой чистоты. Но в нашей стране основная часть этого металла (как и алюминия) вырабатывается электролизом расплавленного хлорида магния, полученного при комплексной переработке карналлита KCl·MgCl2·6H2O, добываемого в больших количествах в Соликамске.
Совершенно неисчерпаемым источником магния, который природа непрерывно пополняет, служит вода океанов, содержащая, как подсчитано, 1016 тонн этого металла. Каждый кубический метр морской воды в виде солей содержат 3,5 килограмма магния. Если добавить к морской воде Ca(ОН)2, образуется осадок малорастворимых основных хлоридов магния. Из этого осадка действием соляной кислоты извлекают MgCl2, который после высушивания поступает на электролиз. Чтобы расплавленный металл не окислялся, над его поверхностью пропускают водород. Одновременно образуется другой ценный химический продукт — хлор.
Давно прошли времена, когда магний имел очень ограниченное применение (например, в качестве «вспышки» в фотографии). В наше время магний широко используется не только в виде сплавов, но и помогает металлургам получать многие ценные металлы. И если в 1938 году мировое производство магния составляло лишь 22 тысячи тонн (без СССР), то в 1956 году оно выросло до 75 тысяч тонн и продолжает увеличиваться.
В нашей стране за семилетие втрое возрастет производство алюминия. А впереди новые и новые горизонты. На очереди стоит задача найти методы термического получения алюминия прямо из алюмосиликатов. Особенно выгоден этот процесс для приготовления сплавов силуминов (ведь сырье как раз и содержит вместе кремний и алюминий). Трудно называть точные сроки, но рано или поздно человек овладеет методом, который позволит, образно говоря, переплавлять горы в алюминий…
Свойства этого металла не могут не привлечь внимания: он так же легок, как магний, но вдвое более тугоплавок, не корродирует до температуры в 400 градусов, более упруг, чем сталь. Этот металл — бериллий.
Есть у бериллия и качества, по которым у него нет соперников. Прежде всего способность очень хорошо замедлять быстрые нейтроны. Это делает его важным материалом в конструкциях атомных реакторов.
Любопытно и другое свойство бериллия. Звук пробегает в воздухе 330 метров в секунду, в воде — 145 метров в секунду. В бериллии звук побивает все рекорды, пробегая в секунду 12 500 метров. Предметы, изготовленные из бериллия, прекрасно звучат. Интересно, что это свойство приобретают и сплавы меди, содержащие 0,5–1,3 процента бериллия.
Но, разумеется, не звонкость этих сплавов привлекает технику. Гораздо важнее, что добавка 3–4 процентов бериллия к меди делает сплав твердым, упругим, а главное — не знающим усталости, выдерживающим многократные переменные нагрузки. Такие сплавы — бериллиевые бронзы — способны закаливаться и не корродируют.
И еще одна замечательная способность: такие сплавы не искрят. Кому приходилось наблюдать работу точильного камня, тот помнит, какой веер искр разбрасывают стальные предметы при трении о точило. При работе стальные инструменты, ударяясь друг о друга и о камни, тоже дают искры. Обычно на них не обращают внимания. Но есть производства, где искра может вызвать взрыв, и ошибаются те, кто думает, что она опасна лишь на пороховых складах… В шахте, на нефтебазе и даже на мельнице или сахарном заводе — если воздух содержит мелкую пыль, например муки, — существует опасность взрыва. Там инструменты из бериллиевых неискрящих сплавов незаменимы.
А какие перспективы вызывает возможность получения сплавов лития и бериллия! Союз двух легчайших металлов, может быть, приведет к рождению сплавов, не тонущих в воде…
Бывает так: назовут иные родители своего сына Гением, а дочь Идеей, а вырастают из них самые что ни на есть обыкновенные люди, быть может, даже не слишком умные и без особых идей.
Нехорошо? Конечно.