Рассказы о металлах

Манганины обладают еще одним ценным свойством - демпфированием, т. е. способностью поглощать энергию колебаний. Если бы какомунибудь чудаку пришла мысль отлить из манганина колокол, то с его помощью вряд ли удалось бы собрать вече: вместо набатного звона манганиновый колокол издавал бы лишь короткие глухие звуки.

Но если для колокола «молчание» - явный недостаток, то для железнодорожных или трамвайных колес, рельсовых стыков и многих других «звучащих» деталей умение «держать язык за зубами», не создавая никому не нужный грохот, - очевидное достоинство. В кузнечных, штамповочных металлообрабатывающих цехах с помощью «немых» сплавов можно значительно уменьшить вредные производственные шумы. Наибольшей способностью «не поднимать шум» отличаются сплавы, содержащие 70% марганца и 30% меди. Некоторые из них по прочности не уступают стали.

Интересно, что марганцевая бронза - сплав марганца с медью - может намагничиваться, хотя ни тот, ни другой компонент в отдельности не проявляют магнитных свойств.

В последние годы широкую известность приобрели сплавы с «памятью» (о самом известном из них - нитиноле - рассказано в очерке «Медный дьявол»). Число таких сплавов с каждым годом растет. Не так давно ученые Института металлургии им. А. А. Байкова под руководством члена-корреспондента Академии наук СССР Е. М. Савицкого разработали сплав на основе марганца (с добавкой меди), который по способности «помнить» свою прежнюю форму превосходит даже знаменитый нитинол. Сплав прост в изготовлении, легко подвергается обработке и, несомненно, найдет немало интересных областей применения.

При получении сверхчистого азота долгое время приходилось в качестве катализатора применять такие дорогие металлы, как платина и палладий. В Институте неорганической химии и электрохимии Грузинской Академии наук недавно разработан способ, при котором роль катализатора с успехом выполняет марганец. На Руставском заводе синтетического волокна уже создана уникальная промышленная установка для получения из воздуха идеального азота, который необходим для производства капрона.

С одним из соединений марганца - перманганатом калия, или, попросту говоря, «марганцовкой», - мы познакомились еще в детстве: в качестве дезинфицирующего средства оно служит для промывания ран, полоскания, смазывания ожогов. В химических лабораториях марганцовокислый калий широко применяют при количественном анализе - перманганатометрии.

Подобно многим элементам, марганец совершенно необходим для нормального развития животных и растительных организмов. Обычно содержание в них марганца не превышает нескольких тысячных долей процента, однако некоторые представители флоры и фауны проявляют к этому элементу повышенный интерес. В организме рыжих муравьев, например, содержится до 0,05% марганца. Еще богаче им ржавчинные грибы, морская трава, водяной орех (до 1 %). В некоторых же видах бактерий содержание марганца доходит до нескольких процентов. В крови человека присутствует 0,002 - 0,003% марганца. Суточная потребность в нем человеческого организма составляет 3 - 5 миллиграммов.

Поскольку речь зашла о растениях и животных, пора вспомнить и о рыбах - точнее, о той самой акуле, о которой уже говорилось выше. Ученые подвергли исследованию зуб этого морского хищника, пролежавший на дне океана несколько тысяч лет. И оказалось: зуб хорошо сохранился, но весь оброс соединениями железа и марганца. Какими путями они попали сюда?

Еще в прошлом веке, а точнее в 1876 году, британский трехмачтовый парусник «Челленджер», в течение трех лет бороздивший с научными целями моря и океаны, среди прочей «добычи» привез в Англию загадочные шишковидные образования темного цвета, поднятые с различных участков морского дна. Поскольку главной составной частью «шишек» был марганец, их стали называть «марганцевыми почками», или, выражаясь более научно, железо-марганцевыми конкрециями. Последующие экспедиции показали, что громадные скопления «марганцевых почек» покоятся во многих местах океанского дна. Однако до середины XX века никто не проявлял к ним особого интереса. И лишь в последние годы в связи с относительным дефицитом марганцевой руды подводные богатства приковали к себе внимание ученых. Районы залегания этих конкреций были тщательно изучены - результаты оказались ошеломляющими. По предварительным (и, можно смело добавить, скромным) подсчетам, только в Тихом океане скопилось примерно 100 миллиардов (!) тонн прекрасной железно-марганцевой руды. Именно руды: ведь содержание марганца в ней доходит до 50%, а железа - до 27%. (Концентраты некоторых конкреций содержат 98% двуокиси марганца и могут быть использованы без дальнейшей переработки, например, в производстве электрических батарей).

Не меньшими богатствами располагает и Атлантический океан. А совсем недавно экспедицией советских ученых на «Витязе» железо-м арганцевые конкреции обнаружены и на дне Индийского океана. Расчеты показывают, что и этот океан не беднее своих «коллег».

Как полагают океанологи, конкреции возникли в результате концентрации минеральных веществ из водных растворов вокруг какого-либо тела. Некоторые ученые считают, что здесь дело не обошлось без участия морских бактерий - «микрообогатителей». Недавно ленинградские биологи обнаружили не известные ранее виды так называемых металлогенических бактерий, способных извлекать из воды и концентрировать марганец. В лабораторных условиях «подводные металлурги» проявили завидную работоспособность: за две-три недели они создавали марганцевые конкреции величиной со спичечную головку. Если учесть, что сами эти «труженики» едва различимы под микроскопом, то такую производительность нельзя не признать весьма высокой.

Своей формой океанские конкреции напоминают клубеньки картофеля. Цвет их - от коричневого до черного - зависит от того, что в них преобладает - железо или марганец. При большом содержании марганца их окраска становится совершенно черной.

Обычно размеры конкреций колеблются от долей миллиметра до 15 сантиметров. Однако встречаются отдельные образования значительно больших размеров. В музее Скриппсовского океанографического института (США) хранится конкреция весом 57 килограммов, найденная в районе Гавайских островов. Еще крупнее оказалась конкреция, случайно запутавшаяся в петлях подводного телеграфного кабеля при подъеме его на ремонт - она весила 136 килограммов. К сожалению, этому уникальному образцу не суждено было стать музейным экспонатом: после изучения и зарисовки он был по недоразумению выброшен за борт. Однако все рекорды побила полутораметровая железо-марганцевая конкреция, поднятая на борт «Витязя» в Тихом океане: глыба весила почти тонну.

Многие страны уже всерьез заинтересовались проблемой разработки океанских складов. Разумеется, при этом ученым и инженерам придется решить немало сложнейших технических задач. Уже сейчас создаются специальные подводные лодки, тракторы-амфибии, экскаваторы на поплавках и другое оборудование для добычи сокровищ с океанского дна. «Океанорудная» промышленность будет иметь неоспоримое преимущество перед горнорудной: не нужно прокладывать дороги и коммуникации, как на суше. Суда доставят людей и оборудование в любую точку океана и смогут транспортировать добытые полезные ископаемые по какому угодно нужному маршруту. Голландские конструкторы, например, разработали проект подводного гусеничного экскаватора-автомата, предназначенного для добычи на морском дне марганцевых и других руд, причем этот автоматический «горняк» способен трудиться на глубине до 5 километров. Все его механизмы будут приводиться в действие электричеством. В роли «машиниста» предполагается использовать телевизионную камеру, которая позволит оператору, находящемуся на борту океанского рудовоза, добывать из пучины полезные ископаемые. Спиральный ротор экскаватора будет захватывать порцию руды и направлять ее в корпус машины.

Проект батискафа, предназначенного для разведки подводных месторождений нефти и газа, залежей марганцевого сырья на морском дне и для других поисковых целей, создается в Японии. Батискаф водоизмещением 30 тонн, рассчитанный на трех человек, будет способен погружаться на глубину до двух километров и перемещаться в воде с довольно большой скоростью и маневренностью. Аппарат сможет находиться в океанских пучинах, не поднимаясь на поверхность, более трех суток. В начале 80-х годов японские ученые и конструкторы намерены приступить к созданию исследовательского подводного судна, которое будет проводить разведку полезных ископаемых и изучение рыбных ресурсов океана на глубинах до шести километров.