Алюминий: история открытия и способы производства
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Более столетия назад, в 1855 году, на улицах Парижа появилась конная гвардия императора Наполеона III в кирасах из какого-то необычайного металла, отливавшего красивым серебристым блеском.
— Господа, император одел свою гвардию в серебро! — перешептывались пораженные парижане.— Столько серебра!
Но жители французской столицы ошибались. Металл, из которого были сделаны доспехи гвардейцев, назывался — то алюмен, то глиний, то алюминий, о чем, впрочем, никто, кроме немногих химиков, не знал. Стоимость его выражалась тогда чудовищными цифрами, а в истории промышленных металлов открытие этого вещества, долгое время остававшегося загадочным, явилось самой яркой и интересной страницей.
Уже давно делались предположения о наличии в составе некоторых горных пород никому не известного металла. Словно ускользающий призрак, он давал знать о себе различными признаками, но обнаружить его никак не удавалось. Еще в начале XIX века его пытался найти Гемфри Дэви. Он говорил о «металлическом веществе», которое предположительно называл «алюминием», но так и не открыл его. Однако прошло немного лет, и то, чего не достиг Дэви, совершил датский физик Христиан Эрстед. В 1825 году ему удалось химическим путем впервые получить чистый металлический алюминий.
Итак, предположения подтвердились. Но что пользы? Металл этот был похож на узника, пожизненно заключенного в тюрьму: нигде и никогда не существовал он в свободном состоянии. Его находили только в виде самых прочных соединений с кислородом. Чтобы освободить этого узника, этот странный металл не боявшийся ржавчины и плавившийся при температуре почти в три раза более низкой, чем железо,— понадобилось несколько десятилетий. Количество алюминия, добываемого на земном шаре в 60-х годах 19-го века, измерялось килограммами, и стоил он дороже серебра. Его так и называли — «серебро из глины».
Наконец французский химик Анри Сен-Клэр-Девиль открыл новый более совершенный способ производства алюминия и снизил его стоимость до ста рублей за килограмм. Но это все еще было не металлургией, а химией, и притом довольно кустарной. В 1885 году во всем мире было добыто лишь три тонны этого трудного и таинственного металла. Казалось, алюминий не имеет перед собой никаких перспектив. И все же нашелся человек, который еще тогда, почти столетие назад, предсказал этому металлу будущее. И большое.
В 1861 году, когда крупнейший в ту пору завод братьев Белл в Англии выпускал не более сотни килограммов алюминия в год.
На Кольском полуострове, который академик А. С. Ферсман назвал «окаменелой сказкой природы», был найден минерал апатит. На рудниках, воздвигнутых посреди тундр, апатит начали перерабатывать на фосфатные удобрения.
Но вместе с апатитом был накрепко сцеплен нефелин. Свое название — этот светло-зеленый или сероватый, легко выветривающийся минерал, находимый в изверженных породах и в других соединениях,— получил от греческого слова «нефеле», что значит — «облако». Подобно бокситу он является алюминиевой рудой, так как содержит окись алюминия, хотя и в более слабой концентрации. Но не облаком — «нефеле» — показался нефелин технологам химического рудника, а мрачной тучей: даже ничтожная примесь этого минерала делала апатит не пригодным для переработки. Впрочем, вскоре был найден способ отделения нефелина от апатита, и это «облако», в виде жидкой, словно кисель, пульпы потекло на дно хрустальных заполярных озер. День и ночь струилась в тихие северные воды голубая река, медленно осаждаясь на их дне и образуя искусственные нефелиновые месторождения. Эти запасы, измеряемые миллионами тонн, продолжали бы увеличиваться с каждым днем, если бы…
И тут приходится немного отвлечься в сторону. С тех пор как был найден способ производства алюминия, прошло свыше семидесяти лет. Наибольшее признание получил метод, основанный на свойстве электрического тока разлагать соединения металлов с некоторыми другими веществами (так называемые соли металлов), выделяя при этом чистый металл. Это явление называется электролизом.
Алюминий вырабатывают путем электролиза его окиси, глинозема, который, в свою очередь, получают из боксита. На протяжении почти столетия считалось, что эта грубая каменистая порода, окрашенная в красновато-коричневый цвет,— единственное сырье для алюминиевой промышленности.
Вместе с кислородом и кремнием алюминий составляет по весу более пяти шестых земной коры. Он — наиболее распространенный в земле металл. Как говорит Ферсман, мы ходим по алюминию, топчем его ногами, потому что обыкновенная глина — не что иное, как соединение алюминия с кремнием, только сложное.
Однако нужна была не простая глина, а такая, что содержит в себе наибольший процент окиси алюминия. Ее искали и обнаружили впервые на юге Франции, близ города Бо, по имени которого она и получила название боксита. Эта глина имела около 70 процентов драгоценной окиси.
Автор: Захар Дичаров.