В мире металлов - Сергей Венецкий

СМЕЛЫЕ ИДЕИ

Мечта номер один

 В одном из интервью известному советскому кристаллографу и геохимику академику Н.В.Белову был задан вопрос о его планах и мечтах. "Ну что же, можно и о мечтах, — ответил ученый. — Но уж коли мечтать, так с размахом! Вот мечта номер один. Вы знаете, что алюминий получают из бокситов, не очень богато представленных в природе? В нашей стране есть и другое алюминиевое сырье — нефелины. Но в принципе возможно получение этого металла из обыкновенной глины. Это было бы революцией в цветной металлургии. Хотелось бы, чтобы кристаллографы и кристаллохимики внесли свой вклад в подготовку этой революции. Такова моя в полном смысле слова рабочая мечта. То есть над ней надо работать, и она, надеюсь, осуществится. Ведь каждое открытие — это осуществленная мечта".

Магнитная скала

Сотни блестящих инженерных идей знаменитого Эдисона были претворены в жизнь. Но даже среди его нереализованных проектов немало таких, которые и сейчас поражают своей технической смелостью.

В начале 90-х годов прошлого века изобретатель предложил создать грандиозный исследовательский магнит для регистрации электромагнитных процессов, происходящих на Солнце. Для этого он намеревался использовать отвесную скалу, находившуюся вблизи города Огдена (США, штат Нью-Джерси). Дело в том, что эта скала массой не менее 100 миллионов тонн состояла из магнитного железняка. Если ее обмотать "как следует" проволокой, то она будет играть роль сердечника гигантского электромагнита, характеризующегося огромной индуктивностью. Такой "макси-прибор" достаточно чутко реагировал бы на изменения магнитного состояния Солнца.

В наши дни ученые располагают радиотелескопами и другими совершенными устройствами, позволяющими внимательно следить за небесным светилом, и поэтому нет нужды опутывать скалы проволочными канатами. Но для своего времени проект Эдисона был необычайно интересным и вполне обоснованным.

"Ну, Запсибовна, поехали!"

Практика отечественной металлургии знает немало случаев, когда по тем или иным причинам приходилось передвигать доменную печь с одного места на другое. Но, пожалуй, своеобразной рекордсменкой по таким перемещениям следует признать доменную печь Западно-Сибирского металлургического завода, совершившую в 1976 году стометровую прогулку по заводской территории. Во-первых, сибирячка значительно солидней других "путешественниц" (ее объем 3000 кубометров, масса около 13 тысяч тонн), а во-вторых, ни одна из печей не преодолевала такое расстояние. 

Разумеется, не ради рекорда пошли специалисты на этот смелый эксперимент. Реконструкцией Запсиба предусматривалось резкое увеличение производства чугуна. Можно было пойти по обычному пути: сломать старую небольшую печь и на ее месте воздвигнуть новую. Но при этом пришлось бы примириться с немалыми потерями металла. Тогда-то и решили построить печь недалеко от действующей, а потом произвести замену. Пока возводили семидесятиметровую богатырскую домну, ее предшественница не теряла времени даром: она выплавила свыше 700 тысяч тонн чугуна.

И вот настал день, когда могучая домна, опоясанная шутливой надписью "Ну, Запсибовна, поехали!", отправилась в путь на катках из специальной стали по двум широким бетонным полосам, покрытым стальными слябами.

Сотни работников завода с интересом наблюдали, как печь, повинуясь туго натянутым тросам, медленно, но верно двигалась к своему постоянному "местожительству". Каждую минуту она преодолевала 300 миллиметров, а тем временем чуткие тензометры следили за состоянием всех ее конструкций. К вечеру "Запсибовна" прошла значительную часть пути, а утром, в предрассветный час, опередив расчетный график, печь закончила свой маршрут. В начале 1977 года домна-передвижница уже дала первый чугун.

Подобно сказочным гномам

Одно из интересных направлений развития гидрометаллургии — совершенствование микробиологических способов получения различных цветных металлов. Как известно, микроорганизмы играют важную роль в круговороте веществ в природе. Установлено, что именно микробы "виновны" в образовании ряда рудных ископаемых. Еще академик В.И.Вернадский придавал большое значение идеям геомикробиологии. Сегодня они находят уже практическое применение.

Знакомство представителей технического мира с микроорганизмами, проявляющими металлургические "наклонности", состоялось в начале нашего века. В американском штате Юта были закрыты медные рудники: решив, что запасы руды уже исчерпаны, хозяева рудников затопили их водой. Когда спустя два года воду откачали, из нее извлекли 12 тысяч тонн меди. Подобный случай произошел и в Мексике, где из заброшенных рудников, на которые все махнули рукой, только за один год удалось "вычерпать" 10 тысяч тонн меди.

Откуда же берется эта медь? Оказалось, что среди бактерий есть такие, для которых любимым лакомством служат сернистые соединения некоторых металлов. Поскольку медь в природе обычно связана с серой, эти бактерии неравнодушны к медным рудам. Окисляя нерастворимые в воде сульфиды меди, бактерии превращают их в легко растворимые соединения, причем процесс протекает очень быстро.

Исследования, проведенные в Институте микробиологии Академии наук СССР, показали, что"не медью единой" интересуются промышленные бактерии. Их вкусы весьма разнообразны: с их помощью можно извлекать из земных недр железо, цинк, никель, кобальт, титан, алюминий, свинец, висмут и многие другие элементы, в том числе такие ценные, как золото, уран, германий, рений. Несколько лет назад ученые института доказали возможность получения путем бактериального выщелачивания редких металлов — галлия, индия, таллия.

"В ближайшее время, — делится своими мыслями академик А.А.Имшенецкий, — в промышленности начнут широко применяться микробы как активные "производители" ценных металлов . . . Нет сомнения, что использование микробов в гидрометаллургии сделает ее одной из ведущих отраслей промышленности конца нашего столетия. Культуры микробов, окисляющие соединения серы и других элементов, явятся одним из наиболее совершенных и дешевых металлургических "агентов", да к тому же это производство легко полностью автоматизировать".

"Пусть всегда будет солнце!"

Крым славится обилием солнечных дней. Именно поэтому ученые Института проблем материаловедения АН УССР решили соорудить здесь гелиоцентр, строительство которого ведется в поселке Кацивели близ Симеиза.

Уже несколько лет услугами Солнца в Крыму пользуются не только желающие приобрести шоколадный загар: так, гелиоустановка отапливает пятиэтажное здание гостиницы "Спортивная", обеспечивает ее горячей водой. Такая же установка действует и в ялтинском Доме быта. С вводом в строй гелиоцентра небесное светило начнет выполнять новое ответственное задание ученых: с помощью его энергии предполагается получать сверхчистые металлы и сплавы.

Сотни гелиостатов, автоматически поворачивающихся вокруг своей оси вслед за Солнцем, будут ловить его лучи и направлять их на большие параболические зеркала, температура в фокусе которых достигнет 3500°С. Стерильные условия в такой "печи" позволят получать металлические и другие материалы высокой степени чистоты.

По "рецепту" ЭВМ

Сегодня уже никого не удивишь тем, что электронные вычислительные машины рассчитывают траектории космических кораблей, играют в шахматы, переводят тексты с одного языка на другой. А нельзя ли вменить в обязанности ЭВМ создание новых сплавов, обладающих уникальными свойствами? Можно было предположить, что решение подобных задач по плечу ЭВМ, конечно, при условии, что ученые обеспечат машины необходимой "информацией к размышлению".

Такую проблему поставили перед собой несколько лет назад ученые Института металлургии имени А.А.Байкова Академии наук СССР. Прежде всего предстояло найти общий язык с машиной, на котором можно было бы отдавать ей нужные команды. И такой язык — соответствующие алгоритмы — ученым удалось разработать. В память ЭВМ "Минск-22" были введены результаты исследований примерно полутора тысяч различных сплавов и, кроме того, "анкетные данные" металлов — электронное строение их атомов, температуры плавления, типы кристаллических решеток и многие другие сведения, характерные для каждого из металлов. Зная все это, машина должна была предсказать, какие неизвестные ранее соединения могут быть получены, указать их основные свойства, а следовательно, и подобрать им подходящие области применения.

Представьте себе, что такая задача решалась бы, как и прежде, "ручным" способом - путем обычных экспериментов. Это значило бы, что к каждому металлу нужно добавить различные количества другого металла, выбранного по тем или иным соображениям, из полученных сплавов приготовить образцы, затем подвергнуть их физическим и химическим исследованиям и т.д., и т.п. Ну, а если задаться целью изучить все возможные комбинации не двух, а трех, четырех, пяти компонентов? Эта работа заняла бы десятки, а то и сотни лет. К тому же для проведения опытов понадобилось бы огромное количество металлов, многие из которых дороги и дефицитны, Вполне возможно, что земных запасов таких редких элементов, как рений, индий, палладий, на подобные эксперименты попросту бы не хватило.