Сергей Венецкий - Рассказы о металлах [4-е изд.]

Десятки лет ванадий не находил широкого промышленного применения. Так, еще в начале нашего века во всем мире ежегодно производилось всего несколько тонн ванадия. Да и цена на него тогда была баснословная: 50 тысяч рублей золотом за 1 килограмм!

И мизерное производство ванадия, и безумная цена его объяснялись просто. Несмотря на то, что земная кора содержит немало ванадия — примерно в тысячу раз больше, чем серебра, скопления его встречаются на земле крайне редко (именно поэтому ванадий и относят к редким металлам). Руда, содержащая 1 % ванадия, считается чрезвычайно богатой; промышленной переработке подвергают даже те руды, которые содержат всего 0,1 % этого ценного и дефицитного элемента.

Одно из самых крупных месторождений ванадия находится в горах Перу, на высоте 4700 метров над уровнем моря. Здесь, в заоблачных далях, уже много лет добывается богатый ванадием минерал патронит, который больше нигде на Земле не встречается. А сравнительно недавно на северо-восточном побережье Каспийского моря, на полуострове Бузачи, началась промышленная добыча нефти с высоким содержанием ванадия. Задача геологов — разработать эффективную технологию извлечения этого ценного элемента из нефтяной "руды".

Интересно, что в падающих на землю, метеоритах содержание ванадия в два-три раза больше, чем в земной коре. Судя по тому, что в спектре Солнца без труда можно найти линии, присущие атомам ванадия, солнечная материя также богаче этим элементом, чем наша планета. Возможно, когда-нибудь прибытие на металлургический завод партии богатой ванадиевой руды, например, с Марса или Венеры будет расцениваться как обычная транспортная операция, но пока землянам приходится рассчитывать лишь на свои собственные ресурсы.

Трудность извлечения ванадия из руд и была причиной того, что этот металл так долго не мог найти себе работу. Однако бурное, развитие техники вскоре широко распахнуло перед ванадием дверь в промышленный мир. Способность этого элемента придавать стали ценнейшие свойства определила его судьбу, его амплуа — ванадий начинает играть роль "витамина" для стали.

Незначительная добавка ванадия (доли процента) делает сталь мелкозернистой, придает ей большую упругость, высокую прочность. Такая сталь легче переносит удар и изгиб, упорнее сопротивляется истиранию, лучше противостоит разрыву. А ведь именно эти качества позарез нужны автомобильным деталям! Вот почему такие ответственные узлы и детали автомобиля, как мотор, клапанные пружины, рессоры, оси, валы, шестерни изготовляют из неутомимой ванадиевой стали. Вот почему так высоко оценил роль ванадия Генри Форд. И не случайно академик А.Е. Ферсман сказал об этом элементе: "…сказочны те силы, которые он придает железу и стали, вооружая их твердостью и прочностью, вязкостью и гибкостью, неразрушимостью, необходимой для оси автомобиля".

Во время первой мировой войны настоящую сенсацию вызвал созданный французскими инженерами самолет, который был вооружен не пулеметом, как обычно, а пушкой, наводившей страх на немецких летчиков. Но каким же образом удалось поставить пушку на самолет? Ведь грузоподъемность тогдашних "этажерок" была очень мала. Оказалось, что пушке помог "забраться" в самолет… ванадий. Французские авиационные пушки были изготовлены из ванадиевой стали. При относительно небольшой массе они обладали прекрасными прочностными характеристиками, позволяющими вести сокрушительный огонь по немецким самолетам.

Вслед за этим ванадиевую сталь начали использовать для изготовления солдатских шлемов. Сравнительно легкий шлем из тонкой, но прочной стали надежно предохранял своего владельца от пуль и осколков гранат. Броня требовалась и для защиты артиллерийской прислуги от снайперской пулевой стрельбы. Для этой цели в Шеффилде в те годы изготовили броневую сталь, содержащую довольно много кремния и никеля. Увы, при испытаниях пули легко прошивали плиты из этого металла. Тогда решено было испробовать сталь, содержащую всего 0,2 % ванадия. Успех превзошел все ожидания: сталь выдержала сложнейший экзамен на прочность в 99 случаях из 100!

Так ванадий стал служить не только атаке, но и обороне. Американские, французские, английские фирмы охотно применяли ванадиевую сталь для самых различных целей. Зато совершенно непонятную на первый взгляд позицию заняли немецкие металлурги, которые всегда считались большими специалистами в этих вопросах: они весьма скептически отнеслись к ванадию как легирующему элементу и практически отказались от использования ванадиевой4стали. Один из германских заводов дал даже категорическое заключение, что заниматься ее выплавкой не имеет никакого смысла. Это казалось парадоксальным.

Вскоре, однако, все прояснилось: поскольку немцы не располагали собственными ванадиевыми рудами, они не были заинтересованы в том, чтобы цена ванадия на мировом рынке росла вместе со спросом на него; вот почему они всячески пытались затормозить внедрение ванадиевой стали. Сами же они вели интенсивные поиски элементов, способных оказывать такое же действие на сталь, как ванадий, но вскоре убедились, что без него не обойтись. Так провалились попытки металлургических "дипломатов" опорочить ванадиевую сталь, а производство ее продолжало расти из года в год.

Именно ванадий помогает стали успешно нести службу в суровых условиях Крайнего Севера и Сибири: как выяснилось, добавки ванадия и азота — всего сотые доли процента — резко повышают хладостойкость стали, используемой для магистральных трубопроводов, машин, буровых вышек. Любая другая сталь не выдерживает северной стужи и становится хрупкой, как стекло. А ванадиевая сталь неуязвима даже при 60-градусных морозах.

Авиация, железнодорожный транспорт, электротехника, радиотехника, оборонная промышленность — трудно перечислить все области современной индустрии, где сегодня применяют сталь, содержащую ванадий. Услугами ванадия пользуется и чугун: из высококачественного ванадиевого чугуна отливают поршневые кольца, изложницы, прокатные валки, матрицы для холодной штамповки.

Но ванадий трудится не только как металл-витамин. Соли этого элемента — зеленые, желтые, красные, черные, золотистые (вспомните название, которое дал элементу дель Рио: "панхромий" — всецветный) — с успехом служат в производстве красок и особых чернил, в стекольной и керамической промышленности. Кстати, именно с керамического производства и начал ванадий свою практическую деятельность вскоре после того, как был открыт Сефтсрёмом. Фарфоровые и гончарные изделия с помощью ванадиевых соединений покрывали золотистой глазурью, а стекла окрашивали в зеленый или голубой цвет.