Путешествие в Страну элементов: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

В соревновании с природой химики одержали и еще одержат не одну блестящую победу. Но, по-видимому, так и не настанет время, когда им нечему будет учиться у своего великого учителя. Уроки, преподносимые природой, человек усваивает творчески. Он не копирует «технологию» естественных процессов, а разрабатывает свою, иногда менее, а порой и более совершенную, чем та, что могла служить образцом. При этом всегда руководствуется в первую очередь материальными запросами времени, требованиями экономики. Что касается неорганической химии нашей страны, то грандиозные планы развития народного хозяйства выдвигают перед ней в качестве неотложной задачи изучение химических систем и процессов, которые лягут в основу более совершенной технологии. Такой технологии, которая сделает возможным вчера еще невозможное, выгодным — вчера еще невыгодное. Эта технология сведет к минимуму обесценивание материи и превратит отходы в сырье.

К особо ощутимым экономическим последствиям приводит изменение технологии в производстве самых «массовых» полупродуктов. Это «три кита» основной химии: серная кислота, сода, минеральные удобрения.

Когда мы хотим подчеркнуть безусловную первоочередную и повседневную необходимость какого-либо продукта для промышленности, то сравниваем его с хлебом. Цемент — хлеб строительства. Металл — хлеб индустрии.

Так вот каждый из названных продуктов неорганики — тоже хлеб, и не одного, а огромного количества производств.

Проходят годы, меняется облик, характер производственных процессов, новые материалы завоевывают всеобщее признание. А серная кислота, сода, минеральные удобрения по-прежнему остаются повседневно и во все больших количествах необходимыми. И ничто, никакие заменители не заменят этих «фундаментальных» соединений неорганической химии. К ним смиренно обращается и всемогущий отпрыск неорганики — органическая химия. Ведь без древней H₂SO₄ невозможны ни нефтеперерабатывающая промышленность, ни изготовление взрывчатых веществ, лекарств, красок, пластмасс. Всего не перечислишь. Считают, что уровень производства и потребления серной кислоты характеризует уровень всей химической промышленности страны. А элемент, занимающий 16-ю клетку таблицы Менделеева, рассматривается мировой экономикой в первую очередь как сырье для получения серной кислоты.

Но наличные запасы элементарной серы далеко не всюду удовлетворяют нужды сернокислотной промышленности. Недостающую серу извлекают из различных, содержащих этот элемент минералов. Причем, как уже отмечалось, не всегда рационально. Серная кислота выпускается в миллионах тонн и никогда не затоваривается. Напротив, с каждым годом промышленность требует ее все больше. В связи с этим обостряется проблема получения достаточного количества серы.

Главный элемент сернокислотного производства является главным врагом черной металлургии. Серу изгоняют всеми возможными средствами на всех стадиях металлургического передела железной руды.

Например, аглофабрика крупного металлургического комбината в среднем выпускает ежегодно в воздух такое количество сернистого газа, которого хватило бы для производства нескольких сотен тысяч тонн серной кислоты. Но агломерация — это лишь начало непримиримой борьбы металлургов с вреднейшей примесью, ухудшающей свойства стали. Сера обильно удаляется с доменными шлаками. Чтобы вывести этот элемент из металлической ванны и прочно связать в соединение, которое не пустит серу назад в жидкую сталь, необходимо сильно повышать температуру плавки.

В общем возле черной металлургии сернокислотное производство может хорошо прокормиться. Народное хозяйство получит в результате многомиллионную экономию.

Сероводород — несчастье всего живого, что находится поблизости от нефтеперерабатывающих заводов, которые источают этот зловонный газ. В недалеком будущем и эти, выражаясь словами К. Маркса, «экскременты промышленности» войдут в число основных источников производства серной кислоты. Ведь количество выделяемого сероводорода чрезвычайно велико и будет возрастать вместе с ростом нефтеперерабатывающей промышленности.

Второй «кит» основной химии — сода. Старинные, традиционные потребители этого полупродукта делают жизнь человека в буквальном смысле слова светлей и чище. Имеется в виду стекловарение и производство различных моющих средств. Со временем круг потребителей соды расширился, и теперь она, так же как и серная кислота, выпускается ежегодно в миллионах тонн. Если сода благодаря выдающимся щелочным свойствам натрия обрела мировое признание, то и натрий как нигде более удачно «нашел себя» в этом соединении. В шутку можно сказать, что элемент № 11 был «создан», учитывая необходимость в соде.

Больное место содового производства — отходы. Ежесуточно содовый завод средней мощности сбрасывает тысячи кубометров дистиллерной жидкости.

С подлинно химической точки зрения, отходов нет. Есть сырье, не нашедшее пока хозяина, или есть хозяин, не умеющий использовать то, что в собственное оправдание он именует отходами.

Современные содовые заводы относятся к числу предприятий, имеющих, как говорят экономисты, высокий материальный индекс. Это значит, что они потребляют большое количество сырьевых ресурсов. Для производства тонны соды по существующей схеме расходуют полторы тонны поваренной соли и столько же известняка. По этой считающейся наилучшей технологии из поваренной соли NaCl используется 75 процентов натрия и ноль процентов хлора, а из известняка CaCO₃ — ноль процентов кальция и 44 процента углекислоты. Остающиеся «проценты» как раз и составляют бросовые, губительные дистиллерные «моря» и «реки». Поглощая горы сырья, содовое производство привязано к его источникам. Перевозка этих гор поездом сильно била по карману государства. Но, с другой стороны, размещение источников сырья не всегда устраивает промышленную географию. В ряде случаев было бы желательно оторвать содовые заводы от «кормушки».

Преобразования в содовом производстве — требование времени, экономики народного хозяйства, современной химии, которая стыдится отходов (особенно вредных) и борется за то, чтобы каждый элемент таблицы Менделеева находил себе работу в полную меру своих возможностей.

Наши специалисты разработали несколько вариантов преобразований содовой промышленности.

С дистиллерной жидкостью, где она неизбежна, предложено поступать двояко. На некоторых заводах (например, на донецких) ее намечено утилизировать, получая хлористый аммоний (удобрение) и хлористый кальций. Свойство насыщенных растворов хлористого кальция не замерзать при достаточно низких температурах делает эту соль отличным хладоагентом в холодильной промышленности и помощником строителей в зимнее время, когда без него растворы быстро загустевают, замерзают. Но хлористый аммоний не лучшее удобрение, а хлористого кальция требуется значительно меньше, чем могла бы предложить содовая промышленность. Спрос меньше предложения…

Что ж, не одному элементу, не одному химическому соединению, ныне «процветающему», когда-то отводилось скромное местечко на полках лабораторий. Время вызволило их на широкий простор, создало непредвиденный спрос. В 1825 году в Европу прибыл первый корабль с чилийской селитрой. Груз выбросили в море: не оказалось покупателей. Через 75 лет Европа купила два с лишним миллиона тонн заокеанской соли, оказавшейся великолепным удобрением.

Кардинальное решение проблемы состоит в том, что сода будет выпускаться не только без отходов, но сама станет продуктом переработки отходов другого производства. Химия — великий мастер на такие решения. Проект, который имеется здесь в виду, снова возвращает нас к волшебному минералу нефелину и сиениту. При переработке их в алюминиевой промышленности отходами служит щелок. Его-то и мобилизуют в качестве сырья для производства соды. Сейчас это уже делается.

Если раньше алюминиевая промышленность была лишь потребителем соды (ею обрабатывались бокситы), то теперь она станет и производить ее (когда исходным сырьем служат нефелин и сиенит). Новый способ получения соды сэкономит государству большие средства и расширит географию содового производства. А значит, за ним будущее.

К числу ведущих элементов химической промышленности относят серу, азот, углерод, кислород, водород, натрий, фосфор, калий, хлор. Трем из них — азоту, калию, фосфору — удалось попасть в этот почетный список главным образом благодаря трудам ученых-химиков, раскрывших тайны питания растений.

Интересно, что в списке таможенных ставок на ввоз сырья в 1924 году против фосфоритов значится «бесплатно». Своего сырья для производства минеральных удобрений нам тогда не хватало. Сейчас разведанные запасы фосфоритных руд в СССР оцениваются в 3 миллиарда тонн, а во всем остальном мире — 6 миллиардов. По запасам калийных солей мы также богаче всех других стран.

В плане химизации народного хозяйства нашей страны видное место отводится промышленности, выпускающей «соли плодородия». Намечена программа ускоренного строительства заводов минеральных удобрений. Это программа усиления роли химии в судьбах урожаев.

«…Осуществить рациональную и всестороннюю химизацию сельского хозяйства…» — записано в Программе КПСС.

Экономисты Министерства сельского хозяйства СССР подсчитали, что одни минеральные удобрения — без органических — могут при правильном их использовании дать прирост урожая: хлопка-сырца — 650 тысяч тонн, сахарной свеклы — 4,2 миллиона тонн, льноволокна — 80 тысяч тонн, зерна — 30 миллионов тонн, картофеля — 16 миллионов тонн, овощей — 13 миллионов тонн. Внутри обжитых районов страны как бы возникают новые — и не малые — посевные площади. Если взять средний урожай зерновых даже в 30 центнеров с гектара, то и тогда минеральные удобрения «подарят» стране 10 миллионов высокоурожайных гектаров! Лишись, например, Дания минеральных удобрений, ей, чтоб иметь нынешний урожай, пришлось бы где-нибудь «одолжить» площадь, чуть ли не вчетверо превышающую наличную, Франции — засеять вторую Францию и т. д.

В нашей стране вывоз на поля минеральных удобрений неуклонно растет. Но еще не достиг желаемых размеров. Профессор А. В. Соколов указывает, что пока мы возвращаем земле лишь ¹/₅–¹/₄ часть азота, ¹/₂–²/₃ части фосфора, ¹/₄–¹/₃ часть калия, выносимых урожаями.

Выход, казалось бы, напрашивается сам: надо увеличить производство удобрений. Но в действительности все не так просто. Как и всюду, решающее слово остается за экономикой. Рентабельность применения удобрений, говорят экономисты, определяется соотношением между стоимостями прироста урожая и затраченного удобрения. Последняя зависит от многих обстоятельств: условий добычи, обогащения, переработки сырья, транспортных условий, свойства почв, вида сельскохозяйственных культур и т. д.