А нет ли других путей?

 

Это нелегко – получить металлический бериллий. Так же как в производстве алюминия, первым этапом здесь является получение чистой окиси бериллия.

Конечно, не редкие лучезарные драгоценные камни используют в качестве бериллиевой руды, а технический берилл, бесцветные или серовато‑грязного цвета кристаллы которого встречаются во многих местах земного шара.

Процесс получения чистой окиси бериллия включает в себя плавку берилла с известью в электрических печах, гранулирование, сульфатизацию, выщелачивание сульфата алюминия, выпаривание, осаживание квасцов, центрофугирование, кристаллизацию, сушку… Длинная‑длинная цепочка операций, в результате которых удается получить довольно чистую окись бериллия. Но и это еще не конец: окись бериллия в специальной печи переводят в хлорид бериллия. Это соединение выделяется из печи в виде газа, который затем конденсируется, и только тогда начинается электролиз бериллия.

Так как этот процесс осуществляется при температуре всего в 350 градусов, бериллий выделяется в твердом виде, чешуйками. Их снимают, промывают, высушивают и спрессовывают в брикеты. Эти брикеты сплавляют в компактный металл в атмосфере водорода при температуре в 1400 градусов. Окончательную переплавку и разливку бериллия осуществляют в вакуумной электропечи. Из получаемого металла отливают цилиндрические прутки. Они содержат не более 0,2 процента примесей, главным образом окиси бериллия.

Для изготовления «окон» рентгеновских трубок от такого стерженька бериллия отрезают карборундовым кругом ломтик‑диск толщиной в 2,5–3 мм. Его остается только отполировать.

 

Есть и другой способ получения бериллия – термический. Но он не проще и не легче описанного, хотя и чаще применяется.

Тонкое, почти ювелирное производство. Сколько труда приходится затрачивать, чтобы получить крылатые металлы – алюминий, магний, бериллий! А нет ли других, более прямых путей получения этих металлов, вроде тех, которыми получают железо? Чтобы сразу в огне домны ушли в шлак все вредные примеси и остался один металл.

Такие пути давно ищут металлурги во всех странах мира, где существует производство крылатых металлов, и кое‑какие успехи уже достигнуты.

Уже получили путевку в жизнь термические способы изготовления магния из его окиси. Восстановление металла осуществляется в электропечах углеродом нефтяного кокса. Металлический магний в виде газа удаляется из печи, работающей при температуре в 1950–2050 градусов, охлаждается и собирается в виде пыли, улавливаемой мешочными фильтрами. Осуществляется и получение магния вытеснением его из окиси металлическим алюминием.

Сложнее обстоит дело с алюминием и бериллием. Дело в том, что оба эти металла энергично и прочно соединяются с углеродом, образуя карбиды. Поэтому для получения этих металлов восстановлением углеродом нужно участие второго металла, который растворял бы образующийся металл, предохраняя его от соприкосновения с углеродом.

Таким способом получают меднобериллиевые и никелебериллиевые сплавы. Очевидно, что в этих случаях растворяющими бериллий металлами были медь и никель.

Таким же способом в электропечах получают сплав алюминия с кремнием – так называемый силикоалюминий. Путем дальнейшей переработки из силикоалюминия можно получать и чистый алюминий.

Превратят ли будущие металлурги эти почти не хоженые сегодня пути получения крылатых металлов в столбовую дорогу? Вряд ли. По всей вероятности, будут совершенствоваться уже проложенные пути, связанные с электролизом расплавленных соединений. Но, может быть…

Да, история науки знает немало случаев, когда внезапно резко изменялся весь путь развития целой отрасли производства. Может быть, еще не открыт самый простой и экономичный способ получения этих металлов. Получил же алюминий из глины, понятия не имея об электрическом токе, древнеримский металлург? И даже если это просто сказка, пусть она воодушевляет на новые поиски…

 

Самый легкий

 

Литий является самым легким из металлов. Его удельный вес равен 0,534. Он вдвое легче воды, в 15 раз легче железа. Вот бы из него строить самолеты и космические ракеты!

Однако все остальные свойства лития как будто специально подобраны такими, чтобы это как можно дольше оставалось манящей мечтой для инженеров‑конструкторов. Ибо…

По своим механическим свойствам легкий литий напоминает тяжелый свинец. Он такой же мягкий и непрочный. Попробуйте представить себе в сверхзвуковом полете крыло самолета, сделанное из такого податливого и непрочного металла.

Литий плавится при температуре в 186 градусов. При температуре в 1336 градусов он кипит. Однако на открытом воздухе уже при температуре около 600 градусов он загорается.

Да, незавидная перспектива – оказаться в кабине ионосферной космической ракеты, сделанной из лития! Случайно брошенная спичка уже может проплавить в нем дыру. Опасно будет уронить горящий пепел папиросы, не говоря уже о неизбежном сильном аэродинамическом нагреве от трения об атмосферу.

Литий соединяется при комнатной температуре и с азотом и с кислородом воздуха. Если оставить кусок лития в стеклянной банке с притертой пробкой, вы рискуете потом не открыть этой пробки совсем: литий поглотит весь воздух в банке, там образуется вакуум, и атмосферное давление накрепко вдавит пробку.

Не сможет долго ожидать пассажиров летательный аппарат, изготовленный из лития. Пока идет посадка, он весь превратится в соединения лития с азотом и кислородом, рассыпется коричневатым порошком.

«…и он приказал ему, и грозный дух сжался, сморщился и послушно залез в узкое горлышко сосуда».

 

Трудно окажется пилотам и космической ракеты, сделанной из лития. В атмосферах многих планет имеется большое количество водорода. Он – основной компонент и межпланетного газа. А литий еще более активно, чем с кислородом и азотом, соединяется с водородом. Огромные его количества по объему можно связать ничтожным количеством лития. Один килограмм гидрата лития (так называется его соединение с водородом) уместится в коробке для макарон. А ведь в нем содержится полторы тысячи литров водорода! Перевозить водород в виде соединения с литием в целом ряде случаев оказывается удобнее, чем в тяжелых стальных баллонах. Это одно из важнейших сегодня применений лития. Да и все другие применения лития сегодня – это применения его соединений и сплавов.

Гидрат лития является отличным раскислителем расплавленных металлов.

Едкий литий – соединение с кислородом и водородом – добавляют в электролит аккумуляторов. Это удлиняет срок их работы.

Смазки, в которые вводят некоторые соединения лития, меньше загустевают на морозе и разжижаются при повышении температуры. Они применяются в авиации.

Соли лития входят в состав специальных стекол, пропускающих ультрафиолетовые лучи. В стекле кинескопа вашего телевизора также содержится литий. Но главные применения лития все‑таки впереди.

Что из того, что у чистого лития недостаточная прочность, высокая химическая активность, низкая температура плавления? И алюминий не рождается в электролитической ванне прочным, как сталь, и благородным, как платина. И прочность и устойчивость против химических воздействий придает ему человек, приспосабливая для своих целей. Сумеет он приспособить и литий.

Техника уже знает целый ряд сплавов лития, обладающих некоторыми совсем не плохими свойствами. Так, сплав с алюминием, содержащий 20 процентов лития, плавится только при температуре в 720 градусов. Совсем не плохо! Сплав с цинком, содержащий 18 процентов лития, плавится при 520 градусах. И так далее и так далее.

Вполне возможно, что будут найдены способы упрочить литий, сделать его более коррозионно устойчивым, сохранив драгоценную легкость, – в общем, превратить литий в крылатый металл, который с восторгом за его отличные качества примут конструкторы, который унесет человека и за пределы родной планеты.

 

Топливо межпланетных кораблей

 

Взгляните на чертеж космической ракеты: вся она по существу состоит из одних баков с топливом – горючим и окислителем. Все остальное– пассажирские ли помещения космических лайнеров близкого будущего, помещения ли для автоматической аппаратуры сегодняшних лунных разведчиков, ракетные ли двигатели – занимает небольшое сравнительно место.

Много энергии надо затратить, чтобы разорвать оковы земного тяготения, чтобы прыгнуть с поверхности Земли в космический океан. Требующаяся энергия и содержится в топливе ракеты. Но так как химическое топливо недостаточно энергоемко – может выделить сравнительно мало энергии на единицу веса, – его и приходится загружать в ракету в столь огромных количествах.

Всю жизнь искал Константин Эдуардович Циолковский, человек, указавший людям ту дорогу в небо, по которой сейчас и развивается штурм Вселенной, наиболее энергоемкие топлива. Он остановился на смеси кислорода и водорода. Каждый килограмм этой смеси при полном сгорании выделяет свыше 3 тысяч больших калорий тепла.

Это кажется страшно много. Ведь смесь керосина с кислородом при сгорании выделяет всего 2200 калорий, а килограмм нитроглицерина, одного из сильнейших известных сегодня взрывчатых веществ, при взрыве выделяет всего 1480 калорий тепла.

Но и работающая на водороде и кислороде ракета получается громоздкой, тяжелой, неудобной. Ее приходится делать многоступенчатой. Нет, нужны лучшие топлива!

Конечно, в первую очередь приходит в голову идея использовать атомное горючее. И, конечно, работы в этом направлении ведутся во многих странах. Но создание атомных ракет наталкивается на целый ряд технических трудностей. И нельзя еще сказать, когда они будут преодолены.

А ведь еще в двадцатых годах этого века советский инженер Фридрих Артурович Цандер предложил использовать в качестве горючего для космических ракет некоторые металлы.

Какие же? Да, конечно, те, которые дают при сгорании максимальное количество тепла. А к ним относятся как раз наши крылатые металлы.

Самое большое количество тепла выделяет при сгорании бериллий: 1 кг этого металла выделяет при соединении с кислородом 15 050 калорий!

На втором месте оказывается литий. Он при аналогичных условиях выделяет 10 270 калорий.

На третьем среди металлов – алюминий. Теплота образования его окисла – 7041 калория.

…Может быть, не только крылья самолетов и корпусы космических ракет будущего будут делать из сплавов бериллия и лития. Может быть, и в соплах их ракетных двигателей будет рокотать пламя сгорающих бериллия и лития…

Не этим ли металлам суждено быть первыми помощниками человека в завоевании Вселенной?

 









Дата добавления: 2016-01-29; просмотров: 846; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию, введите в поисковое поле ключевые слова и изучайте нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам понравился данный ресурс вы можете рассказать о нем друзьям. Сделать это можно через соц. кнопки выше.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2021 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.009 сек.