Николай Жаворонков - Создано человеком
"Новые" достоинства открыло материаловедение и в семействе драгоценных металлов. В золоте, например, техника наших дней больше всего ценит его удивительную химическую стойкость. Ни кислоты, ни щелочи ему не страшны. Оно растворяется только в смеси азотной и соляной кислот, так называемой "царской водке". Как известно, именно в ней растворил свою нобелевскую медаль Нильс Бор, покидая Копенгаген во время второй мировой войны. После освобождения Дании от фашистов ученый выделил золото из раствора, колба с которым была им спрятана, и из него вновь отлили нобелевскую медаль. Сегодня в производствах, где требуется особая стойкость к воздействию химических веществ, и применяется золото. Из сплава золота и платины делаются детали оборудования, с помощью которого получают синтетические волокна, сверхстойкие к любым химическим средам. Технически чистое золото используется в вакуумной технике, при производстве транзисторов. Золото служит нуждам ядерной физики - из него изготавливают кольца и шайбы для наиболее ответственных узлов ускорителей заряженных частиц, золото широко используется уже сегодня в космическом материаловедении - золотое покрытие обеспечивает надежное терморегулирование. Все большее применение находит благородный металл в океанологии.
И все же серебро, известный конкурент золота, сегодня, пожалуй, отняло у него пальму первенства. Ибо современная электронная, космическая, авиационная и прочая техника не может обходиться без серебра - идеального проводника электричества.
Но истинную метаморфозу пережил в наши дни алюминий, о котором еще в начале столетия самые авторитетные европейские газеты с иронией писали: "Что же можно ожидать от металла, который разрушается слабыми кислотами и щелочами, в то время как едва ли существует жидкость, не содержащая несколько кислоты или щелочи и поэтому легко разрушающая прекрасную поверхность алюминия или уничтожающая его массу..."
Где только сегодня не используют алюминий! Для строительства кораблей и подводных лодок, в электротехнике (обмотка моторов, конденсаторы, цоколи ламп и т. д.), транспортном строительстве, при создании космических кораблей и аппаратуры, в пищевой промышленности (алюминий не разрушает витаминов, содержащихся в продуктах). Он легок, коррозионно стоек.
Именно алюминий первым вошел в семейство композиционных материалов, порожденных научно-технической революцией. Но самые широкие возможности этот удивительный металл дарит, вероятно, все-таки авиации, космонавтике и строительству. Последнему потому, что открывает возможность облегчить строительную конструкцию, не увеличив при этом стоимость возводимого здания. Кремлевский Дворец съездов - одно из первых общественных зданий, построенных из этого чудо-металла.
К тому же здания, возведенные из алюминия, полностью отвечают современным требованиям. Таков, например, Дворец спорта "Крылья Советов", возвышающийся на западе столицы. Его главная арена может служить 12 различным видам спорта. Конечно, при строительстве дворца использовались самые современные материалы. И сталь, и стекло, и пластики, но основным был все же алюминий. Кроме навесных стеновых панелей, впервые в мировой практике здесь применены алюминиевые перекрытия. Они в десять раз легче стальных и потому могут монтироваться с помощью обычного автомобильного крана. Строительство в какой-то мере экспериментальное, но уже сейчас несомненное преимущество алюминия перед всеми иными - налицо.
А как нужны облегченные конструкции в отдаленных районах, в условиях бездорожья и гористой местности!
Впрочем, алюминий очень податлив и к обработке. Он легко режется, штампуется. Но главное его достоинство в том, что запасы минералов, содержащих алюминий, в земной коре очень велики.
Способы получения этого металла постоянно совершенствуются. Появляются новые приемы его экономии, вторичного использования. Металл вполне такого отношения достоин. А наука ищет кардинально новые пути увеличения алюминиевых ресурсов. Это прежде всего использование нефелиновых отходов, образующихся при производстве апатитового концентрата - сырья для производства фосфорных минеральных удобрений.
Нефелин (алюмосиликат натрия и калия) - один из распространеннейших алюминийсодержащих минералов.
Одно из самых богатых апатито-нефелиновых месторождений пашей страны открыто на Кольском полуострове еще в 20-х годах академиком А. Е. Ферсманом. Ныне общая добыча сырой руды этого месторождения составляет около 50 миллионов тонн в год. Из нее извлекается апатитовый концентрат, а остальная масса, так называемые "хвосты", идет в отвалы "хвостохранилище". В них лежит бесполезным грузом более 500 миллионов тонн ценнейшего сырья, на две трети состоящего из нефелина и на одну треть - из примесей других минералов, представляющих для народного хозяйства самостоятельную ценность. В том числе сфен и титаномагнетит - содержащие двуокись титана. Белила, сделанные на ее основе, белизной превосходят цинковые.
Нефелин сравнительно легко отделяется от примесей обычными, широко известными методами обогащения.
А метод переработки нефелина путем спекания его с известняком уже давно разработан советскими учеными и инженерами. При этом кремнезем связывается в нерастворимый двухкальциевый силикат, а глинозем образует хорошо растворимые в воде алюминаты натрия и калия.
После выщелачивания, отделения шлама и очистки от остатков кремнезема алюминиевые растворы обрабатываются углекислым газом. В результате из них образуются легкорастворимые карбонаты натрия и калия, а гидроокись алюминия выпадает в осадок, который путем кальцинации (прокаливания) превращает в товарный глинозем - главное алюминиевое сырье.
Процесс, как очевидно и неспециалисту, прост и относительно недорог. При этом все, как говорится, идет в дело, ничего не пропадает. Судите сами: спек силиката кальция перерабатывается на портландцемент, который просто необходим строительной индустрии;* содопоташные растворы, освобожденные от гидроокиси алюминия, выпаривают, разделяют и получают товарную соду и поташ.
На каждую тонну глинозема, произведенного этим способом, получается еще и 0,8 тонны кальцинированной соды, 0,35 тонны поташа, 7-8 тонн портландцемента, несколько десятков граммов галлия. Последний необходим для производства арсенида галлия - ценного материала электронной техники. Его применение открывает возможности значительного повышения быстродействия ЭВМ.
В свое время группе ученых и инженеров (во главе с бывшим директором Волховского алюминиевого завода И. Л. Талмудом) за разработку метода комплексного использования нефелиновых отходов и его реализацию была присуждена Ленинская премия. Да и практика показала высокую экономическую эффективность переработки нефелинового концентрата на глинозем, кальцинированную соду, поташ и цемент. Себестоимость глинозема, полученного таким образом, более чем на 60 процентов ниже среднеотраслевой, соды - на 40, цемента - на 9. Казалось бы, все ясно внедряй в производство и как можно быстрее, тем более что решения о строительстве необходимых установок при существующих цементных заводах были приняты своевременно.
Однако с места дело так и не сдвинулось. Отвалы нефелиновых "хвостов" продолжают расти, пылят, наносят серьезный ущерб окружающей среде. Вот уж поистине - богатства пускаются по ветру в буквальном смысле слова. Между тем, если вовлечь в переработку отходы нефелина Кольского производственного объединения "Апатит", мы могли бы значительно увеличить производство алюминия, ставшего ныне одним из важнейших конструкционных материалов. Его применение могло бы значительно расшириться, обеспечив, в частности, строительство легких и простых в изготовлении хранилищ зерна и других сельскохозяйственных продуктов. А они необходимы для реализации Продовольственной программы.
Решение "нефелиновой" проблемы позволило бы решить и еще одну проблему - содовую. Потому что для производства глинозема используется много низкокачественных бокситов, при переработке которых нужна кальцинированная сода, значительное количество которой импортируется. Использование нефелина для произвол,-, ства глинозема дает возможность улучшить баланс и этого важнейшего продукта.
Большое значение имеет и получаемый при этом поташ - дефицитнейшее калийное удобрение, без которого не получишь хорошего урожая того же картофеля. Практикуемый же сейчас в картофелеводстве хлористый калий (из-за отсутствия поташа) отрицательно сказывается на способности клубней к хранению.
Что же мешает сегодня решить проблему рационального использования нефелина в полном объеме? Ведомственная разобщенность трех министерств: цветной металлургии, строительных материалов и химической промышленности.
Впрочем, справедливости ради надо сказать, что Министерство химической промышленности свою часть проблемы (создание мощностей по получению обогащенного нефелинового концентрата из "хвостов") выполнило, однако из-за отсутствия спроса на концентрат вынуждено было использовать эти мощности не по прямому назначению. А ведь экономические расчеты показывают, что от задержки широкого внедрения уже апробированного промышленностью метода переработки нефелинового сырья народное хозяйство несет колоссальные убытки. И таких примеров нерадивого отношения к минеральному сырью - основе производства металлов - можно привести очень много. А они так нужны народному хозяйств*!
