книги из ГПНТБ / Казаков Б.И. Металлы рассказывают о себе

ное и был поставлен вопрос о реквизиции рудников Толмачева и передаче их в ведение кабинета двора, что и было сделано.

Немцы были «своими людьми» при царском дворе и не упускали возможности помешать русской промышленно­ сти разрабатывать отечественные 'месторождения воль­ фрама. Когда в 1931 году в Московском университете раз­ бирали старые 'минералогические коллекции, то нашли образцы шеелита из неизвестного до того года месторож­ дения в Могол-Tay в Таджикистане. Выяснилось, что образцы доставили <в 1912 году іи тогда же группа круп­ ных геологов-ко'нсультантов забраковала месторожде­ ние, как нерентабельное. Специально посланная в по­ следующие годы комиссия установила, что Могол-Тау может давать промышленный вольфрам.

Конец вольфрамовой лихорадки

Война закончилась разгромом Германии, и обстанов­ ка на вольфрамовом рынке сразу изменилась. Не стало такой острой нужды в этом металле, и добыча его резко упала. Упала и цена на вольфрам. Искатели удачи в Америке стали «вылетать в трубу».

Вне конкуренции оказался китайский вольфрам. До­ бывалось его много (Китай к концу войны занял первое место), месторождения были исключительно богаты, а труд китайского рабочего ценился так дешево, что, не­ смотря на самые примитивные способы добычи, китай­ ский вольфрам продавался по самой дешевой цене. Да и добычей его занимались не горняки, а земледельцы в виде побочного промысла. Обогатительных фабрик в Китае не было, вся работа велась вручную. Американской промыш­ ленности было, конечно, выгоднее покупать дешевый

160

китайский вольфрам, чем свой отечественный по более дорогой цене.

В 1921—1922 годах добыча вольфрама в Америке за­ мерла совсем, так как издержки производства не покры­ вались теми деньгами, что выручались от продажи вольф­ рама.

В целях борьбы с иностранной конкуренцией с. 1922 года в Америке ввели тяжелую пошлину на ввози­ мый вольфрам. Ввоз вольфрама в Америку почти прекра­ тился. Мы говорим «почти», потому что китайский воль­ фрам по-прежнему шел в Америку. Торговая единица китайского вольфрама обходилась в 2—3 доллара; по­ шлина составляла 7,14 доллара, цена таким образом воз­ растала до 9—10 долларов, а американский вольфрам не мог продаваться дешевле, чем по 12 долларов.

В Бирме с окончанием войны добыча вольфрама тоже заглохла. Английское правительство прекратило закупку вольфрама, предприятия стали закрываться, а рабочие, главным образом китайцы и малайцы, уехали из Бирмы. Бирма продолжала добывать вольфрам, но только попут­ но при разработке оловянных руд.

Хотя с окончанием войны и произошел резкий спад в добыче вольфрама, о нем не забывали. В 1918 году миро­ вая добыча вольфрама составляла 32 000 тонн, а после войны всего лишь 6 000 тонн в год. Великие державы еще в период войны установили над добычей вольфрама поли­ тический или коммерческий контроль. Англия контроли­ ровала Бирму, Новую Зеландию, Южную Африку, Малайю (Индонезию), Индию, Австралию. Франция осуществляла контроль над добычей вольфрама в Тонки­ не (Вьетнам) и отчасти в Португалии, Аргентине и Боли­ вии. Под контролем Германии в это время находились лишь Австрия, Венгрия, Испания и Португалия. Амери-

канский контроль распространялся на Канаду, Мексику, Перу, Боливию, Аргентину, Японию, Китай, Португалию и Сиам (Тайланд).

Может показаться странным, что Португалия, зани­ мавшая по добыче вольфрама в предвоенные годы третье место, после войны, когда произошел такой решительный спад в разработке руд этого металла, не остановила добычи вольфрама, а лишь чуть снизила ее размеры. Она опять оказалась на третьем месте, уступая лишь Ки­ таю и Бирме.

Дело в том, что побежденная Германия, мечтая о ре­ ванше, решила обеспечить себя источником вольфрама на европейском континенте. Поэтому она всячески под­ держивала Португалию, став главным покупателем пор­ тугальской вольфрамовой руды, которая, надо отметить, отличалась исключительно высоким качеством.

Вольфрамовый голод

В России первая вольфрамовая сталь была выплавле­ на на Мотовилихинском заводе в Перми и затем на Путиловском заводе. Советская власть придавала большое значение добыче отечественного вольфрама, можно ска­ зать, что сразу по окончании 'гражданской войны в 1922 году по заданию ВСҢХ были начаты широкие гео­ логические работы по изысканию редких металлов в том числе и вольфрама.

Тяжелая индустрия России лишь при Советской вла­ сти начала свое бурное развитие. Первая пятилетка по­ ставила перед промышленностью величественные задачи. Вольфрамовые рудники не могли за такой короткий срок покрыть нужды развивающейся индустрии. Голодные химические заводы обратились даже к металлургическим

162

отбросам. В том же 1931 году научный отдел центральной химической лаборатории завода редких элементов провел работы, давшие возможность извлекать из окалины 80—85 процентов вольфрама от всего его содержания, причем это стало обходиться даже дешевле, чем получе­ ние его из руд. Через определенное время был разработан метод, позволяющий извлекать из окалины уже 95 про­ центов вольфрама.

Борьба за свет

Средневековые алхимики имели обыкновение обозна­ чать металлы значком, который соответствовал тому или иному небесному светилу. Золото обозначалось знаком Солнца, серебро — знаком Луны, ртуть (за свою подвиж­ ность) — знаком Меркурия, свинец — Сатурна и т. д. Пожалуй, в этой алхимически-астрономической системе обозначений для вольфрама, больше чем для чего-либо, подошел бы значок Марса — бога войны. Ведь, прочтя все вышеописанное, вы можете подумать, что вольфрам толь­ ко для войны и нужен.

Это далеко не так. В мирном строительстве вольфрам играет очень большую роль. Мы до сих пор не упомянули о давнем (до первой мировой войны) применении вольф­ рама, благодаря которому мы имеем яркий электриче­ ский свет.

Сейчас мы к нему так привыкли, что и не задумыва­ емся над тем, как замечательно было в свое время изоб­ ретение электрической лампочки.

Первые электрические лампочки имели угольную нить, светили они тусклым красноватым светом. Почему имен­ но уголь был использован для этого, а не железо или ка­ кой-нибудь другой металл? Потому что уголь (или угле­ род)— самый тугоплавкий элемент, а чем больше мы

сможем нагреть электрод, тем больше будет его свето­ отдача. Материал для нити испробовали всевозможный: для Эдиссона, как известно, доставлялись образцы дре­ весных пород со всего земного шара, из которых он про­ бовал изготовлять уголь для лампочек.

В 1898 году Аэур фон Вельсбах изготовил лампочку с нитью из редкого металла осмия, затем в 1903 году была предложена танталовая пить. Эта последняя вытеснила и угольные и осмиевые лампочки благодаря своей эконо­ мичности (на одно и то же количество затраченной энер­ гии давала большую светоотдачу).

В 1906 году наш соотечественник Лодыгин, являющий­ ся первым создателем электрической лампочки, ввел в

употребление лампочку с нитью из вольфрама. Уже гово­ рилось, что вольфрам по своей тугоплавкости уступает только углероду, и, естественно, что его светоотдача оставляла позади светоотдачу всех других элементов. Свет такой лампочки ярко-белый, ровный; прочность же вольфрамовой нити дала возможность не опасаться механических сотрясений. В борьбе за свет победил

одной тонны металла, в ротором содержится 70 процен­ тов вольфрама, можно изготовить нити для 18 000 000 электрических лампочек.

В 1929 году американцы подсчитали экономию, кото­ рую дает им применение вольфрама в промышленности. Оказалось, что одно лишь введение вольфрамовой нити в электрическую лампочку экономит электроэнергии на сумму (на наши деньги) 4 миллиарда рублей, тогда как вольфрама расходуется всего лишь на 120—130 тысяч рублей.

164

Ч у д е с н ы й м е т а л л

Если взять кусок вольфрама весом в 2 килограмма и вытянуть его в нить, то такую нить можно будет протя­ нуть от Москвы до Саратова. Проволока из вольфрама отличается исключительной прочностью. Она обладает и еще одним очень ценным качеством: устойчива по отно­ шению к воздействию кислот и щелочей.

На заводских установках, где приходится отфильтро­ вывать кислоты и щелочи, такая проволока незаменима: из нее изготовлены сетки в заводских фильтрах. Благода­ ря тугоплавкости вольфрамовая проволока употребляет­ ся для нагрева высокотемпературных электропечей.

В электротехнике вольфрам вообще имеет большое применение. Общеизвестные автомобильные «свечи» в своих контактах имеют вольфрам. В каждом автомобиль­ ном моторе имеются аккумуляторы — батареи гальвани­ ческих элементов с определенным запасом электрической энергии. Мы знаем два основных типа таких аккумуля­ торов: свинцово-кислотные, и железо-никелево-щелоч­ ные. Напряжение, которое дают те или другие, примерно 2—2,5 вольта. Ученый Кернер сделал попытку использо­ вать в качестве электрода аккумуляторов вольфрам. Ему удалось изготовить такие аккумуляторы, которые давали напряжение в три раза больше — 6,2 вольта. К сожале­ нию, сила тока этих аккумуляторов непостоянна, и они не получили широкого применения.

В 1895 году ученым Рентгеном были открыты Х-лучи, которыми, как оказалось, можно просвечивать непрозрач­ ные предметы. В наше время рентгеновы лучи, как их стали называть, вошли в обиход больниц и клиник.

Великое начинание потребовало больших жертв: вра­ чи, работавшие на первых рентгеновских установках,

165

жестоко страдали и а конце концов умирали от постоян­ ного воздействия этих лучей на их организм. Сейчас для защиты обслуживающего персонала существует спе­ циальная просвинцованная одежда, защитные свинцовые экраны. Такие экраны задерживают лучи рентгена. Чем больше масса экрана, тем лучше он защищает от лучей. Вольфрам, обладая большой массой (удельный вес 19,3), очень хорошо заменяет свинец, позволяя делать защит­ ные экраны более тонкими.

Широко известны в наше время и так называемые катодные лучи. В запаянной трубке, из которой откачен воздух, находятся два электрода, подключенные к источ­ нику тока. В темноте такие трубки при присоединении к электрической батарее начинают светиться. Лучи идут от одного электрода к другому. Лучи эти, называемые катод­ ными, представляют собой поток электронов, вырываю­ щихся из одного электрода-катода. В качестве материала для катодов пробовали разные металлы и установили, что, чем сильнее можно нагреть металл, тем сильнее будет его эмиссия (испускание электронов). И опять ока­ залось, что вольфрам здесь дает самый лучший эффект.

Ф окус Вуда

Известный американский физик Роберт Вуд заслужил прозвище «чародея XX века», и до сих пор о нем ходит масса анекдотов.

Однажды он занимался в своей лаборатории с труб­ кой, в которой получал катодные лучи. Так как ему инте­ ресно было наблюдать свечение с торцовой части трубки, то он изготовил трубку своей конструкции: концы ее от­ гибались под прямым углом, и в них помещались элект­ роды. Одним из электродов служила тонкая вольфрамо-

166

вая проволочка. Пространство в трубке было наполнено разреженным водородом не в состоянии молекул, а в со­ стоянии атомов. Вольфрамовую проволочку ученый стал нагревать добела. Закончив опыт, Вуд разъединил цепь и вдруг с изумлением заметил, что и при отключенном аккумуляторе, который питал трубку, проволочка про­ должала светиться ярким белым светом.

В это время в лабораторию вошел другой известный физик Астон. Увидев раскаленную вольфрамовую прово­ лочку, не соединенную с источником питания, он широко раскрыл глаза: не может этого быть! Это противоречит всем законам физики — энергия берется «из ниоткуда»!

— У вас ведь один полюс аккумулятора все же сое­ динен с электродом,— сказал он Вуду.— Может быть, в этом дело?

Вуд молча снял все провода с трубки. Нить продолжа­ ла светиться!

Над этим эффектом пришлось поломать голову обоим ученым. Выяснилась очень интересная и совершенно не­ ожиданная причина этого явления: вольфрам вызывал перестройку атомов водорода, точнее, объединение ато­ мов в молекулы, при этом стало выделяться тепло. Это тепло и раскаляло вольфрамовую проволочку добела, хотя электрический ток уже не подавался.

Эффект этот Вуд продемонстрировал исследователям из промышленной компании «Дженерал-электрик». На этот раз он подсоединил к трубке насос и понизил давле­ ние водорода в ней до 1/700 атмосферного давления. Газ сохранял почти комнатную температуру, а проволочка все же разогревалась добела. Все присутствующие были поражены опытом Вуда.

Особенно заинтересовался эффектом доктор Ленг­ мюр. Он задумался: если такой эффект получается при

167

низком давлении водорода, то что же может произойти при нормальном атмосферном давлении? После долгой и упорной работы Ленгмюр взял патент на совершенно новый вид сварки металлов. Атомно-водородная сварка, предложенная Ленгмюром, дает возможность сваривать различные стали, алюминий, медь, латунь в тонких ли­ стах, не прожигая их; шов сварки при этом получается чистым и ровным. В этом способе струя водорода, про­ ходя между двумя вольфрамовыми электродами, попа­ дает в зону электрической дуги; при этом молекулы водорода распадаются на атомы и эти последние, устре­ мившись на металл, восстанавливают окислы на его поверхности. Соприкасаясь с относительно холодным металлом, атомы вновь объединяются в молекулы, и вы­ делившееся при этом тепло сваривает металл. Необычай­ ный «фокус» Вуда с вольфрамовой проволочкой привел к открытию важного производственного процесса.

Красни, огни, реактивы

Когда мы говорили о сталях, твердых сплавах, нитях накаливания, то имели в виду вольфрам как металл. Широкое применение вольфрама-металла просто необхо­ димо современной промышленности. Но ведь вольфрам может быть и в виде тех или иных соединений с другими элементами (окислы, соли и т. д.).

Коснемся немного применения такого вольфрама. В середине XIX столетия, когда научились выплавлять ферровольфрам (сплав вольфрама с железом), разрабо­ тали и способ получения натриевой соли вольфрамовой

168

нии с открытым огнем, а лишь тлели, что далеко не так опасно. Для придания огнестойкости вольфрамовыми сое­ динениями стали пропитывать и дерево. Этой же солью стали утяжелять ткани. Тяжелые дорогие шелка обрабо­ таны именно вольфрамитом натрия. Некоторые ткани стали пропитывать вольфрамовыми солями с тем, чтобы сделать их непромокаемыми. Тот же вольфрамит натрия стал служить протравочным средством при крашении тканей.

Сплав из меди, олова и вольфрама называется вольф­ рамовой бронзой. Так же называют целую серию красок, изготовленных из вольфрамовых соединений. Существует желтая краска, называемая шафранной бронзой; дорогая краска темно-синего цвета, индиго, называется вольфра­ мовой синью; лучшая краска лимонно-желтого цвета — вольфрамовая желть. Краски эти широко используются полиграфической промышленностью.

Вольфрамовые бронзы применялись очень давно, ког­ да еще понятия не имели о существовании вольфрама. В Китае еще с XVII века до сего времени сохранились прекрасные фарфоровые изделия, окрашенные в необы­ чайный цвет персика. В наше время стали интересоваться, что за состав придает такой оттенок этим краскам? Ока­

содержащую хром, фиолетовую, синюю, голубую, имею­ щие в своем составе, помимо вольфрама, кобальт. Кра­ ски эти применяются для нанесения рисунков на стекло н фарфор, но кроме того, их используют в производстве керамических изделий для получения глазури.

Вольфрамовые соединения, добавленные в состав го­ рючих смесей, дают цветные огни.

169