Таинственность очевидного - Новиков Энергий Алексеевич
Его история начиналась многие тысячелетия назад. Наши далекие предки поклонялись железным пришельцам из космоса — метеоритам. Однако не замечали, что на их собственной планете железо есть повсюду. И не только в виде руды. У острова Диско, который расположен неподалеку от берегов Гренландии, найдены железные глыбы. Из них прямо без переплавки можно ковать различные изделия. Самородное железо находили и в других местах. Случаются и совсем редкостные находки. Геолог А. А. Иностранцев в 1905 году обнаружил на дальневосточном острове Русский самородный чугун. Возник он при контакте раскаленного углерода с рудой.
Правда, такие земные самородки по своему составу отличаются от посланцев Вселенной железных метеоритов. Те содержат много никеля, а земные больше мягких металлов. Может быть, поэтому поплатились своей жизнью лучшие оружейники бухарского эмира. Приказ властителя: выковать меч из куска метеоритного железа — они не выполнили. Нагревая, как было принято издревле, металл, оружейники не догадывались, что никелистый сплав при этом становится более хрупким. Космический самородок нужно было ковать холодным.
Железный век начался в IX–VII столетиях до н. э. и продолжается почти три тысячелетия. Может быть, теперь и наступает его закат, но не по объемам производства. Просто в последние десятилетия все шире используют различные сплавы металлов и их заменители. Нынче железо стоит дешево. Зато у древнего племени хеттов оно ценилось более чем в 6000 раз дороже меди, в 1000 раз дороже серебра и почти в 160 раз дороже золота. Сейчас такое кажется невероятным. Но в те отдаленные времена железный век только зарождался. Шла переоценка ценностей. Происходило примерно то же, что и с алюминием в начале прошлого века. Был очень дорог, а теперь стал гораздо дешевле.
Железа довольно много на нашей планете. Почти 1/20 массы земной коры. Это — миллиарды тонн. 9/10 всех используемых нами металлических изделий — сплавы на основе железа. Когда-то его называли «жалжа», что в переводе с древнего санскритского языка значит «металл, руда».
Бесполезно перечислять железорудные месторождения мира. Их тысячи. Сотни таких залежей и в нашей стране. Курская магнитная аномалия, Криворожский бассейн на Украине, месторождения Урала, Сибири, Казахстана… В целом железной рудой мир обеспечен пока в достатке. Но необходимо все-таки рационально использовать эти клады.
Многие находящиеся на поверхности богатые залежи железа, например Уральских гор, уже разработаны. Добраться до руд КМА, добыть их гораздо труднее. Все чаще новые месторождения содержат металла в 2–3 раза меньше, чем разработанные раньше. А значит, требуется к ним новый технологический подход.
Наши предки получали железо примитивным способом. Устраивали на склонах оврагов печи, похожие на трубы. В них сжигали древесный уголь, заложив предварительно в печи руду. Получали металл вместе со шлаком. Молотом ковали, одновременно отбивая куски шлака. Затем создали домницы. В них с помощью мехов накачивали воздух, чтобы усилить горение. Потом усовершенствовали процесс дутья, перешли на каменный уголь, кокс, а теперь и на дешевый природный газ. Научились получать и сталь. Этот процесс заключен в выжигании и выдувании из чугуна ненужных примесей. Позже создали мартены, конверторы, электроплавильные печи. Тут везде присутствовал огонь.
В последние годы зарождается и беспламенная металлургия. Раздробленная руда обдувается в специальных установках горячим газом. Он «отбирает» из нее все ненужные примеси, оставляя металл. Причем состав конечного продукта можно регулировать, изменяя состояние горячего газового потока.
Когда-то Плиний Старший писал: «Железные рудо-копи доставляют человеку превосходнейшее и зловреднейшее орудие. Ибо сим орудием прорезываем мы землю… обрабатываем плодовитые сады и, обрезая дикие лозы с виноградом, понуждаем их каждый год юнеть. Сим орудием выстраиваем домы, разбиваем камни и употребляем железо на все подобные надобности. Но тем же железом производим брани, битвы и грабежи…».
Да, оно может использоваться повсюду. Черный металл поистине готов выполнять для людей черную работу: в станках и машинах, в водопроводных трубах и железобетонных конструкциях. Труднее ответить на вопрос, где созидательное железо совсем не нужно. Впрочем, железо, разрушающее города и убивающее жизнь, должно поскорее исчезнуть из производства.
Странный двойник железа
По внешнему виду он похож на железо. Однако его мало кто видел. В чистом виде марганец не встречают и почти не используют. Видимо, действуя в полном согласии с природными свойствами очень неустойчивого, а точнее, активного металла, люди нашли ему лучшее применение. Как правило, в химических соединениях или для создания их.
Почти в каждой стране можно встретить марганцевые руды. Очень много их на дне океанов; 2/3 всех известных запасов этого природного сокровища спрятано в недрах нашей страны. В трудные годы после Великой Октябрьской социалистической революции экспорт марганца позволил закупить много необходимых товаров и оборудования, ускоривших становление народного хозяйства.
Современная металлургия не может выдавать качественные металлы без марганцевых добавок в сырье. Благодаря своей химической активности, марганец как бы извлекает из других металлов то, что ухудшает их свойства, например серу и кислород. Марганец тверже железа. Его основная руда — пиролюзит, наоборот, довольно мягкая. Потому, что помимо металла, составляющего более половины, остальное в основном отдано кислороду и воде.
Мы знаем, что железо обладает магнитными свойствами. Похожий на него марганец — немагнитен. В древности не умели различать эти родственные металлы, просто выделяли магнитный и немагнитный железняк. Второй чаще всего был марганцевой рудой. Причину различия видели в том, что она якобы «женского пола», поэтому и немагнитна. По крайней мере так писал в I веке н. э. Плиний Старший. Сегодня даже это свойство марганца ученые сумели изменить. Когда его сплавляют с другими немагнитными металлами, в частности с медью и оловом, сплав приобретает магнитные свойства.
Еще древние стеклодувы заметили, что добавка марганцевой руды осветляет стекло. Отсюда и произошло, вероятно, название металла. Греческое слово «манганеза» значит очищать. Когда вы пользуетесь марганцовкой, то можете заметить, что ее раствор быстро меняет цвет, светлеет, особенно при нагреве.
С химическими соединениями металла можно проделывать и любопытные фокусы. Растворив в воде пиролюзит, селитру и едкий калий, получим раствор зеленого цвета. Постепенно цвет его сам по себе становится синим, фиолетовым, малиновым… Затем на дно выпадает бурый осадок. Но стоит взболтать раствор — и все повторится сначала.
Такое этот металл. На первый взгляд двойник железа, а по свойствам совсем не похож на него, хотя зачастую используется вместе с ним.
Металлическая жидкость
Твердое состояние — свойство почти любого металла, но только не этого. Он — жидкий. Правда, 1 литр его весит больше 13 килограммов. Твердость — свойство и воды при температуре чуть ниже 0 °C. А вот этому металлу, чтобы стать твердым, необходим жестокий мороз— около минус 39 °C. Тогда он похож на свинец. В отличие от других металлов плавить его не нужно. При температуре 357 °C он может превращаться в пар, причем довольно ядовитый. Этот металл — ртуть — все мы видим под стеклом термометра. Когда термометр разбивается, десятки юрких блестящих горошин разбегаются в разные стороны. Изредка в таком виде можно найти в земле и самородную ртуть. И совсем непохожа на нее красная руда — киноварь.
Очень давно на территории нашей страны добывали ртуть. В Средней Азии, в районе Ферганской долины, древние мастера разрабатывали «Великий рудник» — Хайдаркан. В XIX столетии в Донбассе начали добывать жидкий металл на Никитовском месторождении. Спустились в шахту глубже и… обнаружили древние выработки, увидели каменные молотки древних горняков.
