Ферсман - Олег Писаржевский

«Старая технология замкнулась в строго определенный круг полезных ископаемых, — писал Александр Евгеньевич Ферсман в «Успехах химии», — оторвалась от широких геохимических проблем и достижений, в значительной степени идя лишь по образцам Запада и Америки. Старые традиционные приемы, старые требования к сырью, старые, замкнутые процессы оторванных друг от друга производств — такова картина современной минеральной технологии, которая необычайно отстала от огромных успехов органической химии и (которую нужно решительно разбудить, революционизировать новой мыслью».

Необходимо с особым интересом отнестись к этому, одному из наиболее «химизаторских» выступлений Ферсмана.

Для того чтобы оценить общий смысл этого выступления на фоне научных работ того времени, нужно вспомнить решения XVII партийной конференции, которые подчеркивали настоятельную важность проблемы комбинирования смежных производств в промышленности; нужно вспомнить настойчивость, с которой Киров добивался у своих соратников ясного понимания преимуществ социалистического хозяйства, позволяющего по строго научному плану увязывать между собою все отрасли производства и быта.

Что же это была за «новая мысль», которая долженствовала, по мнению Ферсмана, приблизить старую минеральную технологию к требованиям современности?

Индустриализация страны неразрывно связана с расширением производства высококачественных сталей и специальных сплавов. Она требует огромного расширения рудной металлургической базы. В металлическом балансе страны возрастал удельный вес легких металлов: алюминия, магния и других. В широчайших масштабах предстояло освоить использование такого распространенного сырья, как воздух, со всеми его ценнейшими составными частями от азота и кислорода, порознь взятыми, до благородных газов, а также глины, песка, кварцита и других. Среди этих «других» Ферсман для обоснования своей мысли, естественно, выбрал наиболее близко лежавший пример — нефелин.

Задача переработки сырья на мощных механизированных производствах требовала прежде всего наличия достаточных запасов этого сырья и его однородности. Добывание химических элементов такого массового потребления, как сера, фосфор, калий, алюминий или кремний, нельзя строить на переработке редких или малораспространенных минералов. В основе их массовой переработки должны лежать вещества обычные, в большом количестве входящие в состав земной коры[71].

Но природа не позаботилась о том, чтобы заготовить для человека запасы сырья стандартного качества. Природные минералы и горные породы представляют собой обычно сложную смесь разнообразных веществ. С наибольшей выгодой для народного хозяйства массовая их переработка может происходить лишь при условии соединения в одной технологической цепи ряда производств, которые использовали бы каждое сложное рудное тело без остатков.

Для иллюстрации способов решения этих новых для молодой советской промышленности проблем действительно весьма характерен и показателен был пример использования нефелина.

Нефелин, как мы знаем, обязательный спутник хибинского апатита, до поры до времени выбрасывавшийся в отвал в качестве докучливого флотационного «хвоста». Сам по себе нефелин — сероватый, невзрачный минерал, содержащий 44 процента кремнезема, 34 процента глинозема и 22 процента щелочей, из коих примерно треть приходится на калий. Нефелин несколько напоминает полевой шпат, но имеет меньше кремнезема. Характерное свойство нефелина — легкая разлагаемость кислотой с образованием кремнеземового студня. Первое время, до разработки способов механического его отделения, это свойство и заставило видеть в нем непреодолимую помеху к рациональному использованию хибинского апатита. Нефелин широко доступен; из него сложены целые горные массивы, заключающие в себе миллиарды тонн породы. В результате их разрушения на протяжении миллионов лет образовались грандиозные наносы нефелиновых песков.

Из краткой характеристики этого минерала вытекает несколько соображений о возможностях его использования — простых, как четыре действия арифметики.

Можно себе представить вполне определенное число сочетаний составных частей нефелина при его использовании. Их нетрудно перечислить. Вот все эти составляющие поодиночке: щелочь, глинозем и кремнезем. Они же, взятые вместе, — нефелин как таковой. Затем эти составные части можно складывать попарно: щелочь с глиноземом, щелочь с кремнеземом и глинозем с кремнеземом. Таковы все мыслимые сочетания главных веществ, входящих в состав нефелина.

Предположим теперь, что мы избираем такую схему производственной переработки нефелина, как получение щелочи в сочетании с глиноземом. При этом естественно отделяется третье составляющее — кремнезем. Практически этого можно достичь путем отнятия кремнезема действием более сильных щелочей. Этот путь был намечен работами одного из соратников Ферсмана — Н. И. Влодавца. Таинственно звучащее «действие сильных щелочей» расшифровывается как спекание нефелина с известью; при температуре порядка 1300 градусов, то-есть несколько ниже температуры плавления, известь вступает во взаимодействие с кремнеземом; при этом освобождаются щелочь и глинозем.

А оставшиеся на свободе щелочи и глинозем — это не что иное, как алюминат, легко разлагаемый угольной кислотой, — исходное сырье для производства алюминия. Образующийся же при соединении нефелина с известью силикат кальция — это еще одно готовое сырье для получения цемента.

Ту же самую пару — щелочь с глиноземом — от кремнезема можно отнять и другим способом: воздействуя на нефелин сильными кислотами.

Извлекая глинозем путем соединения era с азотной кислотой, можно попутно получать калиево-натриевую селитру для удобрений. Взаимодействуя на ту же систему серной кислотой, можно получать глинозем, сульфат глинозема, квасцы и сернокислый аммоний.

В обоих случаях в качестве отброса получается гидрат кремнезема, так называемый силикагель, — поглотитель, незаменимый для многих химических производств.

Остановимся для полноты картины еще на одном примере: способе переработки нефелина путем отделения щелочей с оставлением глинозема в сочетании с кремнеземом. Эта система дает возможность использовать щелочные свойства нефелина.

Если попытаться определенным химическим воздействием отобрать у него его щелочь, о «охотно ее отдаст; затем ее можно вновь восстановить, например, поваренной солью. При этом получается активный нефелин, так называемый пермутит. Это вещество легко обменивает свой натрий на другие металлы или даже целые группы молекул. Этим пользуются для пермутитовой очистки воды в различных отраслях производства.