Проф. докт. А. И. БЕЛЯЕВ
ОЧЕРКИ
ПО ИСТОРИИ
МЕТАЛЛУРГИИ
ЛЕГКИХ
МЕТАЛЛОВ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТПО
ЛИТЕРАТУРЫ ПО ЧЕРНОЙ И ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУГГИИ
Москва 1950

АННОТАЦИЯ
В книге содержатся сжатые очерки
по истории русской науки в области
металлургии легких металлов —
алюминия, магния, бериллия и лития.
Являясь иаучио-пояуляриой,
рассчитанной на широкие круги читателей,
книга может служить пособием при
изучении металлургии легких
металлов и истории техники.

«
ВВЕДЕНИЕ
В 1825 году впервые удалось решить задачу
получения в свободном виде важнейшего из легких
металлов — алюминия.
Начало же современной алюминиевой
промышленности было положено 65 лет спустя. Тем не менее за
короткий срок алюминий приобрел огромное техническое
значение, опередив в этом отношении ряд других
металлов, которые известны человеку не одну тысячу лет.
Уже на заре своего первого промышленного производи
ства алюминий привлек к себе большое внимание, как
«серебро из глины» и «металл будущего». Тогда он еще
не мог иметь сколько-нибудь заметного использования.
Однако, выдающиеся свойства алюминия и, прежде всего,
его легкость в сочетании с достаточной механической
прочностью и красивым внешним видом позволяли
видеть в нем металл, который в недалеком будущем должен
играть исключительно большую роль.
В знаменитом романе Н. Г. Чернышевского «Что
делать?», опубликованном в 1861 году, можно встретить
следующие строки:... «Какая легкая архитектура этого

внутреннего дома, какие маленькие простенки между
окнами, — окна огромные, широкие во всю вышину
этажей... Но какие эти полы и потолки? Из чего эти двери
и рамы окон? Что это такое? Серебро? Платина? Да и
мебель почти вся такая же, — мебель из дерева тут лишь
каприз, она только для разнообразия, но из чего же вся
остальная мебель, потолки и полы?
... Эта металлическая мебель легче нашей ореховой. Но
что это за металл? Ах, знаю теперь, Саша показывал
мне такую дощечку, она была легка как стекло, и теперь
уже есть такие серьги, брошки; да, Саша говорил, что
рано или поздно алюминий заменит собой дерево, может
быть и камень. Но как же все это богато. Везде
алюминий и алюминий... И какие ковры на полу. Вот в этом
зале, половина пола открыта, тут и видно, что он из
алюминия»...
Эти строки, написанные девяносто лет тому назад
великим русским революционным демократом, оказались
пророческими. Теперь значение алюминия трудно
переоценить. В настоящее время применение алюминия столь
широко, что едва ли можно назвать такую отрасль
промышленности и техники, где бы он не использовался в
том или ином виде, в той или иной степени. От
тончайшей фольги для упаковки и для изготовления
конденсаторов до скоростного самолета и цельнометаллического
поезда — таков огромный круг областей применения
алюминия, ставшего таким образом «металлом настоящего»,
но с далеко не исчерпанными возможностями, которые
несомненно еще больше расширят его применение в бу
дущем.
История алюминия представляет собой одну из
интереснейших страниц в истории техники. Решение проблемы
получения алюминия в свободном виде и последующее
— 4 —

развитие этой проблемы является вместе с тем одним из
крупнейших завоеваний современной науки и техники.
В царской России отсутствовало собственное
алюминиевое производство. Но тем не менее русская научная
мысль давно и успешно работала в области алюминия,
играя прогрессивную роль в развитии его металлургии.
Большое научное и прикладное значение имела
осуществленная знаменитым русским химиком академиком Н. Н.
Бекетовым реакция вытеснения алюминия магнием из
криолита, которая была применена для первого
промышленного производства алюминия в Германии и во
Франции в 30-х годах прошлого столетия, а также открытая
тем же Бекетовым в 1859 г. алюминотермия. Инженером-
химиком К. И. Байером в России в 90-х годах прошлого
столетия был предложен новый щелочный способ
производства глинозема из бокситов, широко применяемый
современной алюминиевой промышленностью.
Разработанная основоположником русской технической электрохимии
профессором П. П. Федотьевым в начале текущего
столетия теория современного электролитического способа
производства алюминия положила начало глубокому
научному изучению этого процесса.
Профессором Н. А. Путиным в 1909 и 1913 годах
впервые была показана полная возможность получения
алюминия «русского происхождения», т. е. целиком из
отечественного сырья.
Создание советской алюминиевой промышленности
представляет яркую страницу в развитии современной
металлургии алюминия. Организация производства алюминия
в нашей стране является подлинным триумфом советских
металлургов, которые в кратчайший срок создали эту
новую отрасль промышленности, сразу занявшую одно из
первых мест в мире по объему производства и ставшую

наиболее передовой по своей научной и технической
культуре.
В настоящей книге автор имел в виду дать ряд
сжатых очерков, касающихся истории алюминия, а также
некоторых других легких металлов в нашей стране и прежде
всего подчеркнуть выдающуюся роль русских ученых в
установлении научных основ производства этих металлов.
Очерки рассчитаны на широкие круги читателей,
написаны популярно, и могут быть полезны при изучении
металлургии легких металлов и истории техники.
-чд=а;^=ОЬ^£5^^^

ОЧЕРКИ
ПО ИСТОРИИ
МЕТАЛЛУРГИИ
ЛЕГКИХ: МЕТАЛЛОВ

ОЧЕРК ПЕРВЫЙ
МИНЕРАЛЫ АЛЮМИНИЯ В РУССКОЙ
МАТЕРИАЛЬНОЙ КУЛЬТУРЕ
Уже давно делались предположения о наличии в
составе тех или иных горных пород неизвестного еще
металла, но большая химическая активность алюминия
потребовала достижения высокого уровня научных и
технических знаний, прежде чем была осуществлена задача
выделения этого металла в свободном состоянии из его
химически-стойких соединений.
Однако, стойкость природных соединений алюминия и
их широкое распространение рано обратили внимание
человека на эти соединения, которые оказались
призванными играть крупнейшую роль в его культурной жизни.
По данным академика А. Е. Ферсмана, насчитывается
до 250 различных минералов, содержащих алюминий.
Основная масса минералов алюминия, слагающих горные
породы, является его соединениями с кислородом и
кремнием, называемыми алюмосиликатами. Встречающиеся
' — 9 —

повсеместно на земной поверхности многочисленные
минералы алюминия и, в первую очередь, алюмосиликаты,
широко применялись человеком для различных нужд уже
с давних пор. Каменный век с этой точки зрения
является по существу веком природных соединений алюминия.
Первые орудия и инструменты для быта, войны и
охоты — каменные ножи, топоры, молоты, наконечники для
стрел и копий, а также самые разнообразные постройки
более позднего времени — древние храмы, мосты,
водопроводные сооружения — в значительной степени
выполнялись из алюмосиликатов. Полированная поверхность
горных пород, также состоящих из алюмосиликатов,
сохранила надписи и рисунки народов, населявших в
далеком прошлом северные области теперешней Европы.
На территории нашей страны сохранились остатки
многочисленных сооружений, основным строительным
материалом для которых служили первичные алюминиевые
горные породы и, в частности, алюмосиликаты.
Еще большую роль, нежели первичные алюминиевые
горные породы, в истории человеческой культуры и
техники играли и продолжают играть до нашего времени
продукты распада, выветривания этих пород — глины.
Действительно, современные высокосортные керамические
изделия (технический, бытовой и художественный фарфор
и фаянс) тождественны по составу древней керамике,
причем методы их изготовления и обработки развились на
базе древнего гончарного ремесла, которое уже включало
все известные нам теперь основные производственные
элементы, как размол и замачивание глины, формовка,
обжиг и внешняя отделка изделия. Огромное значение в
истории человеческой культуры имело применение глины
для выделки кирпичей. Уже кирпич-сырец открыл для
архитектуры прошлого весьма большие возможности.
— 10 —

Благодаря широкому распространению глины на
поверхности земли, применение кирпичной кладки освобождало
сооружение каменных построек от каких бы то ни было
местных ограничений. Кирпич обеспечивал возможность
быстрого и легкого возведения высоких стен. Однако,
кирпич-сырец имел свои существенные недостатки. Он был
непрочен, растрескивался и рассыпался при ссыхании и
слабо сопротивлялся действию влаги. Все это устранил
обжиг, также заимствованный из гончарного дела,
который придал кирпичу стойкость естественного камня и
сразу утвердил его положение в строительной технике.
Обожженный кирпич, связанный известковым раствором,
позволял в короткое время возводить монументальные
постройки, не разрушавшиеся в течение столетий.
Так, кирпичные стены и башни московского Кремля
были воздвигнуты в конце XV века, т. е. свыше 400 лет
тому назад. Однако, этот величайший памятник древнего
русского национального зодчества (рис. 1) полностью
сохранился до нашего времени.
Различные сорта глин и их свойства были хорошо
известны уже древним славянским племенам, населявшим
бассейны рек Днепра, Дона и Волги. Глины вначале
применялись для выделки различной посуды н утвари, а
также сооружения глинобитных построек; позже из глин
стали изготовлять сырцовый и обожженный кирпич.
Московские гончары-ремесленники в XVI—XVIII
веках достигли исключительно высокого уровня
мастерства. При впадении Яузы в Москву-реку, на восточном
холме находилась Гончарная слобода. Раскопками,
произведенными в наше время у подножия этого холма,
обнаружены многочисленные остатки гончарных
изделий — строительной керамики, детских игрушек,
курительных трубок, утвари и посуды.
— 11 —

В эпоху Ивана Грозного гончарное производство
широко процветало также в Новгороде, на территории
которого возник так называемый Гончарный конец.
В 1773 году царем Алексеем Михайловичем был
издан следующий специальный указ:
«Во Гжельской волости для аптекарских и алхимских
сосудов приискать глины». С этим поручением из Москвы
в Гжель был направлен мастер-гончар Пашко Птицкой.
Издавна многие природные соединения алюминия
известны как драгоценные камни.
Таковы чистые и окрашенные в различные цвета
следами посторонних веществ прозрачные кристаллы
безводной окиси алюминия: бесцветный лейкосапфир, синий
сапфир, красный рубин; кристаллы железистого
алюмосиликата ■—■ тёмнокрасный гранат, известный на Руси
также под названием карбункула; кристаллы сульфосиликата
алюминия — темносиний лазоревый камень; наконец,
алюмосиликат меди — голубая бирюза.
Алюмосиликат бериллия ■— берилл образует такие
драгоценные камни, как чисто зеленый изумруд, более
тёмный смарагд, голубой или синезелёный, как морская вода.
аквамарин.
Урал является родиной замечательного драгоценного
камня александрита или хризоберилла, представляющего
собой алюминат бериллия. Особенностью александрита
является его способность изменять окраску в зависимости
от освещения. Об этой способности александрита
академик А. Е. Ферсман в своей книге «Цвет минералов»
писал: «Таинственно прекрасен изменчивый александрит, в
котором, по словам Лескова, утро зелёное, но вечер
красный. Во всём мире нет александритов прекраснее
уральских»...
— 12 —

>>л .<
^■'.J'- , ' ^ <^*-'-У/ у .- ;,'»
Рис. 1. Стены Московского Кремля в XV веке по Васнецову
"—■»■»»»•

С древних времён вещество лазоревого камня
употреблялось в качестве синей краски — ультрамарина —
«синьки».
Особый интерес для истории алюминия представляют
квасцы — первое химическое соединение алюминия, в
составе которого был открыт этот металл. Древнему
латинскому названию квасцов — «алюмен», что означает
«вяжущий» и которое отражает одно из характерных свойств
квасцовых соединений, алюминий и обязан своим
наименованием.
У русских ученых алюминий вначале назывался алу-
мием (В. Гизе, 1813), затем А. И. Шерер (1823) и
М. Ф. Соловьев (1824) применили наименование
алюминий. Но далее Н. П. Щеглов предложил название глино-
земий, а Г. И. Гесс (1834) — глиний.
Последнее название применялось у нас до 70-х годов
прошлого столетия и упоминается Д. И. Менделеевым в
«Основах химии»: «Алюминий или металл квасцов
(алюмен) поэтому и называется иначе глинием, что находится
в глине».
Квасцовые соединения и их свойства были известны
еще на заре человеческой культуры.
Природные квасцы нашли свое использование в
первобытной медицине, благодаря чему они вошли в число
веществ, которые изучались химией уже на
первоначальной ступени ее развития.
Квасцовое дубление кож и протравливание тканей
применялось древними египтянами, народами Малой
Азии, Индии, Тибета, Центральной Азии и Китая, а
гакже позднее — арабами, греками и римлянами.
На Руси свое первое применение квасцы получили
также для дубления кож, а затем для протравы тканей,
причем вначале пользовались привозными квасцами. Эти
— 14-

g^>)(gS^=SNLi fc
квасцы булгарские * купцы доставляли из районов За-
каспия, а также Ирана и Константинополя.
В 1712 году обершихтмейстер Блюер подал в
правительственный Сенат «меморию», в которой между прочим
писал следующее: «В Московской губернии железная
руда известна, а сверх того есть еще там много квасцовой
серной руды 2, но оные также закинуты для того, что сии
минералы выписываются из-за моря».
Князь Репнин в 1781 году пытался получать квасцы в
Моршанском уезде.
Но уже в 1850 году работал квасцовый завод
московского купца Малютина. Завод этот находился в 35
верстах от Москвы по Владимирской дороге и изготовлял
квасцы из гжельской глины. Для этого гжельскую глину,
содержавшую мельчайшие частицы каменного угля и
пирита, складывали под навесами в кучи для «созревания».
Свободный доступ воздуха способствовал окислению
пирита, и образующее сернокислое железо воздействовало
на глину.
После того, как глина «созревала» (для чего
требовалось не менее года), образовавшийся сернокислый
алюминий выщелачивался водой; полученный раствор
упаривали и насыщали поташом; затем производилась
кристаллизация квасцов, что делалось обычно в жаркие летние
месяцы в открытых бассейнах за счет естественного
испарения.
С начала XIX столетия существовало также
производство квасцов в Закавказье из загликских алунитов,
которые образуют крупнейшее в мире месторождение алу-
1 Булгары — народ тюркского племени, рано заселивший
Поволжье от Камы до Каспийского моря.
2 „Квасцовыми рудами" собственно считали тогда тощие глнны
с включением частичек пирита и угля.
=- 15 —

ннтовой породы, расположенное на территории
теперешней Азербайджанской ССР.
Описание этого производства сделано в очерке,
опубликованном в «Горном Журнале» за 1825 год.
Приведем некоторые выдержки из этого очерка.
«Верстах в 10 близ горы Дашкесанской, в северную
сторону, около селения Заглика, находится обширная
гора, состоящая из квасцового камня, лучшего свойства,
каковой, кроме того добывается в одной только
Церковной области Италии при городе Тальфе. Руда сия из
пуда дает 4 фунта квасцов. В двух верстах от места
добывания помянутой руды при самом селении Заглике,
сделано заведение для выварки из нее квасцов... Обработка
руды начинается пожегом, который производят в
особенных круглых печах наподобие тех, в коих обжигается
известь... Обожженную руду сваливают внутрь
выварочной фабрики в длинную яму, выложенную досками, где
8 дней лежит она сухая и выветривается, т. е. от
действия воздуха делается рыхлой... В сие время производится
в ней окончательное образование квасцов. Потом на руду
наливают воду и держат ее под оною целый месяц. После
сего, напитанный квасцами щелок вываривают в медных
котлах до степени кристаллизации. Уваренный раствор
вываливают в ямы, выложенные досками, из коих каждая
вмещает по 3 котла. Тут остается он 8 дней и в сие время
квасцы осаждаются кристаллами, коих получается в
одной яме от 4 до 9, или кругом по 6 пудов».
В Закавказье квасцы использовались для различных
нужд, и в первую очередь для дубления кож и протрав
при окраске и отделке шерсти, тканей и ковров. Отсюда
квасцы через ярмарки в Ростове-на-Дону, Астрахани и
Нижнем-Новгороде доставлялись на русские текстильные
фабрики.
— 16 —

]r -^v-gi^==g)(3^g=^ ■ ====fc
*
■ v
Д. И. МЕНДЕЛЕЕВ
(1834 — J907;

Во второй половине прошлого столетия производство
квасцов в селении Заглик было расширено, однако
далеко не в такой мере, как это позволяли природные богат-
ства страны.
На это обращал внимание в 90-х годах прошлого
столетия Д. И. Менделеев, который писал: «В России
квасцовый камень (алунит) известен давно, ныне заброшен, а
может получить при пробуждении промышленного
производства немаловажное значение, потому что находится в
беспримерно громадном изобилии, прямо горным пластом,
выходящим на поверхность земли, что и заставляет меня
обратить здесь внимание на это русское месторождение
алунита. Выломка его обходится лишь несколько копеек
с пуда.
Такого изобилия квасцового камня нет ни в Италии,
ии в Венгрии и я по собственному опыту убедился, что
он чрезвычайно легко отдает квасцы, совершенно
свободные от железа. Это одно из немаловажных богатств
Закавказья, ожидающее усилий русской промышленности».
Профессор Д. Захаров в 1832 году впервые указал,
что загликские алуниты являются хорошим сырьем для
получения окиси алюминия.
Промышленность дореволюционной России не смогла,
однако, правильно решить вопрос об использовании
богатейших запасов отечественных алунитов. Лишь в
советское время алунитовые породы стали рассматриваться
как комплексная руда, из которой наряду с окисью
алюминия извлекаются и другие ее составляющие, ценные
для народного хозяйства.
В начале XIX столетия в Россию попадают первые
образцы природного (гренландского) криолита, о
котором тогда сообщалось, что «криолит почитался...
величайшей редкостью, но в нынешнее время сделался го-
2* — 19 -

%-
раздо обыкновеннее; граф Варгас вывез сей минерал из
Гренландии в довольно большом количестве; музеум
горного корпуса приобрел при сем случае сплошной штуф
.криолита в 12^' фунтов весом».
На территории нашей страны выходы криолита были
■обнаружены на Урале в районе Миасса, где в топазной
копи Ильменских гор имелось небольшое месторождение
криолита в сопровождении плавикового шпата, кварца и
топаза. Советской алюминиевой промышленностью,
однако, успешно решен вопрос о производстве искусственного
криолита, применяемого в качестве растворителя для
глинозема при электролитическом производстве
алюминия.
Профессор В. А. Аршинов еще в 1916 году обратил
внимание на то, что алюминиевый минерал нефелин
также может служить источником окиси алюминия для
производства металлического алюминия,
В 1921 году нефелино-апатитовая порода была
обнаружена экспедицией Института Севера и
Минералогического музея Академии наук СССР в Хибинском массиве
между южными отрогами Кукисвумчорра. Экспедицией
руководил академик Александр Евгеньевич Ферсман,
причем были разведаны практически неисчерпаемые запасы
втой породы.
В безлюдной ранее тундре в непосредственной
близости от месторождения нефелинов быстро вырос крупный
промышленный город Кировск (рис. 2), названный так
по имени Сергея Мироновича Кирова, принимавшего
большое участие в создании этого города и
промышленности всего края.
В советской алюминиевой промышленности
нефелиновые породы служат комплексной алюминиевой рудой,
перерабатываемой на окись алюминия, щелочи и цемент.
— 20 —

«
дг»£—^^^йС;:^^^^^
#
I
/
А. Е. ФЕРСМАН
(1883 - 1945)

ffr *ч^ H^sw»v*g*6=^a ^ ==r--=^&
1916 год явился знаменательной датой. В этом году
жителем г. Тихвина, бывшим моряком
инженером-краеведом П. Н. Тимофеевым была обнаружена важнейшая
алюминиевая руда — бокситы. Образцы этих бокситов,
найденные в Тихвинском уезде, П. Н. Тимофеевым были
Рис. 2. г. Кировск и общий вид месторождении апатито -
нефелиновой породы
представлены в Главное артиллерийское управление. Так
было открыто Тихвинское месторождение бокситов,
ставшее впоследствии рудиой базой для первых алюминиевых
заводов в нашей стране — Волховского и Днепровского.
Позже, в 1931 году на Северном Урале (в районе
бывш. г. Надежинска, теперь г. Серова) были открыты
месторождения бокситов, отличающихся высоким
содержанием окиси алюминия (глинозема).
— 23 —

^1 —^^=yg^g>lf^^g=^-,. ==('
Замечательна история открытия североуральских
бокситов.
В конце прошлого столетия знаменитый русский
минералог академик Евграф Степанович Федоров, работая
на Северном Урале на Турьинских медных рудниках,
обнаружил в различных частях Богословского горного
округа гнезда «убогих железных руд». Коллекции
образцов этих руд были помещены Е. С. Федоровым в
созданный им в Турье минералогический музей. Несколько
десятков лет спустя молодой советский геолог Николай
Акимович Каржавин, изучая в 1931 году коллекции
Федоровского музея, обратил внимание на то, что химический
состав некоторых образцов этих «железных руд» указывал
на весьма высокое содержание в них глинозема.
Последнее и натолкнуло Н. А. Каржавина на мысль, что буро-
красные железистые породы, найденные Е. С.
Федоровым, и есть ие что иное, как высококачественные бокситы.
Вскоре Н. А. Каржавин проследил обширную полосу
бокситового оруденения в районе села Петропавловского.
Так было открыто на Северном Урале богатейшее
месторождение бокситов «Красная Шапочка». Дальнейшие
исследования Н. А. Каржавина и других советских
геологов показали, что «Красная Шапочка» — только часть
бокситового бассейна, который включает ряд
месторождений. Вслед за этим были найдены крупные залежи
бокситов и в других районах Урала, обеспечивающие
дальнейшее развитие советской алюминиевой промышленности.

^| =^fiSF==g^=gxg^g^4, ===^
E. С. ФЕДОРОВ
(1853 —1919)

У ===~г=-^=
OVfP/C ВТОРОЙ
ЗАРОЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗА
И ЭЛЕКТРОТЕРМИИ
Начало развития металлургии алюминия и других
легких металлов как научной дисциплины и отрасли
промышленности связано с XIX столетием, которое
ознаменовалось решением ряда проблем в области
электротехники, электрохимии и электрометаллургии.
На рубеже XVIII и XIX столетий наука получила в
свое распоряжение первый источник электрического
тока — вольтов столб.
В 1802 году знаменитый русский физик, академик
Василий Владимирович Петров (1761—1834) с помощью
грандиозного вольтова столба — «огромной наипаче бат-
тереи» подверг электролизу воду и тогда же открыл
электрическую дугу, впервые применив ее для восстановлении
некоторых металлов из их окислов.
Таким образом, в лице В. В. Петрова наша страна
имела не только первого русского электротехника, как его
справедливо называют, но и первого русского
электрохимика и электрометаллурга.
— 27 —

-^— — oS^r^^r "If
В 1803 году в Петербурге вышла (написанная в 1802
году) книга В. В. Петрова «Известие о гальвани-вольтов-
ских опытах, которые производил профессор физики
Василий Петров посредством огромной наипаче баттерря,
состоявшей иногда из 4200 медных и цинковых кружков
и находящейся при Санкт-Петербургской
Медико-Хирургической Академии» (рис. 3).
В статье III этой книги «О разложении воды,
алкоголя и выжатых масел посредством металлов, некоторых
других тел и гальвани-вольтовской жидкостью»
(электрическим током — А. Б.) В. В. Петровым дано описание
опытов над электролизом воды, спирта и масел в
вольтаметре. Им изучено было, в частности, влияние
температуры на этот процесс.
В статье VII, озаглавленной «О расплавлении и
сжигании металлов и многих других горючих тел, также о
превращении в металлы некоторых металлических
окислов посредством гальвани-вольтовской жидкости»,
В. В. Петров приводит описание открытой им
электрической дуги и своими опытами показывает на возможность
применения ее для целей электрометаллургии.
«Естьли на стеклянную пластинку, — пишет В. В.
Петров, — или на скамеечку со стеклянными ножками будут
положены два или три древесных угля, способных для
произведения светоносных явлений посредством
гальвани-вольтовской жидкости, и естьли потом металлическими
направителями (проводниками — А. Б.), сообщенными с
обоими полюсами огромной баттереи, приближать оные
один к другому на расстоянии от одной до трех линий,
то является между ними весьма яркий белого цвета свет
или пламя, от которого оные угли быстрее или медленнее
загораются и от которого темный покой довольно ясно
освещен быть может».
— 28 —

И 3 В Ъ С Т I E
о
'ГАЛЬВАНИ - ВОЛЬТОВСКИХЪ
ОПЫТАХЬ,
которые произеодилЪ
ПрофесссрЪ физшиВасилШШтроеЪ,
посредством!» огромной иаилаче баш*
терем, состоявшей иногда изЪ 4200
нЬднЫхЪ и уинковыхЪ кружковЪ, и на*
годящейся при Санкт-Петербургской
Медико-Хирургической АкадемЫ.
В5 САНКТ-ПЕТЕРБуРГЪ,
ВЪ Тиггограф1И Государственной
Медицинской КоллеНи . ! 8оз «да.
- 3. Титульный лист книги В. В. Петрова о гальвав
вольтовских опытах (1803)

"^ ~ I 1Г I — ——"^ ('
Исследуя затем процессы, происходящие с окислами
металлов в пламени электрической дуги, В. В. Петров
впервые указал на возможность применения
электрического тока для получения металлов.
«Напоследок, — пишет В. В. Петров, — посредством
огня, сопровождающего течение гальвани-вольтовской
жидкости, при употреблении огромной баттереи, пытал я
превращать красные свинцовый и ртутный, также
сероватый оловянный оксиды в металлический вид; следствия
же этих опытов были такие, что упомянутые оксиды,
смешанные с порошком древесных углей, салом и выжатыми
маслами, при сгорании сих горючих тел иногда с
пламенем, принимали металлический вид».
Электролизом расплавленных едких щелочей в 1807
году Дэви были получены в свободном состоянии
металлические калий и натрий, примененные затем в свою
очередь для выделения алюминия, магния, бериллия и
других легких металлов.
Электролиз и электротермическое восстановление в
последующем стали основными процессами в металлургии
этой группы металлов.
В 1859 году харьковский профессор Василий Иванович
Лапшин (1819—1888) произвел весьма важные для того
времени опыты с мощной гальванической батареей.
В. И. Лапшин явился одним из пионеров в области
электротермии и электролиза расплавленных сред.
Результаты своих опытов он сообщил в письме к
академику Э. X. Ленцу, а в 1862 г. в «Бюллетене
Российской Академии Наук» была опубликована статья,
представляющая выдержки из этого письма. Статья
сопровождалась небольшим предисловием акад. Ленца, где
последний между прочим писал: «Я избрал следующие
химические данные потому, что, как новые, они представляют
— 30 —

интерес и для иностранных ученых». Акад. Ленц таким
образом подчеркнул новизну этих опытов не только для
России, но и для заграницы.
Пользуясь батареей из 950 элементов, В. И. Лапшин
разложил электрическим током кремнекислоту. В своей
работе он писал: «Нормальный силицид был истолчен в
мелкий порошок и сильно нагрет в платиновом тигле при
самом ближайшем расстоянии электродов (около 1 мм).
Сначала не было заметно прохождения тока, но потом
вся масса вспыхнула, дно тигля пробурилось со стороны
цинкового полюса и с частью электрода образовался
платиновый шарик. Сплавленная платиновая масса при
анализе оказалась содержащею значительное количество
кремния, следовательно, разложение силицида
происходило».
Таким же путем В. И. Лапшину удалось разложить и
окись цинка: «При сильном нагревании сухой окиси
цинка ток от 370 элементов уже вполне начал проходить.
Разложение шло деятельно. Цинк, восстанавливаясь,
загорался. Впрочем разложение происходило даже при
действии 60 элементов. При 20 элементах действие было, но
слабое».
Далее В. И. Лапшин подверг электролизу
расплавленные сульфиды. Так, об опытах по разложению сернистой
сурьмы он писал: «Сорок элементов действуют сильно,
десять элементов также действуют, но только при
нагревании массы. Сера выделялась на угольном полюсе и тотчас
загоралась. По бокам сосуда виден налет окиси сурьмы».
Аналогичные результаты были получены- также при
электролизе реальгара (сернистого мышьяка): «Разложение
началось только при 260 элементах. Действию тока
заметно споспешествовало нагревание. Продукты разложения —
— 31 —

f
■=- — =-^—^
сера и мышьяк — при своем появлении загорались,
превращаясь в мышьяковистую и сернистую кислоты».
Описанные работы проф. В. И. Лапшина по
электролизу расплавленных солей представляют исключительный
интерес, как одно из первых исследований в этой области.
Всего лишь за несколько лет до работы В. И. Лапшина
электролиз расплавленного хлорида алюминия (1854) был
применен в лабораторных условиях для получения
металлического алюминия.
В 1867 году была изобретена динамомашина,
открывшая возможность длительного получения больших
количеств электрической энергии.
Однако, создание мощных источников электроэнергии,
необходимых для развития металлургии легких металлов,
сделалось реальным только после открытия в 1889 году
выдающимся русским инженером Михаилом Осиповичем
Доливо-Добровольским (1862—1919) электрического
трехфазного тока.
Это сделало возможным практически осуществить
передачу электроэнергии на большие расстояния с высоким
коэфициентом полезного действия и стало предпосылкой
для строительства крупных электростанций, а
следовательно, и широкого внедрения электричества в
технологические процессы, в частности, в металлургию алюминия и
других легких металлов.

^1 =^gs^^=s)cggs^gs =4?
t,
М. О. ДОЛИВО-ДОБРОВОЛЬСКИЙ
(1862—1919)
3 Зак 1026

% — <- —xs=-
ОЧЕРК ТРЕТИЙ
АЛЮМИНИЙ ИЗ КРИОЛИТА И ОТКРЫТИЕ
АЛЮМИНОТЕРМИИ
Сведения об открытии в 1825 году алюминия бы»
стро нашли отражение на страницах русских
научных журналов того времени. «Горный журнал» за 1828 год
печатал обзоры «Об усовершенствованиях во всеобщей
химии». В этих обзорах встречается глава «Алюминий»,
в которой сообщалось об опытах по получению свободного
алюминия.
В том же журнале за 1829 год было напечатано
сообщение, в котором указывалось, что «способ
восстановления и получения алюминия в отдельном виде основан на
разлагаемости хлористого алюминия посредством потассия
(калия) и на способности алюминия в воде не окис*
ляться».
До конца прошлого столетия алюминий получался
так называемым «химическим» способом — вытеснением
металлическим натрием из двойного хлорида алюминия
и натрия. -■- ■"

$\ "*" ■ ^ГТ> U ^£==- _,
Однако, начиная еще с 1854 года, в Европу стал
поступать из Гренландии в значительном количестве
криолит. Этот новый минерал возбудил живейший интерес
в научных и технических кругах. Работы по
восстановлению двойного хлорида алюминия и натрия к этому
времени были уже известны. А так как криолит являлся
двойным фторидом тех же металлов, то, естественно,
возникла мысль об использовании этого минерала в
качестве исходного сырья для получения алюминия.
Опыты Перси и Дик в Англии и Розе в Германии,
проведенные в 1855 году, по восстановлению криолита
металлическим натрием не вышли из пределов
лабораторий.
Более плодотворными в этом отношении оказались
работы Бекетова в России.
Николай Николаевич Бекетов (1826—1911),
выдающийся русский ученый-химик, профессор Харьковского
университета, а впоследствии академик, 28 марта 1865
года защитил докторскую диссертацию на тему:
«Исследования над явлениями вытеснения одних элементов
другими» (рис. 4).
Изучая взаимное вытеснение различных металлов из
их солей, Н. Н. Бекетов при этом нашел, что алюминий
весьма полно вытесняется из криолита металлическим
магнием.
В своей диссертации по этому поводу Н. Н. Бекетов
писал: «...Глиний (алюминий) восстановляется магнием
из своего фтористого соединения (из криолита,
искусственно мною приготовленного), в чем я убедился
особенным опытом».
Этот процесс давал весьма благоприятные результаты
и двадцать два года спустя получил промышленное
осуществление. По способу Н. Н. Бекетова в течение ряда
— 36 —

=-^i= (gj^g^s Щ
к'
\ . 4
Л
;
ч
*
«
',■ -'*--- ',
i
' *1
Н. Н БЕКЕТОВ
(1826 —1911)

ЮЭДОВАШЯ
НАДЪ ЯВЛЕШЯМИ ВЫТШЕНЫ
ОДНИХЪ ЭЛЕМЕНТОВЪ ДРУГИМИ
ягрФ.ве^орА
> Зпи-М.
I
; i
■ i
ХАРЬКОВ!,
Издание Ал. $мекси*т и Ее. ^«MJajpOtan»
18 0 5.
Рис. 4. Титульный лист диссертации Н. Н. Бекетова (1865)

#
лет работали фабрики в Руаие (Франция) и Гмелингене
близ Бремена (Германия) (рис. 5 и 6).
Первая германская алюминиевая фабрика в
Гмелингене была основана в 1885 году с целью получения
электролизом тогда еще малоизвестных металлов — алюминия
s»
^ :"' '' WTF *i "~ Г;-;W
' ■ ^g^«**^^*
Рис. 5. Общий вид алюминиевой фабрики в Гмелингене,
получавшей алюминий по способу Н. Н. Бекетова (1885)
и магния. Этот процесс имел успех для магния, но
поставленные для алюминия дорогостоящие опыты не
давали практических результатов. Одновременно в заводской
лаборатории были проведены опыты восстановления
магнием вавелита, алунита и криолита, причем наилучшие
результаты были получены именно с криолитом, как это
и установил еще в 1865 году-Н. Н. Бекетов.
На основании результатов этих опытов было
организовано затем промышленное производство алюминия.
— 40 —

±£ &, G, &4
phsbbbbbbb
ППППП
qgfrw
Рни. 6. Разрез главного корпуса фабрнкн в Гмелингене

'>
?£s
S'^^X^ESs
Щ*
Технологический процесс получения алюминия по
реакции Бекетова состоял в следующем.
Графитовый тигель (рис. 7) наполняли шихтой,
состоящей из порошкообразного гренландского криолита
Рис. 7. Тигель для получения алюминия по реакции Н. Н. Бекетова
(21 кг) и кускового магния (3 кг), полученного
электролизом расплавленного хлорида магния. Тигель плотно
закрывали хорошо пригнанной графитовой же крышкой
с грузом и устанавливали в коксовую печь. Реакция
продолжалась 1,5 часа, причем тигель нагревался до белого
каления. Тигель извлекали из печи и устанавливали на
железную плиту для остывания. По затвердевании
содержимого тигля из него извлекали корольки алюминия,
которые переплавляли в небольшом графитовом тигле и
разливали в чушки и пластины.
Производство алюминия в Гмелингене по способу
Н. Н. Бекетова продолжалось до 1890 года, причем таким
— 42 —

путем было произведено 58000 кг алюминия, т. е. более
25% всего металла, полученного с 1854 по 1890 год
химическим путем.
Диссертация Н. Н. Бекетова (1865) оказалась весьма
важной и в другом отношении. В ней задолго до Гольд-
шмидта в Германии (1894) уже было заложено основание
такой отрасли современной металлургии, как
алюминотермия. Именно в этой своей научной работе Н. Н. Бекетов
впервые описал открытые им ранее (1859) реакции
восстановления металлическим алюминием бария и калия из
окиси бария и едкого кали (рис. 8).
Возстановлете бар£я и калУ* глитемъ
Довольно замечательно отношеше глишя къ еоединешямъ ба-
р!я; убедившись, что цинкъ возстановАк^ъ 6apiB ий> его хло-
риетаго соедивджя, w не действует*, на хлористый mbhiB,
можно было подумать, что гяишй въ свою очередь, и может*
быть еще еъ большею легкостью, восстановить 6apiB. Для опыта
я взялъ прокаленный, истертый въ»порошовъ хлористый барШ
и положил* его сь кусками глитя въ углевой тигель;
наполненный такняъ образогь тигель поя*щенъ быяъ для защиты
отъ овислешя въ другой глиняный и обсыпанъ порошков* уг-
Рнс. 8. Выдержка из диссертации Н. Н. Бекетова
Таким образом, приоритет открытия алюминотермии
бесспорно принадлежит России.
Вот как Н. Н. Бекетов описывает в своей диссертации
эти опыты: «...Я взял безводную окись бария и,
прибавив к ней некоторое количество хлористого бария, как
плавня, положил эту смесь вместе с кусками глиния
— 43 —

в угленой тигель и накаливал его несколько часов. По
охлаждении тигля я нашел в нем металлический сплав уже
совсем другого вида и физических свойств, нежели гли-
ний; анализ показал, что он состоит на 100 ч. из
33,3 бария и 66,7 глиния, или иначе, на одну часть бария
содержал две части глиния...
Если глиний восстановляет барий из окиси, то
можно было ожидать и подобного его действия на окись
калия, я произвел опыт в изогнутом ружейном стволе, е
закрытый конец которого были положены куски едкого кали
и глиния; при довольно высокой температуре показались
пары калия, большая часть которых сгущалась в
холодной части ствола, из которой я добыл несколько
кусочков мягкого металла, плавающего на воде и горящего
фиолетовым пламенем, имеющего, одним словом, все
характерные свойства чистого металлического калия.
В большом виде я этого опыта не повторял, а может
быть он окажется удобным для практики, так как цена
глиния невысока, а восстановление идет повидимому
гораздо легче и при низшей температуре, чем
восстановление калия железом».
Опыты эти, относящиеся к 60-м годам прошлого
столетия, были развиты Н. Н. Бекетовым в стройную
систему и завершались разработкой им аналогичных способен
для получения металлического рубидия и цезия.
3 (15) марта 1888 года на заседании Отделения химии
Русского физико-химического общества Н. Н. Бекетов
сообщил, что ему удалось получить металлический
рубидий восстановлением гидрата окиси рубидия
металлическим алюминием.
По этому поводу Н. Н. Бекетов сказал:
«Редкость материала и невозможность приобрести
путем покупки сколько-нибудь значительное количество ме-
— 44 —

талла заставили меня искать более удобного способа
получения рубидия из его соединений, так как способ,
употребленный Бунзеном (прокаливание с сажею кислого
виннокислого рубидия), дал ему 18% заключенного в соли
металла, не говоря уже о других неудобствах этого
способа. С этой целью я применил к рубидию способ, к
которому я пришел по чисто теоретическим соображениям
много лет тому назад (1859), а именно действие алюминия
на гидрат. Способ этот был уже мною изучен по
отношению к едкому кали; оказалось, что при действии алюминия
можно выделить максимум около половины металла, но
всегда несколько менее, так как повидимому половина
окиси (рубидия) остается в соединении с окисью
алюминия...
По моим соображениям рубидий должен был также
легко выделяться алюминием; это оправдалось на деле,
и я уже несколько раз приготовлял таким образом
сравнительно большие количества металла — от 31 до 27 г за
раз.
Реакция производится в железном цилиндре с
железной же газопроводною трубкою, которая соединена со
стеклянным резервуаром. Цилиндр в стоячем положении
нагревался в газовой печи до яркокрасного каления;
реакция идет сначала быстро с большим отделением газа
(водорода, образующегося по реакции — А. Б.), но затем
замедляется, и рубидий гонится постепенно, стекая как
ртуть и сохраняя даже свой металлический блеск
вследствие того, что весь снаряд во все время операции
наполнен водородом.
Приведенное количество металла получалось в %
часа, если не был взят избыток алюминия, который,
вероятно, дает с рубидием сплав, почему последние части
щелочного металла перегоняются с трудом».
— 45 —

Щ. ДЕ"» г&£Щ<)<&§^=^ ■ =£
Для получения металлического цезия Н. Н. Бекетов
применял алюминат цезия с избытком алюминия. При
восстановлении этого соединения магнием в токе
водорода он получал металлический цезий с выходом,
близким к теоретическому.
Оценивая значение открытия Н. Н. Бекетова, следует
привести слова профессора В. В. Курилова из его
доклада, посвященного памяти знаменитого русского химика и
сделанного им на заседании Русского физико-химического
общества в 1913 году:
«Кто не поражался несколько лет тому назад опытом
Гольдшмидта над получением при помощи алюминия
чистого железа восстановлением этого металла
непосредственно из руды. Опыт этот ставился в лабораториях всего
света и вызывал справедливое удивление по элементарной
простоте выполнения задачи получения чистых металлов,
с одной стороны, и по достижению высоких температур,—
с другой.
Идея введения алюминия, как восстановителя, путь
теоретических обоснований этого процесса — все это
всецело принадлежит Н. Н. Бекетову. Эта идея относится
еще к шестидесятым годам прошлого столетия;
плодотворность же ее понятна только в настоящее время».
Современная металлургия для производства чистого
компактного бария пользуется только алюминотермиче-
ским процессом, впервые осуществленным Н. Н.
Бекетовым. Советскими инженерами создан аппарат для
получения металлического бария в слитках восстановлением
окиси бария алюминием в вакууме.
Теперь разработан также промышленный способ
получения кальция алюминотермическим путем и установлена
полная возможность применения этого же процесса для
получения чистого лития.
— 46 —

В настоящее время алюмииотермические процессы
широко применяются для восстановления тугоплавких
металлов, например, хрома, ванадия, молибдена, марганца,
для получения безуглеродистых ферросплавов, а также
для сваривания железных деталей- и других аналогичных
целей.
Алюминотермия, открытая более 90 лет тому назад
русским химиком академиком Н. Н. Бекетовым, сделалась,
таким образом, одним из необходимых средств
современной металлургии.
-^SZEE^^Ofcl^^^^

^j- ■ -=^s**=zZe=& -.^r=^
ОЧЕРК ЧЕТВЕРТЫЙ
ПЕРВАЯ РУССКАЯ КНИГА
ПО МЕТАЛЛУРГИИ АЛЮМИНИЯ
IV 90-м годам прошлого столетия было накоплено уже
много сведений о свойствах и способах получения
нового технического металла — алюминия. Эти сведения
и данные требовали обобщения.
В 1893 году в Москве вышла книга Н. Жукова
«Алюминий и его металлургия», которая явилась по существу
первым монографическим изданием на русском языке,
посвященным этому металлу (рис. 9).
В книге 310 страниц. В ней систематически изложена
металлургия алюминия на основании сведений, которые
содержались в периодической и патентной литературе
того времени.
В предисловии к своей книге Н. Жуков писал:
«Малое знакомство с производством алюминия, а также
разбросанность сведений, появляющихся в печати и, вообще,
бедность нашей литературы в этом направлении дали мне
.мысль собрать, по возможности, все сведения по вопросу
— 48 —

АЛНШИН1Й
I И ЕГО
[МЕТАЛЛУРПЯ.
СОДЕРЖАЩЕ:
Teopin электролиза, - Эяектричеся1е и хи*ичесм1е споевбы производ-
■ етва-—Обработка.— Сплавы.—Соединена аяюмиим.—Раффииировла.
Съ 40 чертежами и таблицами въ тексте.
Составил по ииоетрашшг рдаод^топ. и прищлепяиъ"
йадвШ Жуков-ь»
НЗД>НГЕ
К, О. Карбасникова.
-»-
1Щ MOCK BA.
| книжный МАглзинг Н Л Карвдснинова,
Ши&щихв- д>Орлова...(Стела^ издашя).
?% ...'::. 1893.
Рис. 9. Титульный лист книги Н. Жукова (1893)
4 Зак. 1026

зн
Д?=5г=5^^»)(^^^^
#
о добывании алюминия в нечто целое и заняться
составлением настоящего издания...».
Книга состоит из трех «Отделов».
«Отдел I» посвящен рассмотрению основных
теоретических положений электролитического процесса
(электрические и электрохимические единицы и понятия, законы
электролиза), а также сравнению способов электролиза
водных растворов и расплавленных солей, или, по
терминологии автора, электролиза «мокрого пути» с
электролизом «огненножидкой плавки».
Последний способ по указанию автора «применим
особенно в тех случаях, когда электроположительный
элемент, который желают получить, по причине сильного
сродства к кислороду не может образоваться в водном
растворе.
Именно это обстоятельство и относится до
алюминия, магния и вообще всех щелочных металлов».
Весьма существенными и ценными для своего времени
являются замечания автора о том, что «законы,
управляющие электролизом, присущи в одинаковой степени
обоим способам» и что «минимальная электродвигательная
(электродвижущая) сила, необходимая для разложения,
всегда несколько менее при электролизе в расплавленном
состоянии...»
«Отдел II» посвящен рассмотрению способов
производства алюминия, которые автор делит на две «главные
группы», а именно:
«I. Способы электрические:
А. Способы электролитические или
расплавление электролита жаром угля и в расплавленной
массе электролиз.
Б. Способы электротермические или
расплавление электролита вольтовой дугой и восстановление
— 50 —

металла при помощи громадного жара, ею
развиваемого.
П. Способы химические».
К последним способам отнесены процессы вытеснения
алюминия из его соединений (преимущественно из
хлорида и криолита) щелочными металлами.
Содержание, вложенное автором в понятие
электролитические и электротермические способы, очевидно,
практически полностью совпадают с современным.
Наконец, «Отдел III» книги Н. Жукова содержит
описание свойств алюминия, включая физические и
химические свойства, поведение металла при механической
обработке, свойств известных тогда двойных
алюминиевых сплавов, и свойств химических соединений алюминия.
Вполне естественно, что почти за 60 лет, прошедших
с момента выхода книги, многое в этой области
подверглось уточнению и углубленному изучению.
Несомненно, однако, что по полноте собранных
сведений этот последний раздел книги Н. Жукова для 90-х
годов прошлого столетия представлял почти
исчерпывающую сводку важнейших данных о свойствах алюминия,
его сплавов с другими металлами, а также химических
соединений алюминия.
Книга Н. Жукова «Алюминий и его металлургия»,
как первый на русском языке систематический очерк
способов получения и свойств алюминия, безусловно должна
была сыграть свою роль в привлечении внимания русской
научно-технической мысли к совсем еще новому
техническому металлу, каким был алюминий в 90-х годах
прошлого столетия.

, ^_ -=. -*£=-
ОЧЕРК ПЯТЫЙ
РУССКИЙ ГЛИНОЗЕМ
Первой стадией современного электролитического
способа производства алюминия является получение
окиси этого металла — глинозема. В этой области
необходимо отметить особые заслуги русской науки и техники,
давшей ряд оригинальных способов производства
глинозема, из которых один способ (Байера) и в настоящее
время занимает господствующее положение в мировой
.алюминиевой промышленности.
Сведения о глиноземе в русской химической
литературе встречаются уже в конце XVIII столетия. Русскими
химиками глинозем вначале именовался глинистой землей
(Н. Соколов, 1788), квасцевой землей (В. М. Северигин,
1796) и глиной (А. И. Шерер, 1807).
Современное название — глинозем — ввел Захаров в
1810 году.
Профессор Соколов характеризовал глинозем
следующим образом: «Окись алюминия, или глинозем
(глинистая земля), в свободном состоянии находится редко;
большей же частью составляет он основание премногих
— 52 —

минералов, будучи преимущественно соединен в виде
кремнеземнокислой соли».
Свое первое промышленное применение в России
глинозем получил для нужд текстильного производства. Для
получения глинозема русские химические заводы
пользовались привозными бокситами с содержанием не' выше
3 % кремнезема.
В конце 80-х годов прошлого столетия для
переработки их на глинозем применялся сухой щелочной способ
(спеканием с содой, последующим выщелачиванием спека
для получения раствора алюмината натрия и
разложением его углекислотой), а с 90-х годов — способ Байера.
Химик К. И. Байер, работая в России над вопросами
получения чистого гидрата глинозема для протравы
кумача, сделал два важных открытия, составивших основу
его способа. Первым из этих открытий был процесс
самопроизвольного разложения растворов алюмината натрия в
присутствии затравки свежеосажденного гидрата
глинозема. Этот процесс был впервые осуществлен К. И. Байером
на Тентелевском химическом заводе (ныне завод
«Красный химик») в Петербурге в 1889 году и описан им в
патенте следующим образом:
«Открытый автором способ основан на том
наблюдении, что раствор алюмината начинает разлагаться, если
при непрерывном движении жидкости добавить к ней
гидрат глинозема, выделившийся либо вследствие
самопроизвольного разложения, либо же при помощи
углекислоты, и что разложение продлится в течение
определенного времени — до тех пор, пока молекулярные
количества глинозема и окиси натрия не будут относиться
Друг к другу, как 1 :6».
Второе открытие К. И. Байера, сделанное и
осуществленное им в 1892 году на Елабужском заводе на Каме,
— 53 —

заключалось в том, что глинозем, содержащийся в
бокситах, может быть растворен (с образованием в растворе
алюмината натрия) непосредственной обработкой их
растворами едкой щелочи под давлением в автоклавах.
Для этой цели могли быть употреблены также
маточные щелочные растворы после разложения алюминатных
растворов по указанному выше способу.
По этому поводу К. И. Байер в своем втором патенте
писал: «Опыты показали, что эти растворы * могут, если
их упарить до 40—42° Бомэ, растворять глинозем
непосредственно из боксита. Для этого надо последний
обрабатывать в течение \Уч.—2 часов упаренными растворами
при постоянном перемешивании, давлении 3—4 атмосфер
и соответствующей температуре (160—170°)».
Эти два процесса — непосредственная обработка
боксита щелочными растворами с целью получения раствора
алюмината натрия и самопроизвольное разложение
последнего с выделением гидроокиси алюминия — и
составили сущность способа К. И. Байера.
Для промышленного осуществления нового способа
производства глинозема К. И. Байером была разработана
также и аппаратура, которая в принципе сохранилась и
до настоящего времени. Примером может служить аппарат
для разложения раствора алюмината натрия с целью
выделения гидрата окиси алюминия. В своем первом патенте
К. И. Байер по этому поводу пишет:
«Для этой цели автором был сконструирован
непрерывно работающий аппарат, состоящий из четырех больших,
вертикально расположенных цилиндров из листового
железа, которые соединены друг с другом трубами, так
что жидкость в каждом цилиндре поступает в его ниж-
Маточные щелочные растворы.
— 54 —

зи
^gg^^)(gass=^?^T=^^^^^^^?
ней части и выходит из верхней (рис. 10). В каждом
цилиндре непрерывно вращается вертикальный вал с
винтообразными лопастями. По одну сторону батареи
цилиндров снизу непрерывно поступает раствор алюмината,
Рис. 10. Аппарат К. И. Байера для разложения алкшинатиого
раствора (1892)
а по другую сторону он непрерывно вытекает уже
разложенным. Только в самом начале пуска в первый цилиндр
задают некоторое количество гидрата глинозема в
качестве затравки и в то же время начинают медленно
подводить подлежащий разложению раствор и приводить в
движение мешалки».
Описывая открытый им способ выщелачивания
боксита растворами едкого натра, К. И. Байер во втором своем
патенте указывает: «Необходимый для этой цели аппарат
состоит из автоклава, изготовленного из полдюймового
листового железа и снабженного необходимой арматурой:
— 55 —

~| — ~ ПГ I ~ ~ 1°
предохранительным клапаном, приспособлением для
перемешивания, манометром, трубопроводом и люками для
наполнения. Этот аппарат может даже для значительной
производительности обладать сравнительно небольшими
размерами...»
Батареи непрерывно действующих мешалок для
разложения алюминатного раствора и автоклавы для
выщелачивания боксита являются и в настоящее время
основными аппаратами в производстве глинозема по способу
К. И. Байера.
Способ К. И. Байера, разработанный им в конце
прошлого столетия для нужд русского текстильного
производства, вскоре же, в силу его экономичности и простоты,
был широко использован мировой алюминиевой
промышленностью для получения безводного глинозема с целью
его последующего электролиза в производстве
металлического алюминия.
Первый крупный глиноземный завод, применивший
способ К. И. Байера в алюминиевой промышленности,
был пущен в 1893 году во Франции в Гарданне близ
Марселя (рис. 11). Директором этого завода вначале был
сам К. И. Байер.
В 1895 году русским инженером Д. А. Пеняковым
(Петербург) был предложен способ производства
глинозема из боксита спеканием с сульфатом натрия.
Смесь боксита, сульфата натрия и угля подвергалась
спеканию во вращающейся печи. В результате реакции,
протекающей при 1200°, образовывался спек, содержащий
алюминат натрия, и выделялся сернистый газ.
Сернистый газ по смешении с воздухом и водяным
паром направлялся в аппараты с поваренной солью, где
последняя превращалась в сульфат натрия с
образованием соляной кислоты.
— 56 —

■*
£
Спек из вращающейся печи после измельчения
подвергался выщелачиванию, а алюминатный раствор
перерабатывался, как обычно, разложением углекислотой. Наряду
Рис. 11. Глиноземный завод в Гарданне (1893)
с глиноземом, побочными продуктами производства
являлись сода и соляная кислота.
Способ Д. А. Пенякова нашел, повидимому,
применение именно на тех заводах, где имелась практика
получения сульфата натрия и соляной кислоты действием
сернистого газа (в смеси с воздухом и водяным паром) на
поваренную соль.
В Бельгии глиноземный завод, работавший по
способу Д. А. Пенякова, существовал до 1914 года, когда
он был разрушен германскими войсками,
оккупировавшими эту страну.
— 57 —

Профессором А. Н. Кузнецовым и Е. И. Жуковским
в 1915 году был предложен оригинальный способ
получения глинозема из низкосортных алюминиевых руд. В
соответствующем патенте под названием «Способ
получения чистого глинозема и его солей из силикатов
глинозема, простых глин и т. п.», говорится: «Из произведенных
авторами опытов выяснилась необходимость переведения
глинозема при плавке в такое соединение, которое в одно
и то же время было бы легкоплавко, как шлак, и было
бы легко разложимо для возможности последующего
выделения чистого глинозема. Произведенные исследования
показали, что наиболее соответствующими приведенным
требованиям являются соединения глинозема с окислами
щелочноземельных металлов, из которых наиболее
подходящей является окись бария, образующая легко
разложимые алюминаты». Этот патент -положил начало разработке
промышленных способов получения глинозема через шлаки
щелочноземельных металлов.
Способ Кузнецова-Жуковского в 1933 году был
осуществлен на Днепровском алюминиевом заводе, а также
положен в основу технологического процесса производства
глинозема на норвежском заводе в Хоянгаре.
Тихвинские бокситы, открытые в 1916 году, явились
рудной базой для создания нашей алюминиевой
промышленности.
Н. С. Курнаков и Г. Г. Уразов впервые в 1924 году
применили метод термического анализа для изучения
минералогического состава боксита. Ими было установлено,
что кривые нагревания тихвинских бокситов (рис. 12)
указывают на ряд остановок, которые отвечают
выделению воды из гидраргиллита, диаспора и каолинита.
С тех пор термический анализ является обязательным
средством при изучении бокситов новых месторождений,
— 58 —

-gl *«?*iF=s^siXg^^=S i |y
hi" . * "V^ v„
'■■."» 'X f - * *
ц; v.- . ,.*.- .
A. H. КУЗНЕЦОВ
(1875 — 1946)
■ ._■•
i

^г=г^— -Ч£==^
Л»
облегчая нахождение условий для их эффективной
переработки на глинозем.
Вскоре же после открытия тихвинских бокситов в
Государственном научно-техническом институте, впоследст-
Рис. 12. Кривые нагревания тихвинских бокситов
Н. С. Куриакова и Г. Г. Уразова (1924)
вии Государственном институте прикладной химии в
Ленинграде, под руководством профессора Александра
Александровича Яковкина (1860—1936) начались
исследования различных способов переработки этих бокситов на
глинозем. При этом, как указывал А. А. Яковкин, —
«Исследователи не задавались целью выработать
непременно оригинальный способ производства. Задача наша
была более скромной — найти наиболее простой метод,
который можно было бы применить к нашим бокситам».
Однако разработанный под руководством А. А.
Яковкина способ получения глинозема путем спекания тихвин-
— 61 —

ских бокситов с содой и известняком имел огромное
значение не только потому, что явился основой для
технологического процесса первого у нас алюминиевого завода —
Волховского, но также и потому, что таким образом
впервые в истории алюминиевой промышленности была
практически решена задача промышленного производства
чистого глинозема из высококремнистых бокситов.
Дальнейшее изучение способа спекания показало, что
его возможно с успехом применить не только к
высококремнистым бокситам, но и к другим видам сырья,
в частности, к нефелинам.
Решение этого вопроса имеет огромное
народнохозяйственное значение, так как позволяет извлекать из
нефелинов не только глинозем, но и другие их ценные
составляющие.
А. А. Яковкиным совместно с И. С. Лилеевым в
1927 г. впервые был предложен процесс неполного
(фракционного) разложения углекислотой алюминатного
раствора, ' загрязненного кремнеземом, с получением чистого
гидрата окиси алюминия. Этот процесс имеет большое
значение для получения глинозема большой степени
чистоты и разложения концентрированных алюминатных
растворов с очень большой примесью растворенного в них
кремнезема.
В своем патенте «Способ выделения гидрата глинозема
нз растворов алюминатов» А. А. Яковкин и И. С. Лиле-
ев указывают между прочим на целесообразность
применения получаемых фракций глинозема (с различным
содержанием кремнезема) для изготовления металла
определенного назначения.
«Работая с крепким раствором алюмината, —
говорится в патенте, — и при повышенной температуре, авторы
получили 4 фракции гидрата со следующим содержанием
— 62 —

- 1 V . v
#
v ^
%;t
J?l\%
\
А. А. ЯКОВКИН
(1860 — 1936)

кремнезема: 1-я фракция — 0,008%; 2-я —0,013%; 3-я —
0,047%; 4-я —0,73%.
Первые фракции с содержанием кремнезема менее
0,01% могут быть применяемы для получения алюминия,
назначенного для изготовления труб, служащих для
получения азотной кислоты, а также для получения сплавов,
служащих для наиболее ответственных частей аэропланов.
Следующие фракции могут быть также применяемы для
получения алюминия, но назначенного для менее
ответственных целей».
А. А. Яковкиным был разработан также азотнокис-
лотный способ получения глинозема из глин.
Замечательный русский ученый профессор Александр
Александрович Яковкин по праву должен считаться
основоположником школы советских исследователей по
глинозему.
-^--gr-5i£^=Cl)U>^^^^
5 Вак. 1026

2&=^2^^i> -45^=^^
ОЧЕРК ШЕСТОЙ
АЛЮМИНИЙ ИЗ РУССКИХ МИНЕРАЛОВ
Дореволюционная Россия не имела собственного
алюминиевого производства, причем царское
правительство не придавало этому вопросу должного
значения и не субсидировало проведения исследовательских
работ в этой области. Однако группа русских ученых,
работавших в лабораториях учебных институтов, понимала
всю важность создания отечественной алюминиевой
промышленности. Профессор Николай Антонович Пушин,
занимаясь с 1909 года в России вопросом получения
алюминия, в своих работах имел в виду показать возможность
выплавки этого металла из отечественного сырья
электролитическим путем.
В 1913 году Н. А. Пушицым было опубликовано
обширное исследование «Равновесие в бинарных системах,
составленных из фтористых солей», выполненное им
совместно с А. В. Бесковым в Петербургском
электротехническом институте.
- 66 —

В этой работе исследователями была изучена не
только важнейшая для современной электрометаллургии
алюминия система фторид натрия — фторид алюминия
(рис. 13), но впервые были исследованы двойные системы
Рис. 13. Диаграмма плавкости системы фторид
натрия — фторид алюминии по Н. А. Путину
и А. В. Бескову (1913)
фторидов других щелочных металлов и фторида
алюминия. Во всех случаях были найдены соединения криолито-
вого типа. Диаграммы состояния, построенные Н. А.
Путиным и А. В. Басковым для двойных систем фторид
5* — 67 —

\t — »r^=^-—u =Л^- 4i, _
натрия — фторид алюминия и фторид калия — фторид
алюминия, нашли подтверждение в работе П. П. Федотье-
ва, а также в позднейших работах советских
исследователей.
Калиевый и литиевый криолиты, открытые Н. А.
Пущиным и А. В. Бесковым, привлекли внимание, в
особенности после работ П. П. Федотьева (см. следующий
очерк), советских и зарубежных исследователей как
возможные компоненты электролита, способные снизить
температуру его плавления.
В том же 1913 году Н. А. Пушин, Э. Э. Дишлер и
М. С. Максименко добыли первый русский алюминий.
В работе «О получении алюминия из русских минералов»
(рис. 14), опубликованной в 1914 году и содержащей
описание лабораторных опытов по электролитическому
получению алюминия из сырья, которое было извлечено
из уральского минерала соймонита, Н. А. Пушин указал
причину, побудившую его взяться за решение этой
задачи: «Россия, потребляющая ежегодно около 80000 пудов
алюминия, сама не производит ни грамма этого металла
и весь алюминий покупает за границей.
Для большой культурной страны, которая должна
стремиться все свои нужды удовлетворять собственными
средствами, такой порядок едва ли может быть признан
нормальным». "^
Н. А. Пушин, Э. Э. Дишлер и М. С. Максименко
прежде чем перейти к задаче получения русского
алюминия проделали большую работу по освоению в
лабораторных условиях на готовых исходных материалах нового в
то время процесса получения алюминия электролизом
глинозема в расплавленном криолите.
И лишь только после того, когда исследователи
«могли вести добычу алюминия непрерывно в течение
— 68 —

Г И. < иъЗ* 1 • • ой.
о лодученш ддюкш
изъ
русскихъ тмтпйъъ
отдельный етснъ.
UsBbcTtu aemerpffmmmetwsro Института ИМПЕРАТОРА
АЯЕКСАН Д РА Ш« за 1914 с, выпуска Х-
-«•Жикхйгж»..
С-ПЕТЕРБУРГЪ.
1i«eqW#i А. а Коллинс*,, (выаш. Ю. И. Эрли***, Мая. Дворянская, 19
«14.
Рис. 14. Титульный лист работы Н. А. Путина с сотрудниками
„О получении алюминия из русских минералов" (1914)

сколько угодно долгого времени с выходом по току,
весьма близким к результатам крупных заводских установок»,
они перешли собственно к решению задачи получения
алюминия из русских минералов.
Исследователи при этом подчеркивают, что они имели
в виду «получить алюминий, хотя бы и не абсолютно
чистый, но все же исключительно из русских
материалов, т. е. русского происхождени я».
Отсутствие в России сведений о месторождениях
бокситов заставило Н. А. Путина в качестве алюминиевой
руды обратиться к уральскому соймониту. Последний
представлял собой безводный минерал серого цвета
примерно следующего химического состава: окиси
алюминия— 63%, кремнезема—13%, окиси железа — ,18%,
окиси кальция — 3% и окиси магния—1%.
Для извлечения окиси алюминия соймонит
подвергался переработке спеканием с содой. Всего было
переработано свыше 25 кг соймонита. Руда подвергалась
измельчению в шаровой мельнице, а затем смешивалась с содой.
Для осуществления спекания была сооружена нефтяная
пламенная печь (горн), в которую устанавливали
несколько шамотных тиглей с тщательно перемешанной массой
соймонита н соды. Температура поддерживалась около
1200°. Через 2—3 часа спекания шихты тигли
охлаждались в печи, а затем куски спекшейся массы
измельчались. Измельченный продукт подвергался
четырехкратному выщелачиванию горячей водой в железном сосуде,
снабженном железной же мешалкой.
Раствор алюмината натрня, тщательно
отфильтрованный от твердого остатка, перекачивался в железный котел,
в котором нагревался почти до кипения. В горячий
раствор пропускалась струя углекислоты, которая в течение
нескольких часов осаждала из него ббльшую часть раство-
— 70 —

ренной окиси алюминия. Полученная таким образом
кристаллическая, гидроокись алюминия тщательно
промывалась водой и прокаливалась в нефтяной печи. Выход
окиси алюминия от содержания ее в соимоните составлял
65%. Она содержала в качестве примесей: 0,060%
окиси железа и около 1% кремнезема. В общей сложности
Н. А. Путиным
переработкой уральского соймо-
нита было получено около
7 кг окиси алюминия
«русского происхождения».
Часть этой окиси
алюминия, в свою очередь,
превращалась в основной
фторид алюминия.
Последний в смеси с фторидом
натрия служил
расплавленным электролитом для
электролиза остальной
окиси алюминия. Рис. 15. Электролизер
Электролиз осущест- Н. А. Путина (1914)
влялся в электролизере с
внутренним нагревом при средней силе тока 110 ампер
(рис. 15). В результате 17 часов электролиза было
выплавлено 400 г алюминия «русского происхождения» при
полном отсутствии использования иностранных
материалов.
Этот факт, имеющий более чем 35-летнюю давность,
является важной вехой в истории отечественного
алюминия.

=g*«-^^=CD(3gS^^ggr.i |g
ОЧЕРК СЕДЬМОЙ
СОЗДАНИЕ НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИИ
АЛЮМИНИЯ
С момента открытия современного способа получения
алюминия электролизом глинозема в
расплавленном криолите (1886) производство этого металла
развилось в крупнейшую отрасль металлургии, однако это
развитие до начала XX столетия базировалось почти
исключительно на эмпирических данных и практическом опыте.
Огромный вклад в установление научных основ
современной электрометаллургии алюминия внесли
исследования и деятельность основоположника школы русских
электрометаллургов профессора Петербургского
политехнического, а затем Ленинградского индустриального
института, Павла Павловича Федотьева (1864—1934).
В 1910 году в Петербургском политехническом
институте П. П. Федотьевым были начаты, а в 1912 году
закончены обширные экспериментальные исследования по
электрометаллургии алюминия, впервые с большой
полнотой осветившие теоретическую сторону процесса
электролиза криолито-глиноземных расплавов.
— 72 —

3frE ^*—402^9(33^^*^== (iT
"4*
v.
П. П. ФЕДОТЬЕВ. Снимок 1910 года.
(1864 — 1934)

В предисловии к своей работе «Экспериментальное
исследование по теории электрометаллургии алюминия»
П. П. Федотьев писал: «В сочинениях, посвященных
алюминиевой промышленности... многое относится ко
времени начала производства алюминия и оказывается
устарелым; многие данные вызывают сомнения. Что
касается теории процесса, условий плавкости применяемых
электролитов, растворимости в них глинозема, наконец,
электролиза, то в этом отношении мы встречаем в
литературе отрывочные и нередко противоречивые указания».
И далее:
«Едва ли в чем-либо из соприкасающегося с
электрометаллургией алюминия остается столько невыясненного и
противоречивого, как в вопросе растворимости глинозема
в криолите.
До сих пор цитируются иногда слова Холла, обратив"-
шего внимание на значительную растворимость глинозема
в расплавленном криолите, а именно, что глинозем
растворяется в криолите, как сахар в воде. Столь же
неопределенны указания относительно влияния растворенного
глинозема на температуру плавления криолита.
Приводимые цифры колеблются от 800 до 1000°...»
Этих слов достаточно для того, чтобы представить
себе, насколько скудны были в то время даже
элементарные физико-химические сведения, связанные с
электрометаллургией алюминия, не говоря уже о том, что
оставались совершенно не изученными принципиальные
теоретические стороны процесса.
Все это впервые и нашло отражение в работах П. П.
Федотьева. Последним совместно с В. П. Ильинским
подробно были изучены важнейшие в теоретическом и
прикладном отношении для современной
электрометаллургии алюминия двойные системы: фторид натрия—фторид

•^^=0<!>^S=SS
#
алюминия (рис. 16), криолит — глинозем (рис. 17) и
тройные системы: криолит — фторид натрия — фторид
кальция, фторид алюминия — фторид кальция —
фторид натрия, а также ряд явлении,
связанных
непосредственно с процессом
электролиза
(анодный эффект,
растворимость алюминия в
электролите,
образование карбида
алюминия, избирательное
поглощение
электролита и др.).
Таким образом,
благодаря трудам
П. П. Федотьева,
электрометаллургия
алюминия из сугубо
эмпирической области
металлургии
превратилась в отрасль
науки.
Результаты
исследований П. П.
Федотьева вскоре же
сделались достоянием русской и иностранной печати и
получили мировую известность. Они признаны классическими,
цитируются во многих специальных руководствах и не^
утратили своего значения до сих пор.
Примером этому может служить хотя бы диаграмма
состояний системы фторид натрия — фторид алюминия,
которая, как мы указывали, впервые была тщательно
исследована П. П. Федотьевым и В. П. Ильинским в
— 76 —
5 W 15 20 £5 30 35 40 65 S&
Щ,°/о(**ОЛ) .
Рис. 16. Диаграмма плавкости
системы фторид натрия — фторид
алюминия по П. П. Федотьеву
и В. П. Ильинскому (1912)

чи=
^22E3!)(5^=^S
=fc-
1912 году. Изучением этой системы позже занимался ряд
других исследователей — Н. А. Пушин и А. В. Басков
(см. рис. 14), Лоренц, 3. Ф. Лундина (причем последняя
в 1935 году), которые полностью подтвердили данные
П. П. Федотьева и В. П. Ильинского.
П. П. Федотьевым в 1927 году в Ленинградском
политехническом институте в лабораторном масштабе был
получен алюминий
электролизом глинозема,
извлеченного из отечественных
тихвинских бокситов.
В своих опытах
электролитического получения
алюминия П. П. Федотьев
пользовался небольшой ванной
на 200 ампер, конструкция
которой часто и теперь
применяется в
лабораторной практике (рис. 18).
Внутреннее
пространство железного кожуха с
квадратным сечением
футеровалось угольными
плитками. Отрицательный
полюс источника тока
присоединялся непосредственно к кожуху. Угольный анод
укреплялся в штативе с винтовой нарезкой.
Первоначальное расплавление электролита осуществлялось с помощью
угля сопротивления, зажимаемого между анодом и подом
ванны.
В 1929 году по инициативе Ленинградского
областного совета народного хозяйства на ленинградском
— 77 —
8 12 76 20
Щ03 % (Вес)
Рис. 17. Диаграмма плавкости
системы криолит — глинозема
по П. П. Федотьеву
и В. П. Ильинскому (1912)

*>
^
рЛ
заводе «Красный выборжец» под руководством П. П. Фе-
дотьева были впервые в нашей стране проведены
укрупненные опыты по получению металлического алюминия
электролитическим путем.
На заводе были смонтированы шесть ванн на силу
тока 2000 ампер (рис. 19). Железные прямоугольные
кожухи ванн были
изнутри футерованы
магнезитовым
кирпичом, а затем
угольными плитами. По-
дины ванн
выкладывались двумя рядами
угольных плит.
Внутренние размеры ванн
составляли 100 X
X 50 X 24 см. По
длине у краев ванн
устанавливались
изолированные стойки,
на которых
закреплялась
горизонтальная шина с
зажимами для анодов.
т
Графит
Acffecm
3D
Рис. 18. Лабораторный электролизер
П. П. Федотьева (1912)
Для подвода тока
в аноды ввертывались
медные трубы. В
каждой ванне имелось по шесть анодов. В работе при
проведении опытов обычно находились две-три ванны.
При 1800—2000 амперах каждая ванна давала 10—11 кг
алюминия в сутки. Для выпуска металла ванны были
снабжены летками. Все применяемые материалы были
— 78 —

отечественного происхождения. Глинозем был получен
на опытном заводе Государственного института
прикладной химии (в Ленинграде) из тихвинских бокситов
по способу спекания А. А. Яковкина; криолит
доставлялся с Царицынской опытной станции (под Москвой) и
угольные электроды изготовлялись Кудиновским заводом.
Опыты электролиза на заводе «Красный выборжец»
продолжались с 25 марта по 24 июня 1929 года, причем
27 марта 1929 года был получен первый алюминий в
количестве 8 кг.
«Этот момент, — писал впоследствии П. П. Федоть-
ев, — можно считать возникновением производства
алюминия в СССР на волховской энергии и целиком из
материалов собственного приготовления».
Оценивая научные итоги своих укрупненных опытов
по получению алюминия, П. П. Федотьев указывает, что
именно они позволили ему построить теорию процесса
электролиза криолито-глиноземных расплавов.
«Не могу не указать, — пишет П. П. Федотьев, — еще
на один результат своей работы на «Красном выборжце».
Произведенные опыты явились в некоторой степени
завершением наших экспериментальных исследований по
электрометаллургии алюминия, дали возможность глубже
проникнуть в механизм электролиза и наметить теорию
электролиза криолито-глиноземных сплавов».
В первоначальном виде теория переноса тока
(механизм электролиза) в алюминиевой ванне была
разработана П. П. Федотьевым в 1923 году и рассмотрена им во
втором выпуске его книги «Электрометаллургия» (рис. 20).
После наблюдений во время опытов иа «Красном
выборжце» эта теория П. П. Федотьевым была развита и
опубликована в 1932 году.
— 79 —

Д£*Ч=^^>)(За^=^5==== Iff
П. П. Федотьевым впервые было выдвинуто
предположение о диссоциации в расплаве криолита и глинозема
на присущие им, как определенным химическим
соединениям, ионы, переносящие ток к электродам. В
противоположность зарубежным ученым, которые рассматривали
Рис. 19. Полузаводская установка П. П. Федотьева на заводе
„Красный выборжец" (1929)
криолит, как смесь фторидов натрия и алюминия, П. П.
Федотьев указал, что нужно считать криолит
существующим как химическое соединение и в расплаве. В то
время у П. П. Федотьева не было прямых доказательств
этого. Однако последующие работы советских
исследователей по измерению плотности, вязкости и других свойств
расплавленной системы фторид натрня — фторнд
алюминия подтвердили правильность взгляда П. П. Федотьева.
— 80 —

Сгрм Имгрюии по имии-тмшниким к пшико-зжшнесхим вопросам.
П. П. Федотьев.
Профессор Петроградсного Политехнического Институт*
ивптшт
выпуск второй.
НАУЧНОЕ ХИЙКНО-ТЕХИМЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО.
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ОТДЕЛ B.C. H. X.
ПЕТРОГРАД
1923
Рнс. 20. Титульный лист книги П. П. Федотьева
„Электрометаллургия" (1923)
) Зак. 1026

П. Л. ФЕДОТЬЕВ
4
i
ЭЛЕКТРОЛИЗ В МЕТАЛЛУРГИИ
Выпуск II
ЭЛЕКТРОЛИЗ РАСПЛАВЛЕННЫХ ВЕЩЕСТВ
ГОСХИИТЕХМЗДАТ, 1934
ЛЕНИНГРАДСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
Рис. 21. Титульный лист книги П. П. Федотьева
„Электролиз в металлургии" (1934)

- ^Г— =.4$==5*&s
Теоретические работы П. П. Федотьева, Связанные с
электрометаллургией алюминия и представляющие
ценный вклад в эту область знаний, завершаются
выполненным им в 1932 году совместно с К. Тимофеевым
исследованием диаграммы плавкости фторид калия — фторид
алюминия и фторид лития—фторид алюминия, которое
"привлекло внимание к калиевому и литиевому криолитам, как
возможным добавкам для снижения температуры
плавления электролита алюминиевой ванны.
Наконец, исследования П. П. Федотьева (совместно с
В. П. Баташевым и А. И. Журиным) по прямому
получению кремнеалюминиевых сплавов электролизом смеси
глинозема и кремнезема, опубликованные в 1933 году,
послужили толчком для постановки ряда исследований в
области получения сплавов алюминия с другими
металлами, а также изучения поведения различных окислов в
алюминиевой ванне, что позволило глубже проникнуть
в сущность явлений, связанных с электролизом криолито-
глиноземных расплавов.
Научная, инженерная и педагогическая деятельность
Федотьева в области электрометаллургии алюминия и
других легких металлов получила свое воплощение в его
капитальном труде «Электролиз в металлургии»
(рис. 21), вышедшем в 1934 году, который до сих пор
является настольным научным руководством советских
электрометаллургов.
Заслуги П. П. Федотьева не ограничиваются только
собственными исследованиями в области электролиза
алюминия, но им создана школа советских ученых,
которые продолжили его дело и внесли много ценного в
изучение теории и технологии электролитического получения
легких металлов.

'i
^r=^= :^£=-Sbsr
ОЧЕРК ВОСЬМОЙ
СОВЕТСКИЙ АЛЮМИНИЙ
Несмотря на ряд блестящих открытий и исследований
в области металлургии алюминия, сделанных
русскими учеными и техниками, царская Россия была не в
состоянии организовать отечественную алюминиевую
промышленность.
Причинами этого были прежде всего низкий уровень
общего индустриально-технического развития страны и в
связи с этим отсутствие в старой России мощных
установок по производству больших количеств дешевой
электроэнергии, полная неизученность сырьевой базы, а также
незаинтересованность концернов мировой алюминиевой
промышленности, располагавших патентами и
производственными данными, в создании в России собственного
алюминиевого производства, которая являлась для них
выгодным рынком сбыта этого металла.
В дореволюционной России о необходимости
производства своего алюминия говорилось еще со времени
русско-японской войны 1904 года.
—' 84 —"

В разгар первой мировой войны царское
правительство, переживая затруднения со снабжением военных
заводов цветными металлами, сделало попытку начать
создание собственной алюминиевой промышленности. Для
этого при Главном артиллерийском управлении в 1916
году было образовано Управление по постройке в России
алюминиевых заводов, руководимое профессором А. П.
Курдюмовым. Однако это начинание не дало каких бы то
ни было практических результатов.
Только после Великой Октябрьской социалистической
революции были созданы условия для организации и
развития алюминиевой промышленности в нашей стране.
Решающее значение для развития алюминиевой
промышленности в СССР имел разработанный в 1920 году
В. И. Лениным план электрификации нашей страны
(ГОЭЛРО). План этот, подводя энергетическую базу
под народное хозяйство страны, обеспечивал условия и
для создания алюминиевой промышленности.
Первым шагом в этом направлении была постройка
крупной гидроэлектрической станции на реке Волхове,
пущенной в 1925 году, которая и послужила
энергетической базой для первого алюминиевого завода —
Волховского.
Далее была сооружена и пущена 10 октября 1932 года
мощная гидроэлектростанция на реке Днепре в Запорожье
(рис. 22), одним из основных потребителей энергии
которой стал второй алюминиевый завод в нашей стране —
Днепровский.
Серьезным вопросом, который возник при организации
алюминиевой промышленности в СССР, была рудная
база. Единственное известное к тому времени Тихвинское
месторождение сравнительно низкосортных бокситов было
еще мало изучено, а другие алюминиевые руды, как, на-
— 85 —

*
£s=^^^»>№£S^5Ss
пример, загликские алуниты, вызывали недоверие в силу
малого содержания в них глинозема.
Тем не менее первый советский алюминий был
получен в 1921 году электролизом глинозема, извлеченного из
алунитов Журавлинского месторождения на Урале. В то
■:.-^01&^-:'Щг:*-- aM**Jti-
Г-"^^Ш
4 е
■ JJflHElfflnmTMfc
v*»,
F' 1
J4»
■ns^s*,.
J
I 'Г - - j . ••
. -г С - •*■ - ~r-
■•* - ' J. .. * -
,/ i
^*.
-ft'- '
^(л
£Г/Ц
Рис. 22. Строительство Днепровской гидроэлектростанции (1930)
время в этом районе производились разведки на каолины,
как сырье для керамической промышленности. Взятые
пробы доставлены были на Дулевский фарфоровый завод,
в лаборатории которого было установлено, что одна из
проб, полученная под маркой «чистая белая глина»,
представляет собой весьма чистую алунитовую породу с
низким содержанием примеси железа. Лаборатория Дулев-
ского завода тогда же предприняла опытную работу по
извлечению из этих алунитов глинозема и его электро-
— 86 —

лизу, с целью получения металлического алюминия.
Последний был выделен и обладал достаточной чистотой.
К сожалению, в свое время этой работе не было
придано того значения, которое она могла бы иметь у нас
в оценке алунитов, как возможной алюминиевой руды.
В 1921 году на Кольском полуострове экспедицией
Академии наук СССР под руководством академика
А. Е. Ферсмана были обнаружены обширные
месторождения апатито-нефелиновой породы. Таким образом
к моменту возникновения алюминиевой промышленности
в СССР на его территории были известны три вида
алюминиевого сырья (не считая каолинов и
глин)—тихвинские бокситы, загликские алуниты и хибинские нефелины.
Однако только бокситы, как общепринятая руда для
извлечения глинозема, послужили сырьевой базой для
первых в Союзе алюминиевых заводов.
В 1921—1924 годах под руководством профессора
С. Ф. Малявкина была проведена разведка Тихвинского
месторождения бокситов и установлено их промышленное
значение.
В 1922 году в Государственном институте прикладной
химии (ГИПХ) проф. А. А. Яковкиным совместно
с С. И. Лилеевым была начата разработка способа
спекания бокситов с содой и известняком, который и был
принят впоследствии в качестве технологической схемы
получения глинозема на Волховском алюминиевом заводе.
В 1923 году проф. А. Н. Кузнецов н Е. И. Жуковский
в Ленинградском горном институте приступили к своим
исследованиям по разработке способа извлечения
глинозема из бокситов через шлаки алюмината бария.
Нужно отметить, что специфические особенности
сырьевой базы советской алюминиевой промышленности ее
начального периода — слабая разведанность бокситовых
— 87 —

месторождений и наличие разнообразного небокситового
сырья — обусловили постановку большого числа научно-
исследовательских работ по изысканию способов
извлечения глинозема из различных алюминиевых руд.
В этой работе принимали участие многие
научно-исследовательские и учебные институты Москвы, Ленинграда,
Урала и Украины, в частности, упомянутые выше
Государственный институт прикладной химии в Ленинграде,
Ленинградский горный институт, а также Ленинградский
политехнический институт, Институт прикладной
минералогии (в Москве и на Украине), Государственный
институт цветных металлов, Уральский институт химии.
Московский институт цветных металлов и золота и другие.
В результате этого советскими учеными были
разработаны способы получения глинозема помимо боксита из
самых разнообразных видов алюминиевого сырья: из
алунитов— щелочной (Камецкого), аммиачно-щелочной (На-
умчика — Лабутина), сернокислотный (Ванюкова —
Лисовского); из нефелинов—(спекания Строкова — Талмуда —
Мусякова); из каолинов — сернокислотный (Фокина —
Росселя); азотнокислотный (Яковкина); солянокислотный
(Лукашева); из отходов нефтяной промышленности (после
крекинг-процесса)—солянокислотный (Казарновского), а
также способы получения глинозема из золы каменных
углей и сланцев и других видов глиноземсодержащего
сырья.
С самого же начала организации алюминиевой
промышленности в СССР к решениям, связанным с этим
вопросом, были привлечены широкие круги
научно-технических работников. Еще в ноябре 1920 года вопросы про-
: изводства алюминия обсуждались на I Всероссийском
съезде научных деятелей по металлургии в Москве.
Весной 1924 года II Всероссийский съезд научных деятелей
— 88 —

% ^"=^ -= =•-*£==- -#■
по металлургии посвятил алюминию и его сплавам
специальные заседания, происходившие на заводе «Красный
выборжец» в Ленинграде.
Этот II Съезд в своей резолюции указал: «а)
создание собственного производства алюминия для Советской
Республики весьма необходимо и б) для этого имеется все
необходимое как в части сырья, так и в отношении
источников дешевой электроэнергии (на Севере, на Кавказе
и на Днепровских порогах)».
Весной 1925 года, а затем весной 1927 года на 1-м
и 2-м Всесоюзных совещаниях по цветным металлам,
происходивших в Москве, также обсуждались вопросы
производства алюминия.
В решениях этих совещаний говорилось, что «в
кратчайший срок надо организовать в полузаводском
масштабе опыты по получению металлического алюминия и
продолжать работы по обследованию и разведке
месторождений бокситов как в Тихвинском, так и в других
районах Союза».
На 1-м Всесоюзном совещании по цветным металлам
профессор А. Н. Кузнецов демонстрировал алюминий,
который был получен под его руководством в электроме-
галлургической лаборатории Ленинградского горного
института электролизом глинозема, извлеченного из
бокситов Тихвинского месторождения.
XV съезд ВКП(б), состоявшийся в декабре 1927
года, учитывая большое значение промышленности цветных
металлов для индустриализации и обороноспособности
страны, вынес решение о том, что «Особое внимание
должно быть обращено на скорейшее осуществление плана
электрификации, развития черной и цветной
металлургии... должна быть развита или поставлена заново...
добыча редких элементов, производство алюминия».
— 89 -

Вскоре же было приступлено к полузаводским
испытаниям по получению глинозема из тихвинских бокситов
по способу А. А. Яковкина (спекание с содой и
известняком) на опытном заводе Государственного института
прикладной химии в Ленинграде и немного позже, в
начале 1928 года,—к полузаводской проверке на
Царицынской опытной станции под Москвой (рис. 23) получения
глинозема из бокситов по способу А. Н. Кузнецова
и Е. И. Жуковского, которая и продолжалась до осени
1932 года.
В период с 1923 по 1927 год Институтом прикладной
минералогии под руководством проф. Э. В. Брицке (ныне
академик) был разработан кислотный способ получения
криолита из плавикового шпата. В 1927 году на
Царицынской опытной станции была сооружена и пущена
в эксплоатацию опытная установка по получению
искусственного криолита этим способом. Результаты работы
опытной криолитовой установки были положены затем
в основу промышленного процесса, осуществленного на
Полевском криолитовом заводе на Урале.
В области производства угольных электродов, также
входящего в общий технологический цикл получения
металлического алюминия, в описываемый
подготовительный период были проведены научно-исследовательские
работы по изучению отечественного сырья (нефтяного
и пекового коксов, каменноугольного пека и др.), а также
уточнению технологических схем производства
электродной продукции.
Результаты этих работ обеспечили необходимыми
данными проектирование электродных заводов — Московского
и Днепровского.
Необходимо отметить, что впервые производство
угольных электродов в России было организовано в 70-х
— 90 —

s>^
а»—^дЕяв)(за^^^^
*
Рис. 23. Опытная печь для выплавки шлаков
алюмината барня по Н. А. Кузнецову
и Е. И. Жуковскому на Царицынской
опытной станцнн (1930)

годах XIX столетия: первый русский электродный завод
был пущен в г. Кинешме в 1876 году. Этот завод, и ныне
существующий, явился одним из первых в Европе
промышленных предприятий, производящих электродные
изделия для электротехнической и химической
промышленности (дуговые угли, электроды для элементов и т. д.).
В 1898 году был пущен второй такой же завод,
в г. Кудиново под Москвой.
В конце октября 1928 года по инициативе
Ленинградского областного совета народного хозяйства было
намечено проведение укрупненных опытов по получению
металлического алюминия на ленинградском заводе
«Красный выборжец» им. С. М. Кирова.
Для этого на заводе была сооружена опытная
установка, оборудованная алюминиевыми ваннами на 2000 ампер.
Опыты выполнялись под руководством профессора
П. П. Федотьева. Все исходные материалы — глинозем,
криолит и угольные аноды—были отечественного
происхождения. Опыты электролитического получения алюминия
на заводе «Красный выборжец» продолжались с 25 марта
по 2 июня 1929 года, при этом 27 марта 1929 года в
присутствии представителей ЛОСНХ из ванн был выпущен
первый алюминий в количестве 8 килограммов.
В местной печати тогда отмечалось, что «первый
слиток алюминия, представляющий музейную ценность,
должен быть сохранен, как памятник одного из крупнейших
достижений советской техники».
Получавшийся таким образом алюминий на самом
заводе подвергался различным испытаниям и из него был
изготовлен ряд изделий.
Образцы этого алюминия и изделий из него были
преподнесены от Ленинграда V Всесоюзному съезду
Советов.
— 92 —

Результаты укрупненных опытов электролитического
получения алюминия на заводе «Красный выборжец»
нашли отражение в докладе председателя ВСНХ В. В.
Куйбышева на этом съезде о первом пятилетнем плане.
Говоря о задачах в области металлургии, он заметил:
«Огромная инициатива, проявленная ленинградскими
товарищами в деле разработки методов производства алюминия,
привела к тому, что они сумели произвести партию
алюминия в лабораторном и мелкозаводском масштабе.
В связи с этим мы предполагаем уже теперь, в этом (1929)
году, начать постройку опытного завода в Ленинграде для
производства алюминия с тем, чтобы, когда эта проблема
окончательно в опытном полупроизводственном масштабе
будет разрешена, решить вопрос о сроке постройки
завода в Ленинградском районе».
В довольно крупном масштабе опыты электролиза
алюминия в 1928 году были проведены также Е. И.
Жуковским в Московской горной академии (рис. 24).
В сборнике «Московская Горная Академия. 10 лет»
выпущенном в 1929 году, по этому поводу говорится
следующее.
• «Начало организации лаборатории электрометаллургии
относится к 1922—1923 году. Оборудование лаборатории
было начато с приобретения динамомашины постоянного
тока на 800 ампер при 12—25 вольт для электролиза
расплавленных солей...
В 1923 году удалось построить две печи с проводящим
подом, получить куски электродов- и с 1923—1924 года
начать опыты по изучению электролиза...
В конце 1928 года в лаборатории электрометаллургии
был получен... металлический алюминий из тихвинских
бокситов. Работа выполнена под руководством преп.
Жуковского группой студентов академии. "Этой работой
— 93 —

разрешен вопрос о промышленной выплавке алюминия из
тихвинских бокситов».
2 августа 1929 года постановлением Совета Труда
и Обороны о развитии цветной металлургии было
положено начало советской алюминиевой промышленности.
Рис. 24. Лаборатория электрометаллургии Московской
горной академии (1929)
Была дана директива приступить к сооружению двух
алюминиевых комбинатов: одного на Волхове и другого
в районе строящейся Днепровской гидроэлектростанции.
Для осуществления строительства этих заводов был
организован «Алюминстрой».
В этом же (1929) году в Ленинграде был начат
постройкой Опытный алюминиевый завод (ОАЗ),
назначением которого являлось освоение в производственных
— 94 —

условиях процесса электролитического получения
алюминия и испытание различных конструкций ванн, лучшая из
которых должна быть принята для Волховского и
Днепровского алюминиевых комбинатов. Кроме того в задачу
ОАЗ входила подготовка основных кадров рабочих и ин-
" ' ш*
Рнс. 25. Общий вид цеха электролиза Опытного
алюминиевого завода (1930)
женерно-технического персонала для алюминиевых
заводов и, в первую очередь, для Волховского алюминиевого
комбината. С указанными целями Опытный алюминиевый
завод был оборудован 20-ю ваннами пяти различных
конструкций (15 — работающих и 5— резервных) на 6000
ампер (рис. 25, 26, 27, 28, 29 и 30).
В конце апреля 1930 года Опытный алюминиевый
завод был закончен постройкой, а 11 мая были получены
первые партии алюминия (рис. 31).

Этот алюминий был направлен для испытания на
Ленинградский завод им. К. Е. Ворошилова, дирекция
которого сообщила следующее:
«Первая партия советского алюминия Ленинградского
опытного алюминиевого завода, поступившая 6 июня
Рис. 26. Ванны Опытного алюминиевого завода (общий вид)
1930 года, была подвергнута переплавке в чушки и
болванки и прокатке в листы.
Плавка велась обычным методом, установленным для
плавки заграничного алюминия, причем замечено, что
литейные свойства советского алюминия отнюдь не
уступают алюминию заграничному.
— <6 —

Рис. 27. Опытная ванна П. П. Федотьерана ОАЗ (19S0)
•" Д"
г»
Рис. 28. Одна нз опытных ванн ОАЗ (1930)
7 Зак. 1026

В процессе прокатки советского алюминия отмечена
его высокая пластичность, дающая возможность получать
листы любой толщины.
Рис. 29. Опытная ванна ОАЗ другой конструкции (1930)
В порядке опытных работ нам без всяких затруднений
удалось получить листы толщиной 0,05 мм, с хорошей
наружной поверхностью и нормальными механическими
свойствами.
Первая партия алюминия дает полную уверенность
в том, что советский алюминий с полным успехом
заменит алюминий заграничный».
Перед началом строительства первых алюминиевых
комбинатов, весной 1930 года, была созвана 1-я
Всесоюзная алюминиевая конференция.
— S8 -

На этой конференции были окончательно утверждены
способы производства глинозема из тихвинских
бокситов — Яковкнна — для Волховского комбината и Кузне-
*»-
Ч -
«J
Ч\
ш
1—*7Н
I Т,
i ^ -Ч
П
I I
А\' If
, i-lte.:
i
^'
&
Рнс. 30. Опытная ванна с непрерывным анодом
на ОАЗ (1931)
цова — Жуковского — для Днепровского комбината. Этот
последний способ, как энергоемкий, требовал дешевой
электроэнергии, которую мог обеспечить Днепрогэс.
7* — 99 —

=-Чх==-
Конференция при этом подчеркнула, что «в наших
условиях не может быть единственного монопольного
сырья для получения глинозема, как и не может быть
единого универсального метода переработки этого сырья
Рис. 31. Первые партии алюминия, выплавленного
на ОАЗ (11 мая 1930)
на глинозем». В связи с этим конференцией было указано
на необходимость использования советской алюминиевой
промышленностью загликских алунитов. Эта проблема
рассматривалась также на происходившей почти
одновременно специальной Алунитовой конференции, на которой
было вынесено решение об объявлении всесоюзного
конкурса на лучший способ переработки алунитов на
глинозем.
На конференции были продемонстрированы образцы
изделий из советского алюминия, полученного в
полузаводском масштабе.
— 100 —

Как указывалось на этой конференции, на ней
«закрылась последняя страница старой истории производства
алюминия и открылась первая страница новой истории
нового блестящего будущего в области производства
советского алюминия».
Началось сооружение двух алюминиевых
комбинатов — Волховского и Днепровского.
К строительству Волховского алюминиевого комбината
было приступлено в июне 1930 года (рис. 32). Комбинат,
< „-*■ -- • ■
- - *~щ
Рис. 32. Общий вид строительства Волховского алюминиевого
завода (1932)
впоследствии Волховский алюминиевый завод им.
С. М. Кирова, состоял из алюминиевого электролизного
завода (цеха), оборудованного ваннами на 23000 ампер,
и глиноземного завода (цеха), в основу технологической
схемы которого был положен способ получения глинозема
из тихвинских бокситов по методу А. А. Яковкина,
разработанный ГИПХ.
Строительство комбината продолжалось в течение двух
лет. 14 мая 1932 года на нем было начато частичное
производство алюминия, вначале на импортных исходных
материалах, а затем, ровно через четыре месяца—14 сен-
— 101 —

» —^= - — ■ -g
тября 1932 года, был получен глинозем с собственного
завода.
В конце 1933 года была освоена проектная мощность
Волховского комбината — первого промышленного
алюминиевого предприятия в СССР.
В конце 1930 года было приступлено к строительству
Днепровского алюминиевого комбината, впоследствии
Рис. 33. Цех электролиза Днепровского алюминиевого завода (1933)
Днепровского алюминиевого завода им. С. М. Кирова, на
левом берегу Днепра вблизи гидроэлектростанции. В
состав Днепровского алюминиевого комбината входили три
производства из четырех, связанных с получением
алюминия: глинозема, угольных анодов и собственно
металла (рис. 33). В основу же технологического процесса
производства глинозема был положен способ Кузнецова —
— 102 —

'*
-^ ^~ (i^Ei^=S£
Жуковского, в котором углекислый барий (витерит) был
заменен на более доступный известняк.
Получение шлаков алюмината кальция осуществлялось
в однофазных электрических печах мощностью 10000
киловатт каждая (рис. 34).
В июне 1933 года состоялся пуск первой серии
электролизного завода Днепровского алюминиевого комбина-
та v £. •:
1 - - . W ' щ S
Рис. 34. Электрические печи Днепровского алюминиевого завода
та, в конце лета этого же года — электродного завода,
рассчитанного на производство угольных анодов, блоков
для футеровки ванн и деталей электродов для печей, и в
апреле 1934 года — глиноземного завода.
Днепровский алюминиевый комбинат явился одним из
крупнейших алюминиевых предприятий в Европе.
Одновременно с проектированием, строительством и пуском пер-
- 103 —

вых алюминиевых комбинатов было организовано
производство искусственного криолита на Полевском заводе
(Урал) и производство анодов и других электродных
изделий на Московском электродном заводе для снабжения
этими материалами алюминиевого производства.
В 1931 году Алюминстрой был реорганизован в Со-
юзалюмииий, впоследствии — Главалюминий, причем
в этом же году был создан специальный
исследовательский институт алюминиевой промышленности — Ниисалю-
миний (рис. 35), впоследствии Всесоюзный алюминиево-
магниевый институт (ВАМИ). Последний сосредоточил
Рис. 35. Научнэ - исследовательский институт алюминиевой
промышленности (1931)
у себя основную массу научно-исследовательских работ по
алюминию.
Проектирование предприятий алюминиевой
промышленности стало осуществляться специальным проектным
институтом — Гипроалюминием.
— IC4 —

гИ
;^=;
if .
Ф
Д. П. МАНОЕВ
(1888—1934)

В период с 1931 по 1936 год сильно возросла не
только количественно, но и качественно рудная база советской
алюминиевой промышленности.
В 1931 году на Северном Урале молодым советским
геологом Н. А. Каржавиным были открыты
месторождения высококачественных бокситов. В 1931—1932 году
геологом Н. А. Архангельским были обнаружены и
разведаны значительные месторождения железистых бокситов на
Среднем Урале, а в 1935—1936 году геологом А. К. Бе-
лоусовым были открыты бокситы на Южном Урале.
Все это делало возможным строительство нового
большого алюминиевого завода на Урале. Высокое качество
бокситов (низкое содержание кремнезема) позволило
переработку уральских бокситов вести с помощью наиболее
экономичного способа Байера, который таким образом
впервые в крупном масштабе мог быть осуществлен на
своей родине.
Значительные работы были продолжены и по
дальнейшей разведке тихвинских бокситов.
В Ниисалюминии, а затем в ВАМИ, велась поэтому
разработка технологических процессов для двух новых
намеченных к строительству заводов — Тихвинского
глиноземного завода на тихвинских бокситах (по способу
мокрого спекания, предложенному В. А. Мазелем)
и Уральского алюминиевого завода (по способу Байера).
Исследования в последнем случае выполнялись под
руководством талантливого русского исследователя Д. П. Ма-
ноева (1888—1934), впервые применившего способ
Байера для переработки уральских бокситов. Непосредственно
на месте строительства будущего Уральского
алюминиевого завода был предварительно сооружен опытный
завод, где вопросы производства глинозема разрабатывались
в полузаводском масштабе.
— 107 —

^,*—a^^s) —4i==i -= "
В ВАМИ велись также исследования по переработке
на глинозем алуиитов и нефелинов. Одновременно
осуществлялась разработка новых конструкций алюминиевых
ванн, испытание которых проводилось непосредственно на
действующих заводах, главным образом—Днепровском.
(Опытный алюминиевый завод был закрыт в конце
1934 года.)
С 17 по 23 января 1935 года на Днепровском
алюминиевом заводе им. С. М. Кирова была созвана 2-я
Всесоюзная алюминиевая и магниевая конференция, которая
подвела итоги четырехгодичной деятельности по
строительству советской алюминиевой промышленности и
наметила пути ее дальнейшего развития.
В конце 1934 года на Урале в районе г. Камеиска-
Уральского было приступлено к сооружению Уральского
алюминиевого завода. Разработкой проекта этого завода
руководил проф. П. Ф. Аитипин. Завод включал в себя
цехи — глиноземный, перерабатывающий североуральские
бокситы по способу Байера, электродной массы (для
набивки анодов) и электролизный, оборудованный мощными
алюминиевыми ваннами с непрерывными анодами'.
Энергию завод получал от теплоэлектростанции,
сжигающей челябинский уголь. Для преобразования
переменного тока в постоянный устанавливались ртутные
выпрямители.
Одновременно шло строительство Тихвинского
глиноземного завода в непосредственной близости от
месторождения тихвинских бокситов, вступившего в эксплоатацию
в 1938 году.
1 Следует отметить, что первая в СССР опытная алюминиевая
ваяна с непрерывным самообжигаюппшся анодом была сооружена
по проекту студентов Московского института цветных металлов и
золота и испытана на опытном алюминиевом заводе в 1931 году
(см. рис. 31).
— 108 —

5, -^-— — os^^:
В марте 1939 года состоялся XVIII съезд ВКП(б),
на котором, в резолюции по докладу В. .М. Молотова,
были намечены основные задачи развития
металлургической промышленности нашей страны в третьем пятилетии,
при этом по алюминиевой промышленности было принято
решение увеличить в 1942 году «...выплавку алюминия
(включая силумин) не менее, чем в четыре раза по
сравнению с 1937 годом... Ввести в действие Уральский
алюминиевый комбинат, алюминиевые заводы в Кандалакше
и Кузбассе и приступить к строительству других
алюминиевых заводов».
В соответствии с этим решением, в августе 1939 года
была сдана в эксплоатацию первая очередь Уральского
алюминиевого завода.
Одновременно было приступлеио к проектированию и
строительству еще нескольких алюминиевых заводов' и
прежде всего Кандалакшского алюминиевого завода в
Карело-Финской ССР, пуск которого должен был состояться
в 1941 году.
Вероломное нападение фашистской Германии на
Советский Союз 22 июня 1941 года нарушило его мирное
строительство.
Осенью этого же года Волховский, Тихвинский
и Днепровский алюминиевые заводы оказались в
непосредственной близости к районам военных действий.
Наиболее ценное оборудование этих заводов было
эвакуировано на Восток страны и использовано при сооружении
двух новых алюминиевых заводов — Сталинского (в
Кузбассе), пущенного в 1943 году, и Богословского (на
Северном Урале), который выдал первый алюминий в
исторический день Победы — 9 мая 1945 года.
Одновременно был расширен Уральский алюминиевый
завод. Все это дало возможность Советскому Союзу во
— ЮЭ —

время Великой Отечественной войны не только достигнуть
довоенного уровня производства, но и, несмотря на
временно вышедшие из строя Волховский, Тихвинский и
Днепровский алюминиевые заводы, значительно превзойти
его.
В декабре 1945 года в Ленинграде была созвана 3-я
Всесоюзная производственно-техническая конференция по
легким металлам. Конференция подвела итоги работы
алюминиевой промышленности Советского Союза в годы
Великой Отечественной войны и наметила задачи, стоящие
перед ней в условиях мирного времени.
18 марта 1946 года Верховный Совет СССР утвердил
«План восстановления и развития народного хозяйства
Советского Союза в четвертом пятилетии (1946—1950)».
За это время производство алюминия в нашей стране
увеличивается в два раза.
Алюминиевая промышленность является одной из
наиболее молодых в народном хозяйстве СССР. В конце
1947 года было отмечено 20-летие советского алюминия,
ибо 1927 год ознаменовался получением первых
небольших количеств металла из глинозема, извлеченного из
отечественных (тихвинских) бокситов и в этом же году
XV съезд ВКП(б) вынес решение о необходимости
организации у нас собственного производства алюминия.
Очень небольшой срок прошел с 14 мая 1932 года —
даты получения первых слитков алюминия на Волховском
алюминиевом заводе. Однако роль алюминиевой
промышленности и самого алюминия в создании материальной
культуры нашей Социалистической Родииы сейчас
исключительно велика. Так, за исторически короткий
промежуток времени советским металлургам удалось собственными
силами, без какой бы то ни было помощи извене,
разработать оригинальную технологию получения глинозема из
— 110 —

различного вида алюминиевых руд, построить и успешно
эксплоатировать ряд глиноземных и алюминиевых
заводов, а также создать мощные высокопроизводительные
типы электролизеров.
По глубине исследования и обилию опытных данных
работы советских ученых во многих областях металлургии
алюминия превосходят работы зарубежных
исследователей.
В пределах сжатого очерка трудно сколько-нибудь
полно охватить достижения советской науки в области
металлургии алюминия. Ограничимся поэтому лишь
несколькими примерами.
В 1935 году советским ученым проф. В. А. Мазелем
впервые была высказана идея о так называемом
комбинированном способе производства глинозема, сочетающем
в одной технологической схеме процессы Байера и
спекания. Такое сочетание явилось как бы усовершенствова-
'•нием обоих процессов, причем плодотворность -этой идеи
оказалась настолько большой, что комбинированный
способ стал фактически доминирующим в современной
алюминиевой промышленности при производстве глинозема
из бокситов.
Другим советским исследователем В. Н. Веригиным
в 1938 году был впервые предложен способ извлечения
алюминия из его сплавов низкокипящими металлами.
Этот способ позволяет построить металлургию
алюминия на основе термических процессов, не прибегая к
получению чистого глинозема и его электролизу, а также
весьма эффективно рафинировать вторичный алюминий.
В 1938 году вышла книга проф. В. П. Машовца
«Электрометаллургия алюминия», которая до сих пор
представляет собой единственное систематическое и наиболее
полное изложение теории процесса электролитического полу-
— Ill —

чения алюминия, не имеющее себе равного в зарубежной
литературе. В этой своей работе В. П. Машовец
существенно развил взгляды П. П. Федотьева на механизм
электролиза в алюминиевой ванне.
Вышедший в том же (1938) году коллективный труд
проф. П. Ф. Аитипииа и его учеников «Электрохимия
расплавленных солей» явился наиболее полным научным
обобщением теоретических работ по электролизу
расплавленных электролитов.
Профессором Ю. В. Баймаковым в 1944 году
опубликована книга «Электролиз в металлургии», которая
развивает педагогический опыт П. П. Федотьева по
изложению курса электрометаллургии легких металлов.
Исключительно большое научное и прикладное
значение имеет работа проф. В. М. Гуськова
«Электролитическое рафинирование алюминия», изданная в 1945 году.
С большой полнотой им установлены все технологические
условия по получению алюминия чистотой 99,-99% и
выше. В. М. Гуськовым определены состав электролита,
установлен режим процесса и разработаны конструкции
ванн. Успешное осуществление этого нового процесса
явилось крупным достижением советской науки.
Работы советских ученых и исследователей в области
изучения физико-химических свойств электролита,
создания теории процесса электролиза, теоретического
освещения процессов технологии производства глинозема,
издания научных трудов, монографий, учебников, по полноте
охвата затрагиваемых вопросов и глубине изложения
предмета,— выдвинули советскую иауку в области
металлургии алюминия на первое место в мире.
"^se^^OC^s^^

ОЧЕРК ДЕВЯТЫЙ
ИЗ ИСТОРИИ ОТЕЧЕСТВЕННОГО МАГНИЯ
1Л
и/1 стоРия Другого легкого металла — магния — в нашей
стране по сравнению с историей алюминия более
проста.
В 1950 году исполнилось 25 лет со времени открытия
крупнейшего в мире Соликамского (Верхне-Камского)
месторождения калийно-магниевых солей (карналлитов)
на Урале. С открытием этого месторождения наша
страна получила практически неисчерпаемые источники
калийно-магниевого сырья.
Первые сведения о наличии калия в недрах нашей
страны относятся к 1896 и 1906 годам. Вопрос о
наличии калийных (а, следовательно, и магниевых солей)
в Соликамске поднимался затем в 1907, 1911 и в 1915
годах. В 1917 году Соликамск посетил академик Н. С. Кур-
наков, который на месте изучил состав горных пород
и рассолов. Все указывало иа широкое распространение
калийно-магниевых солей в районе Соликамска.
Однако со всей серьезностью вопрос о геологических
разведках на калийные соли был поставлен лишь после
— 113 —
8 Зак. 1026

Великой Октябрьской социалистической революции. В
результате разведочных работ, произведенных под
руководством проф. П. И. Преображенского, 9 октября 1925 года
скважина № 1 в районе Соликамска пересекла мощные
залежи калийно-магниевых солей. В 1927 г. около
Соликамска был заложен первый рудник, вступивший в строй
в 1934 году.
Соликамск, как образно выразился академик
Н. С. Курнаков, родился дважды: первый раз — более
пяти столетий тому назад, как источник поваренной соли,
а второй раз — после Великой Октябрьской
социалистической революции, как богатейший источник калийных
и магниевых солей.
Так, на севере Урала был создан крупнейший
индустриальный центр советской калиевой и магниевой
промышленности.
Зимой 1914—1915 года в Петербургском
политехническом институте под руководством П. П. Федотьева
студентом-дипломником Н. Н. Ворониным была выполнена
дипломная работа, в которой изучался технический
электролиз карналлита. Эта работа явилась первым в России
систематическим исследованием условий
электролитического получения магния и преследовала, помимо научной,
практические цели.
«Опыты в нашей лаборатории, — писал П. П. Федо-
тьев, — намечены были в довольно большом масштабе
с целью приблизиться по возможности к условиям
заводского получения магния».
Перед проведением опытов собственно электролиза
расплавленного карналлита исследователям пришлось
разработать способ получения безводного электролита.
За неимением естественного карналлита
(Соликамское месторождение карналлитов было открыто только
— 114 —

il =g^^=^^^Ci^^^^. ~^=g
4
-I
H. С. КУРНАКОВ
(1860 —1941)

_Su^
ч>
*S£
1™
L
C\ II 1 1 IIC
— V
' 1
десять лет спустя, в 1925 году) электролит готовился ив
смеси компонентов — хлорида калия и шестиводного
хлорида магния — нагреванием и переплавкой. Безводный
хлорид магния, применявшийся в качестве добавок при
электролизе, получался П. П. Федотьевым и Н. Н.
Ворониным
обезвоживанием шестиводного
хлорида магния (бишофи-
та) в присутствии
хлорида аммония.
Необходимо
отметить, что практические
приемы приготовления
безводного магниевого
электролита,
разработанные тогда П. П.
Федотьевым, не утратили
своего значения до сего
времени и часто сейчас
применяются в
лабораторной практике.
Для опытов
электролиза расплавленного
карналлита была
сооружена небольшая газовая
печь (рис. 36). На
кладке из огнеупорного кирпича установлен шамотный
цилиндр, обернутый снаружи асбестом и стянутый
железным кожухом. Цилиндр был покрыт асбестовым
картоном, через отверстие в котором внутрь печи опускался
чугунный тигель 16 см высотой и 12 см диаметром,
являвшийся электролизером и одновременно — катодом.
Тигель вмещал около 1,5 кг электролита. Анодом служил
— 117 —
Рис. 36. Первый магниевый
электролизер П. П. Федотьева (1914)

угольный электрод диаметром 3 см, окруженный
диафрагмой— фарфоровым цилиндром от гальванических
элементов. Опыты электролиза расплавленного карналлита
П. П. Федотьевым и Н. Н. Ворониным велись при
температуре как выше, так и ниже точки плавления магния
(650°); в последнем случае магний выделялся в твердом
состоянии.
В случае электролиза карналлита при 700° и
плотности тока 6,8—42 а/дм2 (силе тока от 20 до 120 ампер)
выход по току оставался, примерно, постоянным и
равным около 60%. При более длительном электролизе с
добавками в карналлит хлорида магния выход по току
повышался и расход электроэнергии составлял 27,5 квт-ч/кг
магния. Повышение температуры действовало
неблагоприятно. При 800° выход по току снижался и расход
электроэнергии возрастал до 34 квт-ч/кг магния.
Интересные результаты были получены П. П.
Федотьевым и Н. Н. Ворониным при электролизе
карналлита ниже точки плавления магния. В этом случае металл
выделялся на служащей катодом внутренней поверхности
тигля в виде рыхлого слоя довольно крупных
кристалликов. Опыты при пониженных температурах показали
возможность достижения выхода по току 85% и выше при
расходе электроэнергии около 20 квт-ч/кг металла.
Далее были проведены опыты по изучению влияния
добавок фторида кальция, присутствия окиси магния и
добавок не вполне обезвоженного электролита. Добавки 1%
фторида благоприятно действовали на слияние мелких
корольков магния в один или несколько крупных слитков.
Присутствие окиси магния в количествах до 5% не вызы-
вало снижения выхода по току. Были проведены также
опыты электролиза смеси хлорида магния с поваренной
солью.
— 118 —

iP
=^^=аь)ея^^^^
*
П. П. ФЕДОТЬЕВ. Снимок 1910 года
(1864—1934)

Уже это беглое рассмотрение вопросов, изучавшихся
при электролизе расплавленного карналлита в первой
русской работе по электролитическому получению магния,
говорит о ее глубине и полноте охвата не только
теоретических, но и прикладных вопросов.
Оценивая позднее свои опыты по электролизу
карналлита, П. П. Федотьев в «Химико-технологических
очерках» писал: «Результаты этих многочисленных и
выполненных в довольно крупном размере опытов дали много
очень ценных указаний, которые могут найти
непосредственное приложение к практике».
Действительно, обстоятельное изучение процесса
электролиза карналлита в лабораторных условиях, позволило
П. П. Федотьеву и его сотрудникам в 1916 и 1917 годах
осуществить получение магния в большем масштабе
в опытной мастерской при Военно-химическом комитете
(ныне Государственный институт прикладной химии —
ГИПХ). Здесь магний получался килограммами. Это
позволяло уже реально ставить вопрос об организации
отечественной магниевой промышленности.
Однако, как и в случае алюминия, эта задача была
решена только в условиях советского государства.
П. П. Федотьев указывал, что наша страна
располагает необходимыми сырьевыми рессурсами и
возможностями для организации магниевой промышленности
собственными силами. В «Химико-технологических очерках»
он писал:
«В наших условиях естественно прибегнуть к
хлористому магнию, добываемому на крымских озерах.
Впоследствии могут быть применены соли Соликамского района.
Установление магниевого производства не связано ни в
какой мере с импортом сырья или аппаратуры и могло бы
быть организовано внутренними средствами».
— 121 —

И далее:
«Из предшествующего легко усмотреть, что для
немедленного установления у нас производства магния
электролизом хлористой соли нет никаких технических
препятствий. Исследовательским учреждениям можно
рекомендовать изучение (этого) нового способа получения
магния, исследования способов рафинирования магния
и свойств его сплавов».
Работа П. И. Федотьева и Н. Н. Воронина по
изучению технического электролиза карналлита сыграла свою
роль при организации магниевой промышленности СССР,
будучи исходной для последующих исследований.
Рис. 37. Одна из первых ванн Опытного магниевого завода (1931)
В 1929 году в Ленинградском электротехническом
институте под руководством П. Ф. Антипина были
проведены систематические опыты получения магния в полу-
— 122 —
$ i
w

заводской ванне на 600 ампер. Эти опыты подтвердили
полную возможность электролиза карналлита с
показателями, близкими к промышленным.
В Государственном институте прикладной химии
(Ленинград) разрабатывался метод получения магния
электролизом безводного хлорида и прежде всего метод
обезвоживания шестиводного хлорида магния. Эти работы
были положены в основу проектирования опытного
магниевого завода.
Одновременно Уральский научно-исследовательский
химический институт УНИХИМ (Свердловск) занялся
вопросом переработки на металлический магний
Соликамских карналлитов. Здесь под руководством И. Г.
Щербакова был проведен ряд научно-исследовательских работ
в лабораторном и крупно-лабораторном масштабе.
В марте 1931 года в Ленинграде состоялся пуск
опытного магниевого завода. На этом заводе, а также
впоследствии во Всесоюзном алюминиево-магниевом институте,
были разработаны и освоены технологические схемы
производства для первых крупных магниевых заводов в
нашей стране — Днепровского в Запорожье и Соликамского
на Урале.
Здесь же была разработана и испытана аппаратура
для этих заводов и подготовлены первые кадры
инженерно-технического персонала (рис. 37).
Достаточная сложность процессов, связанных с
производством магния электролизом его расплавленных
хлористых солей, уже давно направляла научно-техническую
мысль на изыскание более простых способов получения
этого металла из распространенных магниевых руд —
магнезита и доломита — путем их непосредственного
термического восстановления.
— 123 —

Ведущая роль в этой области также Принадлежит
советским ученым и исследователям.
В 1925 году в «Журнале прикладной химии» было
опубликовано исследование проф. П. Ф. Антипина и
А. А. Моисеева, в котором они впервые изучили реакции
восстановления окиси магния алюминием и кремнием,
осуществляя эти реакции в вакууме. Далее, в 1932 году проф.
П. Ф. Антипин и А. Ф. Алабышев в поисках более
дешевого восстановителя изучили реакцию восстановления
окиси магния сплавом алюминия с кремнием — силико-
алюминием. Позднее во Всесоюзном алюминиево-магние-
вом институте И. Д. Царегородцевым, В. Г. Живовым
и А. Ю. Тайцем был разработан промышленный
технологический процесс получения магния восстановлением его
силикоалюминием из доломита.
Советскими исследователями А. С. Микулинским
и Р. Н. Рубинштейном впервые в 1937 году была
показана возможность восстановления окиси магния карбидом
кальция, а в 1947 году этот же восстановитель был
применен М. В. Дарбиняном для восстановления магния
непосредственно из природных силикатов магния.
Получение магния термическими способами вследствие
простоты технологических схем, безвредности процессов
и компактности аппаратуры имеет большие перспективы
для своего развития.
-^T=Z^<j)C>^^^5>'

)Q3g^=^ fe
ОЧЕРК ДЕСЯТЫЙ
ПЕРВОЕ РУССКОЕ НАУЧНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ПО БЕРИЛЛИЮ
Современный промышленный способ получения
металлического бериллия заключается в электролизе
расплавленного хлорида бериллия в смеси с поваренной
солью. Необходимый для этого хлорид бериллия готовят
хлорированием окиси бериллия газообразным хлором
в присутствии угля.
Одним из наиболее ранних исследований по
хлорированию окиси бериллия является работа русского
исследователя штабс-капитана Авдеева, который свыше 100 лет
тому назад приготовлял хлорид бериллия нагреванием
«смеси угля и глицины (окись бериллия) в струе сухого
хлора».
Работа Авдеева напечатана в «Горном журнале» за
1842 год под названием «О глицие и его соединениях»
и представляет по существу первое русское научное
исследование по бериллию (рис. 38).
Поводом к постановке такого исследования, как
указывает автор, было «присутствие глицины в некоторых ми-
— 125 —

<г» ■!»■«. до«<»о»^е»«в»»а'1'<»е*»е»оО*»сюФ
II.
X II W I Я
■ 111 WL'ja ад mm
О ГЛИЦГЬ И ЕГО СОЕДИИЕН1ЯХ*.
(Г. Шпгабсь-Капнтаиа Авдеева),
Незначительное число минералов», в* которьш»
глицина составляет?» существенную масть их*
природы, вероятно, причина, что они, а равно какъ
и соёдинеме глицины, обращали на себя малое
снимание химиков-».. Первыми обетоятадьньгош изсй»-
доеашнми о мицИ. обязаны мм за Ж) почти jrim.
К^рцелгусу, который, как* смот. пишет?,, нмг.лъ не
только недостаточное количество глицины для
расширен!» crohx-ь маыскяшй, но даже не быль вт.
еостояи'ш повторить неудачных!» опытовъ (*\
Долго спустя поел* Берце<муса, Бвдеръ показать
{*) Sehweiger's Journal fiir Chem. н Phis. Bd XV стран-
296.
Рис. 38. Первая страница работы Авдеева
из „Горного журнала" (1842)

нералах, чем затемняется химический состав их,... и так
как они (исследования) привели к неожиданным
результатам и противным до сих пор принятым понятиям, то
я считаю их нелишним обнародовать».
Исследование Авдеева охватывало достаточно
широкий круг вопросов, о чем говорят следующие заголовки
разделов работы: а) хлористый глиций, б) сернокислая
глицина, в) вес атома глиция, г) о составе исследованных
солей глицины, д) о глициносодержащих минералах.
В разделе «Хлористый глиций» Авдеев излагает
результаты своих исследований по получению и разложению
водой хлорида бериллия.
«К легчайшему разрешению вопроса, — пишет
Авдеев, — анализировал я хлористый глиций. Когда Берцели-
ус занимался исследованиями глиция, существование его
было совершенно неизвестно.
Получающийся через накаливание смеси угля и
глицины в струе сухого хлора, хлористый глиций
соответствует по составу своему, как уже можно предполагать,
глицине. При разведении в воде, что сопровождается
значительным повышением температуры,- распадается на
хлористоводородную кислоту и глицину и в растворе не
содержится свободного хлора...
Хлористый глиций разлагал я три раза. Для
получения его я брал, вместо фарфоровой, стеклянную трубку.
Часть трубки, в коей возгонялся хлористый глиций, была
отрезана и подвергнута испытанию; но как хлористый
глиций притягивает сильно влажность, так что трудно
взять верную навеску, то я прибегнул к барометрической
трубке, на середине которой припаяна была другая,
величиной и размерами равная пробирному цилиндру, и на
расстоянии от ней на 1—% дюйма был выдут
объемистый шарик. Широкая часть аппарата служила для при-
— 127 —

ема смеси сахарного угля и глицины, шарик же для
возгоняющегося хлористого глиция. Для накаливания
употреблена была лампа Гесса.
Смесь глицины и угля притягивает сильно влажность
из воздуха, а потому-то и чрезвычайно трудно получение
безводного хлористого глиция. Я, прежде нежели
подвергал смесь действию хлора, прокаливал ее сильно в струе
углекислоты, до тех пор, пока вода вся выделилась.
По окончании операции (хлорирования)... трубка по
обеим сторонам шарика была запаяна и свешена».
Авдеевым был далее определен состав хлорида
бериллия.
Последний подвергался разложению водой, которая
анализировалась на содержание хлора. Таким путем
в хлориде бериллия было найдено 87,68 — 88,26% хлора,
что весьма близко к теоретическому его содержанию
в молекуле хлорида бериллия, вычисленному по
современным данным (88,75%). Исследователем впервые был
выделен четырехводный хлорид бериллия, который он
получил «в виде кристаллической массы, через
растворение безводного хлористого глиция в воде и выпаривание
под колоколом воздушного насоса».
Авдеевым был получен также сернокислый бериллий,
для чего «была употреблена химически чистая углекислая
глицина и перегнанная серная кислота», а также ряд
двойных бериллиевых солей и окись бериллия. Во всех
случаях исследователь уточнил химический состав солей.
В частности для окиси бериллия он установил содержание
34,742% бериллия и 63,258% кислорода, тогда как до
работы Авдеева принимали следующий состав окиси
бериллия: 68,85% бериллия и 31,15% кислорода.
Теоретический состав окиси бериллия (округленно 36% бериллия
и 64% кислорода) почти точно отвечает данным Авдеева.
— 128 —

Исследования Авдеева позволили Д. И. Менделееву
при установлении своей знаменитой периодической
системы элементов отнести бериллий к двухвалентным
металлам и соответственно включить его во вторую группу.
В «Основах химии» Д. И. Менделеев по этому поводу
писал: «Бериллий мы относим к разряду двухвалентных
щелочноземельных металлов, т. е., придаем его окиси
формулу ВеО, а не считаем трехвалентным как предложено и
защищалось многими. Верный атомный состав окиси
бериллия придал раньше всех русский исследователь этого
металла Авдеев (1819), который сличил соединения гли-
ция с соединениями магния и устранил господствовавшее
мнение о сходстве состава окиси глиция с окисью
алюминия, доказавши для этого, что серноглициновая соль
представляет больше сходства с серномагнезиальной
солью, чем с серноглиноземною солью. Особенно важно
было то обстоятельство, что аналоги глинозёма дают
квасцы, окись бериллия, хотя и есть слабое основание,
легко, как магнезия, дающее основные и двойные соли,
однако настоящих квасцов не образует. Установление
периодической системы элементов (1869) тот час показало,
что взгляд Авдеева отвечал действительности, т. е., что
бериллий двухвалентен, а потому заставило отвергнуть
трехвалентность бериллия».
Авдеев в своей работе уточнил также состав и
химические формулы ряда бериллиевых минералов, которым в
то время приписывали самый разнообразный химический
состав.
В первую очередь Авдеев исследовал состав
хризоберилла, по поводу которого в своей работе исследователь
писал: «Ни какой минерал не потерпел, может быть, в
понятиях состава своего столько изменений как
хризоберилл. Клапрош и Арфердсон принимали его за кремние-
— 129 —
Зак. 1026

кислый глинозем. Зейберту обязаны мы открытием в нем
глицины, и состав, вследствие исследований его, принят
был за кремнекислую глицину с глиноземокислою же гли-
циною».
В результате химического анализа двух разностей
хризоберилла — уральского и бразильского Авдеев установил,
что в хризоберилле отсутствует кремнекислота и что в
своем составе он содержит только 80,25% глинозема и
19,75% окиси бериллия, т. е. является, как и по
современному определению, алюминатом бериллия.
Аналогичным образом Авдеевым был уточнен состав
таких минералов, как фенакит, эвклаз, гадолинит, лейко-
фан и, наконец, берилл, который, как известно, в
настоящее время является основной рудой для получения
металлического бериллия.
До Авдеева определением состава берилла занимались
Берцелиус, Шеер и Гмелин, однако, наиболее близким к
теоретическому (округленно —14% окиси бериллия, 18%
глинозема и 68% кремнезема) было определение русского
исследователя: «13,59% глицины, 18,80% глинозема и
67,61 % кремнекислоты». Все это говорит о большой
точности в работе русского исследователя, который, несмотря
на невысокий технический уровень современных ему
методов химических анализов, сумел более 100 лет назад
получить результаты, весьма близкие к данным нашего
времени.
Первым ситематическим советским исследованием по
изучению процесса хлорирования окиси бериллия явилась
работа В. И. Спицииа «Хлорирование окислов и
природных соединений», опубликованная в виде отдельной
брошюры в 1931 году. В этой работе, содержащей
многочисленный экспериментальный материал, исследователем
установлено, что реакция хлорирования окиси бериллия
— 130 —

%
#
газообразным хлором в присутствии угля начинается при
600° и уже при 800° идет со значительной скоростью.
Роль углерода заключается в связывании выделяющегося
кислорода в окись углерода, что ускоряет образование
хлорида бериллия. Обычными примесями,
присутствующими в окиси бериллия, являются окислы железа,
алюминия и кремния, которые также подвергаются
хлорированию. В. И. Спицин нашел, что действие хлора на окись
железа в присутствии угля становится заметным уже при
300°, окись алюминия реагирует в этих условиях при 800°,
а кремнезем только выше 1000°. При этом наряду с
хлоридом бериллия образуются соответствующие хлориды,
обладающие низкими температурами кипения.
Работы двух русских исследователей, Авдеева и Спи-
цина, отделяет промежуток времени в 90 лет. Если
первый из них находился у самого начала изучения состава :
химических соединений и минералов нового металла, то <
второй установил важнейшие условия, необходимые для
протекания реакции хлорирования окиси бериллия.
Работа В. И. Спицина сделалась во многом отправной
для последующих советских исследователей, установивших
в итоге промышленные технологические схемы
производства металлического бериллия.

ОЧЕРК ОДИННАДЦАТЫЙ
МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ЛИТИЙ
Промышленный способ получения лития — этого
легчайшего металла — был впервые разработан в
СССР русскими учеными профессором Н. А. Изгарыше-
вым и профессором С. А. Плетеневым (1902—1946) в
Государственном институте цветных металлов в Москве.
В 1932 году в журнале «Цветные металлы» ими была
опубликована научно-исследовательская работа:
«Получение металлического лития электролизом», в которой были
изложены результаты изучения авторами процесса
получения лития электролизом расплавленного хлорида лития.
В специальной литературе того времени имелись лишь
отрывочные сведения об опытах по получению лития,
причем недостаточно определенные, чтобы ими можно было
воспользоваться на начальной стадии исследования.
Поэтому изучение этого процесса Н. А. Изгарышеву и С. А.
Плетеневу пришлось начать с лабораторных опытов.
«Что касается литературы по данному вопросу
(получению металлического лития — А. Б.), то она представле-
— 132 —

-A-
на небольшим числом статей и заметок, — писали во
«Введении» к своей работе Н. А. Изгарышев и С. А.
Плетенев, — приводящих лабораторные опыты в очень
мелком масштабе, описывая случаи получения лития в
очень небольших количествах, причем в соответствующих
статьях описана аппаратура, пригодная лишь для
получения металлического лития, например, для
демонстрационных опытов...
Принимая во внимание положение дел с получением
металлического лития, мы начали работу с производства
лабораторных опытов с целью
общей ориентации в ходе
процесса».
Первые лабораторные
опыты электролиза хлорида
лития Н. А. Изгарышев и
С. А. Плетенев проводили в
фарфоровом тигле, в котором
на газовой горелке
расплавлялась смесь из равных
весовых количеств хлоридов
лития и калия. В расплав
погружался угольный стержень,
служивший анодом, и
железный стержень, являвшийся
катодом; для защиты
получающегося металла от хлора
анод окружался стеклянной
трубкой (рис. 39). Процесс электролиза протекал при
8—10 амперах и 8 вольтах и температуре 400—430°.
Опыты дали весьма благоприятные результаты. А. Н.
Изгарышев и С. А. Плетенев при этом подчеркивают: «Про-
— 133 —
Рис. 39. Лабораторный
электролизер Н. А. Изгарышева
и С. А. Плетенева для
получения лития (1932)

I=—*=^= =-^—"
цесс протекает настолько просто, что эксперименты могут
быть произведены на практических занятиях со
студентами и в качестве лекционных опытов». Было приступлено
поэтому к проведению опытов в более крупных
масштабах. Главное затруднение состояло в подыскании такого
материала для изготовления ванны (а также диафрагмы,
отделяющей катодное пространство от анодного), который
был бы достаточно стойким в отношении температуры
(400°) и воздействия электролита и получающегося
металла.
«Были испробованы различные изолирующие
материалы (фарфор, кафель, шамот различных сортов и т. д.),—
писали А. Н. Изгарышев и С. А. Плетенев, — но все эти
материалы оказались для поставленной цели совершенно
непригодными.
Наиболее подходящим материалом оказался
природный тальковый камень, который был предоставлен в наше
распоряжение лабораторией огнеупорных материалов
ВИМС. Этим камнем, распиленным в виде тонких плиток,
защищались стенки ванны; из такой же плитки делалась
диафрагма. Плитки предварительно обжигались при
температуре 800—900°».
Дальнейшие опыты были проведены поэтому в
лабораторной ванне из талькового камня (рис. 40). В работе
Н. А. Изгарышева и С. А. Плетенева эти опыты описаны
следующим образом: «...в железную или чугунную
прямоугольную ванну размером 17X10X15 см, стенки
которой с внутренней стороны облицованы тальковым камнем
толщиной в 1,5 см, наливалось 1,5—1,6 кг расплавленной
смеси солей в равных частях. По середине ванны
проходит диафрагма, уровень которой на 2—3 см ниже уровня
электролита, в качестве анода берется угольный стержень
с утолщением на конце (диаметр 2 см), концы анода и
— 134 —

^1 ^5=g^=gKg!^=^ , =fc
t*
rj
* s
к У
■■jf
С. А. ПЛЕТЕНЕВ
(1901—1946)

г=
J^S^j ~Z-.
#
катода находились на 2 см ниже края диафрагмы, через
электролит пропускался ток силой 80 а; при напряжении
14 в, причем электролит поддерживался в расплавленном
состоянии за счет энергии тока».
По мере хода электролиза в электролит через анодное
пространство добавлялся хлорид лития; из катодного
Шяявг»-
Рис. 40. Укрупненный электролизер
Н. А. Изгарышева и С. А. Плетенева (1932)
пространства периодически отчерпывался
накапливающийся там металл, который железными ложками выливался в
банку с керосином, а затем — с эфиром. Полученные
корольки металла сплавлялись в железном тигле при
температуре 200° и металл отливался в палочки.
После лабораторных были проведены
крупно-лабораторные опыты, что позволило процесс приблизить к
промышленному масштабу.
«Для проверки лабораторных экспериментов, — писали
А. Н. Изгарышев и С. А. Плетенев, — была устроена
крупно-лабораторная установка на 1 кило металлического
— 137 —

лития в сутки; такую установку собственно можно
считать полузаводской»... Ванна была выполнена по тому же
способу, что и лабораторная, только катод был пропущен
снизу. Внутренние размеры ванны 30 X 20 X 25 см; она
вмещала уже 20 кг солей. Электролиз шел при силе тока
225 а и напряжении 17 е. За 1,5 суток получилось 1,7 кг
металла при расходе электроэнергии 75 кет-ч на
килограмм лития и выходе по току 85%.
Металлический литий имел достаточно высокую
степень чистоты и в качестве примесей содержал 0,19%
магния, 0,5% натрия и 0,23% калия.
Таким образом, как пишут в заключение своей работы
Н. А. Изгарышев и С. А. Плетенев, ими «Был разработан
метод получения лития электролитическим путем и
разрешен вопрос об устройстве ванны и о материалах для
последней».
Два года спустя (т. е. в 1934 году) С. А. Плетеневым
и Л. Н. Ивановой были проведены опыты длительного
(7—8-суточного) электролиза, которые окончательно
завершили исследования по разработке промышленного
способа получения лития электролитическим путем.

*
S4ar-^f^^>)(^^^gLSc=.
1^»
ЛИТЕРАТУРА
1. Проф. В. В. Петров, Известие о гальвани-вольтовских
опытах, Санкт-Петербург, Типография Государственной медицин-
кой коллегии, 1803.
2. В. Лапшин, О гальванических опытах, производившихся
в Харькове в 1859 г., «Вести. Моск. об-ва исп. природы» >
1860 г., т. VII, № 37 — 38, стр. 1159 и № 39, стр. 1223.
3. Н. Н. Бекетов, Исследования иад явлениями вытеснения
одних элементов другими, Харьков. Издание Ал. Зеленского
и Ев. Любарского, 1865.
4. П р о т^Ь кол заседания Отделения химии Русск. физ.-хим.
об-ва, «Журнал Русск. физ.-хим. об-ва», том XX, вып. 3, 1888 г.,
стр. 363.
5. Н. Жуков, Алюминий и его металлургия, Москва. 1893.
6. Н. Пушив, Э. Дишлери М. Максименко, О
получении алюминия из русских минералов. Отдельный оттиск
из «Известия Электротехнического института», СПБ, 1914.
вып. X.
7. Н. А. П у ш и н и А. В. Б а с к о в, Равновесие в бинарных
системах, составленных из фтористых солей, «Журнал Русск.
физ.-хим. об-ва», 1913, № 45, часть химическая.
8. П. П. Ф е д о т ь е в, Электрометаллургия, 1923, выпуск II.
9. П. П. Ф е д о т ь е в, Химико-технологические очерки, НХТИ,
1930.
— 139 —

10. П. П Федотьев, Электролиз в металлургии, М. — Л., 1935.
11. П. П. Федотьев, Сборинк иаучио-исследовательских работ,
ОНТИ, Химиздат, 1936.
12. Штабс-капитаи Авдеев, О глицие и его соединениях, «Гор -
иый Журнал», 1842, часть III, книжка IX, стр. 361.
13. В. И. Спиции, Хлорирование окислов и природных
соединений, Москва, 1931.
14. A. R Изгарышев и С. А. Плетеиев, Получение
металлического лития электролизом, «Цветные Металлы», № 4, 1932,
стр. 536.
15. С. Смирно в-В е р и и, Предистория советского алюмии ия,
его настоящее и будущее, Металлургиздат, 1934.
16. И. И. Искольдскин и Б. В. Громов, К проблеме окиси
алюминия, ОНТИ, 1934,
17. Е. Н. П о д а л к а, Советский алюминий, «Цветные металлы»
№ 5, 1947.
18. А. И. Беляев и др., Русские ученые в цветной металлургии,
Металлургиздат, 1948, стр. 120.
19. В. В. Данилевский, Русская техника, Лениздат, 194-7,
стр. 104, 301.
20. Н. Н. Бекетов, Н. Л. Пушив, П. П. Федотьев,
Научные труды по металлургии алюминия, Металлургиздат, 1950.
21. Л. А. Розеицвейг н В. А. Мазель, Систематическое
собрание патентов на получение окиси алюмииия, ОНТИ, 1936.
22. С. И. Вольфкович и др., Советская калийная
промышленность, Журнал «Химическая промышленность», № 2, 1950,
стр. 39 — 43.
23. М. А. Ш а т е л е н, Русские электротехники, Энергоиздат,
1949, стр. 35 —64 и стр. 215 — 240.
24. П. М. Лукьянов, История химических промыслов и
химической промышленности России, Химнздат, т. II, 1949,
стр. 495 — 513.
25. В. А. М аз ель, Журнал «Легкие металлы», № 2, 1935,
— 140 —

26. В. П. Машовец, «Электрометаллургия алюминия», ч. I,
Металлургиздат, 1938.
27. П. Ф. Аитипин и др., Электрохимия расплавленных солей,
ч. 1, 1938.
28. Ю. В. Баймаков, Электролиз в металлургии, ч. 2,
Металлургиздат, 1944.
29. В. М. Гуськов, Электролитическое рафнннроваине алюминия,
Металлургиздат, 1945.
30. Из истории отечественной техники, Под ред. В. В.
Данилевского, Лениздат, 1950, стр. 76 — 100.

^| "«T*i=^^»Kg5^^;
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
Очерк I. Минералы алюминия в русской материальной
культуре 9
Очерк II Зарождение электролиза и Электротермии —. 27
Очерк III. Алюмвйий из криолита и открытие
алюминотермии 35
Очерк IV. Первая русская книга по металлургии
алюминии ■ 48
Очерк V. Русский глинозем — 52
Очерк VI. Алюминий из русских минералов 66
Очерк VII. Создание научной электрометаллургии
алюминия 72
Очерк VIII. Советский алюминий 84
Очерк IX. Из истории отечественного магния 1 IS
Очерк X. Первое русское научное исследование по
бериллию —. 125
Очерк XI. Металлический литий . 132
Литература — 139

ЗАМЕЧЕННЫЕ ОПЕЧАТКИ
Cip.
119
Строка
1 и 2ен.
Напечатано
П. П. Фвдотьев. Снимок
1910 года (1864—1034)
Должно быть
П. П. Федотьев
(1864—1934)
8м.1Юв