Солнечная электростанция 30кВт - бизнес под ключ за 27000$

15.08.2018 Солнце в сеть




Производство оборудования и технологии
Рубрики

Каменный уголь в черной металлургии

КАК ПИСАЛ с. лилли, "с приходом чугуна (в I иропе — в XIV в. — А. И.) человек получил в свое распоряжение ііг основные материалы, которые покрывали его нужды до сере — ІІІНІ. І XIX века"[365]. Но развитие черной металлургии в Западной I иропе долго сдерживалось тем, что технологические процессы шишки металла требовали огромного количества дров и древес­ною угля.

Для ковки или обработки металлов каменный уголь имел почт те же качества, что и древесный уголь, однако дело об — • шило иначе, когда требовалось плавить руды, в особенности — «слезную руду. Если попытаться просто заменить древесный інші, каменным, то под влиянием соединений серы, содержа­щихся в каменном угле и выделяющихся при горении, железная руна при плавке превращается в ломкое железо, которое невоз­можно обрабатывать молотом.

Заменить древесный уголь каменным впервые сумели в Ки — ійг Английский историк Дж. Нидхэм доказывает, что в Китае ноль был использован для плавки металлов не позже 4 в. н. э.2 В tyuo населенных районах Китая нехватка леса ощущалась еще •и кремена Конфуция, поэтому создавать металлоемкие конст­рукции можно было лишь при использовании всего древесного уши — каменного. Одной из таких конструкций стали висячие цінім на металлических цепях, появившиеся в Китае в VI в. н. э.

В Европе конструкция таких мостов была предложена в XVI в впервые реализована в Северной Англии в 1741 г.[366]

Еще больше металла требовалось для чугунных пагод || тем не менее, в XI в. производство чугуна в Китае было ;им к точным для того, чтобы строить из него буддистские пагоды!« мая старая из сохранившихся чугунных пагод относится к 1 Oft | » имеет высоту в 70 футов и вес в 53 тонны. Ее стены сделаны рь чугунных пластин, прикрепленных к каркасу строения[367].

Американский историк У. Макнейл полагает, что перелом • переходе от древесного угля к каменному в металлургиче*» • промышленности Китая наступил в XI в. н. э. По его данным • конце 1 тыс. н. э. в Китае стали использовать кокс в качестпг то лива для приготовления пищи и обогрева жилищ. А в начине К} века в безлесных районах вдоль Хуанхэ кокс стал приметим• при выплавке железа, заменяя собой древесный уголь. КитпІІімм. удалось найти технические решения, препятствующие пер* мм і серы из угля в металл, именно этот переход ранее и делал и»мм можным использование каменного угля вместо древесного ні» плавке железа. Выплавка железа увеличилась с 32,5 тыс. тонн • 998 г. до 125 тыс. тонн в 1078 г.[368] Такая статистика, основании* т официальных китайских отчетах того времени, по-видимому, настолько точна, насколько она на это претендует, но тендецми* должна отражать верно.

Изучавший эту проблему Р. Хартвелл также считает, что 1 • тай XI в. знал технологические процессы, с которыми litp* впервые познакомится лишь в XVIII в. По его данным, цент і** металлургического производства в Северном Китае, где пм« древесного угля при менялся кокс, стали Хопей (Hopei); и Хои* (Honan). В 1078 г. там выплавлялись 35 тыс. тонн железа. 1> *и

ии центры были разрушены кочевниками, пришедшими с севера, її в 1226 г. захвачены войсками Чингисхана. Монголы организо­вали производство железа в объеме около 8 тыс. тонн в год; все железо целиком шло на нужды монгольской армии5 [369]. Затем про — и шодство полностью прекратилось.

Ф. Бродель, правда, полагает, что применение кокса при вы­плавке чугуна в Китае в XIII в. "вероятно, но не наверняка из­вестно" (разрядка Ф. Броделя), однако никак не обосновывает свои сомнения[370].

По ориентировочным оценкам Р. Хартвелла, подушное про­изводство железа в Китае возросло с 0,2-0,3 кг в 806 г. до 1,3-1,5 кг в 1078 г.[371] После XIII в. в металлургическом производстве Ки­тая наступил длительный спад, и в середине XVIII века произ­водство железа в Китае не превышало 0,8-1,2 кг[372].

И даже в начале 1920-х годов потребление черных металлов на душу населения в Китае составляло 2,6 фунта в год[373] [374], т. е. око­ло килограмма. Для сравнения: в 1911 г. потребление чугуна на душу населения в США было 233 кг, Бельгии — 173 кг, Германии — 136 кг, Англии — 195 кг, России-25 кг".

В Европе (прежде всего — в Англии) в XVII в. велись экспе­рименты с целью замены древесного угля каменным паи плавке металла. В конце XVII в. была построена доменная Тіечь, где ка­менный уголь непосредственно не соприкасался, с железной, ру­дой — и тем не менее, насыщенное серными парами пламя порти­ло металл, делало его негодным для ковки[375].

Как пишут английские историки Л. Уайт и Э. Шанахэн, в на­чале XVIII в. Англия была во всех смыслах второразрядной стра­ной: второразрядной политически, интеллектуально, в промыш­ленном и сельскохозяйственном отношении[376]. Эти исследовате­ли, конечно, резко занижают роль и место Англии — с тем, чтобы затем показать эффект от промышленной революции. И все-таки, если в 1700 г. Англия произвела чугуна в 5 раз больше, чем Рос­сия, то не позже 1725 г. по этому показателю Россия оказалась впереди Великобритании[377].

Отсутствие собственной энергетической базы для производ­ства черных металлов становилось в Англии и экономической, и политической проблемой. Опыты по замене древесного угля ка­менным продолжались в начале XVIII в.

В 1709 г. Абраам Дерби, наконец, нашел способ замены дре­весного угля коксом при выплавке чугуна. Однако получаемый при этом чугун был слишком хрупким для дальнейшего передела в железо. И вот примерно в 1750 г. Абраам Дерби-сын сумел улучшить качество чугуна до такой степени, что из него можно было делать железо[378]. Проблема плавки чугуна была решена. Но для превращения чугуна в железо по-прежнему был необходим древесный уголь.

Применение кокса вызвало необходимость в значительном повышении силы дутья в доменных печах; эта задача была реше­на в 1750-х годах благодаря изобретению механиком Смитоном нового типа цилиндрических мехов. А затем для приведения в действие воздуходувных установок очень рано, по некоторым источникам — с 70-х годов XVIII в., стал применяться паровой двигатель[379].

В 1784 г. Г. Корт и П. Оньонс изобрели способ пудлингова­ния: получение ковкого железа плавкой чугуна на коксовом огне с последующей прокаткой металла на особых вальцах. Итак, пе­редел чугуна в железо уже не требовал древесного угля. Пропус­кание крицы пудлингового железа через прокатные вальцы повы­сило производительность труда рабочего, занятого металлообра­боткой в 15 раз — раньше эта операция производилась молота­ми[380].

Пудлингование резко снизило затраты на производство же­леза. В России, где в 1830-х годах железо все еще производили по-старому, в кричных горнах, оно обходилось вчетверо дороже чугуна, а в Англии, при использовании пудлинговых печей (усо­вершенствованных Роджерсом в 1820 г.) издержки производства железа были всего вдвое дороже, чем чугуна[381]. Правда, качество кричного (древесноугольного) железа долго оставалось более высоким, чем пудлингового (коксового).

Новую эру в коксовой металлургии, по мнению акад. С. Г.Струмилина, можно отчитывать с 1785 г., когда Д. Вилкинсон установил на своем доменном заводе первую паровую машину двойного действия, приводя ею в движение и воздуходувки, и молоты, и вальцы. За очень короткий срок после этого коксовая металлургия в Англии добилась решительной победы над дре­весно-угольной [382].

Благодаря применению кокса британские металлурги суме­ли увеличить выпуск чугуна с 1788 по 1805 годы почти в 4 раза[383],

а с 1720 по 1804 годы производство чугуна увеличилось в 10 раз — с 25 тыс. тонн до 125 тыс. тонн[384].

К 1806 г. в Англии 87% чугуна производилось на основе ис­пользования каменного угля[385] [386].

Переход с древесного угля на каменный при выплавке чугу­на (наряду с другими факторами) обеспечил падение цены за тонну чугуна (bar iron) в Великобритании с 18 фунтов стерлингов в середине XVIII в. до 8 фунтов стерлингов в начале 1820-х го­дов21.

Постоянно снижались удельные расходы угля, в 1760-1770 годах для производства одной тонны чугуна требовалось до 10 тонн угля, в 1788 г. — 7 тонн, в 1810 г. — 5 тонн, в 1840 г. — 3,5 тонны[387]. В середине 1890-х годов расход угля на тонну чугуна составит лишь 2 тонны[388].

В 1828 г. впервые для дутья в домнах был применен горячий воздух, что привело к значительному уменьшению удельного расхода кокса, производительность домны увеличивалась при­мерно на четверть[389]. Снижение издержек позволяло уменьшить цены.

В Англии в течение второй четверти XIX в. цена железа по­низилась на 40%. Снижение цен вело к увеличению спроса на черные металлы[390]. В 1830 г. производство чугуна в Великобрита­нии составило 700 тыс. тонн, в 1870 г. — 4 млн. тонн[391].

На Великобританию приходилось 19% мирового производ­ства чугуна (pig iron) в 1800 г., 40% — в 1820 г. и 52% — в 1840 г.24

Спрос со стороны металлургической промышленности — нажнейший фактор, повлиявший на быстрый рост угольной про­мышленности Великобритании в первой половине XIX века.

Металлургическая промышленность Великобритании по — іребляла 10-15% всего добытого угля в начале XIX в., около 25% в 1840 г., около 30% — в 1869 г.30

К середине XIX в. Англия значительно опережала другие страны по производству чугуна на душу населения, что и явля­лось важным фактором превращения Великобритании в "мастер­скую мира”.

В 1850 г. потребление чугуна на душу населения составляло и Великобритании 56,5 кг, во Франции — 17,8 кг, в России — 3,9 кг[392] [393] [394].

Английский историк П. Дин считает, что наиболее важным постижением промышленной революции был перевод британ­ской экономики с древесно-водной основы на угольно­металлургическую12. А итальянский исследователь К. Чиполло убежден, что железо и уголь сыграли в промышленной револю­ции гораздо большую роль, чем хлопок33. Такого же мнения при­держивается Дж. Хикс из Оксфордского университета: "Могло бы не быть Кромптона (создателя мюль-машины — А. И.) и Аркрайта (изобретателя ватермашины — А. И.), и все равно промышленная революция произошла бы"34.

Наличие в стране коксующихся углей, нужных для произ — нодства чугуна, стало важным фактором промышленного разви — Iия во всех странах "первых волн" индустриализации во второй половине XIX в. Если такого угля не было — его приходилось им­портировать. Такими импортерами были, в частности, Франция и Япония. Хотя Япония в конце XIX в. — начала XX в. экспортиро­вала уголь, для выплавки чугуна уголь импортировался[395].

Во второй половине XIX в. между ведущими державами развернулись настоящие "битвы за чугун", в том числе — и силой оружия. Борьба за лотарингские железорудные месторождения была одним из факторов, приведших к франко-прусской войне, Интенсивное развитие германской металлургии началось только после 1870 г.

Перед первой мировой войной Англия уже не была мировым лидером в производстве чугуна. В 1913 г. выплавка чугуна соста вила (в млн. тонн): США — 31,5, Германия — 10,9, Великобрита­ния — 10,4, Франция -9,1, Россия — 4,6, Бельгия — 2,5, Люксем­бург-2,5[396].

В России внедрение плавки чугуна на каменном угле взяло на себя правительство: 14 ноября 1795 г. был издан Указ "Об усі роении литейного завода в донецком уезде при реке Лугани и «0 учреждении ломки найденного в той стране каменного угля"[397]. К заводу (он был назван Луганским чугунолитейным) были припи­саны крестьяне близлежащих деревень. В 1799 г. начались пер вые опыты плавки чугуна на коксе. Эксперименты велись безус пешно несколько десятилетий; все это время Луганский завол был занят переделкой уральского чугуна. В частности, он зани

38

мался литьем снарядов из привозного чугуна.

Несколько десятилетий для развития Южной угольно» металлургической базы было потеряно.

13 1859 г. в Бахмуте (при Советской власти — г. Артемовен Донецкой области) на Петровском казенном заводе было выплав­лено на коксе 91 тыс. пудов чугуна, после этого испортился горн; попытки начать плавку были возобновлены в 1872 г., но окончи­лись неудачей39.

В 1870 г. опыты по выплавке коксового чугуна проводились на Лисичанском казенном заводе Луганского округа, а также в Царстве Польском, на Гуте Банковой. Всего за 1870 г. в империи было выплавлено 188 тыс. пудов коксового чугуна, из них 176 мис. пудов в Польше40.

И лишь к середине 1870-х годов произошел какой-то сдвиг.

Для выплавки коксового чугуна в 1869 г. был основан Юзовский завод; его постройка началась в середине 1870 г., а первая домна вместимостью в 333 куб. м с проектной производи — іельностью до 2 млн. пуд. чугуна в год начала работать 24 апреля 1871 г. Через три дня домна вышла из строя и чинилась вплоть до М января 1872 г В 1873 г. завод дал 504 тыс. тонн (четверть про­ектной мощности), в 1875 г. — 537 тыс. пуд. В 1876 г. вступила в строй вторая домна Юзовского завода, в 1886 г. — третья, в 1891 і. — четвертая41. Всего в 1900 г. в Юзовке работало 7 домен, при­чем их фактическая выплавка даже превышала проектную мощ­ность. Выплавка чугуна на этом крупнейшем заводе в 1899 г. поднялась до 10 млн. пуд.42

Строились и другие металлургические заводы, плавившие чуіун на коксе. В 1887 г. был пущен Александровский завод воз­не Екатеринослава, в 1889 г. — Днепровский, в 30 верстах от Ека — [398] [399]

теринослава в с. Каменском, в 1894 г. — Дружковский, близ одно­именной станции. В 1900 г. эти заводы получили: Александров­ский — 44,3 тыс. вагонов угля (вагон считался равным 600 пудам). Днепровский — 57 тыс. вагонов угля, Дружковский — 25,9 тыс.[400]

Всего в 1900 г. в России работала на коксе 51 доменная печь, давшая 102,4 млн. пуд. чугуна. К 1910 г. число коксовых домен возросло до 57, а выплавка чугуна-до 140,8 млн. пуд.[401]

Выплавка русского чугуна на минеральном топливе состав­ляла (в процентах от общей выплавки):

1880 г.-6,4%

1885 г.-9,3%

1890 г.-32,3%

1895 г.-47,9%

1900 г. — 64,1 %[402] [403]

Как и в Англии, металлургические заводы стали в России крупнейшими потребителями угля. В 1900 г. на металлургиче­ские заводы пришлось 32,0% всего вывезенного по железным

46

дорогам донецкого угля.

Для выплавки 1 тонны чугуна на Юге России в начале 1900- х годов требовалось 2,8 тонн угля при коксовании его на метал­лургическом заводе (или 1,3 тонн кокса и 1,05 тонн дополнитель­ного угля). Кроме того, металлургические заводы имели ешс весьма значительный расход каменного угля и кокса в сталели­тейном и прокатном производствах — в среднем 1 тонна угля на I тонну изделий металлургии. Помимо этого, уголь использовался на металлургических заводах в паровом хозяйстве, компрессор­ном, огнеупорном, транспортном хозяйстве[404].

Как уже отмечалось, древесноугольные домны имеют пре­дельный, максимально возможный объем в 100 куб. м. Коксовые домны этого недостатка лишены.

К концу XIX в. коксовые домны на Юге России имели ем­кость до 380 куб. метров и больше, древесноугольные — до 100 куб. метров. Годовая выплавка чугуна в среднем на один завод в России составила на коксовых домнах 3140 тыс. пудов, на дре­весноугольных — 500 тыс. пудов[405].

На наш взгляд, очень важно, что коксовое производство чу­гуна существовало в России вместе с древесноугольным, которое не только не сворачивалось, но существенно возрастало. С 1880 по 1910 гг. уральские домны увеличили выпуск продукции в 2,9 раза. Достоинством уральского чугуна оставалось не только бо­лее высокое качество, но и меньшие, чем на Юге, цены.

В 1913 г. южнорусский коксовый литейный чугун продавал­ся на Харьковской бирже по 72 коп. за пуд, а уральский древес­ноугольный на Екатеринбургской бирже — по 70 коп. за пуд[406]. Заготовка и выжиг леса обходились гораздо дешевле, чем добыча угля; правда, велики были затраты на транспортировку дров и древесного угля, если они осуществлялись гужем.

Итак, в начале XX в. в России было две топливно­металлургических базы: на Урале и на Юге. Идея создания треть­ей базы — в районе Кузнецкого бассейна — возникла еще в 1880-х годах; предполагалось, что металл там будет плавиться на камен­ном угле. Однако никаких практических шагов по реализации этого замысла долго не предпринималось. Лишь в 1913 г. "Ак­ционерное общество кузнецких каменноугольных копей" решило построить завод производительностью 325 тыс. тонн металла в год. К 1917 г. были вырыты первые котлованы, но сам Кузнецкий металлургический комбинат был построен лишь в советские го — 49

Оставить комментарий