5. "Серебро из глины"

В 1855 г. на Всемирной выставке в Париже всеобщее внимание привлек новый металл - "серебро из глины", как называли тогда алюминий.

Полученный в чистом виде Велером в 1827 г., алюминий в середине XIX в. умели добывать лишь в ограниченных количествах. Способ получения его, предложенный в 1854 г. Сен-Клер-Девиллем, был очень дорогим и сложным, так как требовал применения очень дорогого натрия для вытеснения алюминия из его соединений.

Первые тридцать килограммов алюминия, полученные по способу Дегилля, потребовали издержек в сумме семидесяти двух тысяч франков. Красивый и легкий серебристый металл был доступен только для изготовления драгоценностей. Необходим был длительный и напряженный труд для того, чтобы превратить алюминий в металл широкого использования. При решении этой задачи почетное место принадлежало русским исследователям.

В 1863 г. Николай Николаевич Бекетов опубликовал труд: "Исследования над явлениями вытеснения одних элементов другими". В этой работе особый раздел посвящен "глинию", т. е. алюминию: "Восстановление бария и калия глинием".

Бекетов впервые применил соединения магния для восстановления алюминия из криолита. Способ Бекетова оказался в то время наиболее выгодным для промышленности.

По способу Бекетова начали успешно работать некоторые зарубежные заводы - Руан, Бремен. Промышленники же царской России, что было обычным явлением, не сумели использовать и этот русский вклад, так же как и другое важное открытие выдающегося ученого, описанное им в названном выше труде.

Изучая вытеснение одних химических элементов другими, он впервые осуществил вытеснение металлическим алюминием бария и калия из их окислов. Продолжая опыты в этом направлении, Бекетов в дальнейшем разработал способы восстановления металлическим алюминием из руд многих других металлов, вплоть до рубидия и цезия.

Так, в шестидесятых годах XIX в. Бекетов открыл реакции, которые легли в дальнейшем в основу алюминотермии, то есть восстановления алюминием металлов из их окислов. Открытые Бекетовым реакции широко использовали для производства чистых металлов, для получения некоторых сплавов, а также для изготовления искусственного корунда. В 1897 г. Гольдшмидт пришел к мысли использовать огромные количества тепла, выделяющиеся при действии порошка алюминия на окислы металлов. Так был создан гермит - смесь порошка алюминия с окислами металлов: железа, хрома, марганца. Термит используется в дни мира для сварки рельсов и т. д., а в дни войны применяется для зажигательных бомб. Действие термита вызывается реакцией смеси алюминия и окиси бария, то есть именно той конкретной реакцией, которую еще в шестидесятых годах XIX в. открыл Бекетов.

Русское творчество в развитии металлургии алюминия не ограничивается вкладом Н. Н. Бекетова.

Основным сырьем для получения этого металла теперь, как известно, являются бокситы, из которых получают глинозем, перерабатываемый далее и дающий металлический алюминий. Первое время бокситы для получения глинозема обрабатывали по способу Ле-Шателье: спекание боксита с содой, последующее выщелачивание водой, разложение раствора углекислотой.

Высокая цена соды вызывала многочисленные попытки заменить ее более дешевыми веществами. Долгое время не удавалось добиться успеха. Задачу блестяще решил русский инженер Д. А. Пеняков, заменивший соду дешевым сульфатом натрия.

Привилегия, заявленная 3 июля 1892 г. Д. А. Пеняковым на новый способ производства алюминатов и выданная 20 января 1899 г., удостоверяет, что он изобрел получение из бокситов алюминатов, применяя взамен углекислых щелочей "их сульфаты в связи с их сернистыми соединениями". Кроме того, как показывает вторая его привилегия, заявленная и выданная в те же сроки, он изобрел: "Способ получения сернистого алюминия или двойных сернистых соединений его с другими сернистыми металлами и восстановления его в металлический алюминий".

26 февраля 1901 г. Д. А. Пеняков подал заявку на новое изобретение: "Способ получения алюминатов путем накаливания смеси глиноземного материала, сульфата и угля". 31 января 1903 г. он получил привилегию № 7491, утверждавшую за Россией изобретение, предмет которого был определен следующим образом: "Способ получения алюминатов путем накаливания смеси глиноземного материала, сульфата и угля, отличающийся тем, что в смесь вводят лишь около одной четверти того количества угля, которое необходимо для восстановления сульфата с тою целью, чтобы перевести всю серу последнего в сернистый ангидрид и устранить образование сернистых соединений в алюминатных щелоках".

Лучшим признанием заслуг Пенякова было создание французских и бельгийских заводов, вырабатывающих глинозем по способу, созданному русским инженером.

В 1889 г. К. И. Байер, изыскивавший способы изготовления чистого гидрата алюминия для протравы русского кумача, разработал в России новый способ производства глинозема из бокситов. Он открыл, что можно обойтись без разложения углекислотой щелочных растворов алюмината натрия, используя только в качестве затравки небольшую присадку свеже осажденного гидрата глинозема. В 1889 г. новый способ успешно применили на Тентелевском химическом заводе в Петербурге.

В 1892 г. на химическом заводе в Елабуге на р. Каме успешно ввели непосредственную обработку бокситов раствором едкой щелочи, проводимую в автоклавах при высоком давлении.

Сочетание непосредственной обработки бокситов щелочными растворами и последующее самопроизвольное разложение полученного алюмината натрия представляет единственный способ получения глинозема из бокситов, применяемый в наши дни мировой алюминиевой промышленностью.

Дело, начатое в Петербурге и в Елабуге, быстро подхватили за рубежом. В 1893 г. пущен во Франции близ Марселя первый крупный завод, вырабатывавший для производства алюминия глинозем по способу, созданному в России. Теперь все заводы мира производят для выработки алюминия глинозем по способу, рожденному на берегах Невы и Камы.

Немало еще других ценных открытий в области металлургии алюминия сделано русскими учеными. Наиболее замечательны работы П. П. Федотьева.

В восьмидесятых годах XIX в. француз Геру и американец Холл изобрели способы выделения алюминия из глинозема при помощи электролиза; была создана электрометаллургия алюминия, в основе которой лежали лишь данные практики.

Так продолжалось до того времени, когда в дело вмешалась русская мысль.

В 1910 г. профессор Петербургского Политехнического института Павел Павлсвич Федотьев приступил к разработке теории электрометаллургии алюминия. В 1912 г. в "Известиях Санкт-Петербургского Политехнического института" был опубликован его труд: "Экспериментальное исследование по электрометаллургии алюминия". Этот замечательный труд переведен на иностранные языки. Федотьев превратил электрометаллургию аллюминия в науку.

В дальнейшем он успешно развил теорию электрометаллургии алюминия, опубликовав работы, получившие мировое признание. Россия стала родиной классических работ еще в одной отрасли знания, вошедших в общечеловеческую сокровищницу культуры. Современники и ученики Федотьева внесли также немало новых вкладов в теорию и практику производства алюминия, получившего огромное развитие в стране победившего социализма.

Замечательные вклады внесены русскими новаторами также в металлургию меди, никеля, кобальта, свинца, цинка, олова, магния и иных цветных металлов, а также в металлургию легких и редких металлов. Об этих вкладах должны быть написаны специальные труды, а здесь ограничимся лишь для общего представления напоминанием о некоторых русских новшествах в металлургии меди.

В 1866 г. русский инженер Семенников предложил применить необычайное решение при переделе штейнов на черновую медь. Он выдвинул идею продувать штейны в конверторах, созданных ранее Бессемером с совершенно другой целью - для производства стали.

Опыты Семенникова, а также последующие опыты русских инженеров Иоссы и Лалетина, проведенные на Богословском и Боткинском заводах, дали мировой металлургии новый и притом отличный способ передела штейнов на черновую медь.

Начинание Семенникова успешно продолжили другие русские инженеры. В 1885 г. на Богословских заводах построили четыре мощных конвертора, а в дальнейшем они получили всеобщее распространение в мировой практике.

Семенникову принадлежит еще одно очень важное изобретение. Запасы окисленных руд, известные в то время, были почти исчерпаны, наличные же запасы медистых пиритов были огромны. Естественно, возникла проблема переработки последних. В 1865 г. Семенников предложил оригинальный способ переработки медистых пиритов с использованием при плавке тепла, образующегося при сжигании серы пиритов. Идеи русского инженера, открывшего новые возможности развития металлургии меди, были подхвачены мировой практикой.

Много замечательных новшеств ввели в жизнь и другие русские инженеры, работавшие по металлургии цветных и редких металлов.