Вильгельм Штрубе - Пути развития химии. Том 1. От первобытных времен до промышленной революции

Английская домна для производства чугуна с помощью каменноугольного кокса, построенная около 1800 г. Получаемое при высоких температурах железо вытекает из печи в жидком состоянии. Оно содержит много углерода, т.е. как кричное железо, и может сразу же или после небольшой переплавки превращаться в чугун

Однако для обезуглероживания чугуна, полученного с помощью кокса, все же требовалось определенное количество древесного угля. Многие химики и металлурги пытались избавиться от этого недостатка технологии использования кокса. Первый патент на новый металлургический процесс — пудлингование (от английского слова puddle — перемешивать) — был выдан в Англии в 1766 г., а в 1784 г. Корт и Парнелл провели исследования, позволившие успешно внедрить пудлингование в практику, что способствовало быстрому развитию металлургии в Южном Уэльсе. При пудлинговании избыток углерода удаляли из чугуна следующим образом: чугун, получаемый в доменной печи, перемешивали железными крючьями и таким образом обеспечивали лучший доступ к металлу кислорода атмосферного воздуха. Новое значительное улучшение технологии в металлургии было осуществлено в 1850-х годах (открытия Бессемера, Сименса и Мартена) и в 1870-х годах (изобретение Томаса).

Замена древесного угля каменным позволила не только решить сырьевую проблему, но и повысить количество и качество выплавляемого металла. Значительные изменения произошли и в размещении металлургических заводов. Теперь их строили вблизи месторождений каменного угля, а не в лесных районах, как раньше. А после изобретения паровых машин металлургические заводы можно было строить не только вблизи рек, поскольку использование силы воды как источника механической энергии потеряло свое значение. Все это позволило значительно расширить возможности выбора мест для сооружения металлургических предприятий.

Применение каменного и бурого угля вместо древесного способствовало прогрессу и в других отраслях промышленности, где широко использовалось нагревание различных веществ. Это привело к значительным количественным и качественным изменениям во многих отраслях промышленности XIX в. Прежде всего это металлургия других металлов, кроме железа и чугуна.

Первые упоминания о добыче меди и серебра из руд в Европе относятся к IX в. В Венгрии, Богемии, Саксонии, Гарце, Эльзасе, Швеции задолго до открытия Америки разрабатывались значительные месторождения меди, серебра, олова, золота, висмута, сурьмы, мышьяка, кобальта.

Бирингуччо, Агрикола, Лазарь Эркер в своих трудах описывали важнейшие способы добычи металлов и их соединений. Практически невозможно привести здесь все разработанные ими методы. Ограничимся лишь указанием некоторых принципиально новых процессов получения металлов.

В XIII-XIV вв. в металлургии меди стал широко применяться процесс цементации, известный в Венеции еще с XII в. В XVI в. начал использоваться процесс амальгамирования, с помощью которого можно было особенно успешно обрабатывать руды, содержащие сульфиды. Для совершенствования процесса получения золота и серебра большое значение имело применение азотной кислоты [70].

Добыча олова была особенно распространена в Англии. Но уже в XII в. олово, добывавшееся из месторождений в Рудных горах, широко применялось в Центральной Европе для изготовления посуды [71].

Месторождения цинка были известны давно, сульфат цинка стал предметом торговли еще с XIV в. Однако интенсивная добыча цинковых руд и получение цинка в промышленных масштабах начались лишь в XVIII в.

Важнейшие месторождения ртути находились в Испании. Но уже в конце XV в. ртуть добывали и в Центральной Европе: в рудниках Крайны, Богемии и Рейн-Пфальца. Только в XVI в. были открыты знаменитые перуанские месторождения ртути [72].

Пробирная лаборатория, в которой определялось содержание меди в медной руде

Добыча сурьмы значительно увеличилась после того, как Парацельс стал пропагандировать многочисленные препараты, содержащие соединения сурьмы, как эффективные лекарства. Кроме того, сурьма служила добавкой к другим металлам, например при литье колоколов. Для получения сурьмы применяли те же процессы, что и для выделения висмута. Висмут использовали в сплаве с оловом. Желтый оксид висмута известен как краситель. Процессы, применявшиеся при выделении висмута, например так называемое гранулирование, использовали позднее и при получении голубого кобальтового стекла, смальт и голубых красок. Последние получили широкое распространение при изготовлении фаянса и подсинивании бумаги.

Пробирная лаборатория, в которой исследовалось содержание золота и серебра в рудах

Мышьяк, начиная с XVI в., получали на саксонских и богемских металлургических заводах как побочный продукт. Он экспортировался в Венецию, где применялся в качестве яда, а также в стекольном производстве.

Издавна главным поставщиком серы была Италия. Лишь в XVI в. Кристоф Сандер организовал в Раммельсберге предприятие по добыче серы из серного колчедана [71, 72].

Коренные изменения в экономике, которые произошли в Европе в XVI-XVII вв. после открытия Нового Света, отразились прежде всего на металлургии благородных металлов. С 1493 по 1520 г. в Германии и Венгрии было добыто 980 т серебра, т. е. около трех четвертей всего объема мировой добычи за это время. Но уже с 1601 по 1620 г. в Германии и Венгрии добыли только 428 т серебра, а в Америке (главным образом в Боливии) — 7800 т. С 1781 по 1800 г. Америка (в основном Мексика) поставила на европейский рынок 16 000 т серебра, т.е. в 16 раз больше, чем Германия и Венгрия вместе. Подобным же образом дело обстояло и с добычей золота: с 1781 по 1800 г. в Африке и Австро-Венгрии (приблизительно в равной пропорции) было добыто 55,6 т золота, тогда как в Америке (в основном в Бразилии) — 284 т [13, с. 134].

Выплавка и 'высадка' олова

В XVIII в. добыча меди, как и многих других металлов, значительно увеличились. Например, в начале XVIII в. добывалось в год до 100 т меди, а в конце века — 800 т. В Англии годовая добыча меди в конце XVIII в. по сравнению с началом века увеличилась с 500 — 1000 до 8000 т. Такое резкое увеличение было обусловлено главным образом применением каменного угля и пламенных печей, которые в Англии стали использоваться с 1698 г. В этих печах выплавляли также свинец и олово. Для выработки металлической сурьмы пламенные печи стали использоваться лишь с начала XIX в.