Некоторые итоги и перспективы металлургии

УДК 669.01                                                            В порядке обсуждения

В.К. Афанасьев

Некоторые итоги и перспективы металлургии

Часть I – XX век. Планета Земля – ничтожно  малая частица космоса – полностью подчиняется законам Космоса, но не воле человека. Поэтому неразумное поведение человека чревато (предполагается, что это было не раз) гибелью цивилизации. Значительный вклад в эту гибель вносит один из больших разделов деятельности человека – современная металлургия.

Глазами металлурга планета Земля – это крупногабаритная шарообразная отливка, кристаллизующаяся в условиях –250°С при давлении 10^–16 мм рт. ст. Очень малая часть этой отливки застыла ("земная твердь"). Кристаллизация ее дает выделения газов, которые удерживаются магнитным полем Земли и составляют то, что называется атмосферой. "Земная твердь" – это результат дегазации земной жидкости, и как всякий результат такого плана, расположенный на жидкости, он называется шлаком. Это первичные шлаки, т. е. шлаки, не созданные человеком и являющиеся продуктом окружающего и независимого от нас материального мира. С помощью подразделений металлургии (геология, петрография, археология и др.) первичные шлаки нами разделены на два вида:

-  во-первых, те шлаки, из которых мы можем извлечь нужный нам элемент, называем рудой;

-  во-вторых, те шлаки, которые для нас являются препятствием и не поддаются  нашим представлениям, мы называем пустой породой.

Накопленный опыт изучения химического состава первичных шлаков отливки Земля позволяет сделать  главное заключение – это азото-кислородные соединения с подавляюще малым содержанием водорода. Водород, выделяющийся при кристаллизации Земли, удаляется в космос на пополнение запасов межзвездного газа и уже на высоте 100 км атмосфера Земли почти полностью состоит из водорода [1 – 2].

Металлургия многие века получает необходимые для человека металлы с помощью единственно возможного способа – восстановления естественных шлаков до металлического состояния  потерянным водородом. Присутствие его в качестве основного восстановителя зачастую завуалировано (электролиз многих расплавов, элементы-носители водорода и т. д.). Например, получение железных сплавов (чугуна и стали) держится на кальции, который имеет большое сродство к водороду, все электролизные процессы получения металлов предусматривают осаждение их на катоде, на котором концентрируется водород и т. д. Практическим путем металлурги вновь для получения монолитного металлического состояния нужного вещества вводят недостающий водород, т. к. монолитное состояние – это  Н – N – О. Общепринятый путь получения металлов включает в себя образование расплава, выстаивание и кристаллизацию. Другими словами, металлург повторяет то, что делала природа. Это повторение  предусматривает дегазацию расплава при выстаивании, всплывание на поверхность сопутствующих элементов и их соединений, т. е. образование шлака. Такой шлак, сделанный руками человека, называется вторичным. Он получен, по сравнению с природным, быстро и грубо, но главное заключается в том, что в сознании металлурга укрепилась  основная подавляющая мысль – такой шлак надо отправлять в отвал, как непригодный для дальнейшего получения металлов. Таким образом, на поверхности Земли накопилось большое количество отходов металлургического производства, которые оказывают очень вредное влияние на экологию, т.е. сокращают жизненное пространство. Попытки переработки и полезного применения вторичных шлаков в деятельности металлургов весьма скромны и часто вредны (шлакоцемент, шлакобетон и др.). Во вторичных шлаках, полученных практически мгновенно, по сравнению с первичными, формировавшимися в течение сотен и тысяч лет, не успевают пройти разделительные процессы и поэтому концентрация вредных элементов (галогены, группы серы и фосфора) в них гораздо больше. Итак, многомиллионные "запасы" вторичных шлаков на поверхности Земли – это первое преступление перед окружающей нас природой. К нему следует добавить побочный продукт металлургической деятельности – отходы военной и "мирной" атомной  энергетики. Здесь уровень знаний настолько низок, что продукты разложения радиоактивных элементов тоже складируются в сухих и водных участках Земли. Имеющиеся и создаваемые технологии переработки отходов технической деятельности человека являются весьма дорогостоящими, а потому малоперспективными.