Занимательно о железе - Николай Мезенин

Швейцарский ученый Франк, обнаруживший подобные включения много лет спустя после Чернова, принял их за выделения алмаза, очевидно, по аналогии с крупинками искусственных алмазов, полученных Муассаном при мгновенном затвердевании чугуна. В 1895 году Франк и Россель заявили, что как метеоритное железо, так и искусственно полученное железо и сталь содержат маленькие алмазы.

Открытие Черновым кристалликов карборунда в стальной болванке явилось весьма важным фактором для выявления взаимоотношения между углеродом и прочими компонентами стали. Работа Чернова доказывала отсутствие выделений углерода в стали в виде алмазов.

Английский металлург Норберн в опубликованной в 1939 году схеме затвердевания железоуглеродистых сплавов вновь подтвердил невозможность существования в закристаллизовавшейся стали свободного углерода в форме алмаза. Он доказал, что карбид железа, не находящийся в твердом растворе, то есть в форме свободного углерода, легко разлагается с образованием графита.

В наше время синтетические алмазы получают иначе. Еще в 1939 году ленинградский физико-химик О.И. Лейпунский выяснил, что для превращения графита в алмаз в твердой фазе необходимы давление около 6000 МПа и температура 1700–1800°С. Он указал также на возможное образование алмаза и при несколько меньших давлениях, если использовать вещество с относительно невысокой температурой плавления и достаточной растворимостью углерода. В качестве одного из таких веществ называлось железо.

Теперь из графита в условиях высоких давлений и температур в мире ежегодно получают несколько миллионов карат синтетических алмазов. Новый материал используется для изготовления абразивного инструмента, а также в виде паст и порошков для доводочных и притирочных работ.

Используют алмазы и в металле. Если на зерна алмазного порошка нанесено карбидометаллическое покрытие, они приобретают повышенную прочность. Спаянные в агрегаты зерна благодаря ветвистому строению надежно удерживаются в связке шлифующего инструмента, сообщая ему высокую стойкость и работоспособность. Металлизованные агрегированные алмазные порошки используются для получения шлифовальных кругов на органической связке.

Золотистый чугун

Имеет ли доменная печь какое-либо отношение, например, к добыче… золота? Оказывается, имеет.

Русский металлург П.П. Аносов, который разгадал тайну булата, в прошлом столетии предложил использовать доменную печь для извлечения золота. Вот история этого необычного предложения.

Будучи начальником горного округа златоустовских заводов, Аносов много занимался вопросами золотодобычи. На миасских промыслах работала золотопромывочная машина его конструкции. Исследуя существующие способы извлечения золота, он выяснил, что при промывке золотых песков добывали намного меньше золота, чем его содержалось фактически в песках.

Аносов поставил перед собой задачу — найти новые пути извлечения драгоценного металла из песков. Вскоре он предложил оригинальный метод — доменную плавку песков с высоким содержанием золота. Суть его метода заключалась в том, что при доменной плавке золото перейдет в чугун и потом его можно будет извлечь, растворяя металл в серной кислоте.

Способ был сначала проверен на плавке в небольших тиглях, а затем начали плавить пески в шахтной медеплавильной и в доменной печах. Опытные плавки дали неплохие результаты: при доменной плавке выход золота был в 28 раз больше, чем при обычной промывке золотого песка.

Свои опыты с золотом Аносов проводил в начале 1837 года. Первое сообщение о них он отправил в Петербург 20 марта. Обычно медлительная бюрократическая машина империи Николая I начала действовать в спешном порядке — ведь речь шла о золоте! Ученый Комитет Корпуса горных инженеров на специальном заседании заслушал доклад “О последствиях произведенных господином Аносовым опытов над обработкою золотосодержащих песков”.

“Сей способ, — говорил докладчик, — уже в началах и существе своем весьма важен и принадлежит к числу самых счастливых и богатейших последствиями открытий в области горнозаводского производства. Господину Аносову исключительно принадлежит честь завершить важный переворот в золотом производстве и разлить новый свет на эту отрасль промышленности. Самая простота процесса ручается за его совершенство и выгоды”.

Ученый комитет 28 апреля принял решение о продолжении опытов Аносова. О них доложили царю, и на докладной записке по этому вопросу тот не замедлил написать резолюцию: “Согласен. Мне любопытно знать подробнее сие производство. 30 апреля 1837 г.”

Министр финансов направил Аносову письмо: “Объявляю вам мою просьбу и мое приказание обратить на сие дело неусыпное ваше внимание, донося почаще об успехах ваших действий”.

Летом в Екатеринбург приехал новый начальник заводов Уральского хребта генерал В.А. Глинка. Аносов ожидал от него большой помощи, ведь Глинка был участником совещания Корпуса горных инженеров, на котором опыты получили такую высокую оценку.

Но изобретатель помощи не дождался. В Екатеринбурге среди горных офицеров нашлись недоброжелатели Аносова. Видимо, под их влиянием Глинка начал действовать против Аносова. В июле он объявил, что лично явится в Златоуст для ревизии опытов.

В большой спешке проводилась подготовка опытов. Автора изобретения фактически отстранили от дела. Состав песков для плавки предварительно не был проверен, плавка велась без контроля. Одним словом, все делалось иначе, чем при Аносове. Опыты не дали удовлетворительных результатов. Через месяц Глинка послал рапорт, где писал: “Удобства плавки чугуна на песке не подтвердились”.

Аносов отказался подписать “Журнал действий комиссий” и, несмотря на запрет Глинки, продолжал сам опыты. Ему снова удалось извлечь золото из чугуна и он послал его на Монетный двор. В декабре 1837 года директор Монетного двора сообщал, что получил от Аносова пять пакетов с золотом, извлеченным при плавке песков.

Сановный чиновник Глинка оказался сильнее горного офицера Аносова. Горный департамент решил прекратить опыты, а министр финансов на докладной записке наложил резолюцию: “Согласен”.

А опытами Аносова заинтересовались уже за границей. Генерал-майор Андельгонд писал из Парижа, что вся ученая Европа заинтересована опытами Аносова и что французские химики соглашались их продолжать. Спустя год пришел запрос даже из Египта — вести об аносовских опытах дошли и до египетского паши.

Однако царские чиновники не дали Аносову довести дело до конца.

Опасный сплав

Доменный цех Челябинского металлургического комбината. У газовой будки лежит более десятка образцов проб выплавляемого на печи ферросилиция — сплава кремния с железом. Горновой печи знакомит молодых выпускников техучилища с образцами.

— Из этого чугуна отливку не получишь и в сталь не переплавишь, — говорит он. — А для металлургии он нужен, как воздух для человека. Вот, к примеру, чтобы мартеновцам выплавить высококачественную сталь, надо добавить в нее наш ферросилиций, содержащий 10–14% кремния. Добавляется его очень мало, в твердом виде. Служит он как приправа у хозяйки, а для стали — раскислитель. Его плавят на ферросплавных заводах в специальных печах. Но там его получают в небольшом количестве. Чтобы получить в домне такой чугун, нужно специально готовить сырье: восстановить кремний из руды и не дать ему в виде кремнезема уйти вместе со шлаком. Для этого мы и развиваем более двух тысяч градусов температуры в горне — заставляем тем самым кремний переходить в чугун. Жжем кокса в два раза больше, чем на обычном передельном чугуне, а кокс засоряет и горн, и фурмы. И тут с ним беда. В придачу еще фурмы горят да выбрасывают до десятка тонн этого огненного мусора из домны[2].

… В мае 1908 года из Стокгольма вышел пароход “Улеаборг”. На следующее утро после отплытия пассажиры второго класса и часть команды заболели. Все заболевшие оказались около трюма и чувствовали во время пути исходивший оттуда чесночный запах. Их перевели в каюты первого класса, более удаленные от грузовой части парохода. Тем не менее один из заболевших к вечеру умер. По прибытии в Индию груз отправили на берег, а пароход пошел дальше. Все больные выздоровели, кроме одного матроса, умершего два дня спустя.

Причиной отравления оказался ферросилиций — сплав, о котором говорилось выше. В начале XX века были зарегистрированы и другие случаи отравления от ферросилиция. Только за 1905–1908 годы было отмечено девять случаев отравления. Это привело к тому, что почти все крупные судовые компании стали отказываться от приемки грузов с опасным сплавом.

Начались исследования причин подобного действия ферросилиция. Было замечено, что отравления связаны с выделением из сплава газа (ацетилена) с сопутствующими ему примесями. Выяснилось также, что разлагаться и выделять газы могут лишь некоторые сорта ферросилиция с определенным содержанием кремния.