Металлы и человек
Шрифт:
Металл — это основа народного хозяйства и нашей страны. «Прежде всего надо сказать о развитии черной и цветной металлургии», — начал конкретный разговор о цифрах семилетнего плана по отдельным отраслям Никита Сергеевич Хрущев. Металл — это тракторы и комбайны на полях нашей страны, а это сегодня первооснова и хлеба и мяса. Металл — это буровые вышки нефтепромыслов, это паровые и гидравлические турбины, это провода высоковольтных линий, а значит, это энергия нашей страны. Металл — это тепловоз и бесконечные нити рельсов под ним, это стремительный самолет и космическая ракета, заглянувшая за Луну. Это тонкая схема телевизионного приемника и смелый пролет прыгнувшего через пропасть
Из всего бесконечного разнообразия вопросов, связанных с металлом, здесь мы будем говорить о том, как человек добывает металлы, как использует их для своих нужд, о том, как он покорил металлы и властвует над ними. Ибо это книга о технике.
II. ИЗ ЩЕДРЫХ НЕДР ПЛАНЕТЫ
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
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.
Родная планета Земля богата нужными человеку элементами, в том числе и металлами. Так, в среднем по весу земная кора содержит:
кислорода 49,1 %
кремния 26,0 %
алюминия 7,5 %
железа 4,2 %
кальция 3,3 %
натрия 2,4 %
магния и калия по 2,3%
Водорода, составляющего основную массу вещества Вселенной, в земной коре содержится лишь около 1 процента. Но она включает в свой состав важных для техники металлов:
титана 0,5 %
марганца 0,1 %
циркония 0,03 %
стронция, ванадия, хрома и никеля по 0,02 %
лития, бериллия и меди по 0,01%
Остальных металлов в земной коре еще меньше. Так, например:
кобальта 0,003 %
свинца 0,0016 %
цинка 0,005 %
олова 0,004 %
Металлов атомной энергетики в земной коре:
тория 0,0008 %
урана 0,0003%
Еще меньше драгоценных металлов:
серебра 0,00001 %
золота 0,0000005 %
платины 0,0000005 %