Шейпак А.А. История науки и техники. Материалы и технологии. Учебное пособие. Часть 2

Подождите немного. Документ загружается.

двигателя для воздуходувных мехов. Однако эти разработки не нашли ши-

рокого распространения.

В Англии введение воздуходувных машин для доменных печей отно-

сится к 1782 г. Во второй половине XIX в. начали внедряться центробеж-

ные воздуходувки, обеспечивающие доменное производство необходимым

количеством воздуха. В 1775 г. впервые успешно внедрил паровую маши-

ну в доменное производство английский

инженер Вилькинсон (1727-1808

гг.), купивший для этого одну из первых паровых машин, изготовленных

Уаттом. Благодаря применению новых систем воздуходувок, появилась

возможность значительно увеличить размеры доменных печей и ускорить

процесс доменной плавки.

В разное время были предложены способы ведения доменной плавки

на дутье, состав которого отличается от состава атмосферного воздуха. В

1825 г

. Нельсон (Шотландия) предложил метод работы на осушенном от

водяных паров дутье, осуществленный впоследствии в 1890 г. Фрайером и

в 1904 г. Дж. Гейли (США). К 1830 г. относится предложение немецкого

химика Штромейра о вдувании в доменную печь паро-воздушного дутья.

В 1871 и в 1876 гг. Г. Бессемер берет патенты на вдувание в печь воздуш-

ного дутья, обогащенного кислородом, и на метод работы с высоким дав-

лением газов в рабочем пространстве доменной печи. В 1926 г. патент Гес-

камна предусматривает вдувание угольной пыли в доменную печь через

фурмы вместе с воздушным дутьем.

Следующими, кто нашел способ получения чугуна с использованием

каменного угля, были братья Томас и Джордж

Кранеджи - рабочие из анг-

лийского городка Колбрудкейля, где за три десятилетия до этого Абрахам

Дерби-сын успешно освоил доменную плавку на коксе. Суть предложен-

ного ими в 1766 г. способа, над которым они работали около 20 лет, за-

ключалась в том, что в каменноугольной печи, в которой осуществлялся

передел чугуна в железо,

металл не соприкасался с топливом (их разделял

порог), а нагревался и превращался в тестообразную массу теплом отра-

женным от свода, и поэтому в металл попадало значительно меньше серы,

чем при кричном способе. Чтобы обеспечить более полный контакт чугуна

со шлаком и, следовательно, более полное выгорание углерода, металл не-

прерывно перемешивали; отсюда

и произошло название этого процесса -

пудлингование (от английского глагола "puddle" - перемешивать). Пуд-

линговый процесс, практически освободивший черную металлургию от

древесноугольной кабалы, заметно оживил английскую промышленность.

Вслед за Англией использовать пудлингование стали и другие страны. Па-

тент на этот процесс получил в 1783 г. английский фабрикант Генри Корт,

который годом позже в 1784 г.

стал широко использовать его для получе-

ния железа. Первый прокатный стан для железных болванок был применен

Кортом в начале XIX в. Сначала на прокатном стане изготовляли только

жесть, затем котельное железо, а после 1828 г. - рельсы.

Дальнейший рост производительности доменных печей происходил за

счет подогрева воздуха, подаваемого в домну. Первые попытки применить

горячее дутье были предприняты Суддегером в 1799 г., он осуществил по-

догрев труб, по которым шёл воздух, каменным углём.

В 1814 г. Оберто впервые использовал теплоту отходящих газов для

обжига руды, извести, кирпича.

Аппарат для подогрева воздуха

– доменный воздухонагреватель впер-

вые был применен Дж. Нильсоном (1792 – 1865 гг.) на шотландском заводе

Клайд (патент на это изобретение был ему выдан в 1828 г.). Первые же

опыты нагрева воздуха до 150 – 300°С позволили значительно (до 40 %)

снизить расходы топлива и резко повысить производительность доменных

печей.

В России этот метод уже применяли в 1829 г. на

Александровском ка-

зенном литейном заводе.

В 30-х г. XIX в. вюртембергский горный советник Фабр дю Фор также

сделал в доменной печи подогрев воздуха, подаваемого в печь по чугун-

ным трубам, от газов, проходящих снаружи.

Первые опыты использования доменного газа в качестве топлива на

металлургических заводах были проведены французом Фабер дю Фором

1832 г.

Однако проблема повышения производительности доменных печей

была разрешена только с изобретением специального аппарата для нагрева

воздуха, подаваемого в домну. Такое воздухонагревательное устройство,

работавшее на основе использования отходящих газов доменной печи,

предложил в 1857 г. Англичанин Э. Каупер (1819 – 1893 гг.). По имени

изобретателя эти аппараты носят название кауперов. Каупер в 1857 г.

запа-

тентовал воздухоподогреватели (обычно их четыре) регенеративного типа,

которые работают поочередно. Расход топлива уменьшили на 38 % за счет

нагрева кирпичей отходящими газами.

В результате реализации этих изобретений и усовершенствований

размер домны был увеличен и, главное, возросла ее производительность.

Это привело к резкому росту выплавки чугуна. Если в 1780 г. Англия вы-

плавила 40 тыс

. т, то в 1856 г. доменные печи страны дали уже 3,5 млн. т

чугуна, т.е. за 76 лет выплавка чугуна возросла в 87,5 раза.

В XIX в. Англия по производству железа вышла на первом месте в

.мире.

История техники знает достаточно много ярких фигур, и одной из них

по праву считается знаменитый английский изобретатель

XIX в. Генри

Бессемер (1813-1898 гг.). К сорока годам Бессемер имел около 100 патен-

тов на различные изобретения, но сталеплавильные проблемы его долго

совсем не интересовали. Бессемер не металлург, он ценил другие свои изо-

бретения выше: гидравлический пресс для обработки металла и гидравли-

ческие ножницы для его резки. Наиболее фантастический проект связан с

созданием корабля, в котором пассажиры были бы избавлены от качки во

время волнения моря. В 1854 г. он изобрел артиллерийский снаряд особой

конструкции. Во время испытания снаряда возглавлявший комиссию экс-

пертов К. Минье отметил, что дело, мол, осталось за малым - создать пуш-

ку для стрельбы этими снарядами. И Бессемер взялся за разработку новой

пушки.

Изобретатель понимал, что, прежде всего, следует подобрать подхо-

дящий

материал. Свои опыты Бессемер проводил сначала в горне, затем в

пудлинговой печи. В процессе исследований Бессемер заметил, что атмо-

сферный воздух может совершенно обезуглероживать железо. Он пришел

к выводу, что если можно привести воздух в соприкосновение с достаточ-

но большой поверхностью расплавленного чугуна, то это может превра-

тить его в

ковкое железо. Бессемер попробовал продувать воздух через

жидкий металл. В результате он получил ковкое железо. Этот процесс, по-

лучивший название бессемеровского, очень скоро вытеснил пудлингова-

ние и распространился повсеместно.

Конвертор, изобретенный Бессемером, представлял железный сосуд,

вымощенный огнеупорным материалом. Процесс длился 18-20 мин. и вы-

рабатывал за это время сталь из 20 т чугуна

. При пудлинговании процесс

длился неделю, а в кричном горне без пудлингования - три недели. Кон-

вертер был запатентован Генри Бессемером 1 марта 1860 г. Геренсен -

шведский металлург - купил патент Бессемера и получил на богатых крем-

нием шведских чугунах хорошие результаты (содержание серы и фосфора

в металле было малым).

Однако, можно ли считать Бессемера

изобретателем конвертора? Из-

вестно, что в США он не имел патента. Американец Уильям Келли опере-

дил Бессемера, разработавший конверторный метод в 1851 г. Однако у

Келли не было средств для претворения своего изобретения в жизнь.

Однако и у нового способа были свои недостатки: бессемеровским

методом можно было получать только ординарную сталь. Если

же для вы-

плавки чугуна использовалась богатая фосфором руда (а многие страны

располагают именно такими рудами), то при бессемеровском процессе

фосфор переходил в сталь, что значительно ухудшало ее технологические

свойства.

Эту проблему решили англичане Сидней Томас и его двоюродный

брат Перси Джилкрист. Открытие заключалось в замене кислых шлаков на

основные

и в изменении технологии процесса. Изобретенный ими процесс

получил название томасовского. Благодаря неутомимым опытам в 1876 г.

удалось приготовить основную набивку из смеси извести и магнезии, ко-

торую получили обжиганием природного доломита. Наличие извести в

ванне способствовало удалению из металла фосфора.

Слава Бессемера приближалась к зениту, когда во Франции был соз-

дан

другой способ производства стали, который через несколько десятиле-

тий значительно потеснил бессемеровский. Речь идет о сталеплавильном

процессе, изобретенном французскими металлургами Эмилем и Пьером

Мартеном (1860-ые годы) и потому получившим название мартеновского.

Эмиль и Пьер Мартены сконструировал отражательную печь, в которой

сталь получалась сплавлением чугуна и старого пудлингового железа. Он

использовал принцип ранее изобретенной Фридрихом Сименсом (1856 г.)

регенеративной печи, которую тот применял в стекловаренном деле. Топ-

ливом служил генераторный газ. Температура достигала 1800°С. Подогре-

вался воздух и газ в четырех регенераторах: по двум шли отходящие газы,

по двум - газ и воздух. Брат Фридриха Сименса - Вильям в 1868 г. пробо-

вал получить литую сталь, но сначала печь не выдержала термических на-

пряжений. Однако в дальнейшем он стал главным производителем литой

стали в Великобритании.

Интересно, что Бессемер и

Вильгельм Симменс жили на соседних

улицах Лондона, не зная ничего друг о друге.

Мартеновский процесс длился несколько часов, т.е. был не столь ско-

ростным, как бессемеровский, но зато обеспечивал более высокое качество

стали, и, что, пожалуй, еще важнее, позволял переплавлять стальной ме-

таллолом, в том числе и отходы бессемеровского

производства. С создани-

ем мартеновского процесса отпала проблема использования накопившего-

ся за в. железного лома, но осталась проблема о конвертерном переделе

фосфористых чугунов.

Следующим крупным шагом в развитии металлургии было использо-

вание электрических печей, которые позволили получать металл очень вы-

сокого качества.

К рубежу нынешнего и прошлого веков металлургия железа приобре

ла свои четкие структурные формы. Имевшиеся к тому времени в распо-

ряжении металлургов агрегаты позволяли получать сталь широкого диапа-

зона свойств. Поэтому далее металлурги пошли не по пути создания новых

агрегатов, а по пути совершенствования металлургической техники и тех-

нологии.

В 1886 г. Люрман предложил использовать доменный газ для газовых

двигателей

на воздуходувных станциях. В 1889 г. на бельгийском заводе

Серен была пущена доменная газо-воздуходувная машина.

За всю историю человечества до начала XX в. было произведено чер-

ного металла около 1,2 млрд. т, а за 75 лет XX в. чугуна и стали получено

11 млрд. т (в 10 раз больше). Однако, в 1950 г. хорошей считалась руда, ко-

торая содержала 51 % железа, а в 1980 г. - 35%.

2.1.6.

ЗОЛОТО

Золото – металл красивого желтого цвета, тяжелый, мягкий, очень

пластичный. Температура плавления золота 1064°С, плотность 19 320 кг/м

куб. В природе встречается чаще всего самородное золото, его получают

путем промывки песка. А из руд получали путем выплавки и последующей

очистки от примесей, главным образом от меди и свинца.

Золото всегда играло огромную роль в представлении древних. Алхи-

мики давали ему знак солнца. У славян, германцев, финнов в корне этого

слова имеются звуки, описываемыми буквами Г, З, О, Л, у индоиранских

народов – А, У, Р, откуда произошло латинское слово Aurum (Au). В Егип-

те иероглифом золота служило изображение платка или мешка, что

гово-

рит о методе добычи золота из россыпей [27].

Золото с древнейших времен шло на изготовление предметов домаш-

него обихода и даже оружия. Из-за своей редкости и красоты оно стало ис-

пользоваться для украшений и приобрело право «благородного металла»:

оно не ржавеет, не тускнеет, не зеленеет. Основное достоинство золота в

том, что, кроме полезных и приятных качеств, оно стало «мерилом ценно-

сти» прочих предметов.

Сусальное золото, или сусаль, – это тончайшие пленки толщиною до-

ли микрон. Оно получается путем ковки золота или его сплавов. Из одного

грамма золота можно получить проволоку длиною в три километра.

50% добываемого золота идет на изготовление монет,

из 20% делают

ювелирные изделия, 20% превращается в столовое золото. Только 10%

приходится на технические изделия.

В России вплоть до петровских времен золото не добывалось. Оно

ввозилось из-за границы в обмен на товары и взималось в виде ввозных

пошлин. Первое открытие запасов золота в Росси было сделано в 1732 г. в

Архангельской губернии, там

вблизи одной деревни нашли золотую жилу,

которую начали разрабатывать с 1745 г. Рудник с перерывами действовал

до 1794 г. и дал всего около 65 кг драгоценного металла.

В 1745 г. крестьянин Ерофей Марков нашел на речке Березовка, вбли-

зи города Екатеринбурга, месторождение рассыпного золота. Основными

поставщиками золота с 1752 г. стали рудники, заложенные на месте

наход-

ки Маркова. Первооткрывателю российского золота Ерофею Маркову в

Екатеринбурге сооружен памятник. Быстрый рост добычи золота начался с

1814 г., когда его стали получать промывкой золотоносных песков на

уральских казенных заводах.

В России, как и в других странах, большая часть добываемого золота

шла на чеканку монеты. После открытия в 1848 г. золота

в Калифорнии его

мировая добыча резко увеличилась. Примерно в это же время были обна-

ружены месторождения золота в Восточной Сибири. В 1884 г. Россия за-

нимала третье место в мире (33 т) по добыче золота после США и Австра-

лии. Спустя десять лет наша страна переместилась на четвертое место, так

как появились южноафриканские

рудники.

Накануне первой мировой войны золотой запас царской России со-

ставлял 1300 т. В 1953 г. общий золотой запас СССР был равен 2000 т. В

1993 г. золотой запас России составлял всего 300 т.

Третье место в мире – после ЮАР и США – занимает Россия по запа-

сам золота в мире (11%) и только шестое – по его

добыче (6%). 54% рос-

сийского золота содержится в коренных месторождениях, причем руда со-

держит очень мало золота. В России поэтому всегда разрабатывали глав-

ным образом россыпи, хотя в них содержится только 18% всего российско-

го золота; 80% россыпного золота дают Колыма, Якутия, Чукотка, Лен-

ский район и Приамурье.

2.1.7.

СЕРЕБРО

Температура плавления серебра 960°С, плотность 10 500 кг/м куб.

Оно очень пластично, легко деформируется. Грамм серебра, например,

можно вытянуть в проволоку длиной почти 2 км. Серебро известно с глу-

бокой древности (четвертое тысячелетие до н. э.) в Египте, Персии, Китае.

Известно самородное серебро и серебряные руды. Получали его в

древности обычно вместе

со свинцом, применяя обжиг руды, горновую

плавка, затем разделительную плавку.

Серебро из-за его мягкости используют в основном в виде сплавов: из

них чеканят монеты, изготавливают бытовые изделия, лабораторную и

столовую посуду. Им покрывают радиодетали для придания лучшей элек-

тропроводности и коррозионной стойкости. В электротехнической про-

мышленности применяются серебряные контакты. Серебряные

припои

широко используются для пайки. Чистое серебро используется в качестве

катализатора в химической промышленности. Соединения серебра помог-

ли создать фотографию.

Ионы серебра в малых концентрациях стерилизуют воду. Некоторые

препараты на основе серебра обладают антибактериальными свойствами.

Первоначально серебро обращалось в виде слитков. Затем наряду с

золотом стало использоваться для чеканки монет.

Чеканка первых древне-

русских серебряных монет началась в IX-X вв. Благодаря красивому бело-

му цвету и податливости в обработке серебро с глубокой древности ис-

пользуется как украшение.

2.1.8.

ОЛОВО

Сплавы олова с медью (бронзы) были известны уже в четвертом тыся-

челетии до н. э., а чистый металл – только во втором тысячелетии до н. э.

Чистое олово – белый, блестящий тяжелый (плотность 7 290 кг/м куб.),

мягкий и пластичный. Температура плавления 232°С. Из олова издавна де-

лали украшения, посуду, утварь. Происхождение слова «

олово» и

«stannum» не установлено. Получали олово путем восстановления в шахт-

ных печах, затем производилась очистка с помощью очистительных и лик-

вационных процессов (примеси: мышьяк, сера, сурьма, висмут). Оловян-

ные рудники находятся в Индокитае, Индии, Испании, Англии. В древно-

сти поставщиками олова были финикийцы. До наших дней дошло описа-

ние путешествия

Пифея из древней Массалии (теперешнего Марселя) на

полуостров Корнуэлл (Британия) из Средиземного моря через Гибралтар-

ский пролив за оловом [19].

Олово имеет две полиморфные модификации: обычное белое олово и

серое олово. Переход белого олова в серое происходит при минусовых

температурах и сопровождается превращением металла в порошок. Это

явление назвали оловянной чумой, так как оно наносило непоправимый

ущерб оловянным пуговицам, являвшимся принадлежностью солдатской

формы во многих странах. В результате разрушения паяных оловом

сосу-

дов с жидким топливом в 1912 г. погибли все члены экспедиции Скотта на

Южном полюсе.

Основное промышленное значение и в наши дни и в древности явля-

ется минерал касситерит, содержащий до 78,8% олова. В древности эта ру-

да, также как и медная руда - куприт, находилась в открытых месторожде-

ниях.

2.1.9.

СВИНЕЦ

Свинец (лат.plumbum) – тяжелый, очень пластичный и мягкий металл

голубовато-серого цвета. Его плотность 11 340 кг/м куб., температура

плавления 327°С. Свинец был известен за несколько тысячелетий до н. э.

народам Месопотамии, Египта и другим странам Древнего мира. Из него

изготавливали статуи, предметы домашнего обихода, таблички для письма.

Римляне пользовались свинцовыми трубами

для водопровода. Некоторые

соединения свинца использовались как краски (сурик, свинцовые белила)

или как составные части лекарств. Окись свинца вводят в хрусталь и в оп-

тическое стекло для получения материала с большим показателем прелом-

ления. Когда было изобретено огнестрельное оружие, свинец начали при-

менять как материал для изготовления пуль.

Металлический свинец получают

обычно окислительным обжигом

сульфида свинца с последующим восстановлением окиси свинца до так на-

зываемого «веркблея» и рафинированием.

Ядовитость свинца отметили еще в I в. н. э. греческий врач Диоскорид

и Плиний Старший. Отравления свинцом и его соединениями возможны

при добыче руд, выплавке свинца, при производстве свинцовых красок, в

полиграфии, гончарном и

кабельном производствах, при получении и при-

менении тетраэтилсвинца.

2.1.10.

РТУТЬ

Ртуть (лат. hydrargyrum) – тяжелый, серебристо-белый металл, жид-

кий при комнатной температуре. Ее плотность 13 520 кг/м куб. Самород-

ная ртуть была известна за 2000 лет до н. э. народам древней Индии и

Древнего Китая. Ими же, а также греками и римлянами применялась как

краска киноварь: соединение ртути с серой. Греческий врач Диоскорид

(I в. до н. э.), нагревая киноварь в железном сосуде с крышкой, получил

ртуть в виде пара, который конденсировался на холодной внутренней по-

верхности крышки. Продукт был назван жидким или живым серебром. Это

дало название веществу в греческом (hydrargyros), латинском

(hydrargyrum), английском (quicksilver) и немецком языках (Quecksilber).

Происхождение русского названия не установлено. Алхимики считали

ртуть составной частью всех металлов. Твердую ртуть впервые получили в

1759 г. петербургские академики И.А. Браун и М.В. Ломоносов.

Со времен античности была известна амальгама: растворы металлов в

ртути (см. часть 1). В настоящее время ртуть широко применяется при

из-

готовлении научных приборов (барометры, термометры, манометры), в ва-

куумных насосах, ртутных лампах, при изготовлении взрывчатых веществ

и в медицине. Ртуть и ее соединения токсичны, работа с ними требует пре-

досторожности.

Получают ртуть из ртутных руд посредством окислительного обжига.

2.2. ДРУГИЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ

Черные металлы (железо, сталь, чугун) составляют около 95% всего

производства по массе, цветные металлы - около 5%, полупроводники –

основа современных высоких технологий – доли процента. Установлено,

что в земной коре на глубине до 1 км содержание элементов, пригодных

для использования в строительстве и в машиностроении, составляет (%):

Кремний (Si) - 27,7

Алюминий (Al) - 8,0

Железо (Fe) - 5,0

Магний (Mg) - 2,1

Титан (Ti) - 0,6

Медь (Cu) - 0,01

Никель (Ni) - 0,01

Олово (Sn) - 0,004

Цинк (Zn) - 0,004

Свинец (Pb) - 0,0016

Серебро (Ag) - 0,00001

Золото (Au) - 0,0000005

Платина (Pt) - 0,00000005

2.2.1.

ЛЕГИРОВАНИЕ

Первые систематические опыты по легированию стали проводил в

1822 г. Фарадей, но его работы не получили практического применения.

Только в 1871 г. Роберт Мюше изобрел инструментальную легированную

сталь с добавками вольфрама (5%), марганца (2-3%), хрома и кремния, ко-

торая позволяла вести механическую обработку с более высокими скоро-

стями.

Затем появилась марганцовая сталь Хадфилда (1882 г

.), содержащая

до 20% марганца). Эту сталь нельзя закалить, но она становится прочной

при холодной ковке. В 1888 г. была выплавлена никелевая сталь Шнейдера

, а в 1889 г. никелевая сталь была получена в Глазго Джоном Рейли. .В

1898 г. Тейлором и Уайтом была изобретена быстрорежущая инструмен-

тальная сталь, которая содержала не менее 18% вольфрама и 4% хрома.

При обработке можно было наблюдать, как раскаленный докрасна резец не

терял

своей стойкости при резании заготовки из другой стали.

Повышение скорости резания привело к более быстрому износу меха-

низмов токарных станков. Потребовалось полное обновление парка токар-

ных и фрезерных станков. Станки стали иметь большую массу и большой

запас прочности.

Знаменитая нержавеющая сталь с 18% хрома и 8% никеля появилась в

научно-исследовательской лаборатории

фирмы Круппа. Изобрел ее в

1912 г. молодой исследователь Эдуард Маурер после трех лет работы с

помощью своего научного руководителя профессора Штрауса. Это – ау-

стенитная сталь с таким же расположением атомов в кристаллической ре-

шетке железа, как и в марганцовистой стали Хадфильда.

В последующие годы сталеплавильщики превратились в волшебни-

ков, получая

с помощью легирования нержавеющие, кислотостойкие, жа-

ропрочные, хладостойкие и другие стали.

2.2.2.

ПОДШИПНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Первые подшипники изготавливались из бронзы, затем из железа или

из дерева, обшитого металлическими пластинами. В период с 1792 по 1816

гг. неоднократно упоминается оловянно-сурьмянистый подшипниковый

сплав.

В 1839 г. в США Исаак Баббит получает патент на вкладыши для

подшипников из твердого и прочного металла (например, бронзы), зали-

тый специальным мягким, пластичным сплавом.

Баббит применял 89%

олова; 7,3 % сурьмы и 3,7 % меди, но в заявке не определял состав. В

1870 г. Гопкинс (Hopkins) покрыл бронзовые подшипники тончайшим сло-

ем свинца и затем слоем сурьмянистого свинца. В 1892 г. в США С.В.

Дюдлей создал сплав, состоящий из 77 % меди, 15 % свинца и 8 % олова.

В 1883 г. Фридрих Фишер начал производство шарикоподшипников

на

специальной, основанной им фабрике в Швейфурте на Майне (Герма-

ния). Теоретическое обоснование работы шариковых и роликовых опор

сделано в трудах Генриха Герца (1881 г. "О соприкосновении твердых уп-

ругих тел и о твердости") и Буссинеска («Распределение нагрузок в упру-

гой среде»).

Целое семейство сплавов создали за последние десятилетия прошлого

века в Московском

государственном индустриальном университете (ранее

– завод-втуз при ЗИЛе) на основе систем несмешивающихся компонентов

(Ю.С. Аврамов, А.Д. Шляпин, Н.Х. Шоршоров и др.). Новые технологии

были созданы после фундаментальных научных исследований, результаты

которых были официально признаны открытием.

2.2.3. АЛЮМИНИЙ

Алюминий (лат. Aluminium) – серебристо-белый металл с плотностью

2699 кг/м куб. и температурой плавления 660°С. Название алюминия про-

исходит от латинского аlumеn – так еще за 500 лет до н. э. назывались

алюминиевые квасцы, которые применялись как протрава при крашении

тканей и для дубления кожи.

В 1825 г. датчанин Ганс Христиан Эрстед, известный

своими откры-

тиями в электричестве, нагревал смесь жидкой амальгамы калия и хлорида

алюминия. После удаления ртути путем перегонки он обнаружил неболь-

шой кусочек твердого вещества серого цвета. По предположению Эрстеда,

это был алюминий. В 1827 г. немецкий химик Фридрих Велер попытался

воспроизвести эксперимент Эрстеда, но потерпел неудачу. Тогда Велер

заменил амальгаму

калия металлическим калием и после длительных опы-

тов получил только в 1847 г. достаточное количество алюминия для опре-

деления его свойств. В 1854 г. французский химик Анри Девиль усовер-

шенствовал способ Велера, заменив калий на натрий. Кусок металла, по-

лученный по способу Девиля, демонстрировался на выставке в Париже в

1855 г. Этот металл

оказался необычайно прочным, легким и стойким к

коррозии. По поручению Наполеона III Девиль продолжил работать над

изобретенным им способом. Но алюминий продолжал оставаться очень

дорогим материалом, соизмеримым по стоимости с серебром. В период с

1860 по 1880 гг. мировое производство алюминия составляло не более 1,5 т

в год.

Наполеон III хвастался столовым набором, сделанным из

алюминия, а

великому русскому химику Д.И. Менделееву во время его пребывания в

Париже торжественно подарили кружку из этого металла.

В 80-х годах XIX в. мир уже знал о том, какие возможности кроются в

промышленном производстве алюминия. Учитывая это, американец

Чарльз Мартин Холл после окончания Оберлинского колледжа приступил

к работе по разработке

способа дешевого получения алюминия. Во время

изучения химии в колледже (он прослушал небольшой двух семестровый

курс) Холл говорил, что он пойдет за этим металлом. Лаборатория Холла ,

оснащенная примитивным самодельным оборудованием, размещалась в

сарае, во дворе родительского дома.

Вначале Холл, как и все его предшественники, попытался получить

алюминий путем чисто химической

обработки окиси алюминия (глинозе-

ма). Вместе со своей старшей сестрой Джулией, тоже изучавшей химию в

колледже, они получали окись из бытовых квасцов и кристаллической со-

ды. Однако несмотря на многие попытки ни один из его опытов не дал об-

надеживающих результатов.

Еще обучаясь в колледже, Холл вместе со своим учителем химии

Франком Джуетом начал изучать возможность применения электрического

тока из солей этого металла, растворенного в воде. В таких растворах об-

разуются положительно заряженные ионы алюминия. Холл и Джует счи-