Роль угля въ металлургіи.
Одно изъ самыхъ важныхъ примѣненій угля составляетъ введенное съ давнихъ поръ употребленіе его въ металлургіи, т. е. промышленности, имѣющей цѣлію извлекать металлы изъ находящихся въ природѣ рудъ.
При добываніи желѣза, цинка, мѣди и олова, уголь необходимъ не только для нагрѣванія печей до высокой температуры, но и для разложенія металлоносныхъ рудъ, -- черезъ примѣшиваніе его къ нимъ.
Сдѣлаемъ краткій очеркъ различныхъ операцій, въ которыхъ употребляется уголь.
Изъ всѣхъ отраслей этой необходимой промышленности самая важная есть безъ сомнѣнія желѣзное производство, и оно же требуетъ самаго большаго количества угля.
Находящіяся въ землѣ или на ея поверхности желѣзныя руды большею частію состоятъ изъ окиси желѣза, т. е. одного изъ соединеній желѣза съ кислородомъ. Уголь же имѣетъ такое сильное сродство къ кислороду, что если его нагрѣвать вмѣстѣ съ соединеніемъ изъ металла съ кислородомъ, то послѣднее разлагается, при чемъ кислородъ соединяется съ углемъ, а металлъ остается чистымъ.
Уголь, говоря языкомъ химиковъ, возстановляетъ металлы, почему его и назвали возстановляющимъ тѣломъ.
Операція эта была бы очень проста, если-бы руды были чисты; но на самомъ дѣлѣ онѣ всегда содержатъ въ себѣ постороннія вещества, или такъ называемыя жиловыя породы, какъ напр.: кремнеземъ и кремнекислую соль квасцовъ, или фарфоровую землю ит. д. При нагрѣваніи руды и угля до высокой температуры много теряется желѣза, такъ какъ находящійся въ породѣ кремнеземъ соединяется съ окисью желѣза и образуетъ плавкое соединеніе. Чтобы уменьшить эту потерю до самаго незначительнаго количества, прибавляютъ къ смѣси минерала и угля плавильный или грубый известнякъ. При этомъ свободный кремнеземъ вмѣсто желѣза соединяется съ известью, образуя вещество, которое, смѣшавшись съ кремнекислою солью квасцовъ, составляетъ шлакъ.
Эта операція требуетъ высокой температуры и производится въ такъ называемыхъ доменныхъ печахъ, имѣющихъ по крайней мѣрѣ отъ 10 до 15 метровъ высоты и отъ 3 до 5 метровъ въ діаметрѣ въ самой широкой части. Печи эти снабжены сильными воздуходувными снарядами, проводящими воздухъ съ нижней части печи. Въ настоящее время въ доменныхъ печахъ употребляется коксъ, получающійся при перегонкѣ каменнаго угля. Изъ кокса, руды и плавильнаго известняка образуютъ послѣдовательные слои, вводя все это въ печь чрезъ верхнее отверстіе называемое калошникомъ.
Такимъ образомъ получается не чистое желѣзо, но соединеніе угля съ желѣзомъ, называемое чугуномъ и имѣющее способность плавиться. Для превращенія въ желѣзо, чугунъ очищаютъ, т. е. выдѣляютъ изъ него углеродъ. Если отнять не весь углеродъ, а только извѣстную часть его, то получится сталь.
Въ тиглѣ, расположенномъ въ нижней части печи, поверхъ расплавленнаго чугуна всплываетъ болѣе легкій шлакъ, который постоянно вытекаетъ черезъ продѣланное на надлежащей высотѣ отверстіе.
Чугунъ выпускаютъ изъ тигля черезъ каждые 12 или 24 часа, -- смотря по его качеству. Ночью гигантскія печи представляютъ грандіозное зрѣлище. На верхнемъ ихъ концѣ,-- калошникѣ,-- постоянно горитъ синеватое пламя, а рабочіе безпрерывно бросаютъ въ эту зіяющую и раскаленную пасть руду, уголь и плавни. Не менѣе прекрасный видъ представляется и внизу печи -- когда открываютъ тигель. Подобно огненному потоку чугунъ устремляется въ продѣланные въ земляномъ полу завода желоба и льется по нимъ въ большой котелъ, распространяя на своемъ пути ослѣпительный блескъ. Тысячи искръ, сопровождаемыя трескомъ песчаннаго ложа этого раскаленнаго потока, разбрасываются во всѣ стороны. Внутренность завода освѣщается зловѣщимъ свѣтомъ; всѣ предметы обливаются какъ бы красноватымъ заревомъ большого пожара, а тѣни очерчиваются ясно и отчетливо. Привыкшіе къ страшному жару, распространяемому чугуномъ, рабочіе, къ большому удивленію посѣтителей, спокойно прохаживаются взадъ и впередъ, нисколько не заботясь объ опасности.
Оставимъ желѣзный заводъ и перейдемъ къ цынковому производству, о которомъ скажемъ нѣсколько словъ.
Цинковыя руды бываютъ двухъ родовъ: цинковая обманка и такъ называемый галмей. Металлургическая обработка ихъ состоитъ изъ двухъ операцій: обжиганія руи за тѣмъ возстановленія посредствомъ угля въ устроенныхъ для этого надлежащимъ образомъ перегонныхъ аппаратахъ. Уголь и здѣсь играетъ роль возстановляющаго вещества.
Обработка оловянной руды, встрѣчающейся въ природѣ только въ видѣ окиси олова, очень проста. Прежде всего для отдѣленія отъ жиловыхъ породъ, ее нѣсколько разъ промываютъ и за тѣмъ кладутъ въ доменныя печи особаго устройства поперемѣнно со слоями угля.
Что касается мѣди, то ея обработка напротивъ того весьма сложна. Изъ мѣдныхъ рудъ самая распространенная мѣдный колчеданъ, содержащій въ себѣ сѣру, желѣзо и отъ 8 до 9 % мѣди. Сперва руду эту очищаютъ особыми механическими способами отъ постороннихъ примѣсей, а потомъ обжигаютъ при доступѣ воздуха въ печахъ особаго устройства.
Обожженныя руды сплавляютъ съ углемъ и кремнеземомъ и получаютъ неплавкое вещество, называемое купферштейномъ, который послѣдовательно вновь обжигаютъ отъ 8 до 10 разъ. Послѣ этого получается черная мѣдь, которую очищаютъ въ полусферическомъ тиглѣ, на поверхности котораго находится уголь. Въ тигель направляютъ сильный токъ воздуха, который окисляетъ незначительное количество находящейся въ черной мѣди сѣры."
Таковы услуги, оказываемыя углемъ металлургіи. Изъ этого краткаго очерка вы можете судить о важности его въ этомъ производствѣ, гдѣ онъ также необходимъ, какъ и самыя металлическія руды!.