Соперник художников

У фотографии длинная предыстория.

Еще в средние века было подмечено свойство ляписа, одного из соединений серебра, чернеть со временем. Но должно было пройти несколько столетий, пока в 1839 году родилась фотография. Создателем ее был французский художник Л. Дагер. Полчаса, а то и дольше должен был сидеть фотографируемый совершенно неподвижно, чтобы получился сносный дагерротип – так назывались получаемые по способу Дагера фотографии. Делались они на тщательно отполированных серебряных пластинках. Как сильно усовершенствовалась фотография! Тысячные доли секунды нужно теперь, чтобы сделать снимок. Фотоизображение стало движущимся. Но по‑прежнему в фотографии применяется серебро в виде самых различных соединений. По‑прежнему свойство соединений серебра изменять свой химический состав под действием лучей света является основой фотографического процесса.

Как и золото, серебро принадлежит к числу благородных металлов, как и золото, хотя и значительно реже, встречается в самородном виде. Добывать его начали, вероятно, одновременно с золотом или чуть позже. А выплавлять из руд в Малой Азии умели уже за 3 тысячи лет до нашей эры.

Серебро имеет известный всем красивый белый цвет. Оно значительно легче золота – удельный вес серебра всего 10,49. Плавится оно при 961 градусе, кипит при 1955 градусах. Как и золото, серебро очень пластично, хорошо полируется.

Полированное серебро обладает максимальной из всех металлов отражательной способностью. Оно отражает 95 процентов падающих на него лучей. Именно поэтому его применяют для изготовления зеркал, причем не только тех, которые висят и стоят в наших комнатах, а и зеркал телескопов, оптических приборов и т. д.

Серебро обладает максимальной – лучшей, чем металл электротехники медь, – электропроводностью. Поэтому из серебра делают проволоку точнейших физических приборов, паяют серебряным припоем измерительную радиоаппаратуру, изготовляют из серебра наиболее ответственные клеммы разнобразнейших реле.

Серебро обладает большей химической активностью, чем золото, однако и оно не окисляется на воздухе. Серебряная ложечка может неограниченно долго лежать на воздухе и не покроется даже мельчайшими пятнышками окислов, если в воздухе не будет сероводорода или окислов серы. Эти газы – страшные враги серебра. Сернистый газ обычно содержится в воздухе городов, он образуется при сгорании каменного угля. Сероводород возникает при гниении органических веществ, в частности при разложении яичного белка. И стоит поесть серебряной ложечкой, годами не терявшей своего блеска, не очень свежее яйцо – серебро потемнеет. Виноват в этом сероводород.

Первый друг фотолюбителей.

Есть у серебра одно чрезвычайно важное свойство. Уже давно заметили, что вода, налитая в серебряный сосуд, не загнивает. Этим немало пользовались церковники. Они держали «святую» воду в серебряных сосудах. Разлитая и по стеклянным бутылочкам вода, в которой остались растворенными ионы драгоценного металла, губительные для многих бактерий, не портится.

Поэтому полезно есть серебряными ложками. Поэтому покрывают серебром поверхности автоклавов, вакуум‑аппаратов и других устройств, применяемых в пищевой, кондитерской и консервной промышленности.

На земном шаре производится раз в пять больше серебра, чем золота. Так, в капиталистических странах в 1953 году было получено около 5520 тонн этого металла.

Мы уже говорили о применении серебра в радиотехнике и фотографии. Кроме того, серебро используется для изготовления столовой посуды и ювелирных изделий.

Устойчивее золота

Когда говорят о самородной платине, геолог еще не может сказать, о чем идет речь. Ибо химически чистая платина не встречается в природе. Значительно чаще встречаются ее сплавы с другими металлами – железом, медью, никелем, палладием, иридием, родием. Группа сплавов с этими металлами, содержащими в среднем около 80 процентов платины, и называется самородной платиной.

Платина реже золота образует крупные самородки, к тому же они редко бывают большими. Самые крупные из них достигают 8–9 кг. Обычно же находят небольшие зерна или чешуйки платины.

Самородная платина, как самородные железо и серебро, была известна в глубокой древности. Название ей дали в XVI веке испанские колонизаторы, привозившие этот металл из Южной Америки. Кстати, древние обитатели Америки, ацтеки, уже умели обрабатывать этот металл. Их последний властитель, Монтесума, послал в подарок испанскому королю прекрасные платиновые зеркала. Как удавалось справиться древним американским металлургам с этим тугоплавким металлом– и сегодня тайна.

В России, на Урале, платина была впервые найдена в 1819 году.

Наша страна исключительно богата платиной. Промышленная добыча ее началась в конце первой четверти прошлого века. В 1825 году было добыто 190 кг платины, а в 1843 году – уже около 3,5 тонны. В последующие годы, в зависимости от спроса на нее и некоторых причин политического характера, производство этого металла то резко возрастало, то так же резко падало. Во второй половине XIX века большую часть русской платины вывозили за границу. Продавали ее там по самым низким ценам.

Кто разгадает секрет древних?

В 1870 году во всем мире было добыто несколько больше 2 тонн платины. К 1900 году эта цифра почти достигла 6 тонн, а к 1913 году превзошла 7 тонн. В этом количестве русская платина составляла 93–95 процентов.

Кроме России, поставлявшей основное количество мировой добычи, платину добывали в Колумбии, США, Канаде. В тридцатых годах этого века платину стал поставлять во все возрастающих количествах и Южно‑Африканский Союз.

В послереволюционное время платиновая промышленность в нашей стране развивалась стремительно и энергично. Вместе с тем крупнейшими поставщиками платины стали Канада и Южно‑Африканский Союз.

В 1960 году в капиталистических странах было добыто около 16,6 тонны платины.

По цвету платина напоминает олово, по удельному весу– 21,4 – она несколько тяжелее золота. Она принадлежит к числу тугоплавких металлов – немало пришлось повозиться русским металлургам, прежде чем они научились делать из нее монеты: ведь плавится она лишь при 1773 градусах, а кипит при 4400 градусах. Нелегко вскипятить платиновый напиток!

Чистая платина – мягкий пластический металл. Из нее можно вытянуть проволоку толщиной в 0,001 мм! Но самым главным ее достоинством является удивительная химическая стойкость. Она не окисляется на воздухе даже при самом сильном накаливании; кислоты, кроме царской водки, на нее не действуют. Именно поэтому платину так охотно используют для изготовления химической посуды – тиглей, трубок, чашек, сеток и т. д. Делают из нее и специальную заводскую аппаратуру, котлы, реторты: ведь ее высокая химическая стойкость сочетается и с высокой жароупорностью.

Еще одним удивительным свойством обладает платина. Она – отличный катализатор. Бывает нередко: смешают химики требующиеся вещества, чтобы получить новые вещества, а реакция идет так медленно, что хоть плачь, а то и совсем не идет. И ничего не помогает: ни подогревание, ни повышение давления. Да и не всегда можно повышать давление и температуру.

Но в целом ряде таких случаев помогает платина. В ее присутствии многие химические реакции ускоряются в десятки раз. А сама она остается без изменения, в реакции не участвует. В частности, платина помогает вырабатывать в заводских условиях серную кислоту.

Однако основными потребителями платины сегодня являются не химическая промышленность, а ювелирное и зубоврачебное дело. Именно сюда уходит большая часть добываемой на нашей планете платины.

Спутники платины

Как у астронома небесные тела Фобос и Деймос всегда ассоциируются с Марсом, спутниками которого они являются, так для химика и геолога палладий, иридий, осмий, родий и рутений ассоциируются с платиной, ибо они являются ее постоянными спутниками. Без нее они обычно не встречаются.

Разделение металлов платиновой группы и их очистка – большой и сложный технологический процесс, называемый аффинажем. Сущность его заключается в том, что самородную платину, содержащую в себе другие металлы, растворяют в царской водке. Затем действием различных реагентов – хлористым аммонием, сахаром и т. д. – вызывают выпадение различных металлов в осадок.

Наиболее известен из группы платиновых металлов иридий.

В 1802 году английский химик С. Теннант растворил в царской водке несколько зерен самородной платины, однако на дне пробирки остался нерастворимый осадок. Исследуя его химический состав, ученый выделил два новых металла. Один из них за яркую, радужную окраску он назвал иридием – от греческого слова «радуга».

Чистый иридий впервые получил русский химик М. Козицкий. Новый металл оказался чрезвычайно тяжелым – его удельный вес 22,4 г на куб. см и очень тугоплавким – 2454 градуса; температура кипения иридия лежит выше 4800 градусов.

Иридий отличается еще большей химической стойкостью против коррозии, чем платина. Даже царская водка на него не действует. Только в очень измельченном виде он медленно с ней реагирует.

Иридий отличается исключительной твердостью, неистираемостью, поэтому из него изготовляют острия хирургических инструментов, кончики вечных перьев, поверхности электрических контактов магнето. Из природного сплава иридия с осмием, также очень твердого, делают опоры шестерен часовых механизмов и точных приборов.

Метр… Это международная мера, основа метрической системы мер. «Самый главный» метр хранится в Международном бюро мер и весов во Франции. С него снимают копии и рассылают всем другим странам. Есть такая копия и в нашей стране, во Всесоюзной палате мер и весов.

Для изготовления этих первоначальных эталонов выбрали самый прочный, твердый, тугоплавкий материал, самый износоустойчивый, не стареющий и не корродирующий, обладающий малым коэффициентом линейного расширения.

Таким самым вечным из известных людям материалов оказался сплав 10 процентов иридия с 90 процентами платины. Из этого сплава и изготовлен как французский «главный метр», так и его иностранные собратья.

Осмий – сосед иридия в периодической системе элементов. Он близок к иридию и по своим свойствам – твердости, хрупкости, устойчивости против разъедающего действия кислот. Однако он постепенно окисляется на воздухе даже при обычных условиях. Плавится осмий около 2700 градусов.

Осмий – самый тяжелый из всех элементов, известных на земле. Его удельный вес – 22,5 г на куб. см. Всего чуть больше 4 куб. см осмия надо для того, чтобы сделать гирьку весом в 100 г.

Осмий – еще очень мало изученный металл. Известно только, что, кроме иридия, он очень мало с какими металлами образует сплавы. Некоторые его соединения применяются в медицине и биологии, в частности для окраски нервных тканей при их исследовании под микроскопом.

Палладий – третий из группы платиновых металлов. Как и два предыдущих, он относится к числу редких и рассеянных элементов. Впервые был отделен от платины английским ученым У. Волластоном. В 1804 году, незадолго перед этим, был открыт крупный астероид Паллада. В честь этой планеты и назвал английский химик новый металл.

Палладий плавится всего при 1554 градусах. Удельный вес его почти вдвое ниже, чем у осмия и иридия, – 12,1 г на куб. см. Механические его свойства таковы, что он легко обрабатывается.

Среди металлов платиновой группы он обладает самой высокой химической активностью. Окисляется при нагревании на воздухе, растворяется не только в царской водке, но и в азотной кислоте.

Интересна способность палладия растворять газы. Особенно хорошо в нем растворяется водород. Один объем палладия способен растворить 300 объемов водорода.

Из палладия изготовляют колпачки с массой тончайших отверстий– так называемые фильеры для промышленности искусственных волокон. Сквозь отверстия фильер продавливают массу, из которой и образуются нити.

Из сплавов палладия с медью, серебром и золотом делают части часовых механизмов и иногда те детали лабораторного оборудования, которые обычно изготовляются из платины. Нашел он себе применение и в электротехнике. Из него делают контакты телефонных аппаратов, термопары, некоторые виды медицинского инструмента.

Тот же английский ученый У. Волластон открыл и еще один металл платиновой группы. Соединения этого металла были окрашены, как правило, в красивые розовые и красные цвета. За это ученый дал новому металлу имя «родий» – от греческого слова «розовый».

Свойства родия были изучены позже. Новый металл оказался весьма средним среди металлов платиновой группы. Он плавится при температуре в 1966 градусов. Удельный вес родия– 12,4. Окисляется он только при нагревании до 600–1000 градусов, не растворяется в кислотах и очень слабо – в царской водке.

Родий применяется в виде сплава с платиной в термопарах и для изготовления химической посуды. Кроме того, им иногда покрывают отражающие поверхности зеркал крупных прожекторов.

Последним из группы платиновых металлов был открыт рутений. Выпала честь совершить это открытие в 1844 году русскому химику К. Клаусу. Ученый назвал новый металл в честь своей родины России.

Рутений плавится при температуре в 2450 градусов, кипит при 4150 градусах. Удельный вес его близок к весу родия и палладия – 12,2. Подобно другим металлам платиновой группы, он в раздробленном состоянии хорошо поглощает газы. Окисляется при нагревании кислородом воздуха, но не растворим ни кислотами, ни царской водкой. Чрезвычайно тверд и хрупок.

Применение рутения очень ограниченно. Добавка его в некоторые сплавы платиновых металлов упрочняет их. Кроме того, рутений входит в состав некоторых катализаторов для химической промышленности и в краску для фарфора. Вот, пожалуй, и все применения этого чрезвычайно редкого элемента.

Жидкий металл

Если бы не удивительная способность оставаться жидкой до минус 38 градусов, ртуть, безусловно, еще в глубокой древности вошла в число благородных металлов. Из нее чеканили бы деньги, делали затейливую оправу для драгоценных камней, вырезали фигурные кубки и чаши: ведь ртуть по своей химической стойкости близка к золоту и серебру. Она сосед золота и в периодической системе элементов. Как золото и серебро, правда значительно реже, она встречается в природе в самородном виде. Но так как есть из ртутной посуды и носить броши из ртути могла бы, пожалуй, лишь снежная королева из андерсеновской сказки, этому любопытнейшему металлу нашли в современной технике другие применения. И хотя с ним имеют дело не ювелиры, а ученые и инженеры, для человечества ртуть – самая тяжелая среди всех известных жидкостей (ее удельный вес 13,6 г на куб. см), обладательница уникальных свойств – пожалуй, драгоценнее и золота и серебра.

Ртуть – это и яркое сияние чрезвычайно экономичной лампы дневного света, и мощные выпрямители, стоящие на подстанциях метро, и электрички, и бесчисленные физические приборы, самым распространенным из которых является обыкновенный градусник. Удивительное свойство ртути – образовывать с золотом амальгамы – еще древние использовали для извлечения этого драгоценного металла из старых золототканых одеяний. Сегодня его применяют при добыче золота из руд. Гремучая ртуть – одно из соединений ртути – является сильнейшим взрывчатым веществом. И в медицине широко применяются многие ее соединения. Ртуть входит в состав красок, которыми красят днища океанских судов – и они не обрастают ракушками и водорослями. А в сельском хозяйстве веществами, содержащими ртуть, протравливают семена. Разве насчитывает золото столько незаменимых применений в самых различных областях науки, техники, производства!

…И вот мы в Хайдаркане, на металлургическом заводе, продукцией которого является металлическая ртуть. Позади – полторы сотни километров по отличному горному шоссе, бесчисленные витки которого, впрочем, непреодолимы для людей, склонных к морской болезни. Позади и пленительный миг, когда, вырвавшись к очередному перевалу, мы увидели внизу в изумительно живописной долине прилепившиеся к склону горы строения завода и весь в зелени садов его поселок.

Как прекрасны горы Тянь‑Шаня! Мы летали на самолетах наравне с их вершинами так, что крылья, казалось, вот‑вот заденут каменистые осыпи или грозно вздыбившиеся скалы. Мы ездили по горным дорогам, свитым в запутанный узор, прыгающим из долины в долину. И всегда, прильнув к стеклу иллюминатора, высунувшись из кабины, мы не уставали любоваться этой окаменевшей музыкой. Да, именно с прекрасной музыкой хочется сравнить эти горы! Кажется, какой‑то немыслимый волшебник дирижировал здесь фантастическим оркестром и, подчиняясь зову пленительной симфонии, от радости, гнева, счастья вольно вздымались каменные громады. Вдруг – в момент наивысшего напряжения и страсти – умолк оркестр, и застыли навек гранитные гиганты, запечатлев в своих вечных чертах восторг, порыв, радость…

Как бесконечно разнообразен пейзаж этих каменных волн, то сурово сдвинувшихся над тонкой и блестящей, как лезвие, струей горной реки, то привольно разошедшихся вокруг изумрудно‑зеленой долины! Как легки похожие на зацепившиеся облака вечные снега на вершинах, как неотвратимо тяжелы, как мучительно давят всплеснувшиеся ввысь и нависшие над дорогой черные глыбы скалы!..

В сердце этих гор, в долине, на высоте полутора тысяч метров над уровнем моря, и расположился ртутный завод. Давно, тысячи лет назад, добывали здесь ртутную руду древние горняки. Проходя штреки в самое сердце горы, иногда натыкаются на пробитые ими ходы. Они безошибочно ведут к рудным жилам. Как находили они верное направление, как определяли под толщей гранита местоположение ртутных руд – и сегодня загадка. В этих древних ходах – множество человеческих скелетов. Они умирали здесь же, в сердце горы, рабы неведомых народов, добывавших целительный металл, важнейшее лекарственное средство древних медиков.

…Электровоз, погромыхивая вагонетками на стыках рельсов, вытягивает из черного отверстия шахты, уводящего прямо в сердце горы, свой длинный состав. В вагонетках среди кварца, гранита попадаются камни, словно густо обрызганные запекшейся кровью. Это и есть драгоценная руда ртути. Ее разгружают в бункер дробилки. Это ворота металлургического завода.

– Вы просите рассказать о наших рационализаторах, – говорит директор завода Владимир Львович Резницкий. У него доброе лицо с могучими шевченковскими усами, неторопливые движения. – А пробовали ли вы представить себе, какое это чудо – наш завод? Наше индустриальное предприятие, организованное по последнему слову науки и техники, не уступающее лучшим зарубежным, – здесь, среди совеем еще недавно диких, почти необитаемых гор!

Аланский хребет да и вся Киргизия были колониальными окраинами Российской империи. Что ж, в колониях нередки залежи драгоценных руд. Но как их используют? Рабским трудом местного населения получают руду, грузят ее – в мешках на яков или лошадей, перегружают на плоты и спускают вниз по реке. А где‑нибудь «в культурном центре», поближе к метрополии, строят уже плавильные заводы. И путь руды от штрека до металла устилают костями туземцев. Помните, у Киплинга: «Я худшую смерть предпочту работе на ртутных рудниках, где крошатся зубы во рту…» Вот попробовали бы вы на таном «предприятии» поговорить о рационализаторах! А у нас…

За последние два года мы снизили расход топлива на тонну получаемого металла на одиннадцать процентов. Снизили потери ртути в огарках на сорок процентов. За счет утилизации тепла в огарках отказались вообще от специальной котельной – там за окном ее пустое здание. И самое главное – рационализаторской деятельностью у нас занимаются многие и многие, начиная с директора завода и кончая молодыми рабочими, несколько месяцев назад пришедшими на завод. Всех увлекает это важное и интересное дело…

И вот мы идем по заводу. Впрочем, здесь нет традиционных заводских кирпичных зданий, в которых работают машины. Все агрегаты завода находятся на открытой площадке. Целительный воздух горных вершин овевает каждое рабочее место. И может быть, поэтому здесь совершенно нет профессиональных заболеваний, почти неизбежных при работе с ртутью.

Пройдя дробление, руда поступает во вращающиеся обжиговые печи. Это огромные, длиной в добрые полтора десятка, диаметром более двух метров, наклонные цилиндры. Руда поступает в верхнюю часть печи и постепенно, пронизываемая пламенем, опускается, переваливаясь вдоль цилиндра. Рабочий приоткрывает дверку печи, находящуюся в ее торце, и нам виден вихрь пламени, пронизывающего обвал раскаленного камня. Здесь при температуре около 800 градусов распадается соединение ртути и ее пары увлекаются из печи потоком газов горения.

А остатки руды – их называют огарки – спускаются в специальный бункер.

– Им досталось от рационализаторов, этим бункерам, – говорит Резницкий, улыбаясь и поглаживая усы. – Видите паутину труб, опоясывающую этот бункер? Отдельные трубы даже пронизывают его насквозь. Это и есть устройство для использования тепла огарков. Ведь даже в машину мы их грузили с температурой двести‑триста градусов. В трубах циркулирует вода. Она нагревается, и мы используем ее для технологических нужд завода. В ближайшее время пустим ее и для отопления поселка.

Но это еще не все, что сделали рационализаторы с нашими бункерами. Ведь в них еще продолжается выделение из руды паров ртути. Поэтому надо выдерживать огарки в бункерах до тех пор, пока они не охладятся. Л проведенные рационализаторами исследования показали, что при разгрузке бункера в самосвал попадают в первую очередь еще горячие огарки из центральной части бункера, а остывшие, с краев, так и остаются в нем. Переоборудован бункер так, чтобы разгрузка происходила по частям, с краев, а не из центра. И потери ртути в огарках сразу же резко снизились.

Инженер рассказывает о дальнейшей судьбе паров ртути, выделившейся во вращающейся печи.

– Заметили ли вы, что, когда рабочий приоткрыл дверку печи, ни один язык пламени не вырвался наружу? Мало того, пламя словно бы отшатнулось от открывшегося отверстия внутрь печи.

Дело в том, что весь процесс обжига, очистки, конденсации ртути осуществляется в вакууме. Поэтому ни одна струйка содержащих ртутные пары газов из печи не может вырваться наружу. Наоборот, наружный воздух стремится ворваться внутрь сквозь любую мельчайшую щель или отверстие.

Огненный вихрь увлекает за собой из печи не только пары ртути, а и огромное количество мельчайшей пыли. Чтобы очистить от нее, газы пропускают сквозь специальные устройства – циклоны. Поток газа в них закручивают тугим вихрем, и центробежная сила отделяет от него твердые частицы. Очищенные газы поступают в холодильники. Огромные батареи их высятся рядом с печами. В них происходит конденсация – сжижение ртути. Жидкая ртуть собирается в огромной, десятиметровой длины кастрюле под слоем воды. Вместе с ней в эту кастрюлю попадают и мелкие частицы рудной пыли, окислы сурьмы и мышьяка и другие вещества. Чем меньше попадет сюда пыли, чем больше уловят их циклоны, тем больше ртути удастся получить сразу в чистом виде. А это чрезвычайно выгодно для производства.

Рационализаторы завода тщательно изучили работу циклонов. Удалось выяснить, что качество их работы снижается из‑за твердого осадка на завихрителях. Тщательное изучение показало, что осадок этот возникает не во время нормальной работы печи, а в моменты пуска ее.

Тогда инженеры разработали новую технологию пуска печи, при которой на завихрителях циклонов осадка не возникает, и сэкономили государству на этом сотни тысяч рублей…

Мы проходим по разным участкам завода и везде сталкиваемся с плодами мудрой рационализаторской мысли. Вот стоит неказистый на вид пресс для правки лодочек, в которых дожигают ту самую смесь пыли и мельчайших капелек ртути, которую получают под конденсатором. Вот устройство для закупорки сосудов с ртутью высших марок, также созданное на заводе. В цехе упаковки готовой продукции стоит приспособление для развешивания металла высших марок – также воплощение идеи заводского рационализатора.

Нет тяжелее жидкости на свете.

Мы в крохотном домике, где производится окончательная очистка ртути промыванием щелочами, азотной кислотой и где ее упаковывают для отправки с завода. Рафинированную, высшего качества разливают в фарфоровые стаканы – по 5 кг в каждом. А небольшие стальные баллоны, в которых отправляют с завода обычную ртуть, уже не каждый поднимет: в них по 35 кг драгоценного металла.

В большой железный бак, стоящий здесь, стекает ртуть со всего завода. Инженер бросает в нее гирю, и гиря плавает в жидком металле, как пробка в стакане воды. Может быть, это против правил, но я опускаю руку в сверкающее жидкое серебро. Какая она неподатливая и упругая, эта ртуть, как она упрямо выталкивает руку – драгоценная кровь гор, добытая смелыми и умными людьми, не потерянными и заброшенными в медвежьем углу, а живущими одной жизнью, одним биением сердца со всей страной…

Снова петляет машина по горной дороге… Сколько металлургических заводов в моей стране – не только всемирно известных гигантов, но и скромных предприятий, вроде этого, приютившегося среди гор! Разные металлы вырабатывают на них. И везде есть в технологическое процессе производства «белые пятна» – неиспользованные возможности, ибо каким бы высокосовершенным ни был технологический процесс, он всегда может быть еще усовершенствован.

И так же, как здесь, в Хайдаркане, в сердце Киргизских гор, пылает и на тех заводах творческая пытливая мысль, поднимая все выше техническое совершенство советской металлургии.