<- предыдущая страница следующая ->

ЛЮДИ И МАШИНЫ

ПАРАДОКС АВТОМАТИЗАЦИИ

Известна роль, которая отводится в нашей стране работам по комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, созданию автоматизированных систем управления. Тем не менее создается впечатление, что автоматы входят в нашу жизнь медленнее, чем хотелось бы. Почему они не заменяют повсеместно людей! Почему не наступил еще их век! С этим вопросом наш корреспондент обратился к профессору МВТУ им. Н. Э. Баумана Г. ШАУМЯНУ. Вот что он рассказал.

Несколько лет назад писали, что техника — это архимедов рычаг, а автоматика — точка опоры; говорили, что автоматизация — единственный путь развития техники, столбовая дорога технического прогресса. Однако автоматизация производственных процессов оказалась делом куда более сложным, чем это рисовалось многим в ту эпоху, когда сна еще только начинала выходить на историческую арену.
Бесспорно, ничто не может задержать победного шествия автоматов. Им принадлежит будущее. Без них не могут быть решены многие задачи сегодняшнего дня. И в то же время «столбовой дороги» в автоматизации не существует. Я думаю, нет даже и намеченной трассы, по которой можно было бы проложить эту дорогу. Дело в том, что автоматизации, как и всему новому, присущи противоречия. Они столь глубоки и серьезны, что в современной технике складывается поистине парадоксальное положение. Выход из него, конечно, существует. Но найти его, воспользоваться им далеко не просто.
Современная технология различает три основных вида производства: мелкосерийное, крупносерийное и массовое. Для первого из них пригодно универсальное, хотя и малопроизводительное оборудование с ручным управлением. На нем можно обрабатывать изделия многих типоразмеров. Практически автоматам здесь делать нечего. Их сфера — массовое производство. Именно оно породило современные высокопроизводительные станки, автоматы, полуавтоматы, автоматические линии.
В последние годы эта тенденция развития техники была главной. Серийный выпуск изделий оправдывал применение дорогостоящих, предельно автоматизированных, высокопроизводительных средств производства. Но лишь при условии, что продукция выпускается ими в течение достаточно длительного срока, иначе стоимость оборудования не окупится.
Однако срок службы техники определяется нынче не долговечностью машин, а многими, быстрорастущими требованиями к качеству продукции и даже к ее назначению. Можно было бы, например, наладить массовый выпуск металлорежущих станков определенного типа с помощью автоматических линий. Но на них невозможно непрерывно совершенствовать качество продукции — станки будут одними и теми же. Другое дело фирма, производящая их на обычном оборудовании. Потребитель же предпочитает купить пусть и дорогую, но зато более совершенную технику, нежели детище автоматики, остающееся неизменным в течение многих лет.
Особенно заметны противоречия между быстрым моральным устареванием продукции и необходимостью длительное время изготавливать с помощью автоматов одинаковые образцы. Трудности возникают при изготовлении предметов массового потребления — обуви, одежды, бытовой техники, даже мебели, то есть там, где смена образцов диктуется еще и модой. В то же время с точки зрения хозяйственника эти изделия выгодно производить именно с помощью автоматов, по раз навсегда или, во всяком случае, надолго утвержденным образцам. Но потребитель хочет иметь модную одежду, современную мебель, самые совершенные телевизоры... Как видим, именно там, где технология позволяет широко использовать автоматы, экономика ставит рогатки.
Учтите, что явление, о котором я тут говорю, сравнительно новое: только сейчас, в условиях развернувшейся научно-технической революции, сроки обновления продукции оказались меньшими, чем сроки службы автоматов, чем время, в течение которого затраты на них успевают полностью окупиться. Вот почему те мерки, те критерии, с которыми мы подходили к оценке перспектив автоматизации еще совсем недавно, сейчас оказываются непригодными, устаревшими.
Противоречия, о которых идет речь, носят диалектический характер. Опасно и вредно не замечать их, не считаться с ними. Но автоматы — не застывшие системы. Они развиваются, совершенствуются, приспосабливаются к новой ситуации. И то, что непреодолимо встает на пути одних, не может помешать внедрению других. Принято говорить о различных поколениях вычислительных машин. Видимо, с неменьшим правом следует говорить и о поколениях автоматов.
Новое автоматизированное оборудование будет приспособлено к производству быстросменной продукции. Оно, таким образом, совместит в себе универсальность станков с ручным управлением и высокую производительность нынешних обычных автоматов. Срок службы такого оборудования не будет ограничен временем «жизни» той или иной модели телевизора, марки станка. Поэтому затраты на организацию нового производства успеют полностью окупиться.
Эти черты уже сегодня присущи автоматам с программным управлением. Наряду с полностью автоматизированным циклом работы такие машины могут переходить на выпуск других видов изделий — достаточно лишь сменить программу, технологическую оснастку. Станки с программным управлением не только обрабатывают изделия без непосредственного участия человека, попеременно подводя нужные инструменты, но и предусматривают их автоматическую смену. Примером может служить центр, созданный недавно в ГДР. Гигантская машина, оснащенная магазином на 138 инструментов, способна обрабатывать крупные детали любых типоразмеров по заранее заданной технологии.
Но и эта машина несовершенна — обработка изделия на ней производится последовательно, многими инструментами. Технологический цикл долог. Более перспективны такие автоматические линии, где во всех позициях идет одновременная обработка нескольких изделий. Одно за другим они сходят с линии в законченном виде.
Уже сейчас необходимо создавать и осваивать образцы автоматически переналаживаемых линий. Им, видимо, принадлежит будущее.
Ныне научно-технический прогресс неотделим от автоматизации производственных процессов. Задача эта, несомненно, не из легких. Но ведь именно поэтому для ее решения нужно мобилизовать огромные материальные средства, сконцентрировать усилия тысяч специалистов.
Так, если срок службы, скажем, такой-то автоматической линии составляет 10 лет, а срок ее окупаемости тоже равен 10 годам, то коэффициент экономической эффективности будет нуль. Внедрение такой техники, очевидно, не даст никакой прибыли. Расчет должен показать, в каких случаях, на каких участках выгодно ставить автоматизированные станки и линии, а где это дорогостоящее оборудование применять нецелесообразно.
Еще один немаловажный аспект. Автоматизация, позволяющая рабочему обслуживать все большее количество станков, приносит меньшую и меньшую прибыль, экономит все меньше и меньше труда. Поясню. Допустим, в цехе трудятся 100 станочников. Пусть ценой некоторых затрат на автоматизацию операций удалось сократить число рабочих вдвое. Экономия труда оказалась большой. Следующий шаг — уменьшение количества рабочих с 50 до 25 — обойдется уже гораздо дороже. Экономический же эффект будет меньшим, чем вначале. Автоматизация — это процесс, характеризующийся убывающей эффективностью, так как с увеличением числа машин, обслуживаемых одним рабочим, рост экономии труда замедляется, а материальные затраты растут.
Итак, экономика, экономический расчет определят, где выгодно использовать имеющиеся сегодня в распоряжении технологов и инженеров автоматические станки и машины, а где от них следует воздержаться до тех пор, пока не будут созданы автоматы с продленным сроком службы.
Скажем, конструирование и внедрение автоматизированных линий для переработки пищевого сырья, выполнения операций по разливу, расфасовке, упаковке товаров и т. д., подобно линиям в текстильной промышленности, требуют значительно меньше затрат, чем соответствующее оборудование в машиностроительной или химической промышленности. А ведь, когда шла речь о коэффициенте экономической эффективности, мы имели в виду отношение: соразмеримость срока службы к сроку окупаемости. Но если стоимость оборудования невысокая, то сокращается и срок окупаемости, то есть уменьшается знаменатель дроби, выражающей коэффициент экономической эффективности.
Есть и другое соображение. В легкой и пищевой промышленности велик удельный вес подсобных работ — возьмите ту же упаковку или расфасовку. Появление в этих условиях автоматической линии означает высвобождение, экономию огромного количества рабочей силы, резкое повышение производительности труда.
Одним из путей повышения эффективности автоматизации является стандартизация и унификация ее средств, а также узлов и деталей самих машин. Это повысит производительность общественного труда, улучшит качество продукции. В этом направлении ведется большая работа. Например, на кафедре МВТУ им. Н. Э. Баумана разрабатываются новые технологические процессы, на базе которых в содружестве с московским станкостроительным заводом им. Серго Орджоникидзе и Ереванским станкозаводом имени Дзержинского созданы высокопроизводительные станки ЕТ-50, ЕТ-50А, МР-506. Разработан многопозиционный автомат принципиально новой конструкции для наружной токарной обработки. В отличие от существующих автоматов подобного назначения в новом станке отсутствуют токарные суппорты, распределительные валы, механизмы поворота и фиксации шпиндельного блока. При той же потребляемой мощности, как у автомата 1265ПМ-6, новый станок обеспечивает высокую надежность и исправность в работе, его производительность в 5 раз выше, а занимаемая площадь в 6 раз меньше в сравнении с этим автоматом. Сто таких станков позволяют сэкономить 5 тысяч тонн станочного металла и дают экономию свыше 8 миллионов рублей. Этот автомат готовится к выпуску на Киевском заводе станков-автоматов имени Горького. А теперь можно подвести итог. Перед автоматизацией — широкое поле деятельности. Но если заглянуть в недалекое будущее, то станет ясно, что современные узко специализированные автоматические станки и линии не смогут решить всех задач. Поэтому уже сейчас нужно вести работы по созданию принципиально новых автоматов. А сделать этого нельзя без новаторов — ученых, инженеров, конструкторов, рабочих — короче, всей нашей передовой научно-технической общественности, от активности которой во многом зависит успех дела. Вынашивать новые идеи, исследовать их, испытывать новые образцы машин, непрерывно идти вперед — вот общее требование научно-технической революции, обращенное ко всем нам — творцам техники завтрашнего дня.

Двенадцатишпиндельный роторный автомат непрерывного действия
Токарный станок попутного точения ЕТ-50
Зона обработки с вращающимися супортами


„...Я БУДУ РАБОТАТЬ ПОКА ДЫШУ..."

В ЭТОМ ГОДУ ОБЩЕСТВЕННОСТЬ СТРАНЫ ОТМЕТИЛА 100-ЛЕТИЕ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ ВЫДАЮЩЕГОСЯ РУССКОГО ОРУЖЕЙНИКА, ОДНОГО ИЗ ОСНОВОПОЛОЖНИКОВ СОВЕТСКОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ, ГЕРОЯ СОЦИАЛИСТИЧЕСКОГО ТРУДА, ЛАУРЕАТА ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРЕМИИ, ДОКТОРА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК ФЕДОРА ВАСИЛЬЕВИЧА ТОКАРЕВА. НИЖЕ МЫ ПЕЧАТАЕМ ОЧЕРК А. БОГОРАЗА, КОТОРЫЙ ПО ПРИГЛАШЕНИЮ ТУЛЬСКОГО ОБЛАСТНОГО ПРАВЛЕНИЯ НТО МАШПРОМ ПРИНИМАЛ УЧАСТИЕ В ЮБИЛЕЙНОМ ЗАСЕДАНИИ.

Пять лет назад в переполненном до отказа зале ЦДСА мы отмечали его 95-летие. Он стоял в президиуме — высокий, седой, могучий, как дуб, старик с лихими казацкими усами и, улыбаясь, принимал поздравления. Он не дожил трех лет до своего столетия — один из первых в нашей стране Героев Социалистического Труда, человек, олицетворявший живую историю русского автоматического оружия, имя которого еще при жизни стало легендой. Неутомимый труженик, он не делал себе скидок даже в 97 лет, и продолжал каждый день, вплоть до своей кончины, ходить на работу...
Сын донского казака Федор Токарев впервые столкнулся с автоматическим оружием в 1907 году, в офицерской школе в Ораниенбауме. Как зачарованный, смотрел он на работу только что привезенного из-за границы пулемета «максим». Вот оно — дело, которому можно посвятить жизнь: автоматическое оружие! Токарев решил сконструировать отечественную автоматическую винтовку.
После долгих бессонных ночей он набросал схему автоматики, основные узлы будущей винтовки. Предстояла титаническая работа: почти вручную, на старых, разбитых станках изготовить около сотни деталей и многие из них переделать десятки раз. В подобных условиях работали тогда русские умельцы. А их западные конкуренты — Кольт, Браунинг, Маузер — имели лаборатории, КБ и даже заводы.
Через девять месяцев пробный образец был готов. Испытания, проведенные 7 июля 1908 года, показали: винтовка стреляет, автоматика, пусть с перебоями, но работает. Винтовку посылают в Петербург, она получает хороший отзыв специалистов. Молодого конструктора направляют на Сестрорецкий оружейный завод. Однако царские чиновники, преклонявшиеся перед зарубежными конструкторами, не желали поддерживать творческие планы русских изобретателей. Трудно сказать, как сложилась бы судьба Токарева, если бы народ не взял в 1917 году власть в свои руки.
Молодая Республика Советов получила в наследство от России лишь иностранное вооружение. Нужно было срочно создавать свое оружие и, в первую очередь, стрелковое. Ряд конструкторов получает задание сконструировать на базе «максима» ручной пулемет. 6 октября 1924 года комиссия, возглавляемая С. М. Буденным, испытала представленные образцы. Лучшим был признан пулемет Токарева, простой по конструкции, надежный в работе, легкий в разборке, показавший хорошую кучность боя, отменную живучесть. Это был первый ручной пулемет, принятый на вооружение Красной Армии.
Токарев много и плодотворно работает над различными видами автоматического оружия: авиационным пулеметом, автоматическим пистолетом, пистолетом-пулеметом... Но красной нитью через его творчество проходит идея создания автоматической винтовки. Такое оружие очень нужно Красной Армии. Регулярно, каждые 2—3 года, объявляется новый конкурс на ее разработку. Среди изделий других конструкторов на очередных испытаниях обязательно присутствует и новый токаревский образец. Требования очень суровы. И каждый раз, когда победа кажется совсем близкой, в конструкции выявляются новые недочеты. А строгие судьи — в который раз! — не могут определить победителя. Эта работа потребовала крайнего напряжения духовных и физических сил изобретателя. Но он не может, не имеет морального права ее прекратить.
«...Я буду работать, пока дышу, — пишет он в своем дневнике. — Надо напрячь все силы, работать и искать... И спешить, сколько хватит сил. Каждая задержка в моей работе может стоить тысяч жизней наших людей... Если у врага окажется автоматическая винтовка, а у нас нет — в этом буду виноват я...»
Весной 1938 года Токарев слег в постель. Сказалось большое напряжение последних лет. Да и годы брали свое. Неожиданно принесли телеграмму: последний образец винтовки отлично выдержал испытания, ее принимают на вооружение. 30 лет Токарев ждал этого дня. Почти треть своей долгой жизни потратил конструктор на то, чтобы 17 разработанных им образцов превратились в один — самозарядную винтовку «СВТ» — оружие наших славных снайперов во время Великой Отечественной войны.
У каждого конструктора своя творческая вершина. Для Токарева — это пистолет «ТТ». Сделанный под патрон мосинской винтовки — 7,62 мм, он по убойной силе не уступал известным зарубежным образцам с 9-мм патроном, а весил гораздо меньше их. Русский умелец сумел выиграть творческое соревнование с лучшими конструкторами Запада: Наганом, Маузером, Браунингом, Кольтом. В течение двух десятилетий — с 1931 по 1951 год — этот пистолет нес верную службу в качестве личного оружия командиров Красной Армии.
Многие изобретатели мечтали создать мощное и легкое оружие ближнего боя. Однако конструкции получались сложными и тяжеловесными. Большая начальная скорость пули дает большую отдачу, что приводит к снижению меткости стрельбы. А как ее снизить, не увеличивая веса подвижных частей? Токарев нашел простое и оригинальное решение: сделал ствол подвижным, а затвор выполнил как одно целое с кожухом.
Результаты пробных стрельб оказались блестящими: на расстоянии ста шагов пуля пробивала 5 двадцатипятимиллиметровых досок. И вот на одном из полигонов начинается поединок. Один советский пистолет против 17 зарубежных. Один за другим выходят из строя иностранные образцы, а «ТТ» продолжает стрелять. Высокий темп и меткость. Ни одной осечки. «Маленькое русское чудо», весящее всего два фунта!
Токарев годами вынашивал свои идеи. И только тогда, когда мысли принимали конкретную осязаемую форму, когда все было обдумано до мельчайших подробностей, он начинал работать.
Вставая к верстаку, он держал свою конструкцию в голове — вытачивал деталь за деталью, не заглядывая в чертежи. Весь цикл работ, связанных с проектированием, изготовлением, сборкой, отладкой, испытанием образца, он выполнял, как правило, один. Он — и лекальщик, и слесарь, и гравер — мастер на все руки, владевший в совершенстве дюжиной ремесел. И если бы удалось собрать вместе 150 образцов различных систем, включающих тысячи деталей, изготовленных от начала до конца его руками, — это была бы неповторимая выставка искусства художника оружия. Мне довелось быть знакомым с этим удивительным умельцем, изобретательский подвиг которого был увенчан ученым званием доктора технических наук, присвоенным ему без защиты по ходатайству Академии артиллерийских наук. Я до сих пор помню его руки — старческие, жильные, в зазубринах, руки, сделавшие так много, руки, в которых столь счастливо уживались сила рабочего, точность исследователя, мастерство ювелира.


ВЫПОЛНЯЕМ РЕШЕНИЯ ПАРТИИ

БУРЫЙ УГОЛЬ ЗАМЕНЯЕТ КОКС
Г. БРУЕР, А. ИВАНЧИКОВ, В. КУДРЯВЦЕВ, инженеры

РАЗРАБОТАН ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ ИЗ БУРЫХ УГЛЕЙ ВОССТАНОВИТЕЛЯ ДЛЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОРОГОГО И ДЕФИЦИТНОГО КОКСА В РЯДЕ СЛУЧАЕВ МОЖНО СОКРАТИТЬ.
СОЗДАНИЮ НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ СПОСОБСТВОВАЛА НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ОБЩЕСТВЕННОСТЬ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ.

Стоимость кокса очень высока. Объясняется это тем, что месторождения специфических углей в значительной мере выработаны. Приходится строить более глубокие шахты, либо использовать менее качественный уголь, требующий предварительного обогащения.
Осложняет проблему и то, что ряд производств (ферросплавное, агломерационное и др.) потребляют мелкие фракции, а их тоже не хватает. Поэтому приходится измельчать дорогой металлургический кокс.
Внимание исследователей давно привлекают бурые угли Канско-Ачинского бассейна. Это самое дешевое топливо в стране. Да и запасы его велики. Однако высокая влажность (30—35 процентов) и то, что при хранении, сушке и нагреве бурый уголь легко рассыпается, не позволяет его эффективно перерабатывать в коксовых печах.
Но, оказывается, бурые угли могут заменить кокс, если их пропускать через установку высокоскоростного пиролиза с комбинированным (газовым и твердым) теплоносителем. Схема таких установок разработана в Энергетическом институте имени Г. М. Кржижановского.
Процесс протекает в три стадии: дробление и сушка, бертинирование (то есть нагрев угля) и полукоксование (пиролиз). Измельченный уголь нагревается до 300—400°С, а затем смешивается с твердым теплоносителем. Происходит полукоксование нагретого угля с бурным выделением летучих газов, смолы и др. Парогазовая смесь, пройдя дополнительную очистку от пыли, тоже перерабатывается: из нее получают ценные химические продукты.
По данной схеме построена опытно-промышленная установка на заводе «Сибэлектросталь». Здесь горячий полукокс либо используется в металлургических процессах, либо передается другому потребителю после охлаждения в пневмотрубе отработанным сушильным агентом и водой. Охлажденный, он может транспортироваться в герметичной таре или пневматически. А если его увлажнить до 14—18 процентов, то возможно использовать и в процессах с негерметичным оборудованием.
Стоимость полукокса, полученного на промышленной установке, построенной в непосредственной близости от угольного разреза, составляет 3,36 рубля за тонну. Для сравнения скажем, что тонна в Кузбассе стоит 18—23 рубля, на Урале — 30—35, в европейской части — более 40 рублей.
Как показали опыты, при частичной замене в шихте углей полукоксом себестоимость восстановителя снижается на 3,5 рубля. Использование его на Кузнецком ферросплавном заводе позволило стабилизировать процесс выплавки, повысить производительность печей, уменьшить расход электроэнергии.
Применение предварительно восстановленной металлизованной шихты вместо агломерата позволяет увеличить производительность доменной печи на 30— 50 и снизить расход кокса на 30 процентов. Разработанная заводом «Сибэлектросталь» технология получения такой шихты на конвейерной печи вполне себя оправдывает в районах, прилегающих к Канско-Ачинскому буроугольному бассейну.
Новый продукт может быть применен и в цветной металлургии.
Словом, получен дешевый, эффективный восстановитель, который находит широкое применение в промышленности.
г. Красноярск

Технологическая схема высокоскоростного пиролиза бурых углей: 1 — автоматический дозатор, 2 — шнековый затвор, 3 — мельница, 4 — циклон сухой угольной пыли, 5 — реторта нагрева, 6 — вентилятор, 7 — циклон нагретой до 300—400°С угольной пыли, 8 — камера смешения твердого теплоносителя с нагретой угольной пылью, 9 — топка для дожигания угля и приготовления сушильного агента, 10 — реактор (камера термического разложения), 11 — топка твердого и газового теплоносителя, 12 — циклон разделения газового и твердого теплоносителя, 13 — реторта охлаждения, 14 — форсунка подачи воды, 15 — циклон охлажденного полукокса, 16 — бункер.


ОПЫТ НАШИХ ПОЛЬСКИХ ДРУЗЕЙ

КОКС ИЗ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УГЛЕЙ
А. ПЕРЫТ

Коксующиеся угли залегают в самых глубоких (на много миллионов лет старше прочих) пластах. Добыча их обходится в 2—3 раза дороже, чем энергетических. Поэтому получением кокса из более дешевых энергетических углей заняты лаборатории многих стран.
Известны методы получения продукта в кусочках из некоксующихся каменных углей. Но ни один из них не нашел промышленного применения по причине низкого качества. Искусственный продукт не обладал нужной механической прочностью, а потому не мог в доменной печи принять на себя вес руды и лома, дабы независимо от функций источника теплоты и химического восстановителя играть роль каркаса, сквозь который могли бы проходить свободно газы.
Ученые задавались целью ускорить естественный процесс старения каменного угля на несколько миллионов лет. Известно, что при карбонизации выделяются так называемые термобитумы (смолы). Именно они придают коксу плотную структуру и высокую механическую прочность. У термобитумов из молодых углей термическая устойчивость меньше, чем из коксующихся: они улетучиваются при сильном нагреве. Однако их можно выделить из угля и смешать с мелкозернистым коксом. Если затем спрессовать смесь при низкой температуре, то брикеты примут надлежащую форму и твердость.
Этот оригинальный путь избрали польские исследователи из Института химической переработки угля в Забже. Еще 15 лет назад они нашли новый метод получения брикетированного кокса и запатентовали его в Польше и других странах.
Этот кокс получается в двух отдельных производственных процессах. Первая фаза — коксование польского опалового угля (с размерами частиц 10—50 миллиметров) в специальных печах, обеспечивающих высокую степень дегазации. Полученный продукт, называемый полукоксом, содержит 1,5—4 процента летучих веществ. Во второй фазе он раздробляется в молотковых мельницах до грануляции 1—5 миллиметров. Затем «порошок» смешивают с 10 процентами «вяжущего», нагретого до 100—120°С («вяжущее» — генераторная или коксовая смола). Затем массу брикетируют в больших вальцовых прессах. Сырые брикеты сушат в туннельной печи, температура в ней — 200—250°С, а длительность твердения — от 8 до 12 часов. В зоне охлаждения температура постепенно снижается до 100—150°С.
Полукокс отличается низким содержанием золы, воды и серы. Другими его преимуществами являются абсолютная равномерность по размерам и прочность, не изменяющаяся даже при высоких температурах. Особенно следует подчеркнуть его большой удельный вес и малую пористость.
Уже первые опыты подтвердили правильность принципов, принятых польскими учеными. Но от успехов в лаборатории до масштабов промышленности далеко. Насколько, например, технология подходит к различным видам угля? Возможно ли в соответствии с пожеланиями литейщиков повысить механическую прочность кокса и изготовить брикеты больших размеров: 250 и даже до 500 граммов вместо 50?
Совет Министров ПНР принимает решение о создании производственно-экспериментального цеха формованного кокса на Шленском прокатном заводе. Строительство продолжалось только 15 месяцев. Уже через 5 лет после разработки метода началось изготовление формованного продукта в заводском масштабе.
Метод позволил механизировать и автоматизировать производственные процессы и получать топливо с меньшим, чем у классического кокса, содержанием серы. Форма и размеры брикетов остаются постоянными, что позволяет иметь всегда одинаковую загрузку и вести плавку в одинаковых условиях. Это влияет на повышение качества металла и на технические характеристики изделий машиностроительной промышленности.
Польское изобретение живо заинтересовало научные и технические круги во многих странах. Оно было сенсацией на международных симпозиумах в Фрейберге (1957 г.), в Карловых Варах (1958 г.) и на Международном конгрессе по литейному делу (Варшава, 1965 г.). В Институте химической переработки угля в Забже и Шленске побывали специалисты из Индии, Швеции, США, Италии, Египта, Кореи, ГДР, Австрии.
Научные исследования в области формованного кокса, а если говорить шире, то в области механически прочных брикетов различного типа, закончились пятью докторскими и двумя кандидатскими диссертациями. Учеными получено более полутора десятков патентов, связанных с этим методом, им присуждена государственная премия, а их способ получил почетное второе место в плебисците под названием «25 важнейших изобретений к 25-летию Народной Польши».
г. Забже


Алюминий из небокситов
С. ВНОРОВСКИЙ

В списке лауреатов Государственных премий I степени, присуждаемых за крупнейшие достижения в различных областях творчества, стоит имя профессора Ежи Гжимека и его коллег из Краковской горнометаллургической академии. Высокая награда правительства Польской Народной Республики дана ученому за разработку комплексного производства цемента и окиси алюминия путем обжига и крекинга из местного небокситового сырья и представляет, по мнению специалистов, особую важность, как одно из крупнейших польских научно-технических открытий за последние 25 лет.
Разработке своего метода профессор Гжимек посвятил много времени и труда. Он занялся ею еще перед второй мировой войной, будучи студентом Львовского политехникума, а потом продолжал исследования в Горнометаллургической академии.
Благодаря финансовой поддержке государства, эксперименты расширились, а их результаты начали внедряться на цементном заводе в Гроховицах.
Крупное значение и притягательность метода основаны главным образом на том, что в настоящее время он является вторым в мире, позволяющим рентабельно и в промышленных масштабах получать окись алюминия из сырья с меньшим содержанием металла, чем у бокситовых руд.
Алюминий, как известно, обладает необычайными достоинствами. Он прочен, легок, пластичен, хорошо проводит электричество, устойчив к коррозии и, благодаря этим чертам, все больше применяется — чаще всего в виде сплавов — в различных отраслях промышленности и смело вытесняет традиционные материалы.
Как показывает статистика, его выработка за последние 50 лет увеличилась в 60 раз, тогда как стали — только в 8, меди — в 7, а цинка — в 5 раз.
Вот уже 80 лет алюминиевое производство почти целиком опирается на окись алюминия, получаемую из бокситов по методу Байера. Но эти руды постепенно исчерпываются. Отсюда понятно стремление многих стран вести опыты по получению окиси из других видов сырья. Это направление исследовательских работ предвидел американский ученый Льюис Мэмфорд, который еще в 1934 году писал:
«Алюминий — после кислорода и кремния, третий по содержанию элемент земной коры. В настоящее время его получают из гидроокиси — боксита. Мы еще не умеем добывать алюминий из глины (в промышленном масштабе), но правильный метод в конце концов будет найден, а тогда запасы металла станут практически неисчерпаемыми... Алюминий является, быть может, наиболее характерным признаком эпохи новой техники; тот, кому удастся первому найти метод получения его из глины, завоюет первенство в мировой промышленности».
Правда, Мэмфорд говорит о глине, но это понятие можно распространить и на сырье, содержащее алюминий в меньших количествах, чем бокситы, но встречающееся чаще.
Во всем мире разработано и запатентовано много способов получения алюминия из небокситовых руд, но только два из них выдержали испытание промышленной практикой. Первый — метод спекания нефелиновых руд — применяется в Советском Союзе, а второй — обжигово-крекинговый — разработан Гжимеком и сейчас вводится в Польше. Для обоих характерно комплексное получение окиси алюминия вместе с портландским цементом.
В обжигово-крекинговом методе используется явление полиморфичного бета-превращения в гамма-разновидности ортосиликата кальция.
Известняк, размолотый по мокрому способу, смешивается со сланцем в шаровых мельницах. Полученный шлам, тщательно гомогенизированный в коррекционных бункерах, обжигается во вращающейся цементной печи, отапливаемой угольной пылью. Главной составной частью массы является ортосиликат кальция и алюмо-кальциевые минералы. Готовый продукт поступает во вращающиеся трубчатые охладители, охлаждается на 95 процентов и превращается в пыль со средними размерами зерна 20 микрон.
Полиморфические изменения ортосиликата кальция зависят от области температур. При охлаждении в пределах до 1425°С возникает разновидность альфа (2СаО.О2). Ниже 1425°С до границы 675 С возникает бета-разновидность (2СаО.О2), которая при температуре около 400°С переходит в гамма-разновидность.
Полиморфическому переходу бета-разновидности и гамма-разновидность сопутствует изменение в удельном весе, что связано с явлением самопроизвольного крекинга продукта, содержащего ортосиликат кальция.
Явление крекинга вызвано перемещением тетраэдров кремния и ионов кальция в пространственной решетке 2Са.О2 под влиянием снижающейся температуры.
Спонтанный переход бета-разновидности в гамма- разновидность может замедлиться (что вредно влияет на процесс) вследствие наличия некоторых примесей в сырье. Крупнейший успех польского метода — распознание причин стабилизующего действия примесей в виде ионов с высоким ионным потенциалом и разработка способов их удаления. У Гжимека степень распада достигает 97 процентов: обожженный продукт (куски с размерами от нескольких до 20 сантиметров и твердостью 7 по шкале Моса) за 30 минут рассыпается в пыль с размерами частиц 20 микрон. Эта пыль обрабатывается водными растворами соды, растворяющими содержащиеся в ней алюминаты. Отделение нерастворившейся части от щелочной вытяжки происходит во вращающемся сепараторе.
Раствор из сепаратора переходит в декантеры и после отстоя обрабатывается известковым молоком при температуре, близкой к кипению, без применения автоклавов, в резервуарах, где из него выделяются соединения кремния. Затем отстоявшийся раствор алюминита подвергается карбонизации, причем под влиянием вводимой СО2 из него выпадают кристаллики гидроокиси алюминия.
Углекислота получается из дымовых газов, очищенных в водяном скруббере во вращающейся печи. Выделенная и промытая в фильтре гидроокись алюминия обжигается во вращающейся печи.
После карбонизации раствор, содержащий довольно много двууглекислого натрия, регенерируется в сборниках известковым молоком, давая едкий натрий и соду. Щелок по восполнении потерь соды возвращается в цикл и поступает в сборники.
На 1 т окиси расходуется около 12,5 т продукта обжига, в том числе около 0,6 т нераспавшегося в пыль. Остаток, содержащий около 40 процентов воды, после фильтрования смешивается с молотым карбонатом кальция и обжигается в цементной печи, давая 15 т высокоалитового портландского клинкера.
Метод очень экономичен, так как практически не дает отходов, из них, то есть шламов, с добавлением известняка получается обычный или быстро схватывающийся цемент.
Подсчитано, что, построив цех окиси алюминия при любом цементном заводе, можно повысить выработку цемента в среднем на 20—40 процентов. В связи с этим новый метод наверняка имеет преимущества перед способом Байера и перед так называемым кислым методом, который разработан другим польским ученым — профессором Станиславом Бретшнайдером.
Плюсом, несомненно, является и то, что способ дает окись и гидроокись алюминия самого высокого качества. Окись не содержит вредных примесей — окислов цинка, ванадия, хрома, марганца, — нередко встречающихся в полученных по Байеру.
Тщательные исследования пригодности окиси алюминия для электролитического производства металла были проведены на Скавинском заводе и дали положительный результат. Гидрат же окиси можно с успехом применять на химических заводах для получения очень чистых реактивов высокопроцентных сульфатов алюминия, криолита, фтористого алюминия и других химических соединений этого металла.
Процесс не требует сложной аппаратуры. Можно использовать известные машины и устройства цементной промышленности, типовые агрегаты, применяемые в мокрых методах производства портландского клинкера. Кроме того (и это тоже существенно важно), способ очень гибок с точки зрения сырьевых возможностей. Его можно успешно применять для получения окиси алюминия почти из всех видов сырья, содержащих свыше 30 процентов алюминия. Прежде всего, это донные илы и сопутствующие углю сланцы, отходы углей, особенно бурых. Зола, остающаяся при сжигании угля в топках электростанций, содержит окиси алюминия в несколько раз больше, чем нужно стране.
В связи с вышесказанным разработан проект постройки в Польше большого завода окиси алюминия. Он вскоре возникнет при цементном заводе Новины в Келецком воеводстве, а его производительность будет превышать 100 000 т металлического алюминия в год.
Варшава

<- предыдущая страница следующая ->