Текст
                    

ПОПУЛЯРНО- ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ (ЧТО, КАК И ИЗ ЧЕГО ДЕЛАЕТСЯ) СОСТАВЛЕНО С. А. Ивлевым, Н. М. Караваевым, В. М. Куликовым, П. М. Лукьяновым, Н. Н. Малютиным, Г. Д. Мариенгоф, П. А. Мошкиным, П. Г. Сергеевым, Л. А. Тумерманом, и И. М. Щербаковым ПОД ОБЩЕЙ РЕДАКЦИЕЙ проф. п. М. ЛУКЬЯНОВА 19 2 8 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСК ВА —ЛЕНИНГРАД
ОТПЕЧАТАНО В 1-Й ОБРАЗЦОВОЙ ТИПОГРАФИИ ГИЗА. Москва, Пятницкая, 71. Главлит № 86100. Гиз № 16192. Тираж 10000 экз. Зак. № 1731.
ОГЛАВЛЕНИЕ. Стр, ОТ РЕДАКТОРА........................................................ ВВЕДЕНИЕ ........................................................... Глава I. Вода. Статья инж. Я. М. Караваева............................... Свойства воды ...................................................... Подпочвенные и грунтовые воды....................................... Способы очистки питьевой воды....................................... Очистка промышленных вод............................................ Сточные воды........................................................ Глава II. Топливо и его использование. Статья инж. Н. М. Караваева....... СОСТАВ ТОПЛИВА...................................................... Влага (вода)................................................... Горючая масса.................................................. Зола......................................................«... СВОЙСТВА ТОПЛИВА.................................................... Воспламеняемость............................................... Теплопроизводительность ....................................... Жаропрозводительность........ ................................. ТВЕРДОЕ ТОПЛИВО..................................................... Дерево......................................................... Торф........................................................... Добыча торфа............................................ Ископаемые угли......................................... . . . Бурые угли............................................... Каменные угли............................................ Добыча ^каменного угля ........................... . Древесный уголь.......................................... Кокс........................................................... Торфяной кокс............................................ Каменноугольный кокс .................................... Брикеты................................. ...................... Пылевидное топливо....................................... . . . . ЖИДКОЕ ТОПЛИВО...................................................... Искусственные виды жидкого топлива ............................ ГАЗООБРАЗНОЕ ТОПЛИВО................................................ Естественные газы.............................................. Искусственные » .............................................. СУХАЯ ПЕРЕГОНКА ДЕРЕВА.............................................. Сырье.......................................................... Сухая перегонка................................................ Аппараты для сухой перегонки дерева ................................ Получение уксусной кислоты ......................................... Получение древесного спирта......................................... Получение дегтя .................................................... Смола хвойных деревьев .................................. Смолокурение .................................................. Канифоль и скипидар............................................ VIII IX 1 2 3 4 5 7 8 9 10 11 16 18 19 20 21 22 23 25 26 1
ОГЛАВЛЕНИЕ Стр. КОКСОВАНИЕ ТОРФА............................................................ 28 Продукты сухой перегонки торфа........................................ 30 РАЗОВОЕ И КОКСОВОЕ ПРОИЗВОДСТВА.............................................. — Состав и свойства углей............................................... 31 Подготовка угля........................................................ — Процесс сухой перегонки каменного угля................................ 32 Реторты и печи газового производства................................... — Коксовые печи ........................................................ 40 Продукты коксового и газового производства....................... . . 43 нефть.......................’................................................47 Состав нефти.......................................................... 48 Физические свойства................................................. — Химические > ................................................. — Физиологические свойства .......................................... — Происхождение нефти................................................ — Добыча нефти..................................................... 49 Переработка нефти................................................. 50 Глава III. Виды энергии и ее использование. Статья инж. Н. М. Караваева . . 55 Водяной пар............................................................. 56 Паровые котлы........................................................... 57 Машинные двигатели.................*.................................... 60 Глава IV» Металлургия (получение металлов). Статья, иною. С. А. Ивлева ... 77 ПОЛУЧЕНИЕ чугуна.........................................................81 Пр оизводство ковкого железа....................• ......... 86 Производство сварочного железа........................... . — > литого « .............................. . 87 ПОЛУЧЕНИЕ МЕДИ...........................................................93 Добыча меди на колчеданов.......................................... — Выплавка меди из. кислородных руд................................. 96 Добыча меди мокрым путем.......................................... — Электролитический способ раффинирования меди..................... 97 Электролитический способ получения меди из руд ................... 98 ПОЛУЧЕНИЕ ЦИНКА......................................................... 99 ПОЛУЧЕНИЕ ОЛОВА.......................................................... — ПОЛУЧЕНИЕ СВИНЦА...............•...............•........................100 ПОЛУЧЕНИЕ РТУТИ.........................................................101 ПОЛУЧЕНИЕ АЛЮМИНИЯ ...............'.................................102 ПОЛУЧЕНИЕ СЕРЕБРА . ............................................... 103 ПОЛУЧЕНИЕ ЗОЛОТА................................................ — ПОЛУЧЕНИЕ ПЛАТИНЫ...............................................104 СПЛАВЫ (БРОНЗА, ЛАТУНЬ И БАББИТ)............................... 105 Глава V. Обработка металлов. Статья иною. С. А. Ивлева...............107 Литейное дело..................................................... — Обработка металлов давлением....................................109 Прокатка.................................................... — Ковка.......................................................ИО Штамповка................................................... — Обработка металлов резанием . ........ ............. производство иголок............................................. ПРОИЗВОДСТВО БУЛАВОК........................................... ПРОИЗВОДСТВО СТАЛЬНЫХ ПЕРЬЕВ.................................... Глава VI. Основные продукты химической технологии. Статья проф. П. М. Лу- кьянова ............................................................. Серная кислота ................................................. Сера....................................................... Серный колчедан............................................ Получение серной кислоты................................... Азотная кислота.... ............................................ Солянаякпслота ..................... ............. ............. Охрана труда в производствах минеральных кислот............ Сода.............................................. ............. Каустическая сода....................................... > . Поташ...................................................... Хлорная (белильная) известь................................ 113 115 116 117 118 119 120 125 128 131 132 134 136
ОГЛАВЛЕНИЕ У Стр. Медный и железный купоросы . . •...................................137 Аммиачная селитра.................................................. .— Калийная » ................................................ Сернокислый глинозем................................................... Хлористый цинк................................................ — Хромпики..................................................... — Фосфор.......................................................139 Производство спичек.......................................... — Иод......................................................... 140 Мышьяк...................................•.................... — Глава VII. Искусственные удобрения. Статья проф. П. М. Лукьянова.......141 Фосфорнокислые удобрения . . • . . • . . ................... 143 Азотистые удобрения ................... 146 Калийные » ....................148 Косвенные » .................... — Глава VIII. Производство минеральных красок. Статья проф П. М. Лукьянова 152 Белыекраски ......................................................153 Свинцовые белила . ............................................— Литопон ...................................................... — Мел...............•........................................... — Зеленыекраск.................................................... 154 Ярь-медянка................................................... — Желтые краски...................................................... — Охры........................................................... — Красные краски............................. . . ............... — Сурик и мумия............................................ . — Синиекраски.......................................................155 Ультрамарин.................................................. — Глава IX. Стеклоделие. Статья инж. Г. Д. Мариенгофа............. . . 157 Свойства стекла.....................................................— Состав > — Варка » ... 159 Цветные » 168 Хрусталь......................................................... — Зеркальное стекло и приготовление зеркал ........................ 169 Производство электрических ламп...................................170 Глава X. Керамика. Статья инж. Г. Д. Мариенгофа............. . . 173 Состав изделий..................................................... — Изготовление красного кирпича.....................................176 » гончарных изделий..........................................178 Глава XL Строительные вяжущие вещества. Статья инж. Г. Д. Мариенгофа . . 181 Известь............................................................ — Цементы.......................................................... 183 Бетон . ............................................................— Железобетон................................................ . 184 Гипс и алебастр.................................................... 186 Глава XII. Взрывчатые и боевые отравляющие вещества. Статья инж. П. Г. Сер- геева ................................... 187 Взрывчатые смеси. Черный порох....................................189 Взрывчатые вещества (не смеси).....................................190 Нитроглицерин.................................................... 191 Пироксилины........................................................ 192 Мелинит ...................................................... 19.4 Гремучая ртуть.................................................. 195 Азид свинца........................................................ — Комбинированные взрывчатые вещества . . ............................ — Динамиты......................................................... 196 Бездымные пороха..................................................197 Военное применение взрывчатых веществ......................... 198 “БОЕВЫЕ ОТРАВЛЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА......................................201 ГЛММ XIII. Химическая переработка жиров. Статья инж. И. Л. Мошкина . . . 206 ЖИРЫ И МАСЛА........................................................ _ Свойства жиров.........................' . . . .............. — I**
V7 ОГЛЛВЛХМШС Жиры животного происхождения................................ Растительные масла.......................................... Воска....................................................... Очистка жиров........... ................................... Техническ я переработка жиров............................... ПРОИЗВОДСТВО ОЛИФЫ И ОКИСЛЕННЫХ МАСЕЛ .... ..................... ПРОИЗВОДСТВО КЛЕЕНКИ И ЛИНОЛЕУМА................................. ПОЛУЧЕНИЕ ФАКТИСА ............................................... Расщепление жиров .......................................... Производство глицерина ..................................... Производство свечей ........................... , ......... Мыловарение ................... ................................. Процесс мыловарения......................................... Эфирные масла................................................ . Глава XIV. Кожевенное и скорняжное производства. Статья инж, II. А. Мошкина КОЖЕВЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО.......................................... Дубление кож................................................ Отделка и окраска кож....................................... Сорта кож............................................. . ВЫДЕЛКА, ОКРАСКА И ОТДЕЛКА МЕХОВ................................. Cmp. 207 210 216 217 218 222 224 225 223 230 231 233 236 242 248 249 250 Глава XV. Разные химические и другие производства. Статья инж. П. А. Мош- кина и др.............................................................. 254 ПРОИЗВОДСТВО КЛЕЯ И ЖЕЛАТИНЫ..............................................— КАУЧУК, ГУТТАПЕРЧА И ИЗДЕЛИЯ ИЗ НИХ.....................................258 Добыча каучука....................................................259 Вулканизация .................................................... 2б0 Гуттаперча........................................................261 Балата............................................................ — ЦЕЛЛУЛОИД И ИЗДЕЛИЯ ИЗ НЕГО............................................ 262 ПРОИЗВОДСТВО КАРАНДАШЕЙ.................................................263 ПРОИЗВОДСТВО ЧЕРНИЛ.....................................................264 Глава XVI. Текстильная промышленность. Статья иною, Н. Н, Малютина , . . 268 ПРЯДИЛЬНЫЕ ВОЛОКНА..................................................... — Растительные волокна............................................. — Шерсть н волос животных.......................................... 273 Шелк............................................................274 Прядение............................................................. 277 Прядение хюпка...................................................278 » льна......................................................283 Производство канатов и веревок ................................. 284 Прядение шерсти..................................................285 » шелка...................................................... — Ткачество..........................................................., — Ткачество хлопчатобумажных, шерстяных и др. тканей................ — Беление, крашение, печатание и отделка тканей.........................289 Оiбелка .......................................................... — Крашение . ........ •..........................................292 Ситцепечатание..................................................2 *7 Отделка хлопчатобумажных тканей.................................299 Обработка шерстяных тканей...................................... 300 Крашение шерсти.................................................301 Обработка шелковых тканей................................... ... 302 Производство ковров............................................. Производство войлочных тканей..................................... — Глава XVII. Производство бумаги. Статья инж. Н. Н. Малютина......................303 Производство бумаги из тряпья............................................... — » » » древесины и соломы...................................306 » » » древесной целлюлозы..................................3)7 Производство соломенной массы..............................................308 Изготовление бумаги........................................................ — Сорта бумаги...............................................................311 Обои.......................................................................312 Производство кровельного толя............................................... —
ОГЛАВЛЕНИИ YIL Стр, Глава XVIII. Питательные вещества. Статья иняс. В, М. Куликова и И, М. Щер- бакова ...................•.........................................314 ХЛЕБНЫЕ ПРОДУКТЫ..................................................... — Пшеница........................................................316 Рожь...................................................... ... 317 Ячмень.......................................................... — Овес.......................................................... — Просо..........................................................318 Кукуруза ...................................................... — Рис............................................................319 Стручковые плоды................................................ — Мука...............................................................322 Круна..............................................................327 Хлеб.............................................................. 328 Макароны и вермишель..........................................331 ДРОЖЖЕВОЕ ДЕЛО....................................................... — МОЛОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ................................................. 332 Масло.........................................................334 Сыр...........................................................335 Кефир и кумыс................................................... — ПРОИЗВОДСТВО САХАРА................................................336 Сахар рафинад.................................................344 ПРОИЗЕОДСТВО КРАХМАЛА..............................................345 Кукурузовый крахмал...........................................348 Пшеничный » 349 Рисовый > 351 ПРОИЗВОДСТВО ПАТОКИ И КРАХМАЛЬНОГО САХАРА..........................352 Производство декстринов ..................................... 354 Получение декстрина поджариванием.......................355 КОНСЕРВИРОВАНИЕ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ..................................357 Консервирование охлаждением .................................... — » нагреванием..............................•..........359 » обезвоживанием......................................361 Сухое молоко и сухие яйца................................ ... 365 Сгущенное молоко..............................................367 Консервирование помощью антисептиков.................... . . . — ВИНОКУРЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО..........................................369 Виноделие.....................................................373 Столовые вина...........................................375 Дессертные > . .......................................... — Ликерные » — Шпп)чие » — ПИВОВАРЕНИЕ........................................................376 ПРОИЗВОДСТВО УКСУСА................................................379 ФРУКТОВЫЕ И МИНЕРАЛЬНЫЕ ВОДЫ.........................................— ВКУСОВЫЕ ВЕЩЕСТВА..................................................381 Чай............................................................ — Кофе........................................................ 383 Какао п шоколад...............................................384 Табак.........................................................385 Глава XIX. Поли! рафическое искусство. Статья Л. А. Тумерман............387 Набор............................................................ 389 Печатание........................................................ 397 Брошировка.........................................................403 Как печатаются иллюстрации и картины............................ . — Предметный указатель................................................... 409
ОТ РЕДАКТОРА. Настоящий труд имеет целью познакомить читателей с химической и механической технологией, с горным делом, с полиграфическим искусством и удовлетворить любознательность широкого круга лиц, которым недоступны руководства, требующие не только специальных, но даже и кратких познаний по химии, физике, механике и другим дисциплинам. Труд этот предназначается для читателей, обладающих знаниями примерно в размере программы школ второй ступени; однако некоторые главы с успе- хом могут быть рекомендованы и для менее подготовленных читателей. Затем, труд этот может служить пособием при изучении некоторых отраслей про- мышленности для учеников фабрично-заводских школ, для руководителей средних школ, которым очень часто необходимо знать „что, как и из чего делается14, для того, чтобы в популярной форме в беседе с учениками удовле- творить их любознательность. Нам кажется, что всякий, имеющий общение с детьми, на их вопросы, из чего делаются металлы или стекло, ткани, из которых шьют одежду, пища, без которой мы не можем существовать и пр., должен дать понятный ответ и юноше и ребенку и тем самым удовлетворить не только любознательность, но возбудить в них дальнейшую жажду знаний и сознательное отношение к тем предметам, с которыми им приходится сталкиваться. Настоящий труд написан, в большинстве случаев, специалистами, препо- давателями высшей технической школы. Нам кажется, что изложение разно- образных производств, хотя бы и в популярной форме, специалистами, дает им возможность обратить внимание лишь на те производства, которые в на- стоящее время действительно имеют практическое значение и которые инте- ресны ввиду своей жизненности каждому гражданину Союза советских республик. Очень часто в общих руководствах, написанных одним лицом, мы встречаем описание разнообразных методов, не имеющих в настоящее время никакого практического значения, описание методов необычайно устарелых и предста- вляющих лишь исторический интерес. Читателям этой книги мы стремились дать то, что представляет интерес в наше время, рассказать им, что делают и как работают т е п е р ь, а не как работали раньше. Проф. П. Лукьянов.
ВВЕДЕНИЕ. „Что, как и из чего делается?14—этот вопрос нередко задаем мы окру- жающим, и особенно часто мы задаем его в период детства и юношества. Вокруг себя каждый день мы видим массу предметов, необходимых для нашего существования. Мы свыклись с ними с раннего детства, мы знаем, что без них мы не можем жить, но очень часто мы не знаем, как произошли эти предметы, из чего они сделаны. Мы ежедневно видим стекло, мы пользуемся им при принятии нами пищи, мы вставляем его в виде листов в окна с тем, чтобы дневной свет проникал в наши жилища; мы пользуемся водой, без которой невозможна наша жизнь; но мы не знаем, как водою снабжаются города с громадным населением, как очищается речная вода, как она делается пригодной для питья. Мы пользуемся теплом, электрической энергией, которая дает нам свет, движет громадные машины многочисленных фабрик и заводов, мы пользуемся металлами — же- лезом, чугуном, медью и пр.; мы носим одежду, сделанную из разнообразных тканей; мы излагаем свои мысли на бумаге с помощью карандашей и перьев; мы можем поделиться своими знаниями с десятками тысяч людей с помощью печатного слова... Но очень часто мы не знаем, как и из чего делаются металлы, одежда, необходимая для нашей жизни пища, как печатаются книги, которые дают нам и знания и духовные наслаждения. Ко всему этому мы привыкли и никогда не задумывались над тем, во что превратилась бы жизнь, если бы мы лишились всего того, что сейчас окружает нас, что делает жизнь нашу культурной. В большинстве случаев мы случайно узнаем о получении и происхожде- нии нужных для нашей жизни предметов. Когда мы обращаемся с вопросом об интересующих нас предметах к окружающим и замечаем, что они не в состоянии удовлетворить нашу любознательность, мы постепенно перестаем обращаться к ним с такими во- просами и стараемся найти ответы в книгах; но не всегда эти ответы для нас понятны, ибо понимание некоторых книг требует определенных предваритель- ных познаний. Эти затруднения нередко охлаждают наш интерес, и вопрос „как, что и из чего делается44 остается для нас неразрешенным. Многое, что мы видим в жизни, подчас кажется нам чем-то таинственным, непонятным и только потому, что мы не знаем истинного происхождения вещей, мы не можем объяснить некоторых явлений, которые были разгаданы не сразу и не одним человеком: многие вопросы разрешались в течение сто- летий и целым рядом людей, близко стоящих к науке. Наука, постепенное накопление человечеством знаний, дала нам возмож- ность коренным образом изменить условия нашей жизни. Мы можем теперь
X ВВЕДЕНИЯ сооружать благоустроенные жилища, завоевали воздух, передаем на громадные расстояния без проводов наши мысли, искусственно повышаем плодородность земли и пр. Без науки, без упорной работы человечества в прошлом, мы не обладали бы тем, чем обладаем теперь. Постепенное накопление знаний дало нам современную физику, химию, биологию, астрономию, геологию и другие так называемые „естественные науки14, дало нам технологию, машиноведение, электротехнику и прочие так называемые „прикладные науки14. Развитие прикладных наук немыслимо без развития наук естественных. Постепенно, шаг за шагом, человечество проби- вало брешь в том, что ей раньше было недоступным. И в итоге этой медлен- ной работы, гении, таланты и обыкновенные смертные подарили современному человечеству массу знаний, что дало возможность развить нашу промышлен- ность, коренным образом изменить условия транспорта, увеличить плодородие земли и пр. Наука, в которой излагается учение о переработке в продукты челове- ческого обихода разнообразного сырья, доставляемого нам живой и мертвой природой, называется технологией. Сырье мы можем подвергать различной переработке: мы можем изменить только его внешнюю форму. Например дерево мы превращаем в готовые изделия — доски, мебель и пр.; металлу, с по- мощью нагревания и ковки, мы придаем другую форму; из нитей мы делаем ткани. Все эти процессы, механическая обработка металлов, столярное и плотничное искусства, прядение и ткачество, в которых сырье претерпевает лишь изменение внешнее, относятся к процессам, рассматриваемым в меха- нической технологии. Существуют другие процессы, которые сопровождаются изменением веще- ства сырья,— например процессы превращения руд в металлы, каменного угля — в кокс, жиров — в мыло и пр. Все процессы такого рода относятся к процессам рассматриваемым в химической технологии. Но своему разнообразию процессы химической технологии занимают в технологии вообще первое место. Однако и механическая технология играет крупную роль во многих областях промышленности. К производствам, рассматриваемым в химической технологии, относятся: химическая переработка дерева с целью получения из него угля, уксусной кислоты, древесного спирта, скипидара, бумаги и пр.; переработка каменного угля — с целью получения кокса, светильного газа, нашатырного спирта (аммиака), дегтя, — из которого в дальнейшем получают вещества, не- обходимые для фабрикации красок (бензол, нафталин, и пр.); переработка нефти — с целью получения бензина, керосина, вазелина и разнообразных смазочных масел; процессы получения минеральных кислот (серной, соляной и азотной), щелочей (соды, каустика, поташа и пр.) и разнообразных мине- ральных солей. Затем производство искусственных удобрений, взрывчатых веществ, стекла, керамических изделий (фарфора, фаянса и пр.); строитель- ных вяжущих веществ (цемента и пр.); жиров, мыла, свечей, каучука и пр. К производствам химической технологии относятся также процессы отбелки, окраски и отделки тканей; процессы получения красок. К химической техно- логии относится обширная группа производств разнообразных питательных и вкусовых веществ: сахара, крахмала, пива и пр. Процессы получения ме- таллов из руд также относятся к процессам, рассматриваемым в химической технологии. Группа производств, относящихся к механической технологии, менее разнообразна. К этой группе относятся производства пряжи и тканей (пря- дение и ткачество), механическая обработка металлов (литье, ковка, штампо- вание, прокатка и пр.), обработка дерева (плотничное и столярное искус- ства), малярное делЬ, скорняжное производство (фабрикация обуви, сбруи и
ВВВДВНЯВ XI других кожаных ивделий), плетение корзин, веревок и другие разнообразные производства. Однако очень часто в химической технологии рассматриваются процессы, никакого отношения собственно к химической технологии не имеющие. Так, например, в стеклоделии мы рассматриваем процессы получения изделий из стекла. Эти процессы чисто механические: из расплавленного стекла, полу- ченного химическим путем, мы чисто механическими методами получаем стек- лянные изделия — посуду, листовое оконное и зеркальное стекло и пр. Однако все эти процессы по установившейся традиции принято рассматривать в химической технологии в отделе „стеклоделия14. Процессы получения кир- пича, фарфоровых, фаянсовых и других керамических изделий из уже готовой массы также должны быть отнесены к процессам механической технологии, хотя и рассматриваются в технологии химической в отделе керамических производств. Отсутствие такого деления объясняется тесной связью механи- ческих процессов с процессами химическими в определенных производствах, именно в тех, где эти процессы неразрывно связаны и выполняются не только на одном заводе, но в одном и том же помещении. Процессы, относящиеся к химической технологии, для своего осуществле- ния требуют разнообразного „сырья44, т. е. исходных веществ. К этому сырью относятся разнообразные вещества доставляемые нам живой и мертвой при- родой. В качестве сырья мы пользуемся рудами, нефтью, каменным углем, глиной, песком и различными минералами; все это добывается из недр земли. Мы пользуемся продуктами, доставляемыми нам растительным царством: раз- личными породами дерева, хлебными злаками, плодами, волокнами растений и пр. И, наконец, мы пользуемся веществами животного происхождения: шерстью, кожей, жирами, мясом рыб и животных и пр. Подвергая это сырье различным процессам, химическим и механическим, мы в конечном итоге получаем или готовые „фабрикаты44, непосредственно применяемые в жизни (стеклянные, фарфоровые, металлические изделия, ткани, питательные вещества и пр.), или так называемые „полуфабрикаты44—например каменноугольную смолу, минеральные кислоты, слитки металлов и пр., которые поступают на фабрики и заводы для дальнейшей переработки на готовые изделия, непосред- ственно применяемые в жизни. Задавая вопрос, „что, как и из чего делается44, мы прежде всего хотим знать, — из „чего44 сделан интересующий нас предмет, т. е. мы прежде всего знакомимся с „сырьем44. Сырье добывается, а поэтому и промышленность, занятая добычей сырья, носит название „добывающей44 промышленности. Из недр земли добываются разнообразные руды, каменная соль, сера, разно- образные минералы, нефть, каменный уголь, графит, селитра и пр. Методы добычи этих так называемых полезных ископаемых рассматриваются в горном деле, которое представляет собою самостоятельную науку. В этой книге горное дело мы затрагиваем очень мало и лишь указываем, где нахо- дятся месторождения полезных ископаемых. В качестве сырья, как мы указывали выше, применяются продукты, доставляемые растительным и животным царствами. Выделение этих продуктов иногда требует очень простых методов (получение шерсти с животных, хлопка— с хлопчатника и пр.), а иногда эти методы очень сложны и тре- буют применения особых приемов (например, получение волокон льна, ко- нопли и пр.). Методы добычи такого сырья необычайно разнообразны, почему и описаны в настоящей книге. В большинстве случаев для получения разнообразных предметов тре- буются вода и топливо. Редко какие производства можно выполнить без при- менения этих двух важных для промышленности веществ. Без воды мы не
XII ВВЕДЕНИЕ могли бы производить окраску тканей, приготовлять разнообразные питатель- ные вещества, мыло, бумагу, кислоты и пр. Без топлива невозможно полу- чить металлы, стекло, фарфор, сахар и другие вещества. Вода и топливо играют очень крупную роль во всех процессах промышленности. Но не только промышленность, но и наша жизнь невозможна без воды и без топлива. Поэтому в этой книге говорится также о воде и о топливе. Топливо (дрова, торф, каменный уголь и нефть) дает нам не только тепло, но и массу ценных продуктов: уксусную кислоту, древесный спирт, бумагу, нашатырный спирт (аммиак), минеральные масла, краски — для крашения тканей и пр. Вода дает нам возможность бороться с засухами, утоляет жажду, в виде водопадов движет громадные машины, дает возможность осуществить разнообразные механические и химические процессы в промышленности. Роль воды в нашей жизни действительно громадна, и без воды существование чело- вечества немыслимо. Из этой книги читатель узнает многое, чего он не знал раньше. Но всему тому, о чем здесь будет рассказано, мы обязаны не только тем людям, которые изобрели и усовершенствовали методы получения разнообразных предметов, необходимых для нашей жизни, но также и скромному Гуттенбергу, который первый изобрел книгопечатание и дал человечеству возможность передавать свои знания сотням тысяч людей с помощью печатного слова. На вопросы: как напечатана эта книга и как печатаются другие книги — читатель здесь найдет ответ. Путь любознательности — путь к знанию. Этот путь создал современную культуру и безусловно ведет человечество к полной победе над природой, которую необходимо человеку подчинить себе, ибо только тогда наша жизнь будет независимой ни от каких случайностей, будет легкой и радостной. Проф. П. Лукьянов,
I ВОДА Ин ж. Н. М. Караваев. Вода является главной составной частью всех живых тканей как расти- тельных, так и животных. Без воды жизнь невозможна. Разные питатель- ные вещества можно при нужде за- менить тем или другим суррогатом, но вода не может быть заменена ни- чем другим. В природе вода встречается в трех видах: парообразная (облака, туманы), жидкая (вода рек, озер, морей, роса и т. п.) и твердая (лед, снег, град). Чистая вода представляет собой химическое соединение водорода и кислорода (оба вещества в свободном виде газообразны). Вода не имеет никакого вкуса и запаха и совершенно бесцветна. При обыкновенной температуре она жид- кая, при понижении температуры ниже 0° она замерзает, при повыше- нии температуры выше 100° Ц пере- ходит в газообразное состояние и тогда называется паром. Совершенно чистой воды в природе нет; вода, встре- чающаяся в природе, всегда содержит большее или меньшее количество при- месей, в зависимости от ее происхо- ждения. Природные воды можно разделить на две большие группы: воды мете- орные,— которые падают на землю в виде дождя, града и снега, и воды теллурические; к последним отно- сятся воды рек,озер, ручьев, морей и т. п. П М. Лукьянов. Популярно-техническая энциклопедия. Вода совершает в природе постоян- ный круговорот, имеющий огромное значение для жизни животных и растений. Из водных бассейнов,— океанов, мо- рей, рек, озер и т. п.,— вода испа- ряется, собирается в верхних слоях воздуха в виде облаков и, образовав капли дождя или кристаллы снега, падает на землю в виде метеорной воды. Если бы отсутствовал такой круговорот, то жизнь — как животная, так и растительная — на некотором расстоянии от водяных источников была бы почти невозможна. Человек для своих нужд пользуется водой рек, грунтовой водой и, в редких случаях,— по причинам, которые бу- дут указаны ниже, морской водой. Метеорные воды непостоянны и не всегда могут находиться в распоряже- нии человека. Вода в зависимости от ее назначе- ния, разделяется на „питьевую* и „промышленную*. К каждой из них предъявляются свои требования. Свойства воды. Познакомимся теперь со свойством воды, встречающейся на поверхности земли и в земле. Эти во- ды можно разделить на три большие группы: 1) жесткие воды, 2) мягкие соды и 3) соленые воды. Жесткие воды. Часто вода протекает через слои известковых месторождений и растворяет известь, увлекая ее с со- 1
2 ИНЖ. И. М. КАРАВАЕВ бой. Обычно в воде содержатся не- большие количества углекислоты, ко- торые сильно повышают ее раство- ряющую способность по отношению к известняку и магнезиальным солям. Такая вода, насыщенная известковыми и магнезиальными солями, обладает свойствами, затрудняющими пользова- ние ею как для питья, так и для про- мышленности. Всем известно, что жест- кая вода плохо растворяет мыло, в такой воде трудно стирать белье и трудно мыться ею, в ней с трудом разваривается пища, в самоварах от такой воды остается на стенках на- кипь, требующая частого удаления. В паровых котлах, при питании их жесткой водой, образуется слой наки- пи, вызывающий увеличенный расход топлива, а иногда обусловливающий и взрывы котла, крайне опасные для обслуживающих его людей и котель- ного здания. Указанные причины за- ставляют или избегать употребления жесткой воды или искусственно делать ее мягкой. Мягкие воды. Мягкой называется вода, содержащая мало известковых и магнезиальных солей и хорошо рас- творяющая мыло, дающая обильную пену. Самой мягкой природной водой является метеорная. Реки, имеющие песчаное русло с песчаными же или глинистыми берегами, только не извест- ковыми, дают мягкую воду, годную для самых разнообразных целей. Соленые воды. Такие воды встре- чаются в местностях, где почва бо- гата солью. Примером могут служить Баскунчакские озера, вода которых является насыщенным раствором обык- новенной поваренной соли. Воды мо- рей и океанов содержат тоже много солей в растворе и относятся к соле- ных водам. Подпочвенные или грунтовые воды. Кроме рек, морей и озер, в обыден- ной жизни, а иногда и в промышлен- ности, большую роль играют так на- зываемые подпочвенные, или грунто- вые воды. В местностях, более или менее удаленных от рек, грунтовые воды являются единственным источни- ком воды как для питья, так и для промышленных целей. Подпочвенные воды залегают на различной глубине в зависимости от строения почвы, т.-е. глубины залегания слоев, непроница- емых для воды, например глины. Ко- личество удерживаемой почвой воды колеблется от 20 до 35°/0 по объему. Часто грунтовые воды находятся на значительной глубине под рядом водо- непроницаемых слоев; оттуда их прихо- дится добывать при помощи артезиан- ских колодцев. Грунтовые воды обладают различ- ными свойствами: они могут быть жесткими, мягкими и солеными в за- висимости от состава пород, через которые они проходят или которые они пропитывают. Для промышленности вода играет не меньшую роль, чем для живой природы. Целый ряд отраслей про- мышленности потребляет огромное количество воды, принимающей уча- стие или в химических процессах или как среда, в которой производят обра- ботку материала (например кожевен- ная промышленность, красильная, писчебумажная и др.). Вода, как источник энергии, за последнее время привлекает все большее внимание; недаром ей присвоили название „бе- лого угля“. Используется или сила течения воды в реках или энергия водопадов. Паровые машины и турби- ны приводятся в движение водяным паром, получаемым в особых нагрева- тельных аппаратах, называемых паро- выми котлами. Вода для питья. Известный химик профессор Бунге говорит, что питье- вая вода должна удовлетворять сле- дующим требованиям: 1. Вода должна быть бесцветна, прозрачна, без запаха и не содержать сколько-нибудь значительных коли- честв взвешенных веществ и болезне- творных микроорганизмов1. 1 Микроорганизмами называются мельчай- шие живые существа, наблюдаемые только с помощью микроскопа. (См. Дрожжевое дело ).
ВОДА 3 2. Химический состав и температу- ра воды должны быть в течение года, по возможности, постоянны; темпера- тура должна колебаться в пределах от 6° до 12п Ц. 3. Вода должна быть в достаточной степени насыщена газами и содержать их не менее 30 см3 на 1 л, при чем наиболее важно содержание кисло- рода. 4. Вода должна содержать не более 500 мг сухого остатка на 1 л, при чем она не должна содержать больше 15 ли органических веществ и совер- шенно не должна содержать азоти- стой кислоты и аммиака. Присутствие азотистой кислоты и аммиака указы- вает на наличие восстановительных процессов, часто связанных с процес- сами гниения. Из всех природных вод этим требо- ваниям лучше всего отвечает ключе- вая вода и — реже — вода колодезная и речная. Ключевая вода, однако, лишь в редких случаях может слу- жить достаточным источником для снабжения больших городов, которые обычно пользуются водой речной или колодезной. Речная вода редко бывает доста- точно чиста, чтобы служить непосред- ственно в качестве питьевой. Какие же вещества загрязняют воду в реках, и откуда они берутся? В настоящее время главными загрязнителями реч- ных вод являются города и промыш- ленные предприятия, а также и па- роходы на судоходных реках. Осо- бенно нежелательными и ядовитыми надо считать воды, загрязненные промышленными предприятиями. Все промышленные предприятия, потре- бляющие большие количества воды, располагаются, в огромном большин- стве случаев, по берегам рек. Вода из реки, пройдя по всем отделениям фабрики, обыкновенно уже сильно загрязненная, стекает в таком виде обратно в ту же реку и уносится те- чением вниз. В зависимости от про- изводства, эти так называемые сточ- ные воды могут быть вредны в боль- шей или меньшей степени. В речных водах часто заводятся болезнетворные микроорганизмы, и тогда вода становится опасной, так как она может стать рассадником эпидемии. Как на пример можно ука- зать на холерные и тифозные эпи- демии. Кроме того в речной воде всегда есть взвешенные вещества, т.-е. она редко бывает совершенно прозрачной. Способы очистки питьевой воды. В на- стоящее время различают механиче- ские, химические и биологические спо- собы очистки питьевой воды. Механические способы очистки виды сводятся к отстаиванию и филь- трованию. Отстойные пруды часто применяются для очистки речных вод для того, чтобы освободиться от глав- ной массы наиболее крупных взве- шенных частиц. Устройство таких прудов очень несложно. По своей форме и виду они напоминают обыч- ный пруд, через который вода или очень медленно протекает, или же оставляется на определенное время в покое, после чего спускается на фильтры. Фильтрами называются приспо- собления для удаления из воды по- следних остатков взвешенных веществ, которые не отстоялись в прудах. Фильтр заполняется так называемыми фильтрующими материалами, которые обычно состоят из гравия и песчани- ка с различной величиной зерен или же из кокса. Слои фильтрующих ма- териалов располагаются по крупности так, чтобы внизу находился самый крупный, а наверху самый мелкий. Благодаря такому располоясению все загрязняющие воду частицы удержи- ваются под верхним слоем и в самом слое, что дает возможность легко чи- стить фильтры. Если расположить слои в обратном порядке, то весь фильтр сверху донизу забился бы илом, и прочистить его промыванием или удалить грязь просто механически не представлялось бы возможным. Вода, проходя через эти слои, осво- бождается от взвешенных веществ и становится совершенно прозрачной. 1*
4 ИНЖ. Н. М. КАРАВАЕВ Не всякая прозрачная вода может считаться вполне пригодной для питья; одно из главных требований, которые к воде предъявляются, это—содержа- ние органических веществ не свыше определенной нормы, а также полное отсутствие в ней болезнетворных ми- кроорганизмов. Удалить органические вещества и микроорганизмы можно различными способами. Первый способ, это— продувание воздуха через воду, которое может значительно улучшить ее качества, а продувание озона со- вершенно очищает воду. Второй способ состоит в фильтровании воды через биологические фильтры. Тре- тий способ—очистка воды кипячением. Первый способ понятен без опи- сания. Биологический спооб очистки воды. Биологическим фильтром называется обычный песчаный фильтр, верхний слой которого образует актив- ный ил, состоящий из массы бакте- рий, глинистых частиц, водорослей и т. п. Этот активный слой и слу- жит материалом, очищающим воду от органических веществ и болезне- творных микроорганизмов. Заключаю- щиеся в активном иле микроорганиз- мы поглощают органические вещества, уничтожают болезнетворных микробов и тем самым очищают воду. Биологи- ческие фильтры бывают двух типов: Рис. 1. Биологический фильтр для воды. контактные, или периодиче- ские, и оросительные, или не- прерывнодействующие. Разли- чие между ними заключается только в способах распределения воды; в пер- вых вода заливает весь фильтр, а во вторых, она разбрызгивается над филь- тром и никогда не заливает его до верха. При очистке воды контактными фильтрами воду наливают на фильтр и дают ей пройти сквозь него, после чего фильтр некоторое время стоит без воды. Затем его снова заливают (рис. 1). Химические способы очистки питье- вой воды направлены к удалению та- ких взвешенных веществ, которые Рис. 2. Водоочиститель. плохо удерживаются фильтрами, а иногда и целиком проходят сквозь них. Эти способы основаны на свойствах некоторых веществ давать с водой хлопьевидные осадки, которые, оса- ждаясь, увлекают с собой взвешен- ные частицы. Многим известно, что во время разлива рек вода бывает мутной, и в местах, где пользуются речной водой без фильтрования, к ней прибавляют немного глинозема1. Таким путем удается освободиться от мути. Кроме удаления видимой му- ти, химические вещества убивают ми- кроорганизмы и превращают их в такое состояние, при котором они не могут пройти сквозь фильтр. Очистка промышленных вод сводится к удалению веществ, обусловливающих 1 Глиноземом, или, вернее, серно- кислым глиноземом, называется про- дукт, получающийся при обработке белой гли- ны серной кислотой.
ВОДА 5 жесткость. Очистка производится хи- мическими составами с последующим отстаиванием от осадков. Для очистки применяются, главным образом, известь, сода, кремнекислые соединения и др. Один из аппаратов для очистки представлен на рис. 2. Аппарат состоит из сосуда А для растворения извести, сосуда С для растворения соды и сосуда U, являю- щегося распределителем воды. Очистка происходит в большом сосуде F. Со- суд В служит для насыщения и от- стаивания извести. Очищаемая вода вместе с известью и содой попадает в сосуд J?, там очищается, затем фильтруется через фильтр К и уходит чистой через сосуд L для питания паровых котлов или для каких-либо других целей. Сточные воды. Почти все отрасли промышленности дают большее или меньшее количество загрязненных вод, называемых „сточными водами*, Сточные воды при наличии рек обычно спускаются в них и загрязняют реку настолько, что ближайшие деревни не могут брать из нее воду для питья. С ростом промышленности количество сточных вод все увеличивается, за- грязненность рек растет, и во многих странах уже в законодательном по- рядке промышленники обязываются очищать спускаемые сточные воды от загрязняющих веществ. В зависимости от характера произ- водства сточные промышленные воды сильно отличаются как от городских, так и между собою. Очистка сточных вод гораздо труд- нее и сложнее очистки питьевых вод. В зависимости от рода загрязняющих веществ, приходится применять в ка- ждом отдельном случае специальные методы. Насколько различен может быть состав сточных вод, видно из следующего сопоставления: воды мы- ловареЦных заводов содержат много жира, щелочей, глицерина; кожевен- ные заводы дают воды с большим содержанием извести, дубильных ве- ществ, белковых веществ и др.; воды красочных фабрик содержат остатки красок и протрав, а последние часто бывают очень ядовиты. Существует несколько способов очистки сточных вод. Наиболее часто применяется способ полей орошения и биологических фильтров. Первая обработка, которой подвер- гаются сточные воды, будет отстаива- ние. Назначение этой операции — осво- бождение от взвешенных частиц и органических веществ, способных загнивать. Для отстаивания приме- няют особые более или менее слож- ные устройства, так называемые о т- стойники и септик-танки (гнилостное отстойники). Вода в от- стойниках или стоит некоторое время в покое, а потом спускается, или же Рис. 3. Отстойник для очистки воды. медленно протекает через них. Орга- нические вещества под влиянием гни- лостных микроорганизмов разруша- ются, при чем образуются газы, ко- торые в хорошо устроенных очистных установках отводятся в топки, где они сгорают. Изображенный на рис. 3 отстойник состоит из колодца, где осаждаются наиболее крупные взвешенные ча- стицы. Дно колодца сделано под не- большим уклоном, вода идет слева направо, постепенно отлагая по дну взвешенные частицы. Вода, пройдя гнилостный отстойник, где она находится 1—2 суток, больше неспособна к загниванию; она отсто- ялась от мути и поступает на окисли- тельные биологические фильтры или поля орошения, где происходит окон- чательная очистка. Поля орошения являются самым дешевым способом, но они осуществимы лишь при нали- чии больших свободных участков земли и притом участков с неглини- стой почвой. Лучший грунт для устрой- ства полей орошения — песчаник; в
6 ИНЖ. Н. М. КАРАВАЕВ этом случае не требуется укладок дренажных труб Ч Обычно поля оро- шения делаются с очень небольшим уклоном в сторону стекания жидкости; распределение вод по полю произво- дится при помощи канавок. Вода, просачиваясь сквозь почву, прежде всего фильтруется и затем, так как в почве всегда имеются микроорганиз- мы, подвергается действию бактерий, которые обладают свойством окислять имеющиеся в воде органические ве- щества. На полях, на глубине не ме- нее 1,2 м кладут дренажные трубы, 1 Дренажными трубами называются каналы, проложенные в земле и заполненные хворо- стом. По этим каналам вода отводится из почвы в реки и др. водоприемники. в которые собирается вода, очищен- ная настолько, что она может счи- таться безвредной. По этим трубам она стекает в реку или ручей. Произво- дительность полей орошения для раз- ных вод различна; так, для городских отбросов она колеблется в зависимо- сти от состава вод и характера почвы от 30 до 100 лс3 в день на 1 гектар. Биологический способ очистки сточ- ных вод в общих чертах сводится к тем же приемам, как и очистка пи- тьевых. Фильтры применяются как контактные, так и непрерыг недей- ствующие; иногда для увеличения про- изводительности фильтров их устраи- вают с приспособлением для продувки воздуха через очищаемые воды.
IL ТОПЛИВО И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ Инж. Н. М. Караваев, Топливом мы называем такие ве- щества, которые способны гореть на воздухе, при чем образуется в доста- точно короткий срок необходимое нам тепло. Вместе с тем эти вещества должны быть достаточно дешевы» Всякое топливо при сгорании дает нам тепловую энергию, которую мы различными путями можем пре- образовать в любой другой вид энер- гии: световую, электрическую, энергию движения и др. Главным источником топлива и энер- гии на земле является солнце. Количе- ство тепла, которое приносят на землю солнечные лучи, огромно. За счет этой солнечной теплоты совершаются все жизненные процессы в природе. Помимо тепловой энергии солнце дает и световую, которая также играет очень важную роль в жизни природы. Есть много процессов в при- роде, которые совершаются только на свету и совершенно или почти со- вершенно замирают в темноте. На- пример, хлорофилл, вещество, окра- шивающее листья растений в зеленый цвет и играющее огромную роль в процессах питания растений, может выполнять свою роль только на свету; если растение держать в темном месте, то разложение растением с помощью хлорофилла углекислоты воздуха — а стало быть, и питание растения из воздуха—прекращается. Теплота, посылаемая солнцем на землю, нами непосредственно не ис- пользуется. Делались попытки по- стройки паровых котлов, нагреваемых лучами солнца, но все эти попытки остались в стадии больших опытов и промышленного значения пока не приобрели. В промышленности и в обыденной жизни мы используем ту же солнечную энергию в другом виде, сжигая различные сорта топлива. Все леса, торфяные болота, залежи минерального топлива (каменные угли, нефть, сланцы и т. п.) — все это про- дукты солнечной энергии. Все виды топлива, употребляемого человеком в промышленности и обы- денной жизни, можно подразделить прежде всего на естественные и искусственные. Кроме того каждый из них, в зави- симости от физического состояния, делится на: твердые, жидкие, газообразные. Следующая таблица дает предста- вление о подразделении существующих видов топлива: Естественные Искусственные Твердые Дерево, остатки злаковых и масличных Древесный уголь, торфяной кокс, каменно- растений, торф, бурый уголь, каменный уголь, угольный кокс, каолит, брикеты, кизяк, антрацит и сланцы,
8 ИНЖ. Н. М. КАРАВАЕВ Ж Нефть, горная смола. Г а з о о Природные горючие газы. Д К И Е Бензин, керосин, мазут, спирт, древесный деготь, торфяная смола, каменноугольный де- готь, коллоидальное топливо. J Р А 3 H Ы Е Каменноугольный газ, древесный газ-, тор- фяной газ, водяной газ, блаугаз, карбуриро- ванный газ, генераторный газ, ацетилен. не определенными свойствами, кото- рые и создаются искусственной обра- боткой или изменением природных видов топлива. Теперь перейдем к описанию ха- рактеристики топлива вообще. ТОПЛИВА него постоянного веса. Увеличение в весе произойдет за счет поглощения влаги из воздуха. Первая влага, которая испарилась при лежании дерева на воздухе в су- хом помещении, называется внешней, или механической, а, вторая, ис- паряющаяся из дерева при повышенной температуре и снова им вбираемая при понижении температуры, носит название гигроскопической. Топливо, выдержанное на воздухе до постоянного веса, называется воз- душно-сухим, следовательно воздушно- сухое топливо может содержать только гигроскопическую влагу. Внешняя или механическая влажность для различных сортов топ- лива колеблется в очень широких пре- делах и зависит от многих обстоятельств. Угольный пласт может быть сухим или мокрым, и соответственно этому, и уголь, поступающий из шахты, бу- дет либо содержать много механиче- ской влаги, либо не будет иметь ее совсем. Содержание влаги может так- же изменяться от состояния погоды, если склады топлива находятся под открытым небом: после дождя топливо может содержать бблыпее количество внешней влаги, чем раньше. Гигроскопическая влага мо- жет быть удалена из топлива только при нагревании его до температуры около 105° Ц. Содержание гигроско- Из таблицы ясно видно, что разно- образие искусственных видов топлива гораздо больше, чем естественных. Это объясняется тем, что в промышленно- сти часто, в зависимости от условий производства, требуется топливо с впол- СОСТАВ Все без исключения виды топлива содержат влагу и горючую массу, а большинство—остаток, получающийся после сожжения, т.-е. золу. В зави- симости от соотношения указанных составных частей, каждый сорт то- пл и ' а может быть хорошим или плохим. Влага (вода). Содержание влаги в разных* видах топлива неодинаково; оно зависит от характера топлива и его способности поглощать влагу. В топливе различают два вида влаж- ности: внешнюю, или механиче- скую, влагу и гигроскопиче- скую влагу. Под внешней влагой подразумевают такую, которая легко удаляется из топлива при лежании его на воздухе. Полено из свеже- срубленного дерева в свежем состоя- нии может содержать около 50 °/0 во- ды. При лежании в сухом помещении оно, подсыхая и постепенно умень- шаясь в весе, дойдет до такого со- стояния, когда уменьшения в весе уже происходить не будет, т.-е. оно высохнет до постоянного веса. Значит ли это, что дерево стало сухим? Нет, оно еще несовершенно с ух о е; если это дерево положить на горячую печь и держать его в течение одного или двух дней, а затем взвесить, то окажется, что оно снова потеряло в весе, т.-е. отдало часть своей воды. При лежании в комнате оно орять увеличится в весе и дойдет до преж-
ТОПЛИВО И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 9 пической влаги для разных сортов топлива различно, но для одного и того же сорта содержание ее более или менее постоянно. Воздушно-сухие дрова содержат обыкновенно от 12 до 15°/0 влаги; в каменных углях со- держание ее колеблется от 1 до 12°/0, бурые угли содержат часто больше; для нефтяных продуктов (бензин, ке- росин и др.) содержание влаги коле- блется в пределах от 0,1 до 1%. Горючая масса. Горючая часть вся- кого топлива обязательно содержит углерод и водород, а большинство еще кислород, азот и серу. Из этих составных частей только углерод, во- дород и сера являются теплопроизво- дителями. Сера, хотя и дает при сго- рании тепло, но во многих случаях служит препятствием к использованию топлива. При сгорании серы обра- зуется сернистый газ, который дей- ствует на холодные стенки котлов и разъедает их; поэтому при выборе то- плива для котлов стараются брать то- пливо, не содержащее серы. Следовательно, ценными элементами в топливе будут углерод и водород; чем больше содержится их в горючей части, тем ценнее топливо, тем боль- ше тепла будет выделяться при сго- рании, скажем, одного килограмма. СВОЙСТВА Пригодность топлива для различ- ных целей может быть охарактеризо- вана не только его составом, но и следующими свойствами: воспламеняе- мостью (трудная и легкая), теплопро- изводительностью и жаройроизводи- тельностью. Воспламеняемость. Газообразное и жидкое топлива воспламеняются очень легко, и поэтому эта характеристика для жидкого топлива делается только в специальных случаях. Для твердых видов топлива воспламеняемость имеет очень большое значение. Твердые виды топлива бывают как легко воспламеня- ющиеся (они горят более или менее длинным пламенем), так и трудно вос- пламеняющиеся (горящие очень корот- Зола. Эта совершенно бесполезная часть топлива оказывает огромное влияние на его свойства. Чем больше золы дает топливо, тем оно хуже. По- мимо того что зола понижает тепло- производительность топлива, она часто при сжигании топлива, как говорят, шлакуется, т.-е. плавится и заливает колосники \ затрудняя, а иногда и совершенно прекращая доступ воздуха к топливу через решетку и, таким образом, останавливая горение. Золы в топливах различают легкоплав- кие и тугоплавкие. Легкоплав- кими называются такие золы, которые в топке превращаются в жидкое или полужидкое состояние; отдельные Ку- сочкй золы при этом сплавляются в одну массу, похожую на стекло. Туго- плавкие золы или не сплавляются со- всем, или только размягчаются, при чем отдельные куски не сплавляются в одну массу. Если топка идет на то- пливе с легкоплавкой золой, то, под- нимая кочергой слой угля, можно видеть стекающие вниз капли сте- кловидной массы; это и есть распла- вленная зола. Кто работал с топливом, содержащим легкоплавкую золу, тот знает, как трудно при этих условиях поддерживать правильную работу топки. ТОПЛИВА ким пламенем или совсем без пла- мени). К легко воспламеняющимся отно-> сятся: дерево, торф, бурый уголь, курной уголь, брикеты, каолит, а к трудно воспламеняющимся—антрацит и кокс. Воспламеняемость определяется со- держанием летучих веществ. Летучими веществами топлива называют ту часть его, которая удаляется при накали- вании его без доступа воздуха; чем больше летучих веществ в топливе, тем легче оно воспламеняете^. Грубо можно определить воспламеняемость 1 Металлические, обыкновенно чугунные решетки, составленные из отдельных звеньев; на этих решетках Ожигают в топках топливо.
10 ИНЖ. И М. КАРАВАЕВ следующим образом. Положить измель- ченное топливо в металлическую чашку и поставить ее на огонь; легко вос- пламеняющееся топливо скоро начнет выделять серые иди бурые пары, тут же загорающиеся от пламени спички и горящие сильно светящимся пламе- нем с бблыпим или меньшим выделе- нием копоти, в зависимости от состава горючей массы. Если такому нагрева- нию подвергнуть антрацит, то он вы- делит очень мало летучих веществ, ко- торые или не воспламенятся совсем, или дадут короткую вспышку и погаснут. Теплопроизводителыюсть. Всякое то- пливо при сгорании выделяет большее или меньшее количество тепла. Для того чтобы можно было сравнивать количество выделяемого тепла, усло- вились относить его к определенному весу, а именно к одному грамму или килограмму топлива. За единицу изме- рения тепла приняли калорию. Ка- лорией называется количество тепла, требующееся для нагревания одного грамма или одного килограмма воды ТВЕРДОЕ Начнем с самого важного и распро- страненного вида, с твердых видов топлива. Дерево Дерево является одним из самых ценных природных продуктов для че- ловека. Прежде всего, дерево—такой продукт, который в природе постоян- но возобновляется; в условиях пра- вильного ухода восстановление вы- рубленного леса идет очень быстро. Дерево занимает далеко не первое место в ряду топлива, но зато оно очень ценно в качестве строительного мате- риала. Оно легко поддается обработке и, кроме того, в сравнении с другими материалами, обладает высокими ка- чествами: малой теплопроводностью, прочностью и легкостью. Не всякое дерево можно использо- вать для постройки; необходимо иметь ровные бревна, по возможности без сучков. Такого леса не так много, и на 1° Ц. В первом случае (1 г) мы говорим о малой калории, а во втором (1 к%) — о большой кало- рии; следовательно, одна большая калория равна тысяче малых. Жаропроизводительность. Жаропро- изводительностью топлива называется наивысшая температура, которую мо- жет развить топливо при своем сго- рании. В промышленности иногда требуется получить высокую темпера- туру, тогда жаропроизводительность топ шва играет большую роль. Жаропроизводительность зависит от многих причин, кроме состава топлива; на нее влияют конструкция топки, скорость сжигания топлива, количе- ство воздуха, подаваемое в топку, и пр. Наивысшая температура дости- гается тогда, когда в топку подается возможно меньше воздуха и топливо сгорает быстро и полностью. На этом мы оканчиваем обзор общей характеристики свойств топлива и перейдем к рассмотрению отдельных его представителей. ТОПЛИВО поэтому лес, который не может быть использован для построек, идет на топливо, употребляется для нужд хи- мической и бумажной промышлен- ности и пр. СССР по своим лесным богатствам стоит на первом месте в ряду других стран. По данным Наркомзема общая лесная площадь СССР составляет 904 620000 гектаров (824174 000 де- сятин); из них удобной для разработок— 586 753 000 гектаров (538 306 000 де- сятин). Потребление дерева в довоенное время распределялось следующим образом: Дрова и строительный материал.......... 328 636 000 м* в год Углежжение и сухая пе- регонка ........... 19 664 900 » > Целлюлоза и древесная масса1 ...... 727 500 » > В сего . . 349 028 400 м* в год 4 4 Для производства бумаги.
ТОПЛИВО И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 11 Если считать, что прирост древе- сины на 1 гектар за 1 год соста- вляет 5 лс3, то получим для одной только удобной лесной площади прирост в 2 933 765 000 м3 в год, т.-е. цифру в восемь раз ббльшую, чем потребление дерева. При правильном лесном хозяй- стве эта цифра будет еще больше. В качестве топлива дерево широко употребляется в нашей стране на се- вере и в центральном районе. Дерево как топливо имеет свои преимущества и недостатки. Преимущества эти сле- дующие: легкая воспламеняемость, способность гореть длинным пламенем, малое количество золы и отсутствие серы. Все эти качества делают его незаменимым для металлургической промышленности. Благодаря легкой воспламеняемости дерево везде при- меняется для предварительного раз- жигания топок. Недостатки дерева: малая теплопроизводительность и вы- сокая влажность в свежем состоянии, достигающая 45—5О°/о. Для получения воздушно-сухих дров их приходится выдерживать очень долго (около двух лет). Состав дерева, согласно принятой номенклатуре, таков: В°еуУ^°' °ЫрЫе Влажность . . . 12—15% 35—45% Горюч, масса . . 37-84% 64, >—54,5% Зола............ 1% 0,75%. Теплопроизводи- тельность . 3500 — 4200 к ал. 2300—2500 кал. Из этой таблицы ясно видно влия- ние влажности на теплопроизводи- тельность дров: чем больше воды, тем ниже теплопроизводительность, а сле- довательно, чем суше дрова, тем они более выгодны как топливо. Это по- ложение остается справедливым для всех видов топлива. Древесина находит широкое приме- нение в качестве сырья для получения целого ряда ценных химических про- дуктов: уксусной кислоты, древесного спирта и пр. (см. главу о сухой пере- гонке дерева), а также для фабри- кации бумаги (см. главу о писчебу- мажном производстве). Торф По своему составу и характеру торф занимает промежуточное место между деревом и бурым углем. Торф как топливо может иметь только местное значение, так как он не выдерживает далекой перевозки вследствие своей легкости, с одной стороны, и сравни- тельно малой теплопроизводительности, с другой. Залежи торфа рассеяны у нас, глав- ным образом, в северной части страны. У нас имеется 18 500000 гектаров (около 17 миллионов десятин) торфя- ных болот, что при средней толщине торфяного слоя приблизительно в 2 ме- тра может дать 48 миллиардов тонн торфа с влажностью в 25°/0. Следо- вательно, если принять существующую выработку торфа в 2 450000 тонн в год и на будущее время, то этого запаса хватит на 20 000 лет. Если же принять весь довоенный годовой рас- ход топлива как норму и перевести его на торф, то и тогда запасов торфа хватило бы на 200 лет. Торф обязан своим происхождением растениям. Образование торфяного болота можно представить себе сле- дующим образом. В каком-нибудь месте образовался водоем в виде озера, га берегах которого начинает быстро развиваться водная растительность, вроде камыша. Проходят года, камыши отмирают, падают на дно, затягива- ются илом, и таким образом образуют первый слой будущего торфяного болота. Накапливающиеся мертвые ра- стения постепенно от берегов идут к центру водоема, как бы осушая его; водоем становится все мельче и мельче, затягивается осокой и постепенно превращается в мелкое болото. Осока, как и камыши, умирает, болото вы- сыхает, и появляется моховая и дре- весная растительность. Постепенно на месте болота появляются кустарники, затем береза и сосна. Под водой тем временем идет про- цесс оторфянения, заключаю- щийся в том, что растительные ос- татки под влиянием жизнедеятельности
12 ИНЖ. Н. М. КАРАВАЕВ организмов, находящихся в воде, пре- терпевают целый ряд изменений. Ми- кроорганизмы постепенно разрушают растительные остатки, и последние превращаются в сплошную бесформен- ную массу бурого цвета, в которой часто совершенно невозможно найти следы бывших растений. Вышележа- щие слои давят на нижние, уплот- няют их, осаживают на дно. Поверх- ность болота начинает затягиваться мхом, носящим название сфагно- вого мха, который быстро разви- вается и начинает расползаться дальше. Выходя за пределы водоема и подпол- зая к деревьям, он располагается у их подножья и начинает их подтачи- вать. Дерево загнивает, падает, покры- вается мхом и исчезает в болоте. Сфагнум, пушица и им подобные ра- стения являются последними пред- ставителями растительности на бо- лоте; они могут долго существовать и развиваться, накопляя материал, впоследствии превращающийся в тррф. Природные процессы часто проте- кают в самой разнообразной обста- новке, и поэтому торфообразователи, т.-е. растения, из которых происходит торф, могут быть различными, в зави- симости от условий, в которых идет образование торфа. В степных краях торф обычно осоковый или тростни- ковый, на севере же, главным обра- зом, моховый или древесно-кустарни- ковый. По характеру болот — моховые болота называются верховыми, а осоковые или луговые—н и з о в ы м и. Есть еще боровой торф, который образуется из моховых болот, зарос- ших сосной. Добыча торфа. Торфяное болото, назначенное к разработке, сначала осушают. Осушка болота заключается в том, что по болоту прокладывают канавы с небольшим уклоном. Вода из болота по канавам отводится в ближайшую реку или, при низком болоте, в водоем, откуда ее откачи- вают. После осушки болото очищают от пней и растительности (его, как говорят, „полируют*), заравнивают и потом приступают к выработке тор- фяной залежи. Добыча торфа производится или вручную или машинами. Ручным спо- собом производят резной налив- ной и формовочный торф. Резной торф получается следую- щим образом: вырывается яма около двух метров в длину и одного метра в ширину; на край ямы кладут 7-верш- ковую (30—35 см) доску и по ней прорезают торф в глубину на 35—45 о, а потом режут поперек на куски в 3—3*/2 вершка (14—16 см). Другой рабочий, стоящий в яме, под- резает торф снизу. Таким образом получаются кирпичи^ которые отвозят- ся и раскладываются на поле для сушки. Этим путем один рабочий может сде- лать 3—4 тысячи кирпичей в день. Наливной торф получается так. Торфяную массу, вынутую из залежи, собирают на помост или в особо от- веденном месте, где перетаптывают ее до получения однородной массы. По- лученную массу затем размещают по особым формам, одна из которых изо- бражена на рис. 4. Торф остается Рис. 4. Форма для торфа. некоторое время в форме, потом снова переминается, вытряхивается из формы и отправляется в виде кирпичей на поле для сушки. Формовочный способ очень похож на производство обыкновенного кирпича. Вынутый из болота торф топчется, наливается в формы, утрам- бовывается в них и отправляется на поле для просушки. Часто делают формы с подъемным дном; налитая в них торфяная масса прессуется и, таким образом, получается в виде кирпичей. К ручным способам можно отнести и кадушечный. Кадушки делаются
ТОПЛИВО И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 13 обычно деревянные, сверху более ши- рокие, чем внизу. Внутри кадушки проходит стержень, на котором сидят ножи, насаженные по винтовой линии. Рис. 5. Машина для формовочного торфа. На рис. 5 изображена такая ка- душка; торф закладывается в нее сверху и ножами прогоняется вниз, откуда, довольно плотно сжатый, он тора и пресса. Элеваторные машины состоят из элеватора и пресса. Эле- ватор представляет собой ленту со скребками. Лента двигается непре- рывно и по мере ее прохождения в нее накладывается торфяная масса, которую она подает к прессу. Пресс имеет на верху загрузочную воронку, куда сваливается с ленты торфяная масса. Из воронки торф попадает на ножи, которые его измель- чают, перемешивают и одновременно прогоняют к винту. Назначение вин- та—подавать готовую торфяную массу в мундштук, где она прессуется и откуда она выходит в виде сплошного бруска. Брусок режется на отдельные куски и отправляется на поле для про- сушки. Баггерная установка в механизации добычи торфа идет дальше. В этой машине, кроме элеватора и пресса, имеется еще баггер, назначение кото- рого в том, чтобы заменить ручной труд рабочих при выемке торфа из залежи. Баггер состоит из черпаков, Рис. 6. Машина для выемки торфа. выходит через мундштук в виде ленты, которую режут на кирпичи и сушат. Машинный торф. В настоящее время добыча торфа значительно усо- вершенствована введением механиче- ских способов. Машина для добыва- ния торфа состоит из баггера, элева- которые, двигаясь снизу вверх, за- хватывают торфяную массу, подни- мают ее и сбрасывают на элеватор или прямо в пресс. На рис. 6, изо- бражающем баггер, ясно видно, как ковш, захватив торфяную массу, пере- дает ее дальше к прессу.
14 ИНЖ. И. М. КАРАВАЕВ Есть и еще целый ряд систем ма- шин экскаваторного типа, но они имеют много общего с описанными выше, и потому мы не будем на них остана- вливаться. Торфяные кирпичи, полученные по любому способу, надо высушить, так как они содержат около 8О°/о воды. Сушка их производится в следующем порядке. Сначала раскладывают кир- пичи по одному на просушенном бо- лоте или суходоле; когда они подсох- нут, их складывают в пятки и, наконец, окончательно в высокие туры. Сушка торфа занимает в хорошую погоду около 30 дней. После сушки торф складывают в штабеля, где он остается до следующего сезона и окон- чательно подсыхает. Доставка торфа от машин на поле сушки занимает много времени и энер- гии; поэтому теперь эту часть работы также стараются механизировать. У нас находит применение транспортер Пер- сона. Транспортер состоит из беско- нечных движущихся канатов: дощечки с кирпичами торфа кладут на эти канаты и отправляют на поле сушки, где рабочие снимают их и раскладывают по полю. Такой транспортер можно отнести на значительное расстояние от машины, что значительно сокращает расходы по перевозке торфа и обору- дованию временных путей. Особняком стоит новый способ раз- работки торфяных болот, так называе- мый гидравлический способ. Этот способ особенно хорош при пни- стых болотах. Сущность его сводится к следующему. Торф размывается струей воды из брандспойта под да- влением 10—25 атмосфер. Получается жидкая кашица, которая захватывается торфососом, растирается и накачи- вается на поле сушки. Кашица на поле сушки разливается и, теряя по- степенно воду, подсыхает; когда тор- фяная масса станет достаточно твердой, ее режут колесами на кирпичи и да- лее сушат, как обычно. Состав торфа (с точки зрения его применения как топлива) не так одно- роден, как состав дерева. Воздушно- сухой торф, встречающийся в разных местах СССР содержит: Воды..............15—20° 0 Горючей массы .... 83—60®/0 Золы.............. 2—20% Теплопроизводительность 4800 — ЗСОО кал. Торф по своим свойствам близок к дереву. Он легко воспламеняется, горит обычно длинным пламенем, более или менее коптящим. Главные достоин- ства его как топлива заключаются в том, что он не содержит ни серы, ни фосфора. Содержание золы для моховых, т.-е. верховых, и боровых торфов обычно гораздо ниже, чем для луговых. Ископаемые угли Залежи угля разбросаны по лицу всей земли. Во всех известных и об- следованных угольных залежах по дан- ным различных стран имеется около 7 400 миллиардов тонн угля. Самые большие из известных залежей нахо- дятся в Северной Америке, в Соеди- ненных Штатах, запасы которых рав- ны запасам всей Европы. У нас в СССР главные залежи на- ходятся в Сибири, в Кузнецком районе (Томской губернии); эти залежи оце- ниваются в 250 миллиардов тонн; кроме этого бассейна, в Сибири известны Черемховский, Енисейский и Сучан- ский бассейны. В Европейской части СССР главные залежи находятся в До- нецком бассейне, запасы угля в кото- ром достигают 50 миллиардов тонн. Подмосковный бассейн представляет малый интерес ввиду низких качеств его угля. Небольшие залежи нахо- дятся также по реке Днепру, на юге. Общие запасы угля в СССР исчи- сляются в количестве 500 миллиардов тонн. Ископаемые угли произошли от мощ- ной растительности одной из очень от- даленных от нас эпох развития земли— каменноугольного периода. Были времена, когда в атмосфере су- ществовали условия, необыкновенно способствовавшие развитию растений.
ТОПЛИВО И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 15 В это время земля была покрыта та- кими мощными лесами, какие сейчас трудно себе даже представить. По мере того как менялись климатические усло- вия, эти гиганты мельчали, вырождаясь в более мелкие породы, которые до- шли до нашего времени, или исчезли совсем. Падавшие деревья засыпались землею, заливались водой и образовы- вали в почве слои, которые мы теперь добываем из земли в виде каменного угля. Растения, засыпанные землею, постепенно изменялись в своем составе, обогащались углеродом и наконец превращались в ископаемый уголь. Ископаемые угли значительно раз- нятся по своим свойствам, и их можно подразделить на три большие группы: 1) бурые угли, 2) каменные угли и 3) антрациты. Бурые угли по своему характеру и теплопроизводительности занимают среднее место между торфом и камен- ными углями. Залежи их распростра- нены довольно широко. Они характери- зуются большим содержанием летучих веществ, горят длинным, коптящим пламенем, редко встречаются с малым содержанием золы. Высокая зольность, сравнительно низкая теплопроизводи- тельность и большая влажность этих углей затрудняют их использование. Во время войны в Германии из них добывали нефтяные продукты. Бурые угли ценны скорее как сырье для продуктов, получающихся при их пере- работке, чем как топливо. Состав бурых углей очень разно- образен: вот состав двух видов— обыкновенного бурого угля и багхеда: I II Воды................ 25,5% 8,3% Горючей массы........66,8% 84,1% Золы..................8,7% 7,6% Теплопроизводительность 4 600яал. 7 105 кал. Вообще состав бурых углей очень разнообразен, и поэтому нельзя при- вести никаких средних данных. Каменные угли употребляются в ка- честве топлива в гораздо больших количествах, чем все другие виды то- плива, взятые вместе; кроме того они служат источником сырья для таких огромных отраслей химической про- мышленности, как красочная и фар- мацевтическая. Каменные угли можно подразделить на несколько групп, в зависимости от их свойств и применения. Различают следующие типы углей: тощие и жир- ные, длиннопламенные и короткопла- менные, спекающиеся и неспекаю- щиеся. В зависимости от назначения угля выбирают соответствующий тип. На- пример, для кузницы нужен уголь спекающийся, а для топки паровых котлов такие угли неудобны. Для коксового производства идет также спекающийся уголь, дающий плотный кокс. По составу каменные угли очень разнообразны, значительно разли- чаются они м по составу горючей массы, в связи с чем изменяется тепло- производительность и прочие свойства. Такое разнообразие в составе и свой- ствах создает возможность широкого применения каменного угля для раз- личных нужд промышленности. Добыча каменного угля. Способ до- бычи каменного угля находится в пол- ной зависимости от характера и глу- бины залегания каменноугольного пласта. Если уголь находится очень близко от поверхности земли, как, например, в Кузнецком бассейне, то разработку его ведут обыкновенным карьером, или горизонтальным ходом в полугоре, на- зываемым штольней. Если уголь за- легает на значительной глубине от поверхности, то разработка ведется шахтами. Шахтой называется коло- дезь, в котором движутся так назы- ваемые клети, служащие для подъема и спуска рабочих, а также для подъема вагонеток с углем из шахт. Внутрен- ние подземные работы в каменноуголь- ных копях производятся в очень тяже- лых условиях. При начале разработки делается один очень высокий и ши- рокий ход, называемый штреком, от которого во все стороны разбе- гаются маленькие штреки, или кори-
16 ИНЖ. Н. М, КАРАВАЕВ доры, идущие к местам разработки угля, к забою. На рис. 7 изображен главный штрек у устья шахты. При разработке курных углей часто попадаются „газовые* забои,— так они называются потому, что в них содер- жатся горючие газы, главным образом метан, который представляет собою большую опасность для работающих в этом забое. Метан с воздухом обра- зует смеси, которые легко взрываются от искр, и результатом таких взрывов бывают иногда сотни убитых и заживо дов: пневматические (работающие сжа- тым воздухом) и электрические. На рис. 8 изображено пневматиче- ское долото, которым подрезы- вают угольный пласт. Часто, если забои безопасны в смысле взрыва, уголь добывается при помощи взрывных работ. Этот способ заклю- чается в том, что в угольном пласте буравами насверливают отверстия — шпуры, закладывают в них патроны и взрывают их, при чем уголь обва- ливается в виде кусков различной ве- Рас. 7. Каменноугольные копи. Главный штрек. похороненных рабочих. Во избежание таких явлений шахты должны очень хорошо вентилироваться, что и дости- гается устройством особых вентиля- ционных ходов. Разработка каменноугольных пла- стов 1 роизводится или механически или вручную. Ручная разработка за- ключается в том, что рабочий особым инструментом, кайлом, подрезает большой кусок угля и обрушивает его. Ручной метод мало продуктивен и очень тяжел. В Англии и Америке широко распространены механические способы добычи каменного угля. При- меняются при этом машины двух ро- личины. Из забоев уголь подается на штреки, где проходят железные до- роги, нагружается в вагонетки и далее гонится к устью шахты лошадьми. Иногда передача угля к устью шах- ты производится при помощи механи- ческих транспортеров, или бесконеч- ных канатов, которые на цепи тянут вагонетки. Древесный уголь. Древесный уголь, как показывает его название, получает- ся из дерева. Для получения древес- ного угля дерево подвергается обугли- ванию в кострах, печах, или ретортах1. 1 См. Сухая перегонка дерева.
ТОПЛИВО И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 17 На Урале, где древесный уголь на- ходит широкое применение для вы- плавки лучших сортов железа, уголь няя часть, то средний канал закла- дывают. Вода, получающаяся при сго- рании и вследствие подсушки дров, Рис, 8. Пневматическое долото для добычи каменного угля. получается обугливанием дерева в ко- страх. Костры бывают стоячие и ле- жачие. На рисунке 9 изображены стоячий и лежачий костры. Для костров берут дрова, выдержанные один или два года. Место, на котором хотят ставить костер, расчищается, и на току складывают костер из дров дли- ною от 3/4 до 1 ле; в случае лежачего костра берут поленья гораздо длин- нее (2—2,8 Jf). Укладка стоячего костра начинается с установки в центре его шестов а. От центра начинают укладку поленьев, плотно прижимая их одно к другому. В конце все закладывают мелкими поленьями, чтобы придать костру нуж- ную форму. Костер покрывается вет- вями, поверх которых накладывают дерн и, наконец, костер засыпают угольной мелочью или землей. Для разжигания костра забрасывают в цен- тральный канал щепки и бересту и зажигают их. Огонь перекидывается кверху, в чепец, где загораются мелкие дрова. Когда разгорится верх- скопляется на дерновой кр ыше, костер как говорят, потеет, а горение внутри Рис, 9. Стоячий и лежачий костры для полу- чения древесного угля. идет с взрывами (стреляние костра), сопровождаемыми иногда разбрасыва- нием дерновой покрышки. Когда костер П. М. Лукьянов. Популярно-техническая энциклопедия,
IS ИНЖ. H. М. КАРАВАЕВ успокоится и начнет гореть ровно, то, пробивая в разных местах отверстия, направляют огонь в желаемое место. Из отверстий во время обугливания выделяется густой дым, который по- степенно светлеет и, наконец, стано- вится синеватым. Появление синеватого дыма говорит об окончании обугли- вания; если вести процесс дальше, то уголь будет сгорать. Когда во всех отверстиях покажется синеватый дым, их закрывают и костер глушат. Во время обжига костер сильно умень- шается в размере; чтобы он не обру- шился, временами его вскрывают и добавляют сухих дров (кормление костра). Заглушенный костер раз- бирают. Горячий уголь заливают во- дой и разгребают граблями. Получение угля в лежачих кострах в основных чертах сходно с получе- нием его в стоячих кострах. Костры делаются объемом от 25 до 310 лс3. Выход угля по весу соста- вляет около 25%, а по объему— около 5О°/о- Как топливо древесный уголь це- нится очень высоко. По своему со- ставу он почти однороден; хорошо прожженный уголь имеет следующий состав: Воды около .................. Горючей массы................ Золы......................... Теплопроизводительность...... Кокс. Торфяной кокс. Получение торфяного кокса будет рассмотрено ниже. Торфя- ной кокс как топливо менее одноро- ден, чем древесный уголь, но также мало содержит серы и поэтому являет- ся ценным топливом для металлур- гической промышленности. Состав его приблизительно следующий: Воды....................до 4<>/0 Горючей массы...........от 85°/0 до 93^0 Золы....................от 4% до 15% Теплопроизводительность от 6 500 до 80'20 кал. Получение и распространение тор- фяного кокса еще недостаточно ши- роко, так как ему трудно конкуриро- б’/о 91®/. 3°/» 7 400 кал. вать с каменноугольным коксом и древесным углем. Каменноугольный кокс—один из са- мых распространенных видов искус- ственного твердого топлива. Получение каменноугольного кокса производится в особых печах и будет рассмотрено в отделе о коксовом производстве. Широкое распространение кокса объяс- няется его высокой прочностью, что особенно важно при работе в вагран- ках1) и вообще в шахтных металлопла- вильных печах. Кокс горит без пламени; для разжигания его необходимо при- менять другие виды топлива, которые легче воспламеняются. По своему со- ставу и теплопроизводительности он очень близко подходит к торфяному коксу. Брикеты. При добыче каменного угля, в кок- совом производстве, а также при по- лучении древесного угля всегда остается довольно значительное количество ме- лочи, которая не находит себе при- менения. В связи с вздорожанием топлива появляются способы утилиза- ции этих отбросов в виде так назы- ваемых брикетов. Приготовление брикетов сводится к следующим операциям: измельчение, отсеивание, промывка, добавка цемен- тирующего вещества и прессование. Добавку цементирующего вещества делают не всегда. Угольная или коксовая мелочь не промывается только в случае ее мало- зольности. Обыкновенно, если топливо содержит более 6% золы, то перед бри- кетированием его очищают промывкой. Промытый и измельченный в вальцов- ках уголь дальше или прямо прес- суется в брикеты, или перед прессова- нием цементируется. Бурые и жирные угли просуши- ваются и прессуются горячими. Прессы бывают двух родов: непрерывнодей- ствующие и периодические. Как в тех, так и в других давление доводят до <) Вагранкой называется печь для плавки чугуна (см. Металлургию).
ТОПЛИВО И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 19 1 500 атмосфер. Тощие и сухие угли при прессовании не дают брикетов, поэтому к ним предварительно доба- вляют связующие вещества (цементы). В качестве цементов употребляются минеральные вещества и различные смолы. Минеральные цементы имеют один очень большой недостаток — они увеличивают содержание золы. Из смол для цементирования брикетов чаще других употребляется каменно- угольный пек и нефтяной гудрон в смеси с сланговым маслом. Смоляные цементы имеют перед минеральными то преимущество, что они не только не увеличивают зольности, но даже увеличивают теплопроизводительность. Брикеты представляют собой очень удобный вид твердого топлива, так как они совершенно однородны по своему составу, и все их куски одина- ковых размеров, что облегчает регу- лирование топки. Пылевидное топливо. За последнее время получает до- вольно широкое распространение пы- левидное топливо. Для этой цели при- меняется каменный уголь, а также и другие виды твердого топлива. Пре- имущества пылевидного топлива за- ключаются в том, что в таком виде можно сжигать с высоким коэффи- циентом полезного действия много- зольные топлива, которые иначе сжи- гаются с очень большим трудом. Глав- ное требование, предъявляемое к пылевидному топливу, — содержание летучих веществ, каковое при совре- менных системах не должно падать ниже 12%. Приготовление пылевидного топлива слагается из следующих операций: грубое измельчение, сушка до умень- шения влажности не выше 2—5% и тонкое измельчение. ЖИДКОЕ ТОПЛИВО. Главными представителями жидкого топлива являются различные нефтяные продукты; сюда относятся: сырая нефть, бензин, керосин и мазут. Из них бен- зин, керосин и сырая нефть идут для двигателей внутреннего сгорания, а мазут сжигается под паровыми котлами и в промышленных печах. Жидкое топливо имеет большое преимущество перед остальными видами топлива, потому что оно обладает высокой теплопроизводительностью, однород- ным составом и очень легко сжигается в топках с высоким коэффициентом использования. Обычно оно содержит очень незначительное количество воды и золы, а вся остальная масса горю- чая. Теплопроизводительность нефтя- ных остатков приблизительно около 10000 калорий. Для сжигания их применяются особые приборы, назы- ваемые форсунками, назначение кото- рых распылить нефть и перемешивать ее с воздухом для более совершенного и быстрого сгорания. Распыливание может быть произве- дено как паром, так и воздухом. Искусственные виды жидкого топлива. В качестве топлива можно использо- вать смолы, получающиеся при сухой перегонке различных продуктов. За последнее время в качестве моторного топлива применяются смеси легко ле- тучих горючих веществ. В качестве отдельных составных частей в эти смеси входят бензин, бензол, винный спирт, получаемый от брожения, и некоторые другие вещества. При сме- шении этих веществ преследуется цель получения топлива, дающего взрывча- тую смесь, сгорающую без остатка и развивающую самое высокое давление при смешении ее с воздухом в кар- бюраторах. ГАЗООБРАЗНОЕ ТОПЛИВО. Газообразное топливо является са- мым удобным для использования. Для него не требуется никаких особых устройств. Оно очень легко смеши- вается с подаваемым к нему воздухом и сгорает, не оставляя после себя ни- 2*
20 ИНЖ. Н. М. КАРАВАЕВ каких остатков. Надзор за газовыми топками и регулирование их отли- чается простотой, и поэтому обслу- живание их крайне легко и до- ступно. Естественные газы. Обычно в нефтя- ных месторождениях имеются залежи горючих газов, которые выделяются из нефтяных скважин иногда под большим давлением. Главной составной частью этих газов является болотный газ, или метан, с примесъю других различных газов и с небольшим ко- личеством азота и кислорода. Тепло- производительность м3 этих газов ко- леблется от 6 000 до 9000 калорий. Искусственные газы. Искусственные газы могут быть использованы только в местах их получения. В промышленности очень часто бы- вает нужда в топливе беззольном, легко сгорающем и развивающем очень высокую температуру. Этим требова- ниям удовлетворяет газообразное то- пливо, почему его и получают искус- ственным путем из твердого топ- лива. Все искусственные виды газообраз- ного топлива можно подразделить на следующие виды: 1) газы, получаю- щиеся в результате сухой перегонки каменного угля, торфа, дерева, нефти и т. п. (например светильный газ, коксовый, нефтяной и т. п.); 2) газы, получающиеся как продукт неполного сгорания, как то; генераторный, водя- ной, смешанный, газ доменных печей; 3) карбюраторные газы, т.-е. газы, получаемые продувкой воздуха через карбюраторы, где он насыщается па- рами горючих веществ, и 4) газы, по- лучающиеся при химических реакциях, как, например, ацетилен. Большое промышленное значение получили только первая и вторая группы, а две последние имеют при- менение только в мелких установках. Светильный газ, газ коксовых печей и нефтяной газ, получающиеся в ре- зульте сухой перегонки каменного угля и нефти, очень близки друг к другу по своему составу и тепло- производительности. Светильный газ по сравнению с га- зом из коксовых печей, имеет более высокую теплопроизводительность. Теплопроизводительность его на 1 л<3 около 5 000 кал. Эти газы являются самыми ценными из других газообраз- ных видов топлива, так как они позво- ляют без особых приспособлений полу- чать очень высокие температуры. Газ из коксовых п?чей находит себе ши- рокое применение как в качестве топлива для газовых двигателей, так и для металлургической промышлен- ности. Светильный газ употребляется для освещения и в домашнем обиходе. Средний состав светильного газа Мо- сковского газового завода следующий: Водорода...............46 °/0 Метана.................33 % Тяжелых углеводородов . . 5% Окиси углерода........10 о/о Углерода............... 3% Азота................. 3 % Генераторный газ. Генераторный газ есть продукт неполного сгорания то- плива. Образование его можно пред- ставить себе следующим образом: в особый аппарат, называемый гене- ратором (рис. 10), помещают топ- ливо достаточно высоким слоем (около 1 л<). Снизу его разжигают и вдувают воздух, а вверху по отводной трубе собирают генераторный газ. В топливе генератора можно разграничить четыре зоны. Нижняя зона работает как обыч- ная топка; в ней топливо сгорает до конца с образованием конечных про- дуктов сгорания (углекислоты и воды). Образовавшиеся газы, нагретые до 1 100—1 200° Ц, поднимаются выше и попадают во вторую зону, где про- исходят процессы, обратные горению. Эта зона называется восстановитель- ной; в ней углекислота, вступая в ре- акцию с углеродом топлива, разла- гается и образует продукт неполного окисления углерода — окись угле- рода. Этот продукт есть газ, кото- рый, соединяясь с кислородом воздуха, может гореть. Образовавшаяся в ниж- ней зоне вода, попадая во вторую зону, тоже вступает в реакцию с угле- родом топлива, разлагаясь и образуя
ТОПЛИВО И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 21 окись углерода и водород; оба послед- ние вещества газообразны и горючи. Получившийся газ проходит выше, в третью зону, где отдает тепло топ- ливу, вызывая его разложение, почему эта зона и называется зоной сухой перегонки топлива. Наконец, газ попа- дает в самую верхнюю зону, в которой происходит подсушивание топлива. Рис. 10. Генератор для получения газа. Генераторный газ как топливо зна- чительно уступает пэ теплопроизводи- тельности газам первой группы. Сред- няя его теплопроизводительность 1 100 калорий на 1 л<3 хорошего газа. Для получения высоких температур часто и генераторный газ и подаваемый для горения воздух предварительно нагревают до высокой температуры. В таких услових генераторный газ в печи может развить температуру в 1 500—1 600° Ц. Водяной газ получается при про- пускании водяного пара через раска- ленный кокс. Он получается в аппа- ратах, подобных генератору, и самый процесс его получения состоит в том, что через генератор по очереди про- дувают то воздух, то водяной пар. Продувка воздуха, называющаяся в практике горячим дутьем, делается для того, чтобы поднять температуру кокса приблизительно до 1200° Ц, после чего закрывают ток воздуха и через генератор продувают водяной пар; при этом пар разлагается с обра- зованием окиси углерода и водорода. Образование этих веществ происходит при температуре не ниже 700—800° Ц; поэтому, как только кокс охладится до названной температуры, вдувание пара прекращается и снова начинают продувать через генератор воздух, чтобы вновь поднять температуру в печи до 1 100—1 200° Ц. Обыкновенно генераторы для водя- ного газа работают правильно, как часы; например 8 минут продолжается горячее дутье (воздух), после чего 5 ми- нут—холодное дутье (водяной пар), снова 8 минут горячего дутья и 5 ми- нут холодного и т. д. Водяной газ имеет большую тепло- проводную способность (около 2 500 калорий на 1 л<3). При сгорании он развивает очень высокую температуру и поэтому применяется в тех случаях, когда такая температура требуется. Смешанный газ получается при одно- временном действии на уголь паров воды и воздуха. Количество водяного пара дается с таким расчетом, чтобы температура в зоне образования газов не падала ниже 1 000° Ц. Смешанный газ находит применение там же, где и генераторный газ. СУХАЯ ПЕРЕГОНКА ДЕРЕВА. Сырье. Сырьем, как это ясно из за- головка, служит древесина. Для сухой перегонки можно брать древесину де- рева любой породы, но продукты, по- лучающиеся при этом, будут не всегда одинаковы и по составу и по качеству.
22 ИНЖ. И. м. j&apabaeb Деревья можно подразделить на две очень большие группы, именно: ли- ственные и хвойные. Такое разделение по чисто внешним признакам удиви- тельно хорошо соответствует разделе- нию их по продуктам сухой перегонки. Лиственные породы, из которых сухой перегонке подвергают, главным обра- зом, березу, дуб, осину, реже клен и ольху, дают, как главные продукты, древесный спирт, уксусную кислоту, ацетон, деготь, и уголь. Хвойные породы, из которых перерабатываются сосна, ель и, редко, пихта и лиственница, дают, как глав- ные продукты, скипидар, масла, смолу и уголь, а спирт, уксусную кислоту и ацетон лишь в таких не- больших количествах, что получение их сопряжено с устройством сложных и усовершенствованных установок. При перегонке лиственных пород дерево распиливается и раскалывается на поленья, длиною около 3/2 м и тол“ щиною не более 13 — 18 см. Дрова, идущие на сухую перегонку, должны быть высушены как можно лучше, так как чем суше дерево, тем меньше за- трачивается дров на процесс его сухой перегонки и тем крепче получаются все водные погоны, что тоже дает зна- чительную экономию в топливе при переработке продуктов перегонки в кислоту, спирт и ацетон. Хвойные по- роды подвергаются сухой перегонке, которая в этом случае называется смо- локурением, для каковой цели бе- рут либо древесину, либо осмол. Осмолом называются обгнившие пни или древесина. Если сосновый пень оставить в земле, то приблизительно через 10 лет он обгниет, и внутри его останется так называемая редька, которая представляет собой древесину, настолько сильно пропитанную смолой, что в тонких слоях она просвечивает. То жэ самое иногда происходит и со стволом. В первом случае мы имеем пневый осмол, а во втором—стволо- вый или волочковый. Употребляемый для смолокурения осмол, как и древе- сина, измельч ается в куски длиною около 2/2 м. Состав древесины. Древесина, неза- висимо от породы дерева, состоит из углерода, водорода, кислорода, очень незначительных количеств азота и серы и около 1°/0 золы. Но приведен- ный, так называемый элементарный состав дает очень мало данных для характеристики древесины различных пород; поэтому работы многих ученых с давних пор направлены были в сто- рону выяснения отдельных веществ, входящих в состав древесины, и их свойств. В настоящее время прини- мают, что главные составные части древесины суть: целлюлоза, лиг- нин и гемицеллюлоза; кроме них встречаются также смолы, ка- меди, дубильные вещества, краски и другие вещества, но все они являются добавочными и встречаются не всегда. Сухая перегонка. Под сухой пере- гонкой вообще подразумевают про- цессы разложения органических ве- ществ, происходящие при более или менее высокой температуре в отсут- ствии воздуха. В зависимости от пере- рабатываемого материала, температура колеблется, начиная с 400° Ц для дерева и доходя до 1100° Ц для ка- менного угля. Явления, происходящие при сухой перегонке вообще и дерева в частно- сти, необычайно сложны и до сих пор еще мало разъяснены. Сложные ве- щества, как клетчатка, лигнин, геми- целлюлоза и все другие, входящие в состав древесины, под действием вы- сокой температуры претерпевают це- лый ряд изменений, в результате ко- торых они распадаются, превращаясь частично в легко летучие вещества, выделяющиеся в виде паров и газов, а частично переходя в древесный уголь. Процесс сухой перегонки дерева происходит, в главных чертах, так: сначала идет подсушивание древесины, которое заканчивается при темпера- туре около 150° Ц; разложения во время подсушивания почти нет, и за- метным оно становится только начиная от 150° Ц и выше. По мере повыше- ния температуры количество жидких и газообразных продуктов увеличи-
ТОПЛИВО И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 23 вается, и при 270—280° Ц начинается бурное разложение древесины с выде- лением значительного количества тепла. Главная масса жидких погонов выде- ляется до температуры 350° Ц, и дальнейшее повышение температуры увеличивает количество дестиллатов1 * очень мало; но при низкой темпера- туре уголь получается мягкий, и, по- этому, для того чтобы получить уголь хорошего качества, обыкновенно пере- гонку заканчивают только тогда, когда древесина нагревается до 430—450° Ц. Аппараты для сухой перегонки дерева. Системы реторт и печей, применя- емых в отдельных случаях для сухой перегонки дерева, зависят от раз- ных условий, из которых главными являются: потребность рынка в разных продуктах производства и стоимость оборудования различных систем. Вто- рая причина имеет второстепенное значение, но первая является решаю- щей. В местах, где имеется большой сбыт угля и нет сбыта кислоты и спирта, устраиваются установки, кото- рые обеспечивают получение хорошего угля, и совершенно не предусматри- вают полного сгущения всех остальных продуктов сухой перегонки, выпуская их наружу или отводя в топку печи. Обыкновенно сухую перегонку де- рева производят в железных или сталь- ных ретортах различной емкости, от 2,5 до 38 м3 (от 3/4 до 4 куб. саж.) дров. В кустарной промышленности распространены так называемые „ка- заны*, имеющие различную форму (четырехугольные или цилиндрические). Прежде употребляли казаны желез- ные клепаные; в настоящее время их можно делать сварными, что обеспечи- вает полную герметичность, тогда как в клепаных казанах заклепочные швы, плохо расчеканенные, могут пропускать газы, благодаря чему часть продуктов перегонки будет теряться. Такие казаны 1 Дестиллатами назыв. те жидкие продукты, которые получаются при сухой перегонке дерева. обычно кладутся в печь горизонтально, как это показано на рис. 11, где а — топливник, куда загружаются дрова. Топливник перекрыт сводом для того, чтобы пламя не прикасалось непосред- ственно к железу, что вызывало бы быстрое изнашивание казана. Стрелки показывают направление движения го- Рис. 11. Казан для сухой перегонки дерева. рячих газов, обогревающих казан. В подобного рода устройствах после окончания перегонки приходится до- вольно значительное время охлаждать реторту,- чтобы выгрузить уголь, так как иначе он на воздухе воспламе- няется. Охлаждение это вызывает за- держки в производстве, понижает про- изводительность печи и обусловливает затрату лишних дров на отопление для разогревания остуженной лечи. Чтобы избежать потери времени и лишнего расхода топлива, делают вертикальные выемные реторты. На рис. 12 изображена такая ре- торта во время поднятия ее из печи. На верху по печам ходит подъемный кран или лебедка для поднятия ре-
24 ИНЖ. Н. М. КАРАВАЕВ торты, в которой перегонка закончена; такую реторту отвозят для охлаждения. Вместо вынутой реторты сейчас же вставляют другую со свежими дровами. В печах такого устройства уничтожены как задержка, так и лишний расход топлива; однако такие печи значи- тельно сложнее и дороже, что огра- ничивает их распространение. В Америке стандартная реторта вме- щает 50—75 ле3 древесины. Длина та- кой реторты 17 лс, высота 2,5 м и ширина 1,8 ле; делаются они из стали. Для отвода продуктов сухой перегонки они снабжены двумя выводными па- трубками. Реторты делаются четы- рехугольными или цилиндрическими. Отапливаются они с двух сторон одно- временно. Дрова в них загружаются вагонетками емкостью каждая в 10 ле3. Когда перегонка окончена, то ваго- нетку с горячим углем перекатывают в такие же углетушители, которые отличаются от реторты только отсут- ствием газоотводных патрубков. Таким образом эти реторты работают так же, как и непрерывно действующие или выемные Реторта любой системы имеет отвод- ную трубу для продуктов, улетучиваю- щихся во время сухой перегонки. Труба, отводящая пары и газы, рас- полагается либо вверху реторты либо внизу. Некоторые рекомендуют делать ее, в случае вертикальных реторт, на одной трети высоты реторты от низа. Газоотводная труба соединяется с хо- лодильником или, в более совершен- ных установках, сначала со смоло- отделителем, а затем с холодильником, где происходит разделение веществ жидких при обыкновенной темпера- туре от несгущаемых газов. Холодильники, применяемые при су- хой перегонке дерева, очень разно- образна, начиная е кустарных дере- вянных и кончая трубчатыми. Оста- вляя в стороне деревянные, как выполняющие свое назначение далеко не совершенно, укажем на две наибо- лее распространенные системы холо- дильников: змеевиковые и трубчатые. Первые часто применяются кустарями, а последние вытесняют все другие в крупной заводской промышленности. На рис. 13 изображен змеевиковый медный холодильник. Он состоит из медных трубок, соединенных фланцами. На рис. 14 изображен трубчатый хо- лодильник. Вода в нем входит снизу и вытекает сверху, а газы наоборот— входят сверху, а выходят снизу. Хо- лодильник имеет съемную верхнюю крышку и дно, поэтому в случае нужды его легко можно прочистить. Рис. 13. Змеевиковый холодильник. Стекающая из холодильника жиж- ка поступает в отстойные чаны, сде- ланные из дерева, где она отстаивает- ся. Жижка представляет собой смесь древесной кислоты с дегтем. Во время отстаивания она разделяется на два слоя; верхний водный слой содержит уксусную кислоту, древесный спирт, ацетон и многие другие вещества, а нижний—деготь. Отстаивание зани- мает несколько дней; чем дольше и лучше будет отстоена жижка, тем чи- ще, лучше, а следовательно, и дороже получается уксусная кислота. Хотя большая часть уксусной кисло- ты, древесный спирт и ацетон нахо- дятся в водной части, но некоторое количество их всегда остается в дегте, и, поэтому, для отделения их от дегтя последний подвергают пропариванию в деревянных сосудах. Обыкновенно
ТОПЛИВО И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 25 деревянный сосуд снабжается двумя медными змеевиками: один для глухого пара и другой — для острого1. Сначала деготь нагревают глухим змеевиком, при чем отгоняется вода, потом пуска- ют острый пар и отгоняют кислоту, спирт и ацетон, с которыми отгоняет- ся также и часть дегтя. Первое время гонятся масла легче воды, а если про- должать перегонку долго, то появля- ются тяжелые масла, которые осажда- ются на дно. Полученный отгонкой водный дестиллат соединяется с отстой- ным и дальше перерабатывается на спирт или древесный порошок, уксусный порошок, уксусную кислоту и ацетон. Если хотят получить серый древес- ный порошок, то древесную кислоту обрабатывают известью и хорошо от- стаивают; при этом часть растворенно- го дегтя всплывает и его удаляют. Отстоенный раствор переводят в же- лезный куб и отгоняют спирт и ацетон, а затем остаток выпускают из котла и уваривают в плоских противнях до консистенции густого теста, после чего его сушат в сушилках. Для получения белого порошка от- стоенную жижку подвергают перегонке и потом уже обрабатывают известью. Получение уксусной кислоты. Уксусная кислота получается из уксусного порошка при обработке его соляной или серной кислотой. При раз- ложении , порошка соляной кислотой кислота получается чище, и, кроме того, самое разложение идет гораздо легче, так как получающийся в резуль- тате хлористый кальций очень легко растворим в воде. При разложенйи же серной кислотой получается трудно рас- творимый в воде гипс, и, поэтому, для более полного и успешного разложе- ния необходимо перемешивать постоян- но массу самым тщательным образом. Разложение ведется обыкновенно Ттри нагревании в отдельных чанах или 4 «Глухим паром» назыв. пар, который не попадает в жидкость, а идет по змеевику. «Острым паром» назыв. пар, поступающий не- посредственно в нагреваемую среду. специальных кубах. При работе с со- ляной кислотой получается прозрач- ный раствор, который наливают в куб и отгоняют уксусную кислоту глухим паром. В случае серной кислоты рабо- та сложнее, так как приходится отго- нять уксусную кислоту от гипса и избытка серной кислоты. При перегон- ке под обыкновенным давлением при- ходится поднимать температуру гораз- до выше 160° Ц, при чем возможны, во-первых, процессы восстановления и разложения серной кислоты, а во- вторых, выделение очень ядовитого сернистого газа. Теперь применяют перегонку под уменьшенным давлени- ем, иначе называемую перегонкой в ва- кууме, что позволяет значительно сни- зить температуру перегонки, не подни- мая ее выше 160° Ц. Получающаяся сырая уксусная кис- лота, в зависимости от порошка и спо- соба разложения, содержит чистой уксусной кислоты до 50%. Сырая уксусная кислота содержит в виде примесей серную кислоту, медные соли, пригорелые вещества и т. п.; для очи- стки она подвергается вторичной пере- гонке в колонных аппаратах такой же системы, как и при получении древесного спирта. На рынок кислота поступает в виде следующих сортов: техническая уксусная кислота, содержащая от 30 до 50% уксусной кислоты, уксусная эссенция (80% кис- лоты) и ледяная уксусная кислота (100% уксусной кислоты). Получение древесного спирта. При переработке Подсмольной воды получается древесный (метиловый) спирт крепостью от 3 до 10%, в за- висимости от способа получений. Сырой спирт подвергаете^ дальней- шей переработке для очистки его от примесей как высоко кипящих, так и низкокипящих. Очистка спирта Про- изводится в колонных перегонных аппаратах. Погоны, собираемые из колонны, разбивают на три части: первый, со-
26 ИНЖ. и. М. КАРАВАЕВ держащий ацетон и разные эфиры, в количестве 15—60%, средний, со- держащий 94% спирта и около 2% ацетона, и последний, содержащий высоко кипящие вещества. Среднюю фракцию можно переработать дальше и получить совершенно чистый древес- ный спирт. ПОЛУЧЕНИЕ ДЕГТЯ. Деготь, получающийся в отстойных чанах, немного тяжелее воды, удель- ный вес его около 1,08; он содержит небольшое количество уксусной кис- лоты и до 10% воды. При перегонке из него можно получить следующие продукты: Легкого масла..................13,5 °/° Тяжелых масел.............от 10—30 °/ Смолы.........................до 75°/о Потери и пр. .............от 3—4°/0* Из дегтя путем перегонки можно выделить ряд ценных продуктов, как, например, креозот1, гваякол и др., находящих широкое применение в медицине и промышленности. Смола хвойных пород. В то время как при перегонке ли- ственных пород самыми ценными про- дуктами считают водную часть дестил- латов, в случае хвойных пород, наобо- рот, самым ценным продуктом является смола. Водная часть дестиллатов хвой- ных пород содержит мало уксусной кис- лоты и спирта, и получение их из под- смольной воды выгодно только при очень совершенных конденсационных системах, позволяющих дробное охла- ждение и получение концентрирован- ных растворов кислоты и спирта. Смо- ла же хвойных пород содержит ски- пидар, смоляные масла и твердую смолу. Смолокурение. Сухая перегонка хвой- ных пород называется смолокуре- нием. Самый процесс сухой перегон- ки и получающиеся при этом продукты отличаются от таковых в случае, ли- ственных пород. Сосна ёлужит основ- ным сырьем для смолокурения как в виде свежей древесины, так и в виде 1 Креозот применяется для предохранения (консервирования) дерева от гниения. См. «Основная химическая промышленность»—хло- ристый цинк. осмола. В древесине сосны содержится в особых смоляных ходах смола, кото- рая выходит из дерева, если его пора- нить, в виде живицы. Эта смола заклю- чает большое количество легко летучих веществ, выгоняющихся при низкой температуре и дающих продукт, назы- ваемый скипидаром. Мы видели, что продукты сухой перегонки при лиственных породах начинают выде- ляться только при температурах выше 150° Ц и только после того, как на- чалось разложение древесины; при перегонке сосны можно, осторожно нагревая ее, отогнать неизмененный скипидар. Получающиеся дестиллаты делят на водные дестиллаты и смолу. Водные дестиллаты представляют небольшую ценность и на наших заводах отбра- сываются. Смоляные же дестиллаты состоят из печного скипидара (назы- ваемого так в отличие от серного, о котором будет сказано ниже) и смо- лы. Качество как скипидара, так и смолы сильно разнится в зависимости от устройства печей, способа гонки и сырья. Этот вид промышленности со- средоточен весь в руках кустарей, ра- ботающих по методам, разработанным их отцами и дедами. Главным продуктом надо считать скипидар. Он получается очень загряз- ненным, и для получения рыночного продукта его необходимо подвергнуть очистке. Очистка скипидара заклю- чается в его перегонке с последующей обработкой соляной кислотой и ще- лочью. Канифоль и скипидар. Сосна и ель дают очень ценные продукты в виде канифоли и скипидара, добываемых из них подсочкой или экстрак- цией. Раньше уже упоминалось, что в дре- весине хвойных пород имеются так на-
ТОПЛИВО И ИГО ИСПОЛЬЗОВАНИИ 27 зываемые смоляные ходы, наполненные смолой, которая вытекает в местах поранения дерева. Смола эта по своему химическому составу очень сложна и изучена еще недостаточно. Для добычи этой смолы подрезают кору и счищают часть древесины, т.-е. производят искус- ственное поранение дерева, и выделя- ющуюся смолу собирают. Такой способ добычи этой смолы получил название подсочки, а выделяющаяся смола называется живицей. Рж. 15. Инструмент для подсочки дерева. Подсочка. Методы подсачивания в различных странах различны. Подсочка может быть сделана «на смерть» или «на жизнь». Подсочка на смерть ве- дется у нас и в Америке. Современ- ный американский способ подсочки отличается от старого тем, что в нем не вырубают карманов, а подвешивают чашки, в которые живица стекает по желобкам. Дерево для подсочки под- готавливают за 2—3 недели до начала собирания живицы. Ствол с южной вскрывая новые клетки, и так каждую неделю снимают стружку около 25 мм ширины и 15—18 мм глубины. Сте- кающая живица попадает на желоба, по которым она поступает в специаль- ные цинковые чашки, откуда, по мере накопления, она выбирается и отпра- вляется для переработки на скипидар и канифоль. Живица не вся стекает в чашку; часть ее сгущается настолько, что она перестает течь и остается на дереве; в этом случае ее соскребывают и собирают отдельно от жидкой жи- вицы, так как она дает меньший вы- ход скипидара и более темную кани- фоль. Переработка живицы. Живица, со- бранная за летний сезон, поступает на завод для переработки ее на кани- фоль и скипидар. Аппаратура про- стого завода очень несложна и обык- новенно состоит из перегонного куба, холодильника в виде змеевика и прием- ного чана. На рис. 16 изображена ку- старная установка для переработки живицы. На рисунке видна платформа для бочек с живицей; с этой платфор- мы производится загрузка перегонного куба. Далее помещаются перегонный куб, вмазанный в кирпичную кладку, с топкой внизу, отводная труба, со- Рис. 16. Установка, для переработай живицы. стороны очищается от коры, и с на- ступлением теплой весенней погоды начинают подсачивание, для чего осо- бым инструментом, изображенном на рис. 15, делают борозды под углом, перерезая клетки заболони, из кото- рых и вытекает живица. Со временем живица загустевает, закупоривает от- верстия и перестает вытекать; тогда делают следующую борозду выше, единяющая куб с холодильником, хо- лодильник и деревянный приемный чан. Куб и. змеевик холодильника делаются из меди. Живица с водой загружается в куб и нагревается. Так как в кубе есть вода, то гонится смесь воды и скипидара; если вода перестает гнаться, то • в куб добавляют горячей воды из холодильника через воронку в шлеме куба. Конец перегонки определяют,
28 ИНЖ. Н. М. КАРАВАЕВ беря пробу погона, стекающего из змеевика, и кончают, когда погон почти целиком состоит из воды с очень не- большим количеством скипидара. После отгонки скипидара огонь в топке за- ливают и спускают нагретую прибли- зительно до 150—200° Ц канифоль в особые деревянные сборники, пред- варительно пропуская ее через сито для удаления веток, щепы и др. за- грязняющих веществ. Экстракционный способ добывания скипидара и канифоли. Этот способ основан на способности канифоли рас- творяться в различных веществах. Растворителей канифоли много, но в промышленности пока получил распространение только тяжелый бен- зин. Сырьем для этого производства слу- жит осмол, как пневый, так и волоч- ковый. Обычно в производство идут пни, остававшиеся в земле не менее 10 лет, т.-е. совершенно обгнившие. Осмол поступает на завод в более или менее крупных кусках, примерно, около 0,6—0,8 м длиной. Первая операция, которой он подвергается на заводе,— это сортировка для отбора хороших пней от случайно попавших плохих. Сортированный пень идет на дробле- ние. Дробление производится в особых рубильных или терочных машинах, после которых щепка попадает в де- зинтегратор, где она окончательно измельчается. Измельченный осмол за- гружается в экстракторы. Осмол в экстракторах подвергается сначала пропариванию для удаления из него скипидара. Пропаривание продолжает- ся обыкновенно около четырех часов. Когда весь скипидар из осмола уйдет, экстрактор заполняют бензином, на- стаивают некоторое время, спускают бензин, настаивают снова и продолжа- ют это, пока удалят почти всю кани- фоль, что занимает около 5—8 часов. Когда экстракция закончена, то снова пропаривают щепу в экстракторе для удаления из нее остатков бензина, после чего экстрактор разгружают и снова загружают свежей щепой; От загрузки до загрузки проходит около 16 часов. Выгруженная щепа представляет отбросы производства и дальше исполь- зуется или как топливо или для пере- работки на бумажную массу или цел- люлозу (см. производство бумаги). Продукт, полученный при пропари- вании осмола, не будет чистым скипи- даром; он желтого цвета и содержит также и сосновые масла. Для полу- чения чистого скипидара сырой ски- пидар перегоняют и очищают, после чего получается совершенно бесцвет- ный и чистый скипидар и масла. Рас- твор канифоли в бензине, для удале- ния бензина и масел, которые не бы- ли удалены при пропаривании на ски- пидар, также подвергают перегонке с водяным паром. По удалении бен- зина и масел получается рыночный продукт—канифоль. КОКСОВАНИЕ ТОРФА. Торф, подобно дереву, при сухой перегонке дает три вида продуктов,— именно: газы горючие и негорючие, жидкие продукты (водные и смолы) и твердый кокс. Сухая перегонка торфа ведется рав- ными способами, начиная с самого простого, ямного, и кончая сложными ретортными установками. Самым несо- вершенным цз них будет, конечно, ямный способ, так как при нем исполь- зуется только один продукт—кокс, жидкие же и газообразные продукты не улавливаются и частью сгорают в куче, частью улетают в воздух в виде дыма. Когда мы рассматривали торф в главе о топливе, то там указывалось, что торф встречается в степных боло- тах в виде так называемого низинного торфа и в виде мохового—верхового торфа. Торф низинных болот отли- чается своей сравнительно высокой зольностью и рыхлостью, а так • как при коксовании торфа выход кокса равен приблизительно 33°/0, то, следо-
ТОПЛИВО И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 29 вательно, содержание золы в нем уве- личивается втрое. Поэтому для коксо- вания выбирают торф, по возможности, беззольный. Второе требование, предъ- являемое к торфу, идущему на коксо- вание, это—его хорошее разложение. Хорошо разложившимся торфом назы- вается такой, в котором или очень трудно или совершенно невозможно найти растительные остатки, из кото- рых он образовался. Надо всегда брать для коксования машинный торф, так как из него получается кокс более плотный и прочный по сравнению с ручным. Самый простой и дешевый способ коксования торфа, это—ямный спо- соб. В основных чертах он сводится к следующим операциям: подготовка ямы, разжигание, наблюдение за ходом коксования и, наконец, ломка костра или ямы. Для ямы выбирается место * « Рис. 17, Яма для коксования торфа. с глинистым грунтом; если же грунт песчаный, то приходится под высти- лать кирпичом. На выбранном месте делают яму шириною в Г/2 м, длиною 5 лс, глубиною в одном конце 0,2 ле, в другом—0,5 м. На дно ямы укла- дывают балки вдоль, всего 5 балок, на которые укладывают поперечные балки на расстоянии не более 22 см одна от другой. Подготовленная таким образом яма загружается торфом так, чтобы она имела среднюю высоту в 0,85 ле, считая от пода ямы. Торф сверху обкладывают соломой или осо- кой и засыпают угольной мелочью, называемой потьей. На рис. 17 изо- бражена такая яма, подготовленная к коксованию; буквы на рисунке озна- чают следующее, а—под ямы, б и в— деревянные балки; г—нижний слой торфа; д—торфяные кирпичи; в—слой соломы или осоки; ж—потья, которая является отбросом и представляет со- бою коксовую мелочь, оставшуюся от предыдущих коксований. Глубокий ко- нец ямы называется головным, а мел- кий—хвостом. Разжигание ямы начи- нается с хвоста, для чего на хвосте раскладывается костер. Когда костер сильно разгорится и начнет гореть торф и деревянные балки, то засыпа- ют горящую часть потьей для того, чтобы заглушить горение и перевести яму на коксование. Необходимое коли- чество воздуха в кучу доставляется через отверстия в хвостовой части, а также через пористый покров кучи. В головной части снимают бревно благодаря чему получается нечто вро- де трубы, через которую выходят из ямы все продукты горения; за заж- женной ямой необходим постоянный надзор, так как иногда в отдельных местах может пробиться огонь, и тогда весь торф сгорит, поэтому, если начи- нается очень сильное выделение дыма где-нибудь в куче, то это место надо засыпать потьей и утоптать или при- бить лопатой. Весь процесс продол- жается 5 — 6 дней; один день дают коксу остывать и затем разбирают яму. Выход кокса из хорошего воздуш- носухого торфа получается в 27—28%. Существуют печи для коксования, которые мало отличаются от простого костра или ямы. Коксование в них производится за счет теплоты продук- тов горения, которые проходят через загруженный в печь торф. К таким печам относится, например, печь Швар- ца. Далее следуют печи с внешним обогревом; в них; нагревание камеры, в которой происходит коксование, про- изводится через металлические или кирпичные стенки. Последние печи являются самыми совершенными. Их можно подразделить на два типа: пе- риодические и непрерывнодействую- щие. Представителем непрерывнодействую- щих печей может служить печь Ци- глера, изображенная на рис. 18. Эта печь имеет то преимущество перед всеми остальными печами, что из нее все время через определенные проме- жутки выгружают готовый кокс и за- гружают торф. Как видно из рисунка, печь Циглера состоит из двух реторт
30 ИНЖ. Н. М. КАРАВАЕВ с одним общим разгрузочным отвер- стием. Самая реторта продолговатой формы с закругленными узкими сто- ронами, высотою около 10 м. Нижняя часть реторт сложена из огнеупорного кирпича, верхняя—из чугунных звень- ев. По верху реторт имеются приспо- собления с для загрузки торфа, а вни- зу они заканчиваются разгрузочной воронкой а. Все отверстия, как загру- зочные, так и разгрузочные, имеют Рис. 18. Непрерывно действующая печь для коксования торфа. герметические запоры. Реторты обо- греваются двумя топками, расположен- ными на разных высотах. Нижние топки обозначены на рисунке буквой J, а верхние—буквой е. Дымовые газы из нижних топок проходят по дымо- ходам FyF2 и т. д., соединяются с га- зами из топки в, поднимаются кверху и оттуда уходят в общий дымоход. В топках можно жечь торф; имеются также особые горелки для сжигания горючих газов, образующихся при су- хой перегонке торфа. Продукты сухой перегонки выходят из реторт по тру- бам i и к и поступают в конденсаци- онную систему, где они постепенно охлаждаются, и часть их сгущается, давая водную часть и смолу, а дру- гая часть — несгущающиеся газы— эксгаустором (насосом) или паровым инжектором отсасывается и проталки- вается дальше по трубам к топкам печей и паровых котлов. Продукты сухой перегонки торфа. Су- хая перегонка торфа дает три про- дукта: твердый—кокс, жидкий—под- смольную воду и смолы, и газообраз- ный. Коксование в печах Циглера дает продукты сухой перегонки в следую- щих количествах: Кокса...........................36% Смолы..........................4,5% Воды..........................40,0% Газов.........................27,0% Кокс, в отличие от исходного мате- риала—торфа, обладает более высо- кой теплопроизводительностью, и по- этому часто самое коксование торфа называют процессом ^облагоражива- ния44 торфа. В состав кокса входит много углерода и меньше кислорода и водорода, чем в состав торфа. Хо- роший торфяной кокс по физическим свойствам более или менее близко под- ходит к каменноугольному. Он имеет серый стальной цвет, при ударе издает металлический звук и хорошо сопро- тивляется раздавливанию. ГАЗОВОЕ И КОКСОВОЕ ПРОИЗВОДСТВО. Газовое и коксовое производство очень сходны между собой как по сути процессов, так и по характеру получающихся продуктов. В том и дру- гом случае сырьем служит каменный уголь. Разница заключается в качестве и количестве конечных продуктов про- изводства, а именно: в газовом про- изводстве главная цель—получить больше газа с высокой светящей спо- собностью и теплопроизводительностью; кокс же и смола рассматриваются как побочные продукты. В коксовом про- изводстве стремятся получить возмож- но больший выход кокса; все же остальное, т.-е. подсмольные воды, смо- ла и газ рассматриваются как побоч- ные продукты.
ТОПЛИВО И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 31 Сырье. Каменный уголь, идущий в газовое производство, отличается вы- соким содержанием летучих веществ. Типичный газовый уголь (безводный) имеет, приблизительно, следующий со- став: летучих веществ 30 - 35 °/0, зо- лы не более 6—7%, серы не более 1%. Кроме того уголь должен быть кок- сующийся, хотя кокс будет немного слабее, чем получаемый в коксовом производстве. Уголь, применяемый для производ- ства кокса, обычно содержит значи- тельно меньше летучих веществ (18— 22%); главные требования, предъ- являемые к такому углю, возможность получить плотный и прочный кокс с малой зольностью и с малым содержа- нием серы. Как газовые, так и коксовые угли, у нас встречаются и в Донецком и в Кузнецком бассейнах. Состав и свойства углей. Переходя к описанию газового и коксового про- изводств, необходимо ближе позна- комиться с некоторыми особенностями углей и изменением их свойств при лежании на воздухе. Состав угля до сих пор еще очень мало исследован. Во всяком случае, он очень сложен. Отдельные вещества, входящие в состав угля, выделить в чистом виде необычайно трудно. Уголь нацело не растворяется ни в одном из известных нам растворителей, а при нагревании его в неизмененном виде перегоняется только самая незначи- тельная часть входящих в его состав веществ. Таким образом эти два глав- ные метода, широко применяемые при всевозможных исследованиях, в данном случае оказываются недостаточными. Из всего, что нам известно, мы можем сказать, что каменный уголь совер- шенно не содержит свободного угле- рода (как это думали раньше), а пред- ставляет собой необыкновенно слож- ную смесь самых разнообразных соеди- нений углерода, водорода, кислорода, азота и серы. Свойства этих соедине- ний и обусловливают свойства угля. Для нас важно рассмотреть свойства угля по отношению к воздуху, так как запасы угля как на газовых, так и на коксовых заводах хранятся на воздухе и часто под открытым небом. Многочисленные наблюдения над га- зовыми и коксовыми углями ясно по- казали, что при лежании на воздухе одни из них в большей, другие в мень- шей степени меняют свои свойства. Это изменение свойств сопровождается всегда понижением теплопроизводи- тельности и потерей способности да- вать плотный и прочный кокс; послед- нее обстоятельство имеет огромное зна- чение в коксовом производстве. Изме- нения, происходящие в угле, можно представить себе следующим образом: в угле имеются вещества, сравнитель- но легко поддающиеся действию кис- лорода воздуха. Присоединяя кисло- род (этот процесс называется окисле- нием) или вступая с ним в взаимодей- ствие каким-нибудь другим путем, от- дельные вещества в угле изменяют свой состав, что обычно сопровождает- ся изменением и самых свойств угля. Газовые и коксовые угли окисляются сравнительно легко, при чем окисление угля всегда сопровождается выделени- ем тепла и при благоприятных усло- виях окисления может зайти так да- леко, что куча угля без всякой види- мой причины загорается. Это свойство угля называется самовозгорае- мостью. Благоприятные условия для самовозгорания создаются при небреж- ном складывании угля. Если хотят избежать самовозгорания угля, то при складывании нужно следить, чтобы весь уголь, как мелкий, так и крупный, распределялся во всей куче равномер- но; кучи не должны быть высокими, не выше 1 м. Во время хранения угля надо следить за температурой внутри кучи, имея для этого постоянные или переносные термометры; температура внутри куч угля не должна превы- шать 30—40° Ц. Подготовка угля. Уголь, предназна- ченный для газового или коксового производства, измельчается и часто подвергается промывке. Малая золь- ность-одно из основных требований, которые предъявляются к углю для
32 ИНЖ. И. И. КАРАВАЕВ газового и коксового производств. Зо- ла угля не всегда распределяется рав- номерно: иногда в больших кусках угля встречаются вкрапленные породы, которые различными способами можно отделить. Самый распространенный способ „обогащения* угля, т.-е. отде- ления пустой породы (золы) и увели- чения горючей части, состоит в отмы- вании водой. Способ этот основан на том, что куски пустой породы тяже- лее таких же кусков угля, вследствие чего, при прохождении через них во- ды, уголь располагается наверху и всплывает, а пустая порода опускается на дно, откуда ее отбирают и отпра- вляют в отвалы. Рис. 19. Установка для смешения углей. Редко в газовом производстве, но почти всегда в коксовом, угли перед промывкой смешиваются одни с дру- гими. Смешение углей преследует цель получить, по возможности, плотный и прочный кокс. В природе нечасто встречаются угли, которые непосред- ственно дают очень хороший кокс, и поэтому приходится прибегать к сме- шению нескольких сортов углей для ис- правления недостатков каждого из них. Смешение всегда предшествует про- мывке. Обыкновенно смешивают угли перед дезинтеграторами (машинами для измельчения), чтобы смесь получилась как можно более равномерной. Для сме- шивания применяются самые разнооб- разные аппараты. Для получения точ- ных смесей применяют дозировочные столы, которые позволяют дать в смесь любое количество угля данного сорта. На рис. 19 изображена такая уста- новка для смещения; здесь А—уголь- ные бункера, т.-е. складочные поме- щения для углей, которые назначены к смешению. В данном случае пред- ставлены четыре бункера и, следова- тельно, можно смешать четыре различ- ных сорта угля. Под бункерами рас- положены дозировочные столы Б. Сто- лы эти представляют собой вращаю- щиеся диски, на которых помещается скребок, очищающий с них уголь на ленточный транспортер В. С транспор- тера уголь попадает в элеватор, откуда идет на промывные машины. Отмытый и измельченный уголь ссы- пают в бункера для стекания избы- точной воды. Обтекший уголь, с со- держанием около 10% механической влаги, поступает в меньшие бункера для загрузки прямо в печь. Процесс сухой перегонки каменного угля. Сущность процесса остается той же, как в случае сухой перегонки де- рева. Каменный уголь нагревается в ретортах или камерах в отсутствии воздуха; под влиянием высокой темпе- ратуры он разлагается, выделяя газы и пары, уходящие из реторты, а в реторте остается твердый остаток— кокс. Если сравнить устройство печей для сухой перегонки каменного угля и дерева, то окажется, что первые го- раздо сложнее и совершеннее послед- них. Это вызывается тем, что при пе- регонке угля приходится поддерживать очень высокую температуру (около 1200'Ц); в самых камерах и в ре- торте в конце процесса она должна быть около 900° Ц, в то время как при сухой перегонке дерева темпера- тура внутри реторты не поднимается выше 450° Ц. Реторты и печи газового производства. Газовое производство получило свое начало в Англии, где в 1802 году был построен первый газовый завод. Дол- гое время реторты для перегонки де- лались чугунными; одноко чугунные реторты были не выгодны тем, что их нельзя нагревать до высокой темпера- туры, в то время как глиняные вы- держивают высокие температуры лег- ко, что дает возможность увеличить выход газа и улучшить качество кокса.
ТОПЛИВО И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 33 Применявшиеся сначала примитив- ные ретортные печи, конечно, долго просуществовать не могли. Печи эти подвергались постепенным изменениям, позволяющим сократить расход топли- ва и, наконец, вылились в формы зна- чительно более экономных рекупе- ративных и регенератиЁных печей. Рекуперативная печь изо- бражена на рис. 20. Рабо- та этой печи в общих чер- тах заключается в следую- щем: для отопления имеет- ся генератор, в который нагружают через верхние отверстия кокс на колос- ники, где кокс сгорает в генераторный газ. Послед- ний через канал F идет к горелкам 6г, куда подается добавочный воздух. J3UC U°HU Рис. 20. Рекуперативная печь для получения светильного газа из каменного угля. Генераторный газ сгорает, омывает горизонтальные реторты и уходит вниз. Внизу печи имеется два рода каналов: по одним идет холодный воздух в печь и генератор, а по другим — отходящие из печи горячие газы. Последние на- гревают воздух так, что он подходит к генератору и горелкам сильно на- гретым, что и дает возможность эко- номить на топливе. Л. М. Л у к ь я ио в. Популярно-техническая энциклопедия. С развитием газового производства не могли остаться без изменения и самые реторты, которые в конце кон- цов приняли вид сложно устроенных вертикальных реторт. Вертикальные реторты разделяются на непрерывно- действующие и периодические. Непре- рывнодействующие у нас не устано- IWI 0а0[0о0е00о0й0030°£10ЕСа00о5=00о0^Со0сйЗоби о D 0 о о о»о «о °* влены нигде, хотя они и являются са- мыми экономными. На рис. 21 изображена в разрезе печь Московского газового завода. Уголь поступает в Л, откуда он па- дает в дробилки и из дробилок элева- тором Б через рукав В поступает в угольные бункера Е через распреде- литель Д. Из бункера уголь насыпают в малые бункера Ж, легко передвига- 3
в
ТОПЛИВО И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 35 емые и подводимые к любому месту над ретортами 3. Кокс из реторт па- дает вниз на наклонную плоскость И и скатывается на транспортер К. Газы из реторт через верхние патрубки от- водятся к гидравлику Р (см. дальше) и оттуда через С в главный газопро- вод Т. Каждая печь состоит из одного газо- генератора TL и восемнадцати реторт. На этом закончим описание печей газовых заводов; о регенеративных пе- чах будет сказано при описании коксо- вых печей. Гидравлика, Продукты, улетучиваю- щиеся, из угля при высоких темпера- турах, состоят из паров жидких ве- ществ и не конденсирующихся при обыкновенной температуре газов. Вый- дя из реторты, газы проходят по тру- бе в гидравлику, которая назы- вается так потому, что в .нее нали- вается вода для разобщения внутрен- ности реторты от воздуха. Гидравлика делается из листового железа. Она со- стоит (рис. 22) из сосуда А, в кото- рый наливается вода до уровня т; в нее входит труба Б, отводящая газы из реторты; В—труба для осмотра и чистки гидравлики. Водяной затвор исключает возможность попадания воз- духа в реторту, а следовательно, и уничтожает опасность взрывов. Гидра- влика делается обыкновенно одна на несколько печей. Главное назначение гидравлики в • том, чтобы разобщить внутренность реторты от воздуха; кро- ме того в ней охлаждаются выделяю- щиеся газы, конденсируется часть смо- лы, и растворяется часть аммиака, иду- щего из реторт вместе с газом. Обык- новенно газы выходят из гидравлики уже охлажденными приблизительно Холодильники. Газы и пары из ги- дравлики проходят через холодиль- ники, или конденсаторы. На га- зовых заводах применяют воздушные и водяные холодильники; сначала газы и пары проходят через воздушные хо- лодильники, а потом поступают в во- дяные. ,ч*
36 ИНЖ. Н. AL КАРАВАЕВ Воздушные холодильники бывают трубчатые и цилиндрические. На ри- сунке 23 изображен цилиндрический холодильник. Из чертежа ясно видно его устройство. Он состоит из двух цилиндров* помещенных один в другом. Охлаждаемые пары и газы входят че- рез отверстие А и проходят между цилиндрами сверху вниз. Дойдя до ни- зу, они выходят из него по трубе Б, поступают во второй такой же холо- дильник и т. д. Конденсирующиеся пары стекают в сосуд Д, откуда жид- кость постепенно вытекает через от- верстие Е. Охлаждение происходит за счет воздуха, проходящего снаружи и по внутренней трубе холодильника; дах применяют эксгаусторы разных си- стем, но самыми распространенными из них являются эксгаусторы с перего- родками. На рис. 24 эксгаустор представлен в двух видах в разрезе. Он состоит из трех частей: внешнего большого ци- линдра, трех перегородок, сидящих на одной оси с большим цилиндром, и ма- лого цилиндра, ось которого помещена ниже оси большого цилиндра. Заштрихованные части показывают пространства, заполненные газом, ко- торый выдавливается при вращении малого цилиндра. Малый цилиндр вра- щается паровой машиной или электро- мотором и увлекает за собой перего- Рис. 24. Эксгаустор для газа. сверху помещаются увлажнители, ко- торые увлажняют воздух для пониже- ния его температуры. Водные холодильники строятся раз- нообразных систем. В одних охлаж- дающая вода входит снизу, а выходит сверху, охлаждающиеся же пары и га- зы входят сверху, а выходят охлажден- ными снизу. Такого устройства холо- дильники носят название противоточ- ных, в отличие от системы холодиль- ников, работающих по току, где направ- ления движения охлаждающей воды и охлаждаемых паров совпадают. Эксгаусторы. Эксгаусторами назы- ваются насосы или паровые инжектора, назначение которых в том, чтобы отса- сывать газ из реторт и нагнетать его через все очистные аппараты в газ- гольдер1). На газовых и коксовых заво- *) Газгольдером называется сборник для газа (см. ниже\ родки. Стрелки на чертеже указывают направление движения газа, который входит слева, заполняет пространство между двумя перегородками и потом выдавливается через отверстие с пра- вой стороны эксгаустора в аппарат для очистки. Эксгаустор является одной из самых ответственных машин в газовом про- изводстве, так как его назначение под- держивать в ретортах постоянное да- вление, которое при правильной работе должно быть равно давлению газа в дымоходе; иначе или газ из реторт будет уходить в дымоходы, или, наобо- рот, дымовые газы пойдут в реторту. Смолоотделители. Газы и пары, пройдя через холодильники и эксгау- стор, все еще содержат довольно зна- чительное количество смолы в виде тумана или облаков. Для того чтобы не загрязнять очистных масс и аппа- ратов, необходимо избавиться от смолы,
ТОПЛИВО И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ .37 по возможности, полностью. Для этой цели предложен целый ряд аппаратов, основанных на разных принципах, как то: центробежные и ударные аппараты. Самый распространенный из них — смолоотделитель системы Пелуз и Оду- эна, изображенный на рис. 25; он осно- ван на ударном Рис. 25. Смолоотде- литель. под про- две принципе; Главная часть этого смолоотдели- теля — колокол с двойными металли- ческими стенками. Газ входит снизу, поднимается колокол и ходит через (или более) проды- рявленные стенки. Особенность уст- ройства стенок за- ключается в том, что отверстия одной из них приходятся против сплошных мест другой, и, сле- довательно, газ, проходя через от- верстия внутренне- го цилиндра, уда- ряется о стенку внешнего цилиндра. Вследствие удара мельчайшие части- цы дегтя сталкива- ются, собираются в крупные кап- ли, осаждаются на стекают вниз. Этот и стенку цилиндра смолоотделитель дает нам лучший эф- фект очистки газа от смоляного тумана. Очистка газа. Газ из смолоотделите- лей выходит освобожденным от остат- ков дегтя и чистым на вид; однако в нем содержатся еще вещества, ко- торые необходимо выделить из него, так как они, с одной стороны, пони- жают его светящую способность, а с другой — дают при сгорании ядовитые вещества. Вещества, от которых стремятся освободить светильный газ, это аммиак, нафталин, углекислота, цианистые со- единения, сероводород и в небольшом количестве сероуглерод. Очистка газа производится мокрая и сухая. Мокрая очистка осуще- ствляется или в скрубберах или в промывных аппаратах других систем. Скруббер (рис. 26) делается в виде башни, которая заполняется коксом или продырявленными полками. Газы проходят снизу вверх, а промывная жидкость разбрызгивается и стекает между кусками кокса или по полкам вниз навстречу газу, растворяя вред- ные составные части. Рис. 26. Скруббер для промывки газа. Кроме скрубберов, для промывки газа употребляют еще так называемый стандарт-вашер. Эти аппараты отличаются большой производительно- стью и высоким качеством работы. Устройство их несложно. Аппарат состоит из целого ряда отделений, раз- общенных перегородками; в каждом отделении рама соединяется с валом, а к раме прикреплено много деревян- ных пластинок. При вращении вала деревянные пластинки частью нахо- дятся в промывной жидкости, частью снаружи. Очищенный газ проходит между пластинками и оставляет на них вещества, которые хотят из него уда- лить. Такие промыватели применяют
38 ИНЖ. Н. М. КАРАВАЕВ для удаления последних остатков ам- миака и нафталина. Для промывки от нафталина газ пропускают через антра- ценовое масло. В таком же аппарате очищают газ и от цианистых соеди- нений. После прохождения через мокрые очистители газ содержит еще угле- кислоту, сероводород и сероуглерод, от которых он освобождается в сухой очистительной массе. В качестве очи- стителя (для удаления сероводорода) употребляют измельченную болотную руду, а для очистки от углекислоты и сероуглерода—гашеную известь. Сначала газ пропускают через известь, при чем удаляется вся углекислота, часть сероводорода и сероуглерода. Очищенный от углекислоты газ про- пускают через болотную руду, где он очищается от сероводорода, после чего его уже направляют через счетчик или газовые часы в газгольдер. Схематически изображение газовых часов представлено на рис. 27. Часы состоят из внешнего цилиндра, напол- ненного наполовину водой, внутри которого имеется барабан, разделен- ный изогнутыми перегородками. Рис, 27, Газовые часы. Газ подводится по трубе J, распо- ложенной центрально по отношению к барабану. Входя под перегородку, газ давит на нее, поджимает и заста- вляет внутренний барабан вращаться Против Расовой стрелки, после чего он выходит Нерез трубу В дальше в газ- гольдеры: Зная объем внутреннего ба- рабана н сделанное им число оборо- тов, определяют количество прошед- шего газа, умножив одно число на другое. Газгольдер—бывает простой, состоя- щий из одного колокола, или цикло- нический, когда он состоит из коло- кола и нескольких колец, цепляющихся одно за другое. Устройство газголь- Рис. 28, Газгольдер. дера очень несложно (рис. 28). Ниж- няя часть его представляет собою бас- сейн, наполненный водой настолько, чтобы не залить газовые трубы; таким образом получается водяной затвор. В местах, где зацепляются кольца, устроены также водяные затворы, что- бы избежать утечки газа из газголь- дера. Заканчивая описание производства светильного газа, приведем схему про- изводства Московского газового завода. Расположение .всех аппаратов изобра- жено на рис. 29. Буквы означают сле- дующее: А—реторты; Б — гидравлика; В—главный газопровод; Г—воздуш- ный холодильник; ^—водяной холо- дильник; Е—эксгаустор; Ж—смоло- отделитель; 3—холодильник; И—стан- дарт-вашер для аммиака; К—очистной ящик с болотной рудой; Л— газовые часы; М—газгольдер и Н—регуля- тор давления для городской сети. На этой схеме не указаны промы- ватели для нафталина и циановых со- единений. Они устанавливаются между смолоотделитёлем Ж и холодильни-
Рис. 39. Схема устройства газового завода.
40 ИНЖ. Н. М. КАРАВАЕВ ком 3. Устройство их одинаково с стандарт-вашером. Коксовые печи; Производство камен- ноугольного кокса ведет свое начало из Китая. В Европе оно появляется с 1681 года. Первые опыты получения кокса производились по кучному спо- собу так же, как это делается теперь при получении древесного угля, но высота кучи по сравнению с древес- ной была значительно меньше. Посте- пенно ручной способ совершенство- вался, увеличивалась высота кучи, и в ее середине устраивались вытяжные мичеЬких препаратов. С этого времени начали разрабатываться типы таких печей, которые позволяли бы улавли- вать смолу, газ и подсмольную воду, и теперь мы имеем печи с большой производительностью и большим коэф- фициентом использования тепла. Все действующие в настоящее вре- мя печи с улавливанием побочных продуктов коксования можно подраз- делить, по методу обогрева коксовых камер, на две группы: 1) печи с вер- тикальными каналами и 2) печи с го- ризонтальными каналами. Есть печи. рис. 30. Коксовыталкиватель. в которых каждая ка- мера обогревается са- мостоятельно, но име- ются также системы, в которых один и тот же канал одновремен- но обогревает две со- седних камеры. Кроме того в каждой из вышеуказанных групп могут быть печи про- стые, регенеративные и рекуперативные. Раньше уже указы- валось, что в коксовом производстве уголь почти всегда смеши- вают и промывают. Промытый угрль обте- кает и потом iпосту- пает в большцё бун- кера, сделанные с рас- четом на 4-8-часовой запас. Из ‘ больших трубы. На смену кучному способу по- являлись печи без утилизации побоч- ных продуктов. Во всех этих способах преследовалась цель получить только кокс и больще ничего; получившиеся продукты, как газ и смола, частью сгорали в куче или в печи, а ча тью уходили в воздух. Долгое время побочные продукты (смола) не находили себе широкого применения и применялись только как топливо. Впоследствии, однако, на не- которые вещества, находящиеся в смо- ле и подсмольной воде, появился спрос для производства красок и других хи- бункеров уголь поступает в загрузоч- ные приспособления, а оттуда в печи. Когда коксование окончится, особой задвижкой отделяют камеру от гидра- влики и подготавливают ее к разгруз- ке. Для разгрузки поднимают особыми приспособлениями двери с обеих сто- рон камеры одновременно. В это вре- мя должен быть уже подготовлен для работы „ коксовыталкиватель “♦ Как только двери подняты, „ коксовытал- киватель “ начинает выдавливать кок- совый пирог из камеры. Кокс выхо- дит из печи сильно раскаленным, с температурой около 900° Ц; в этих
ТОПЛИВО И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 41 условиях он легко загорается и, если его не охладить, то он может весь сгореть. Коксовыталкиватель приводится в движение паровой мащиной или элек- тромотором через систему зубчатых колес. На рис. 30 изображен коксо- выталкиватель вместе с разравнивате- лем слоя угля в камере. А—бащмак коксовыталкивателя, Б—разравнива- тель. Охлаждение выгруженного из ка- меры кокса может быть произведено различными путями. Охлаждение со- вершают водой либо вручную, либо вляют циркулировать один и тот же газ. пропуская его через холодиль- ник. В том и другом случае газы про- ходят через кокс, сильно нагреваются, и это тепло можно использовать в про- изводстве. В настоящее время в Гер- мании используют теплоту этих газов для получения пара. Типы печей. При описании типов коксовых печей мы остановимся толь- ко на печах простых и регенератив- ных, так как рекуперативные печи уже описаны в газовом производстве. Простая печь С м е т - С о л ь- в е й с горизонтальными каналами пред- особыми оросителями или тушителями. Вручную просто заливают кокс из брандспойтов. Тушители устанавли- ваются около камеры, которая назна- чена к разгрузке. Тушитель состоит из ряда труб с отверстиями; когда кокс выходит из печи, то его орошают водой со всех сторон. Работа туши- теля рассчитана так, что кокс, пройдя его, теряет способность воспламеняться. Кроме водяных тушителей, теперь находят применение и „тушительные камерыи. Работа камер основана на том, что кокс из печи поступает в ка- меру герметически закупоривается там, и через камеру начинают пропускать ток инертных газов или же заста- ставлена на рйс. 31. Вуквы на рисун- ке обозначают следующее: Н— за- грузочные отверстия; В— газопровод: А—горизонтальные каналы; Е—воз- душный канал; J'—дымоход; G—бо- ров; С— канал для воздуха и D—ка- нал для подогрева воздуха, поступаю- щего в горелки. Обогревание печи производится сжи- ганием получающегося при коксова- нии угля газа. Газ подается по трубе В к горелкам, показанным на чертеже в виде ответвлений. Стрелки показы- вают движение обогр звающих газов. Последние направляются сверху вниз, проходя поочередно дымоходы, и, на- конец, через F проходят в боров G
42 ИНЖ. Н. М. КАРАВАЕВ Канал С для воздуха сделан над ниж- ним дымоходом. Воздух, пройдя С, входит в кана# D. Так как С и 1) находятся под раскаленными дымохо- дами, то воздух, проходя по ним, на- гревается и поступает горячим в ка- нал Е, откуда он подходи! к горел- кам. Такое расположение дымоходов и горелок дает возможность поддер- живать достаточно равномерный обо- грев печи. Газы, отходящие в боров, имеют температуру 850—950° Ц и уносят с собой огромное количество производства. Это объясняется тем, что газ коксовых печей идет для про- мышленных целей, а не для освеще- ния; поэтому из него стараются воз- можно полнее извлечь все наиболее ценные части, как, напр^ мер, аммиак, бензин и др. Удаление примесей, ко- торые отражаются на светящей спо- собности газа или при сгорании будут давать ядовитые продукты, здесь не имеет особого значения. Указанное обстоятельство вызывает необходимость постановки дополнительного оборудо- Рис. 32. Аппарат для улавливания бензола тепла. Эту теплоту используют часто для получения пара, пропуская их че- рез топки паровых котлов, или подо- гревают ими воздух, подаваемый к го- релкам. Печь Коннерса. Регенератив- ная печь Коннерса отличается от про- стой печи с вертикальными каналами тем, что внизу под камерами распола- гаются другие камеры, заполненные кирпичом, назначение которых—подо- гревать воздух, а иногда и воздух и газ, поступающий в горелки. Конденсационная система коксового завода отличается от таковой газового вания для улавливания бензола, ам- миака и других продуктов и -отсут- ствие аппаратов для очистки газа. Улавливание бензола из газа осно- вано на том, что некоторые погоны каменноугольной смолы обладают боль- шой растворяющей способностью по отношению к бензолу. Растворение бензола идет лучше всего при температуре 10—15° Ц:-вы- ше 25° Ц поднимать ее нельзя, так как растворимость бензола падает при этом очень сильно, и промывание га- за в этом случае не дает почти ни- какого результата.
ТОПЛИВО И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 43 Предложен ряд систем для улавли- вания бензола из газа. Все они очень схожи между собой, и отличие состоит, главным образом, в устройстве скруб- беров. Для ознакомления с такими устройствами приводим описание си- стемы Гирцеля. Аппарат Гирцеля, изображенный на рис. 32, состоит из трех промывате- лей В, D и F. Газ входит по трубе А в первый промывной аппарат В. В ап- парате имеются трубки с маленькими Риъ 33. Аппарат для отгонки и ректификации бензола. отверстиями, из которых масло раз- брызгивается в виде пыли и промы- вает проходящие газы. Пунктирные линии на рисунке указывают напра- вление струй масла. Газ, пройдя со- суд -В, по трубе С переходит в сле- дующий промыватель D. Этот промы- ватель имеет внутри полки, на которых расположены колокольчики. Масло для промывания по трубке d подается в аппарат, располагается в нем по пол- кам и плавает на поверхности коло- кольчиков; таким образом получается огромная площадь соприкосновения между газом и маслом, что способ- ствует более совершенному поглоще- нию бензола. Из промывателя D газ проходит в последний промывной аппарат F. Внутри аппарата F нахо- дятся деревянные решетки е, которые постоянно омываются маслом из оро- сителя h. Масло для промывки газа подается в следующем порядке: в пер- вый аппарат подают масло уже силь- но насыщенное бензолом, во второй дают масло более свежее, а в третий— совершенно свежее. Масло, насыщенное бензолом, соби- рается в бакВДрис. 33), откуда подается в перегонную колонну А, пройдя через подогреватель J по трубке h. Подо- гретое масло входит в колонну через трубу Л2. Вся колонна снабжена па- ровыми змеевиками, и в ней поддер- живается температура 110—150° Ц. Бензол отгоняется от масла, проходит в холодильник М и в сборник О, где он отделяется от воды сепаратором N. Бензол передают в ректификацион- ный аппарат Q с колонкой R, где из сырого бензола получают 9О°/о-ный. Продукты коксового и газового про- изводства. В газовом и коксовом про- изводствах получаются три рода про- дуктов: газообразные, жидкие (водные и деготь) и твердые (кокс). Наиболее интересные из них с точки зрения их переработки и по получаемым продук- там — жидкие (как водные, так и
ИНЖ. И. М. КАРАВАЕВ } до 1700 Ц 170—230° Ц 230-2700 Ц Н деготь). Первые дают аммиак, а послед- ние являются источником таких про- дуктов, как бензол, толуол, нафталин, антрацен и многие другие, служащие исходным материалом для красочного, а частью и фармацевтического про- изводств. Каменноугольный деготь. Деготь, по- лученный в газовом или коксовом про- изводстве, с химической точки зрения представляет очень сложную смесь раз- нообразных веществ, которых до на- стоящего времени в нем уже найдено более 150. Для техника, занятого пере- гонкой дегтя, он оценивается по удель- ному весу получающихся фракций, ко- торые различаются так: Вода................... Легкие масла ....... ( редние масла......... Тяжелые масла.......... Антраценовые масла.... 270° Ц и выше. В зависимости от свойств угля и условий сухой перегонки состав дегтя может значительно измениться. Перепонка дегтя. Деготь, отстоенный от аммиачной воды, все еще содержит ее до 5—6%, и, поэтому, перед раз- гонкой на отдельные фракции его не- обходимо освободить от воды* Необхо- димость освобождения' дёгтя 5 оТ воды вызывается тем, что при сильном на- гревании вода с дегтем дает очень большую пену и уходит в холодиль- ники; такое явление называется пере- бросом. Обезвоживание иногда про- изводят отдельно, но в большинстве случаев в том же перегонном кубе. При осторожном нагревании удается удалить всю воду без перебросов. В на- чале, когда в дегте есть вода, в пе- .регонном кубе слышится своеобразный шум, который совершенно исчезает, когда вода будет отогнана. Разгонку каменноугольного дегтя производят- в перегонных кубах раз- личной емкости и устройства. Емкость таких кубов изменяется в очень ши- роких пределах, начиная от 2—3 т до, 32 w. . Контроль перегонки дегтя ведут, наблюдая температуру паров в шлеме. Конец обезвоживания определяют или по прекращению шума в кубе или по виду дестиллата; безводный дестиллат идет прозрачный, а водный —мутный, Пары, пройдя шлем, попадают в холо- дильник, где онц сгущаются и сте- кают в особые приемники. Обычно по- гоны разделяются на те, которые бы- ли указаны как характерные. Для ка- ждого погона имеется свой сборник. Вода в холодильнике имеет темпе- ратуру в зависимости от сгущаемого газа; для легкого масла она холодная, для среднего, которое при низкой тем- пературе может застыть, дают в холо- дильник теплую в°ДУ, а подконец она идет совсем горячая. Собранные фракции нельзя рассма- тривать как окончательный рыночный продукт. Например, если светлое, лег- кое масло выставит^ на воздух, то можно заменить, что оно довольно быстро меняет свой цвет и становится все темнее и -темнее; то же самое бу- дет наблюдаться и с другими погона- ми. Кроме этого в отдельных фрак- циях содержатся очень ценные веще- ства, и их невыгодно отдавать, не переработав в более или менее чистый рыночный продукт. ' Рассмотрим теперь дестиллаты в по- рядке их получения при перегонке. Легкое масло. Эта фракция полу- чается при перегонке до 170° Ц. Удежшый вес ее колеблется в преде- лах 0,91—0,95. Запах сырого погона острый и неприятный. Легкое масло, имеющее в сыром ви- де небольшую цену, дает при перера- ботке следующие вещества (в °/0°/0): Бензола.......................60—65 Нафталина.....................12—15 Карбрлов. кисл................8—10 Пиридиновых оснований.........1— 3 Все эти продукты очень це .ны и на- ходят широкое применение как в про- мышленности, так и в домашней жизни. Для получения ценных продуктов сырой погон легкого масла подвер- гается новой перегонке уже в бодее сложных дефлегмационных колонных аппаратах. Для окончательной очистки погоны подвергают обработке купоросным ма-
ТОПЛИВО И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 45 слом, пбсле чего они перестают темнеть на воздухе и вообще становятся устой- чивыми по отношению к действию хи- мических реактивов. Из легкого масла получается еще сольвент-нафта, жидкость, ки- пящая при температуре выше 140° Ц. Эт^бт продукт находит широкое при- менение как растворитель, откуда он и получил свое название (solvent — растворитель). Среднее масло. Средним маслом на- зывается фракция каменноугольного дегтя, собираемая в пределах от 170 до 230° Ц. Так как в нем содержится много нафталина (около 4О°/о), то в приемном баке оно застывает. Рас- плавленное масло —черного цвета с сильным запахом нафталина и карбо- ловой кислоты. При правильной пере- гонке цвет среднего масла золотисто- желтый, постепенно темнеющий на воздухе. Если масло светлое, то ему дают стоять несколько (от 3 до 11) дней, тогда нафталин кристаллизуется. Если масло после отделения нафталина тем- ное, то его перед выделением нафта- лина перегоняют. Кристаллы нафталина отделяют от остального масла или в фильтр- прессах или на центрифугах. Устройство фильтрпресса такое же, как и для получения растительных масел т). Полученный сырой нафталин не является еще чистым продуктом; он обыкновенно серого цвета, и для получения чистого нафталина его необходимо подвергнуть дальнейшей очистке, промывая крепкой серной кислотой с последующей сублима- цией или возгонкой. Промывание нафталина производится в .несколько приемов в специальных аппаратах; сна- чала он промывается 65%-ной серной кислотой, затем ему дают отстояться, спускают смолу, прибавляют снова 75°/0-ной серной кислоты и перемеши- вают полчаса. После кислотной обра- ботки промывают кипящей водой и затем раствором каустической соды. 9 См «Маслобойное производство». После промывки получается уже достаточно чистый продукт, но если хотят получить продукт совершенно чистый, то его подвергают или кри- сталлизации или сублимированию. Сублимирование, или возгонка (иногда говорят сублимация) за- ключается в том, что кристаллические или вообще твердые вещества, легко пе- регоняющиеся, нагревают, при чем пары направляются в камеру, где они охла- ждаются и осаждаются на стенках, постепенно нарастая на них; отсюда их соскребают и получают так назы- ваемый возогнанный или субли- мированный продукт. Кроме нафталина, в среднем масле содержится Карболовая кисло- т а. Получение карболовой кислоты из среднего масла основано на свойстве этой кислоты растворяться в раство- рах каустической соды. Среднее масло, освобожденное от нафталина, подвер- гается фракционированной перегонке. Фракция 150—200а Ц перемешивает- ся с концентрированным раствором каустической соды. Часть масла за- твердевает, жидкая часть стекает, а твердую растворяют в горячей воде; при растворении получается два- слоя, которые разделяют, сливая верхний маслянистый слой. Нижний слой за- ключает в себе щелочный раствор кар- боловой кислоты. Водный раствор обра- батывают серной или соляной кисло- той, при чем наверх всплывает сырая карболовая кислота, которую обезво- живают и перегоняют. При перегонке получается белое кристаллическое ве- щество, почти чистая карболовая кис- лота или фенол. Тяжелое масло — фракция, получа- ющаяся при перегонке каменноуголь- ной смолы от 230 до 270° Ц. Иног- да это масло подвергают вторичной перегонке на фракции и первые из них прибавляют к среднему, а конеч- ные— к антраценовому маслу. Чаще его обработке не подвергают. Эта фрак- ция содержит в себе большое коли- чество креозота, который легко убивает микроорганизмы и, следова- тельно, является хорошим консерви-
46 ИНЖ. Н. М. КАРАВАЕВ рующим веществом для многих про- дуктов. Тяжелое масло, как таковое, находит себе широкое применение для пропитки железнодорожных шпал, а также вообще для пропитки дерева, чтобы предохранить его от гниения. Кроме пропитки дерева, тяжелое или креозотное масло находит применение для дезинфекции или для получения из него светильного газа, путем раз- ложения при высокой температуре. Антраценовое масло. Погон камен- ноугольной смолы, полученный выше 270° Ц, носит название антраценового масла. При обыкновенной температуре оно представляет собой жидкость, в которой находятся кристаллы. Вся масса имеет вид коровьего масла, но темного цвета. В нем содержится антрацена 10— 2О°/о. Отделение антра- цена производится или в фильтрпрессах или на центрифугах, при чем полу- чается твердый продукт, содержащий 30—4О°/о чистого антрацена. Полу- ченный сырой антрацен подвергают очистке и получают достаточно чистый продукт для приготовления ализарина и антрахинона. Масло, отжатое от антрацена, при- меняется для пропитки или окраски дерева. Иногда его подвергают пере- гонке, отгоняют все до 300° Ц, а оста- ток закристаллизовывают; при этом выделяется снова антрацен, который отделяется от масла, а масло идет на рынок под названием карболинеума и применяется как дезинфекционное средство и для окраски дерева. Пек. После отгонки из каменно- угольной смолы антраценового масла в кубе остается масса, нагретая до очень высокой температуры, легко за- стывающая в твердое вещество, на- зывтемое пеком. Спуск пека из пе- регонного куба нельзя производить сейчас же после остановки гонки, так как на воздухе он воспламеняется; поэтому перед спуском ему дают остыть настолько, чтобы он был до- статочно подвижным и мог вылиться из куба. Если же пек хотят спустить сейчас же после конца гонки, то надо иметь герметически закрытый при- емник. Твердость и другие свойства пека зависят от способа гонки и ко- нечной температуры. Чем выше ко- нечная температура гонки, тем пек получается тверже и с более высокой температурой плавления. Каменноугольный пек находит ши- рокое применение, как изолирующий материал, для изготовления черного асфальтового лака, для асфальтовых мостовых и для других целей. Аммиак. Совершенно обособленное место занимает улавливание и исполь- зование аммиака в коксовом производ- стве. В последнее время на получение аммиака при производстве кокса об- ращают особенно большое внимание, так как пока этот источник азотистых соединений, необходимый для удобре- ния полей, является самым крупным. Аммиачная вода, получающаяся из гидравлики и холодильников, содержит как свободный аммиак, так и самые разнообразные его соли. Соли аммиака не все одинаково прочны; многие из них разлагаются уже при кипячении их водных рас- творов; такие соли называются ле- тучими; вторая категория солей не разлагается так легко, и для разру- шения их требуется прибавка извест- кового молока или вообще щелочи. Как для улавливания аммиака, так и для переработки аммиачной воды предложен ряд аппаратов и установок. Все способы можно разделить прежде всего по конечным продуктам: одни, в качестве конечного продукта, дают концентрированные водные растворы аммиака, другие — сухой сульфат ам- мония (см. „Искусственные удобре- нияи). Способы и аппараты для улавлива- ния аммиака в виде водных его рас- творов были описаны в газовом про- изводстве. Улавливание аммиака в виде сульфата аммония производится раз- личными способами, которые можно подразделить на прямые и непрямые. Отличие этих способов заключается в том, что, во-первых, газ не промы- вается и не охлаждается, а горячим проходит сквозь эксгаусторы, смоло-
ТОПЛИВО И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 47 отделители и поступают прямо в са- тураторы, т.-е. в аппараты с серной кислотой для поглощения аммиака; в непрямых же способах газ охлаж- дается для конденсации всей воды и уже холодным проходит через сату- ратор. Сульфат аммония, полученный из сатуратора, поступает на центрифуги, где он отделяется окончательно от маточного раствора. Обычно сульфат аммония после центрифуги содержит еще около 2°/0 воды и небольшое ко- личество кислоты. Особенно надо осте- регаться кислоты, так как она легко может разъесть мешки, в которые па- куют сульфат аммония. Обыкновенно требования к сульфату предъявляются такие: он должен содержать 24\///0 ам- миака, не более 2—3°/0 соды и не более 1/2% кислоты. Переработка аммиачной воды на аммиак. Часто аммиачную воду пере- рабатывают так, что получают не сульфат аммония, а водный раствор аммиака. НЕФТЬ. Нефть относится к большой группе ископаемых, известных под общим на- званием битуминозных. Все битуминозные вещества можно подразделить на три большие группы. Из всех битумов для нас интереснее всего нефть и неразрывно с ней свя- занный естественный газ. Битуминозные ископаемые и, в част- ности, нефть известны человечеству с незапамятных времен. Нефтяная промышленность в том виде, как она известна теперь, по- явилась и развилась сравнительно очень недавно. Первая буровая сква- жина для добычи нефти была зало- жена американцем, инженером Дрэ- ком в Пенсильвании в 1859 году. Нефть разбросана по всему земному шару, но не все месторождения можно считать выгодными для разработки. Главные европейские месторождения находятся в СССР на Южном и Се- верном Кавказе и по северному по- бережью Каспийского моря, в районе реки Эмбы. Кроме того в СССР имеется целый ряд известных, но еще не разрабатываемых месторождений, по левому берегу р. Волги в Самарской гу- бернии и Татреспублике и, кроме того, по рекам Ухте и Печоре. Большие месторождения нефти на- ходятся в Румынии и Галиции. В Америке находятся самые бога- тые нефтяные месторождения из всех доселе известных; они разбросаны по Соединенным Штатам в штате Пен- сильвания, по западному берегу, в Ка- лифорнии, и по штатам, расположен- ным на берегу Мексиканского залива. Имеются также залежи в Канаде и Мексике и недавно открытые в Южной Америке. Из азиатских месторождений наиболее известны таковые в Индии, Японии и Персии. Как быстро шло развитие нефтяной промышленности видно из следующих цифр, выражаю- щих добычу нефти по годам в тоннах. 1. Газы 2. Жидкие вещества 3. Твердые вещества Естественные газы. Нефть (жидкая, прозрачная бесцветная или < окрашенная). Горный деготь, земляной деготь, смола. Горный воск, эластичный, твердый от желтого до черного цвета. 1 Горная смола, эластичная черная. Асфальт, хрупкий, черный. Год т Год | т Год т 1860 31200 1890 10 729 000 1913 53 854 000 1870 812 000 1900 20 879 000 1922 119 673 000 1880 4 201 000 1910 45 886 000 1923 141 439000
4S ИНЖ. H. М. КАРАВАЕВ Такой необыкновенно быстрый рост нефтяной промышленности объясняется удобством применения продуктов, по- лучаемых из нефти. Сильное развитие автомобильного Транспорта и авиации потребовали огромных количеств высо- кого качества топлива—бензина, един- ственным источником которого в на- стоящее время явЛяетсй нефть. Кроме бензина, из Нефти получаются осве- тительные и смазочные масла. Нефть может служить также сырьем для добывания целого ряда химиче- ских продуктов, но до сих пор в этом направлении она используется очень мало. Состав нефти. Нефть по своему со- ставу относится к так называемым угле- водородам ]) с небольшим количеством сернистых, кислородных и азотистых соединений. Углеводороды нефти не все одинаковы по своим свойствам. Если взять нефть бакинскую и срав- нить ее с нефтью, взятой из Пен- сильвании, то мы увидим, что одна нефть будет отличаться от другой по целому ряду свойств. Такое различие нефти обусловли- вается различием отдельных групп углеводородов, входящих в состав той или другой нефти. Физические свойства. Большинство нефтей в сыром состоянии предста- вляют собой подвижные жидкости от коричневого до черного цвета; очень редко встречаются бесцветные или желтые нефти. Нефти легче воды. Важным свойством нефти является ее легкая испаряемость на воздухе. У раз- личных нефтей способность и шаряться не одинакова. Чем быстрее испаряется нефть, тем больше она теряет во время своего хранения, тем опаснее она в по- жарном отношении. Испаряемость не- фти характеризуется до некоторой степени ее начальной температурой кипения, которая колеблется от 82 до 170° Ц. Наши Биби-Эйбатские и Балаханская нефти закипают соответ- ственно при 91—105° Ц. 9 Углеводородами называются вещества, со- стоящие из углерода и водорода. Химические свойства. Химические свойства нефтей обусловливаются угле- водородными группами, которые входят в их состав. Одни нефти отличаются очень большой устойчивостью по от- ношению к воздействию химическйх реактивов и воздуха, другие же от- личаются сравнительно малой устойчи- востью и под влиянием кислорода воздуха подвергаются целому ряду изменений, в результате которых в них происходит накопление смолистых ве- ществ. Физиологические свойства. Физиоло- гически действие нефти сказывается на нервной системе и долгое вдыха- ние нефтяных паров вызывает явления отравления: головную боль, рвоту и раздражение слизистых оболочек. Происхождение нефти. Вопрос о про- исхождении нефти является одним из наиболее трудно разрешимых; над ним работали и работают много круп- ных ученых. Все существующие тео- рии о происхождении нефти можно подразделить на космическую, ми- неральную и органическую. Космическая теория про- исхождения нефти заключается в допу- щении существования нефтяных угле- водородов на раскаленных планетах, которые при охлаждении накаплива- лись в определенных местах. В доказа- тельство правдоподобности этой теории приводится присутствие нефтеподоб- ных масс в метеоритах (падающие звезды). Теория минерального происхо- ждения нефти появилась давно, но была фундаментально разработана ве- ликим ученым Д. И. Менделеевым и французским химиком М у а с с а н о м. В основу этой теории положено пред- положение, что внутри нашей планеты существуют углеродистые соединения различных металлов, называемые кар- бидами, и, в частности, карбиды же- леза. Если при высокой температуре на карбиды железа действовать соле- ной водой, то выделяются углеводо- роды и водород, которые, под влиянием высокой температуры и давления, дают продукт, очень близко напоминающий
ТОПЛИВО И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ нефть. Экспериментальные работы раз- личных ученых над действием воды на углеродистое железо при высоких тем- пературах и под давлением вполне подтвердили возможность образования нефти таким путем. Теория органического про- исхождения нефти насчитывает в на- 49 тах удалось получить при разложении рыб жидкость, по своему виду очень сходную с нефтью. Присутствие азота в нефти, по их мнению, является также доказатель- ством того, что нефть произошла из остатков животных организмов. Есть ученые, как геологи, так и хи- Рис. 34. Нефтяной фонтан. стоящее время самое большое число последователей. Главными учеными, разработавшими эту теорию, были хи- мик Энглер и геолог Гефер. Они доказывают, что нефть произошла от разложения без доступа воздух? жи- вотных организмов, главным образом, рыб. Энглеру в лабораторных опы- П. М. Лукьянов. Популярно-техническая энциклопедия. мики, которые приписывают нефти растительное и животно-растительное происхождение. Эта теория в’ послед- нее время начинает приобретать все больший интерес. Добыча нефти. В древности нефть добывалась из колодцев, откуда она вычерпывалась кожаными ведрами — 4
50 ЙНЖ. Й. М. КАРАВАЕВ бурдюками, и только в середине про- шлого столетия появляются первые бу- ровые скважины для добывания нефти. Буровые скважины делаются особыми орудиями, имеющими вид долота или бура. В зависимости от характера Рис. 35. Желонка для извлече- ния нефти. почвы применяют тот или другой вид инструмента. В начале бурения вырывают колодезь и начинают вести буровую скважину; по мере углубления бура ведут вме- сте с ним так называемые обсадные трубы, назначение которых—предупредить об- сыпание стенок буровой скважины. Буровые сква- жины в настоящее время достигают глубины около 1 000 м. Иногда из буровой скважины вырывается газ вместе с нефтью или водой, захватывая с собой песок и выкидывая все буровые инструменты из скважины; таким образом получается нефтяной фонтан (рис. 34), который бьет с большей или меньшей силой, в зави- симости от характера зале- гания нефти. Иногда же нефть не выбрасывается наверх, и ее приходится доставать или выкачивать снизу на поверхность земли. У нас до настоящего вре- мени применяют для целей добычи нефти желонки (рис. 35), прибор очень не- совершенный. В Америке широко ис- пользуется природный неф- тяной газ, который обычно выделяется из нефтяных скважин для целей отопле- ния, освещения, а также чала на извлечение из него легкого бензина, а далее—в газгольдер. Нефть, выходящая из скважин, по- ступает в особые резервуары, пред- ставляющие собою огромные бетонные бассейны, где она отстаивается от воды и грязи. Отстоенная нефть пере- качивается на нефтеперегонные за- воды. Переработка нефти. Нефть, в зави- симости от ее состава и свойств раз- личных погонов, перерабатывается или на бензин, керосин и мазут для отопле- ния, или же на бензин, керосин и смазочные масла. Некоторые нефти, содержащие большое количество па- рафина, перерабатываются и на пара- фин. Переработку нефти ведут пере- гонкой, разделением ее на фракции. Существуют два способа перегонки— периодический и непрерывный. Получение керосина и бензина. Пере- гонку нефти ведут в так называемых перегонных кубах, которые имеют ци- линдрическую форму и лежат вроде паровых котлов; кубы другого типа— вертикальные цилиндры с волнистым дном—называются вагонными кубами. для извлечения из него лег- кого бензина. Добыча нефти произво- дится при помощи особых насосов, которые выкачивают нефть из скважин; верх скважины герметически закры- вается, и от нее делается газоотводная труба, по которой газ поступает сна- Рис. 36. Перегонный куб для нефти. На рис. 36 изображен лежачий ци- линдрический перегонный куб Л, с дефлегматором в верхней части В. Котел отапливается нефтью в топке С. Горячие газы проходят под сводом и возвращаются обратно по дымоходу
топливо И НГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 51 находящемуся непосредственно под дном перегонного куба, и уходят через боковые дымоходы С2—С2 в боров и дымовую трубу. Из рисунка видно, что боковые дымоходы куба располагаются возможно ниже; это делается для того, чтобы избежать нагрева стенок куба, не закрытых нефтью. Если допустить такой нагрев, то это вызовет более быстрое изнашивание стенок, с одной стороны, и возможное разложение и перегрев нефти—с другой; оба эти явления крайне нежелательны. Работа вагонных кубов ничем не отличается от лежачих кубов. Рис, 37, Дефлегматор. Устройство дефлегматора :) ясно из рис. 37. Стрелка показывает напра- вление движения паров. Пары должны пройти по зигзагообразной линии, не- сколько раз ударяясь о перегородки и меняя свой путь. Благодаря ударам и постоянной перемене направлений, мел- кие. капли нефти, унесенные парами, собираются в более крупные и стекают вниз, откуда по особой трубке по- ступают обратно в куб. Пары нефти, пройдя дефлегматор, проходят через подогреватель в холо- дильник. Холодильники имеют раз- личное устройство и делаются в виде змеевиков. После отгонки бензина и керосина в перегонном кубе остается мазут, на- гретый до высокой температуры; если перегонка шла без пара, то темпера- тура его поднимается до 350° Ц. Спуск разогретого до такой температуры ма- зута далеко не безопасен, и поэтому, <) Прибор, назначение которого улавливать капельки жидкости и конденсировать высоко кипящие составные части. прежде чем спускать из куба мазут, необходимо его охлаждать до темпера- туры в 100—150° Ц. Перегонка с водяным паром. Опи- санная перегонка ведется непосред- ственным нагреванием нефти при по- мощи сжигаемого под котлом топлива. Такой способ имеет ряд недостатков, при чем одним из самых главных надо считать возможность перегрева нефти с последующим ее разложением. При пе- регонке на голом огне обычно цирку- ляция нефти в кубе бывает недоста- точна, и нефть остается довольно долгое время в соприкосновении с сильно на- гретыми стенками котла. Для устранения этого недостатка и для отгонки очень высоко кипящих составных частей нефти ведут пере- гонку с водяным паром, с естествен- ным газом или инертными газами, вроде азота и углекислоты. В послед- нее время гонку на керосин почти всегда ведут с водяным паром, что обусловливает получение дестиллатов, которые требуют меньшей затраты материалов при очистке. Недостаток перегонки с водяным паром—увели- чение поверхности охлаждения в хо- лодильниках и повышение расхода воды на охлаждение дестиллата. Непрерывная перегонка. Периодиче- ская перегонка нефти имеет большой недостаток, заключающийся в том, что куб приходится после окончания пе- регонки охлаждать для спуска из него мазута или гудрона и снова нагревать для перегонки. Чтобы избежать таких остановок и непроизводительных за- трат топлива, были предложены уста- новки, в которых перегонка ведется непрерывно. В СССР непрерывная пе- регонка производится по системе Но- беля. Вообще при непрерывных перегонках устанавливается несколько перегонных кубов, из которых каждый служит для получения из него дестиллатов с опре- деленным удельным весом. Число ку- бов в батарее зависит от количества получаемых дестиллатов, а также и от производительности батарей. Ба- тарея по системе Нобеля устанавли- 4*
ИНЖ. Н. М. КАРАВАЕВ 52 вается следующим образом: первый куб стоит выше всех других, а осталь- ные кубы идут уступами, приблизи- тельно каждый на 15—20 см ниже предыдущего. Все кубы соединяются одной трубой, по которой поступает нефть. В Америке перегонку ведут с „крэ- кингом“. Крэкинг,в переводе на рус- ский язык, значит расщепление, рас- трескивание. Особенность этого спо- соба заключается в том, что при нем явления перегрева и разложе шя нефти желательны. Этот способ в Америке широко при- меняется при переработке нефтей, ма- зут которых нельзя переработать на хорошие смазочные масла. Так как у американцев большая потребность в легком топливе, то они и ведут гонку так, чтобы получить возможно больший выход легких погонов, что и достигается разложением более тяже- лых составных частей нефти на лег- кие. У нас этот способ не приме- няется. Нефтяные продукты, получающиеся при перегонке нефти, можно разделить на бензин, осветительные масла (сюда относится керосин, остралин, пиро- нафт и др.), смазочные масла (соля- ровые, веретенные, машинные, ци- линдровые) и остаток в кубе—нефтяной гудрон. Бензин. Бензином называется пер- вая фракция перегонки сырой нефти. Бензины разделяются на легкие, сред- ние и тяжелые. Легкие бензины часто называются петролейным эфи- ром и должны перегоняться нацело до 100° Ц. Средние бензины должны перегоняться до 120° Ц (90%), а остальное представляет собою тяже- лые бензины. Главное применение этих продуктов находят в авиацион- ных и автомобильных моторах и в ка- честве растворителей при экстракции жиров, канифолей и других продуктов. Ос етитгльные мае га разделяются на целый ряд продуктов, в зависи- мости от их свойств и назначения. Главным продуктом является керосин, который широко применяется для освещения жилых помещений и город- ских улиц; керосин характеризуется температурой вспышки 2), которая должна быть не ниже 28° Ц и отсут- ствием смол и кислот. Хороший рус- ский керосин обычно имеет температуру вспышки 30—32° Ц. Остралин имеет температуру вспышки 48—58° Ц, а пиронафт выше 100° Ц. Оба последние продукта в обыкно- венных лампах гореть не могут и употребляются при различных работах, где происходит освещение открытыми фитилями. Смазэчные масла получаются из мазута (остаток после отгонки бензина и керосина при перегонке с перегре- тым водяным паром или нефтяными газами). Отбирание фракций при пе- регонке с водяным паром произво- дится по удельным весам получаемых продуктов. Удельные веса отдельных фракций могут меняться в зависимости от их характеристики, и поэтому удельные веса не могут служить достаточной характеристикой при определении свой- ства и назначения масла. Смазочные масла достаточно точно могут быть оха- рактеризованы температурой вспыш- ки и их вязкостью. Температура вспышки дает возможность определить предельные температурные условия, в которых может быть применяемо данное масло; например температура вспышки цилиндрового масла от 240° до 300° Ц, в зависимости от условий его применения; если цилиндровое масло назначается для смазки паро- вых машин, работающих перегретым паром, то в этих случаях требуется особого сорта масло, обладающее очень высокой температурой вспышки и боль- шой вязкостью. Вязкость до некоторой степени может характеризовать, сма- зывающую способность масла; чем выше вязкость, тем более пригодно масло для смазки тяжелых частей ма- 4) Температурой вспышки называется темпе- ратура, когда при поднесении пламени керосин вспыхивает и тотчас же тухнет. Определение ее производится в особом аппарате.
ТОПЛИВО И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 53 шин. Под вязкостью понимается от- ношение скорости истечения опреде- ленного объема масла через узкое от- верстие при температуре 20—50° Ц или 1009 Ц к скорости истечения та- кого же объема воды при 20° Ц. Для определения вязкости употребляется особый прибор, называемый виско- зиметром. Очист a продуктов перегонки. Про- дукты перегонки нефти, получаемые как при перегонке без пара, так и при перегонке с паром никогда не бывают устойчивы по отношению к воздействию воздуха. Если взять, например, совершенно прозрачный де- стиллат керосина или бензина и вы- ставить его в открытой чашке на воз- дух, то через некоторое время он начнет окрашиваться, и в некоторых случаях цвет его может дойти до бу- рого. Для того чтобы удалить соедине- ния, обусловливающие неустойчивость свойств дестиллатов, последние под- вергают обработке химическими реак- тивами, в качестве которых приме- няются купоросное масло, едкий натр и жидкая сернистая кислота (сжи- женный сернистый газ). Купоросное масло осмоляет все спо- собные окисляться соединения, нахо- дящиеся в дестиллате; последние в виде смолы осаждаются на дно ме- шалки, и только очень небольшое ко- личество смолы остается в растворе. Для удаления остатков смолы из масла, его промывают водой и после этого раствором каустической соды. Такая обработка иногда производится не- сколько раз. После очистки получается продукт, отличающийся большой устой- чивостью, который может храниться очень долго, не меняя своих свойств. В случае нефтей, содержащих боль- шое количество способных окисляться соединений, в последнее время при- меняют для очистки жидкую сернистую кислоту. Этот способ очистки основан на том, что жидкая сернистая кислота обладает способностью растворять та- кие соединения с образованием мало устойчивых веществ. Раствор смоли- стых веществ в сернистой кислоте от- деляется отстаиванием. Сернистая кис- лота может быть легко получена обратно при нагревании. Этот способ обладает тем недостатком, что все опе- рации должны производиться при очень нивкой температуре (около 16°Ц). Получение бензина крэкинг-процессом. В связи с развитием автомобильного транспорта в Америке, там стал ощу- щаться недостаток в бензине. Для по- полнения этого недостатка американцы прибегают к другим методам его по- лучения. Бензин можно получить и из более высоких нефтяных фракций, разлагая сложные углеводороды на более простые при повышенной темпе- ратуре. Такой способ называется к р э к и н г- процессом. Другой путь получения бензина—конденсация углеводородов из газов, выделяющихся из скважин. Предложен был целый ряд способов получения бензина по крэкинг-про- цессу, но из всех их наиболее ши- рокое распространение получил спо- соб Буртона. Этот способ заключается в том, что тяжелые погоны нефти на- гревают под давлением до темпера- туры 350—450° Ц. При этом происхо- дит разложение тяжелых погонов с об- разованием более легких бензинов, которые тотчас же отводятся- из ап- парата, где происходит крэкинг, в кон- денсационную систему, где они и сгу- щаются. Получение бензина из естественного газа. Естественные газы, выделяющиеся из нефтяных скважин, всегда содержат в себе большее или меньшее коли- чество легких углеводородов, которые при обыкновенной температуре пред- ставляют собой жидкости. Эти угле- водороды имеют особую ценность, как топливо для аэропланных двигателей. Выделение жидких углеводородов из природного газа появилось только в самое последнее время и произво- дится по двум совершенно разным спо- собам. Первый способ — адсорбцион- ный—основан на свойстве некото- рых веществ (как? например, животный
54 ИНЖ. Н. М. КАРАВАЕВ или активированный уголь) поглощать некоторые вещества, отделяя их от других из смесей или растворов. Для поглощения бензиновых углеводородов из газа его пропускают через особую поглотительную башню (абсорбер), наполненную поглощающим вещест- вом. Иногда в качестве поглотителя применяются различные фракции нефтей. Второй способ—кон де нсацио н- н ы й—заключается в том, что газ под- вергается давлению вместе с охлажде- нием; при этих условиях бензиновые углеводороды сгущаются и таким об- разом отделяются от газообразных.
III. ВИДЫ ЭНЕРГИИ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ. Инж. Н. И. Караваев. Раньше уже указывалось, что теп- лота есть источник всех видов энер- гии. В настоящее время всем изве- стны и пользуются широким приме- нением в промышленности и в домаш- нем быту следующие виды энергии: тепловая, световая, механическая и электрическая. Для нас интересны только виды, дающие нам энергию движения, а таковыми будут тепловая, ^механическая и электрическая энергии. В мировом, пространстве энергия проявляется в очень многочисленных и разнообразных видах, но мы научи- лись использовать их еще не все и недостаточно рационально. Тепловая энергия, приходящая к нам с солнеч- ными лучами, используется на земле в самом ничтожном количестве; рассе- янную в атмосфере в огромном коли- честве электрическую энергию, прояв- ления которой мы видим цри грозах в виде молнии, мы еще не научились использовывать, хотя в последнее время появляется надежда, что в недалеком будущем мы научимся собирать атмо- сферное электричество. Существует еще механическая энергия ветра и волн; из них только первая использу- ется, да и то в ничтожных количествах. Не умея использовать природные запасы разных видов энергии непо- средственно, мы получаем необходимую нам энергию из тепловой энергии, а последнюю добываем путем сжигания топлива. Пути превращения тепловой энергии, заключенной в различных видах топлива, в другие виды энергий различны по внешней форме, но в конце концов сводятся к одному и тому же. Обыкновенный способ пре- вращения тепловой энергии топлива в механическую или электрическую энергию заключается в том, что топ- ливо сжигается непосредственно в дви- гателях внутреннего сгорания или же в топках паровых котлов; при этом его энергия превращается в механи- ческую энергию движения. Механи- ческая энергия дальше может быть легко превращена в энергию электри- ческую, которая для нужд промышлен- ной и обыденной жизни превращается снова в энергию механическую, свето- вую и тепловую. Из замкнутого круга превращения мы видим, что, исходя из тепловой энергии, мы после целого ряда превращений снова получаем тепло- вую энергию. Количество тепловой энергии, полученное в последней ста- дии превращения, никогда не может быть равным количеству, затраченному в начале процесса. Это обстоятельство объясняется несовершенством наших машин и процессов, при помощи, ко- торых мы превращаем один вид энер- гии в другой; так, например, при превращении тепловой энергии в ме- ханическую мы в лучшем случае мо- жем использовать не больше 4О°/о
56 ИНЖ. И. М. КАРАВАЕВ затраченной тепловой энергии. Потеря энергии происходит от различных при- чин, в рассмотрение которых мы входить здесь не будем. Нужно отметить еще, что теперь ши- роко используют энергию падающей воды, которую превращают в механиче- скую и электрическую энергии. Нельзя не указать на огромные за- пасы механической энергии, рассеян- ные по земле в виде рек, водопадов и ветров. Эти источники, особенно по- следний, являются совершенно бесплат- ными. Для использования ветра даже не требуется никаких особенно слож- ных приспособлений, почему оно и получило довольно широкое распро- странение в мелких хозяйствах и сель- ских промышленных предприятиях. Нерегулярность ветров и их неравно- мерность являются главными препят- ствиями к широкому пользованию этими источниками энергии. Энергия ветра зависит от силы ветра. Последняя в приложении к слу- чаю ветряных двигателей называется давлением ветра и изменяется в ки- лограммах на 1 м2. С и л а, или давле- ние, ветра изменяется в зависимости от его скорости. Скоростью называется путь, проходимый частицей воздуха в секунду, она измеряется ме- трами. Для пояснения зависимости между скоростью ветра и его силой, или давлением приведем таблицу! Ветер Скорость в м/сек . . 4 6 8 11 13 16 ДД Q ИИ Q R кг на м* . 1,15 2,59 4,59 8,69 12,18 18,38 С понятием силы всегда неразрывно связано понятие работы. Работа, производимая силой, выражается в сложных единицах—к и л о грамме- ме т р а х — и представляет собой про- изведение из силы (килограммы) на путь (метры). Для пояснения разберем несколько примеров. Допустим, что мы подняли гирю весом в 5 кг (вес — сила, с кото- рой притягивает земля данное тело) на высоту 10 м; в таком случае гово- рят, что совершена работа, равная 50 килограммометрам (5 кг X 10 м = = 50 кг м). Паровоз тянет поездной состав на протяжении 1 иле, затрачивая силу в 225 к^ беря произведение силы, 225 кг на путь, 1 000 л, получаем 225 000 килограммометров; это и есть работа, затраченная парс зозом на пе- редвижение цагонов. Одну и ту же работу мы можем произвести или очень быстро или очень медленно, в зависимости от чего в единицу времени придется затратить бблыпую или меньшую энергию. Для того чтобы ясно представить себе, какой двигатель нужен для выполне- ния определенной работы, надо, следо- вательно, знать, кроме количества ра- боты, также и время, в течение кото- рого она совершается. Работа, кото- рую совершает двигатель в единицу времени характеризует его мощ- ность. В технике мощность двигателей из- меряется в лошадиных силах. Лошадиная сила равняется 75 кило- граммометрам в секунду и обозна- чается HP, или по-русски ЛС. Если говорят, что паровая машина разви- вает 75 Л С., или что ее мощность равна 75 лошадиным силам, то это значит, что она может произвести в секунду работу, равную 75Х?5 = = 5625 килограммометров. В случае электрических машин часто мощность измеряется в киловаттах; 1 килло- ватт=1,36 ЛС. Водяной пар. Ввиду того, что во- дяной пар очень часто применяется в качестве источника энергии для си- ловых станций, необходимо поближе ознакомиться с его основными свой- ствами. В промышленности исполь- зуют либо насыщенный пар, либо пар перегретый. Если взять закрытый сосуд с во- дой, снабдить его термометром и мащн
ВИДЫ ЭНЕРГИИ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 57 метром (прибор для измерения давле- ния) и нагревать, то скоро заметим, что температура станет повышать- ся; когда вода закипит, термометр будет показывать 100° Ц. Но так как сосуд закрыт, и пар выхода не имеет, то при дальнейшем нагрева- нии не только повысится темпера- тура, но и на манометре стрелка будет двигаться, указывая повышение давления. Давление пара измеряется в атмосферах. Атмосферой называется давление, равное 1 кг на 1 см2. Сравнивая температуру пара и по- казания манометра, можно видеть, что при повышении давления температура кипения воды повышается, а при по- нижении уменьшается. В следующей таблице показана эта зависимость: Давление в кг' на Температура кипе- 1 см* (манометр) ния воды 0,0 99,РЦ 4,0 151,00 „ 9,0 178,90 „ 14,0 197,2° „ 19,0 211,3° „ Увеличение давления обусловли- вается переходом воды в парообраз- ное состояние, что сопровождается увеличением объема. 1 кг воды зани- мает объем в 1 кубический дециметр (литр), а 1 кг пара— 1 722 литра (при нормальном давлении); таким образом при переходе воды в пар объем уве- личивается в 1 722 раза; при обратном процессе, сгущении пара, давление будет уменьшаться, вследствие умень- шения объема. Представим себе, что ма- нометр показывает давление в 9 атмо- сфер, а термометр 179°Ц; если прекра- тить нагревание, то вскоре темпера- тура начнет падать, а вместе с ней и давление; следовательно часть пара пе- рейдет в воду. Если снова нагревать сосуд, то опять с повышением давле- ния будет повышаться и температура, т.-е. пойдет обратный процесс: часть воды будет превращаться в пар. Пар, который при малейшем отня- тии тепла переходит в воду, носитназвание насыщенного; это значит, что при данной тем- пературе и давлении в дан- ном объеме содержится мак- симальное количество водя- ного пара. Если насыщенный пар пропустить через металлическую труб- ку, накаленную до высокой темпера- туры, то температура пара повысится, но это повышение температуры не бу- дет сопровождаться соответствующим повышением давления; например: на- сыщенный пар, имеющий 4 атмо- сферы давления и температуру 150 Ц, можно легко нагреть, пропуская его через раскаленную железную трубку, до температуры 179—180°Ц; но давле- ние при этом будет оставаться посто- янным. Если от такого нагретого пара отни- мать тепло, то он не будет сгущаться в воду пока температура не упадет до 150°Ц, после чего при отнятии тепла будет происходить соответствующее падение давления. Пар, который при отнятии тепла не переходит в воду, называется перегретым. Паровые котлы. Паровыми кот- лами называются приборы для получе- ния водяного пара, который может быть использован для нагревания или приведения в действие паровых двига- телей. Простейший паровой котел (рис. 38) представляет собой вмазан- ный в кирпичную кладку лежачий ци- линдр, под дном которого распола- гается топка. Котел заполняется во- дой примерно на три четверти диа- метра; под этим цилиндром разводится огонь, вода в котле нагревается, пре- вращается в пар и расходуется на те или другие нужды. Такой котел крайне не совершенен; он требует затраты сравнительно очень большого количе- ства топлива на испарение воды и отличается малой производительностью. Современные паровые котлы можно разбить на следующие группы: 1) котлы с жаровыми трубами (корнвалийские и ланкаширские), 2) котлы локомобиль- ного типа (паровозные котлы, назы- ваемые трубчатыми) и 3) котлы водо- трубные. Все другие котлы относятся к смешанному типу и представляют различные комбинации упомянутых выше типов.
58 ИНЖ. Н. М. КАРАВАЕВ Рис. 38. Цилиндрический паровой котел. Корнвалийский корпел изображен на рис. 39. Цифры обозначают следующее: 1— колосники, 2 — порог топки, А — жа- ровая труба, 3 — поворот в первый дымоход, 4 — первый дымоход, 5 — вто- рой дымоход, 6 — боров, 7 — регистр, 9 — цепь регистра, 10—блоки, 11 — сухопальник, 12 — предохранительный Ланкаширские котлы отличаются от корнвалийских тем, что имеют две жа- ровых трубы вместо одной. Локомобильные котлы. Паровые котлы локомобильного типа отличаются очень большой производительностью при сравнительно небольшом объеме и весе и поэтому широко применя- ются для установки в малых помеще- Рис. 39. Корнвалийский паровой котел. клапан, 13 — запорный вентиль, 15— водомерное стекло, 17 — спускной кран, 18 — люк, 19 — топочная дверца, 20 — зольная дверца. Этот котел имеет очень большое преимущество перед описанным рань- ше простейшим котлом как в отно- шении использования топлива, так ’и производительности, ниях. Главный признак этого типа кот- лов — большое количество узких про- гарных (дымогарных) трубок, располо- женных сейчас же за порогом топки. Дымовые газы проходят сквозь эти трубки и выходят прямо в боров (рис. 40). Водотрубные котлы. Этот тип при- влек к себе особое внимание конструк-
ВИДЫ ЭНЕРГИИ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 59 торов, и существует большое количе- ство систем водотрубных котлов, часто отличающихся один от другого только теристикой парового котла является поверхность нагрева и паро- производительност ь. Рис, 40. Котел локомобильный. в мелких деталях. В первых двух ти- пах котлов дымогарные газы проходят внутри жаровых труб, а вода нахо- дится между трубками. В водотрубных котлах, наоборот, вода на- ходится в трубах, а пламя и газы проходят между трубок. На рис. 41 пред- ставлен водотрубный котел системы Штейнмюллера. Устройство котла ясно из рисунка. Циркуляция воды происходит в направлении от задней стенки к перед- ней; благодаря циркуляции воды происходит гораздо лучший обмен тепла, а сле- довательно, и лучшее ис- пользование топлива. Помимо указанного раз- деления котлов по типам, их еще разделяют на котлы низкого давления (до 5 атмо- сфер) и котлы высокого давления (выше 5 атмо- сфер). Котлы низкого дав- ления теперь применяются только как нагреватели; котлы же высокого давления применяются глав- ным образом для приведения в дейст- вие двигателей. Очень важной харак- Поверхность нагрева выражается в квадратных метрах. Под поверх- ностью нагрева подразумевают поверх- ность трубок и вообще поверхность, Рис. 41. Водотрубный котел. обогреваемую газами и пламенем. Для различных типов котлов она не оди- накова. Предельные поверхности на- грева приблизительно следующие;
60 ИНЖ. Н. М. КАРАВАЕВ Корнвалийский ........ до 50 м* Паровозные.............до 3<Х) » Водотрубные............до 2500 » Паропроизводительностью называет- ся количество воды, испаряющееся с одного м2 поверхности нагрева котла за один час. Она колеблется от 18 до 60 кг с одного м2 в час; для водотруб- ных— в среднем 30 кг. Машинные двигатели. Все при- боры, играющие в промышленности большую роль, можно подразделить Рис. 42. Ветряной двигатель. на две очень крупные группы: ма- шины-двигатели и машины — орудия. К первой группе относятся такие машины, которые превращают тепловую или электрическую, или дру- гую какую-либо энергию в механиче- скую энергию движения; вторая груп- па состоит из машин, выполняющих определенную работу за счет энергии, развиваемой машинами-двигателями. Для нас особенно интересной яв- ляется первая группа. Все машины- двигатели можно подразделить на вет- ряный, водяные, тепловые и элек- трические. Ветряные' двигатели. Эти двига- тели используют силу ветра. Ветер, как уже указывалось раньше, обла- дает силой, которая используется не- посредственно для переноса аэростатов (воздушные шары) с одного места на другое. Цля того чтобы использовать силу ветра для промышленных или домашних целей, ее необходимо пре- образовать в вид, удобный для исполь- зования. Сила ветра заключается в давлении, которое ветер производит на поставленную ему преграду; это свойство и было использовано для улавливания энергии ветра Если взять небольшой деревянный щит и поста- вить его прямо против ветра, то его будет отклонять в направлении, по которому дует ветер, но если его по- ставить под углом, то легко заметить, что щит начнет отклоняться в другом направлении, чем направление ветра; последнее обстоятельство было исполь- зовано для устройства ветряных дви- гателей. В общих чертах составные части всякого ветряного двигателя следующие (рис. 42): крылья, наса- женные на спицы, спицы, вал с подшип- ником, конические шестерни и вал, пе- редающий движение рабочим машинам. Так как ветер никогда не дует па- раллельно земле, а всегда под углом, то вал ставят несколько наклонно, приблизительно под углом 12° к гори- зонту. Водяные двигатели. Всякий водяной двигатель использует энергию движе- ния или энергию падения воды. Возьмем какой-нибудь водопад (см. рис. 43) и посмотрим, какой запас энергии несет с собой движущаяся
ВИДЫ ЭНЕРГИИ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 61 вода. Мы уже знаем, что работа вы- ражается произведением силы на путь, а если мы возьмем работу за 1 се- кунду, то получим мощность. До- пустим, что в данном случае в 1 се- кунду протекает 1 000 л«3, т.-е. 1 000 000 килограммов воды. Высота Н= 2 м. Тогда согласно определения мощности, Рис. 43. Рис 44. Водопад. Схема плотины. она выразится (1000 000X 2) : 75 = = 26 667 ЛС.; это и будет работа, со- вершаемая падающей водой в 1 секун- ду. Совершенно одинаковый результат получится и в случае плотины с ниж- ним отводом воды (рис. 44) при усло- вии одинаковых высот Н и количества протекающей воды в секунду. Все водяные двигатели можно под- разделить на поршневые — водо- столбовые машины г); водяные ко- леса — верхненаливные, среднебой- ные и подливные, и водяные тур- бины— горизонтальные и вертикаль- ные. Водяные колеса могут исполь- зовать, как энергию падающей, так и текущей воды. Вертикальное ко- лесо (рис. 45) приводится в вращение почти исключительно за счет веса воды. Из рис. 45 ясно, что в ковшах вода на- ходится только на одной стороне колеса, на другой стороне ковши пусты; сле- довательно в этом колесе всегда одна половина тяжелее другой. Тяжелая половина перевешивает, и ковши па- дают вниз, приводя в движение колесо. Колесо наглухо насажено на вал, ко- торый приводит в действие жернова или другие машины. Верхние нали- <) Они применяются крайне редко, и поэтому нет необходимости их описывать. вные колеса находят широкое распро- странение при устройстве небольших сельских мельниц. При правильно по- ставленных ковшах они работают с хорошим коэффициентом полезного действия, доходящим до 0,7 — 0,8. Наи- более подходящий напор воды для них колеблется в пределах Н = 3 м. Так как в дальнейшем часто придется встречаться с понятием „коэффициент полезного действия11, то его необходимо пояснить более точно. Коэффициентом полезного действия (к. п. д.) назы- вается отношение количества получен- ной энергии к количеству затраченной. Для ясности разберем пример. Возь- мем простейшую машину — блок, при помощи которого надо поднять груз в 20 кг. В веревку между блоком и тя- нущим человеком включим пружинные весы, при помощи которых можем из- мерить силу, затраченную на подъем. Всегда весы будут показывать немного Рис. 45. Водяное колесо. больше 20 кг,' и в зависимости от устройства блока этот избыток может изменяться. Допустим, что для подня- тия 20 кг пришлось затратить 25 кг, тогда к. п. д. блока выражается от- ношением 20 : 25, т.-е. 0,8. Часто отношение умножают на 100 и полу- чают к. п. д. выраженный в про- центах, в данном случае получим 0,8 X Ю0= 80°/0.
62 ИНЖ. Н. М. КАРАВАЕВ Подливное колесо, устрой- ство которого ясно из рисунка 46, ра- ботает за счет энергии движущейся воды. Вода, вытекающая из нижнего отверстия, попадает н*а лопатки, давит на них, и за счет давления колесо на- читает вращаться. Простое подливное колесо в сравнении с верхненаливным Рис. 46. Подливное водяное колесо. гораздо менее совершенно, и коэффи- циент полезного действия его доходит только до 0,35. Если сделать лопатки не прямые, а по определенным кривым (колесо Понсле), то получается гораздо больший к. п. д., доходящий до 0,6 — 0,7. Колесо Понсле представлено на рис. 47. Рис. 47. Подливное колесо Понсле. Среднебойное и среднена- ливное колеса используют частичную энергию движения и частичную энер- гию падения. Средненаливное колесо устраивается одинаково с верхненалив- ным; разница заключается в том, что вода льется на колесо не в верхней части, а в средней. Среднебойное ко- лесо (рис. 48) имеет подход воды внизу почти на средине и работает как за счет течения, так и за счет веса воды, за- ключающейся между лопатками. Эти колеса ставят при малых и перемен- ных напорах воды. Впуск воды устроен Рис. 48. Среднебойное колесо. так, что она поступает через прорез в щите; последний может перемещаться и впускать воду выше или ниже. Водяные турбины. Описанные водяные колеса устанавливаются только при малых напорах; при больших на- порах ставят так называемые водя- ные турбины. В водяных турбинах используется энергия текущей воды так же как, она используется в ко- лесе Понсле. Отличие водяных турбин от водяных колес заключается в том, что в них вода входит с одной сто- роны, а выходит — с другой; например в турбине Фрэнсиса вода входит по внешней окружности, а выходит по внутренней. В зависимости от напра- вления протекающей воды, турбины можно подразделить на радиаль- ные и осевые. Радиальными турбинами называются такие, в которых вода входит в тур-
ВИДЫ ЭНЕРГИИ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 63 бину по направлению радиуса колеса (рис. 49), а осевые — когда вода течет параллельно оси турбинного вала (рис. 50). Раньше уже указывалось, что водяная турбина использует энер- Рис. 50. Осевая турбина. гию текущей воды. На рис. 51 пред- ставлена схема работы водяной турби- ны. Вода подходит к колесу по трубе сверху; в трубе имеются направляю- щие поверхности, изображенные чер- ными линиями; из трубы она попадает на лопатки, имеющие изогнутые формы. Такая форма дает возможность лучше Рис. 51. Схема водяной турбины. использовать энергию воды. Вода, входя между лопатками, давит на них и за- ставляет вращаться колесо в указанном стрелкой направлении. На схеме пред- ставлена радиальная турбина. В осе- вой турбине происходит то же самое; разница заключается только в распо- ложении лопаток и направляющих. Наибольшее распространение полу- чили водяные турбины Фрэнсиса. Ти- пичная установка небольшой гидро- электрической :) станции с турбиной Фрэнсиса представлена на рисунке 52. Стрелки показывают направление дви- жения воды через лопатки турбины и всасывающую трубу в нижний водоем. В данном случае взята турбина с го- ризонтальным валом, который муфтой соединен с валом динамомашины. Ча- сто ставят турбины с вертикальным валом; в таких случаях приходится Рис. 52. Установка динамо с турбиной. ставить промежуточную передачу. Обыкновенно для этого служат кони- ческие шестерни. Всасывающая труба употребляется для того, чтобы можно было, поставив турбину не на уровне нижнего горизонта воды, а между верхним и нижним, использовать пол- ный напор. При наличии всасывающей трубы, глубина постановки турбины не играет роли. Паровые двиган, ели бывают двух родов: поршневые и турбин- ные. Поршневые двигатели получили название паровых машин. Паровые двигатели используют или у п р у- *) Водяные двигатели называются также гид- равлическими, и поэтому силовые станции назы- вают гидростанциями; в данном случае— гидро- электрическая.
64 ИНЖ. И. М. КАРАВАЕВ гость пара (давление) или энергию его движения. При описании водяного пара уже указывалось, что давление в котле тем выше, чем выше темпера- тура: насыщенный пар, имеющий тем- пературу 150°Ц и давление 9 атмо- сфер, можно заставить производить различную работу. Давление пара ука- зывает нам на то, что он находится в сжатом состоянии и, следовательно, при определенных условиях можно заставить его расшириться, вследствие чего произойдет частичная или полная потеря давления, или упругости. Поль- стали. В центре диска укрепляется шток,, другой конец которого соеди- нен с крейцкопфом, или пол- зу ш к о й Г, в свою очередь соединен- ным с концом шатуна Д. Шатун одевается на палец кривошипаЕ. Кривошип насажен на вал махо- вика Ж. Схематически паровая машина с зо- лотниковым парораспределением изоб- ражена в разрезе на рис. 54. Пар входит по трубе в золотниковую ко- робку, откуда он поступает или в ле- вую или в правую часть цилиндра. На Рис. 53. Паровая машина. зуясь этим свойством пара, его заста- вляют совершать нужную работу в па- ровых машинах и турбинах. Паровая машина. В основных чертах всякая паровая машина состоит из следующих частей: парораспреде- лительного механизма — золотника, крана или клапана, цилиндра, поршня, штока, крейцкопфа, шатуна, криво- шипа и махового колеса. На рис. 53 изображена паровая клапанная маши- на; механизм для распределения пара состоит из вала с насаженными на нем эксцентриками, которые в нужные моменты помощью тяг открывают па- ровые клапаны Б и впускают в паровой цилиндр В пар. Внутри цилиндра находится поршень, имеющий обычно форму диска и сделанный из рис. 54 представлен момент, когда золотник Б тягой э должен открыть левый канал а для впуска свежего пара из золотниковой коробки в цилиндр. Одновременно правый канал а соеди- няется с пространством под золотни- ком в, откуда отработанный пар выходит наружу. Пар, войдя в цилиндр, давит на поршень и заставляет его двигаться вправо по стрелке; при по- мощи штока Т7, шатуна Ж и криво- шипа К движение поршня передается на вал о, который начинает вращаться. Таким обркзом при помощи такого срав- нительно простого механизма удается поступательное движение поршня пре- образовать в вращательное движение. Паровые турбины. В паровых машинах для получения работы исполь-
ВИДЫ ЭНЕРГИИ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 55 зовалась энергия упругости, или да- вления пара; в паровых турбинах используется энергия движения пара. Если открыть вентиль парового кот- ла, в котором давление будет выше ствия. Простейшая турбина Лаваля изображена на рис. 56. На рис. турбина, представлена без кожуха (только ко- лесо и четыре сопла). Пар, выйдя из сопла, как и в колесе Бранка, попа- дает на лопатки и приводит в движе- Рис. 54. Цилиндр паровой машины. атмосферного, то пар будет выходить из котла с определенной скоростью: если на пути его поставить колесо с лопатками, подобно тому как это делается в ветряных двигателях, то колесо начнет вращаться, т.-е. оно начнет совершать работу. Простейшая турбина (рис. 55), так назыв. колесо Бранка, состоит, как видно, из закрытого сосуда, в котором вода превращается в пар; последний выйдя из трубки, попадает на лопатки колеса и приводит последнее в дви- жение. Исторически паровая турбина была изобретена очень давно; еще в древней Греции производились опыты построй- ки турбин. Долгое время люди не умели использовать результаты ранних исследователей, а промышленное зна- чение турбины приобрели только в конце прошлого столетия, когда Ла- валь построил первую турбину с вы- соким коэффициентом полезного дей- ние колесо. Паровые турбины отличат ются тем, что они развивают очень большое число оборотов, а именно от 2 400 до 3 000 оборотов в минуту. Раз- Рис. 55. Паровая турбина. вивая очень большую мощность, они имеют очень небольшие размеры и вес. Последние многоступенчатые тур- бины дают очень высокое использо- П. М. Лукьянов. Популярно-техническая энциклопедия. 5
66 ИНЖ. Н. М. КАРАВАЕВ вание пара, нисколько не уступающее лучшим паровым машинам. Преимуще- ство их заключается также в простоте глухо без передач, что исключает по- тери энергии в передаточных механиз- мах и повышает коэффициент полез- ухода и, кроме того, в прочности. Они ного Рис 56. Паровая турбина Лаваля. действия установки. Двигатели внутреннего сгорания относятся к тепло- вым двигателям. По устрой- ству они очень похожи на паровую машину. В то вре- мя как для паровой маши- ны необходим паровой ко- тел, двигатели внутреннего сгорания работают без та- кового. Топливо сжигается прямо в цилиндре двига- теля, при чем происходит сильное повышение темпе- ратуры и давления, за счет которого двигатель совер- шает работу. Двигатели внутреннего сгорания мож- но разделить на рехтактные и т а к т н ы е; кроме того по роду топлива они строятся для газообразного топлива и жидкого. Четырехтактные четы- двух- получили широкое распространение для оборудования центральных элек- трических станций. Такая установка двигатели. Под таким названием известны двигатели, в которых на каж- дые четыре хода поршня дается один Рис. 57. Установка паровой турбины с динамо. турбо - динамо завода Зульцера представлена на рис. 57. В данном случае динамомашина и турбина си- дят на одном валу или соединены на- рабочий ход. На рис. 58 представлена схема работы четырехтактного двига- теля. Такты (отдельные ходы поршня) будут следующие: 1) всасывание,
ВИДЫ ЭНЕРГИИ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 67 2) прессование, или сжатие, 3) горение и расширение и 4) выталкивание продуктов горе- ния. Во время первого хода откры- вается воздушный клапан (а в случае газового двигателя и газовый); когда Рис. 58. Схема работы четырехтактного двигателя. лучается искра, которая может воспламенять горючие газовые поршень дойдет до крайнего положе- смеси. В двигателях Дизеля, самых ния, клапан закрывается. Во время вто- совершенных, зажигание происходит рого хода поршень сжимает воздух или смесь его с горючим газом. После прохода поршнем мертвой точки на третьем ходе дают жидкое топливо и Чтобы дать рабочий ход, необходимо зажечь горючую смесь в цилиндре. Зажигание производится различными способами. Часто к задней стенке ци- линдра прикрепляется запальник, ко- торый перед пуском двигателя в ход накаливается докрасна. Нефть вспрыскивается особой фор- сункой так, что она попадает на раскаленную стенку запаль- ника и воспламеняется. Кроме таких запальников делают так- же и электрические. Действие электрического запальника основано на том, что при разъединении двух проводов (размыкании тока), по которым течет электрический ток, по- вследствие сильного разогревания воз- духа при сжатии, и поэтому он не имеет никаких специальных приспо- соблений для запала. Рис, 59, Нефтяной четырехтактный двигатель. воспламеняют получившуюся горючую смесь (в случае газового, просто вос- пламеняют готовую сжатую смесь): происходит взрыв, поршень выталки- вается из цилиндра; это будет рабочий ход. Четвертый ход служит для уда- ления сгоревших газов из цилиндра двигателя, что достигается открытием выхлопного клапана. На рис. 59 представлен нефтяной четырехтактный двигатель в раз- резе. Цилиндр двигателя двустенный, в промежутках между стенками по- стоянно циркулирует вода для охлаж- дения стенок. Цилиндр снабжен двумя клапанами: один В—всасывающий или впускной и другой С — выхлопной. Д—запальник для зажигания, А — 5*
68 ИНЖ. Н. М. КАРАВАЕВ приемная труба, по которой воздух входит в цилиндр. Двигатель работает так же, как и паровая машина; движу- щие и передаточные механизмы, за исключением ползушки, которая у дви- гателей отсутствуют, те же самые. Рис. 60. Схема работы двухтактного двигателя. Двухтактные двигатели от- личаются от четырехтактных тем, что в них на два хода поршня приходится один рабочий. Схема работы двухтактного двига- теля изображена на рис. 60. Первая фигура представляет момент выполас- кивания, т.-е. продувки цилиндра чи- стым воздухом, вторая — сжатие возду- ха,—кончается первый ход. На третьей фигуре изображено вспрыскивание нефти и начало 2-го хода—рабочего; на четвертом — выхлоп, т.-е. поршень открыл в цилиндре отверстие, через которое сгоревшие газы уносятся в атмосферу. Особенности устройства двухтактных двигателей обусловливаются самой ра- ботой двигателя. На схеме мы видели, что в конце второго (рабочего) хода из Цилиндра должны быть удалены все отработанные газы, и кроме того надо продуть цилиндр и заполнить его свежим воздухом, необходимым для горения топлива. Этого можно достиг- нуть, имея воздух под давлением не- сколько выше 1 атм. (обычно доста- точно 1,2 атм.). Для того чтобы воз- дух лучше промывал цилиндр, концу поршня придают своеобразную форму. Чтобы яснее представить как работу, так и устройство двухтактного двига- теля, рассмотрим таковой, изображен- ный на рис. 61. Прежде всего бросается в глаза устройство кривошипной коробки; она герметически закрыта и имеет канал с, соединяющий ее с цилиндром черев отверстие в. Для продувки I цилиндра необходимо иметь воздух под давлением 1,2 атм. j:;- Этого можно достигнуть имея «ijp отдельный компрессор или же сделав так, как показано на рисунке. Во время хода порш- ня вверх, он производит раз- режение в кривошипной ко- робке, открывается клапан В, воздух входит в коробку. Когда поршень пойдет книзу, клапан В закрывается, и в коробке создается давление, достаточ- ное для продувки цилиндра. Запальник или калориза- тор, шарообразной формы, находится наверху под крышкой Е\ во время работы двигателя он постоянно нака- лен докрасна. Топливо (нефть) по- дается форсункой А прямо в калори- затор, где и загорается. При взрыве
ВИДЫ ЭНЕРГИИ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 69 повышается температура, газы сильно расширяются и выдавливают поршень книзу. Поршень, двигаясь книзу, до- ходит до отверстия а и открывает его; газы из цилиндра вылетают наружу, затем дальше открывается канал в, че- рез него устремляется воздух из кри- вошипной коробки, Благодаря особой форме конца поршня воздух полу- чает направление кверху и поэтому Проходит внутри цилиндра по указан- особые приборы, называемые карбю- раторами. Насыщение воздуха парами бензина можно произвести или протягивая мелкие пузырьки, воздуха через слой бензина в карбюраторах испарения или же протягивая воздух через распыленный бензин — карбю- ратор с пульверизацией. Газовые двигатели внутреннего сгорания могут работать на любом горючем газе, будь-то светильный, Рис. 62. Генератор для получения газа. ному стрелкой направлению. Пока пор- шень дойдет до низа, вернется обратно и закроет отверстия а и я, воздух успевает вытеснить отработанные газы из цилиндра и занять их место. Двигатели, применяемые для аэро- планов и автомобилей, работают на легко испаряющихся и очень чистых видах топлива — как например бензин, смеси бензола с спиртом, эфиром и т. п. В таких: случаях в цилиндр обыкно- венно подают уже готовую смесь паров бензина и воздуха. Для полу- чения готовых смесей употребляются каменноугольный, генераторный газ и др. Чаще они делаются для генера- торного газа. Установка в этих слу- чаях состоит из генератора, промыва- теля и фильтра, пройдя которые газ поступает через клапан в цилиндр двигателя. Топливо для получения ге- нераторного Газа можно использовать любое: дрова, торф, иаменнЫй уголь, кокс и т. п. На рис. 62 представлена генераторная установка для получе- ния ' силового газа. Слева направо -размещены: генератор, промыватель, или скруббер и фильтр. Скруббер
70 ИНЖ. Н. М. КАРАВАЕВ заполнен крупными кусками кокса и все время опрыскивается из душа водой; назначение его — освобождение газа от смолы и его охлаждение. Фильтры служат для подсушки газа, который, выходя из скруббера, несет много воды; на полках фильтра наложены опилки, хорошо осушающие и окончательно очищающие газ. В генератор загру- жается топливо и разжигается. Когда Рис. 63. Динамомашина. топливо разгорится, то переводят ге- нератор на работу. Во время хода двигателя через горящее топливо про- сасывают воздух через трубу 5; воздух, пройдя слой горящего топлива, дает генераторный газ, который по трубе 9 идет в скруббер, а из скруббера через фильтр—в двигатель. Газовые двигатели, в отличие от нефтяных, могут работать подобно паровым машинам с зажиганием с обеих сторон, что значительно увеличивает их мощность при одном и том же весе. Двигатели внутреннего сгорания, в отличие от паровых двигателей, не требуют промежуточного приспособле- ния в виде парового котла или какого другого прибора для использования энергии топлива. Выкидывание проме- жуточных стадйй всегда влечет повы- шение коэффициента использования, так и в данном случае двигатель вну- треннего сгорания использует топливо значительно лучше, чем машины дру- гих родов. .Паровые двигатели в луч- шем случае используют 20% всей энергии топлива, в то времр как дви- гатель Дизеля 30—33%. Электрические машины производят электрическую энергию, которую лег- ко можно преобразовать в другие виды энергии. Машины, производящие элек- трическую энергию, называются дина- момашинами, или генерато- рами. Динамомашины состоят из якоря А (рис. 63) и электромагнитов М. Яко- рем называется барабан, обмотанный медной изолированной проволокой и наглухо соединенный с валом. О г об- мотки через определенное число вит- ков отходит ответвление к коллек- тору К (точный перевод значит—со- биратель). Образующийся при враще- нии ток по проводам поступает в кол- лектор, из коллектора через щетки в провода и далее в электрическую сеть для использования. Электромагниты встречаются разно- образного устройства; на рис. 63 он со- стоит из железных пластин своеобраз- ной формы, сложенных вместе и обмо- танных электрическим проводом. При пропускании электрического тока ме- жду концами железного остова по- является так называемый магнитный поток, другими словами, этот кусок железа намагничивается. Рис. 64. Схема направления движения посто- янного тока. Электрические машины могут давать электрический ток двух родов: посто- янный и переменный. Машины,, дающие переменный ток, называются генераторами, или альтерна- торами, а машины, дающие посто- янный — динамомашинами. Мощность, их измеряется киловаттами в секунду; 1 килловатт= 1,36 лошадиной силы. Постоянным током называется такой,, который не меняет своего направле- ния. На рис. 64 слева изображена схема.
ВИДЫ ЭНЕРГИИ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 71 направления движения постоянного тока, а справа — схема направления движения переменного тока. Из этих рисунков ясно видно, что в случае постоянного тока направле- ние его не меняется, и он течет по проводу от А к Б; в случае же пере- менного тока, он течет то от А к Б, то наоборот, от Б к А. Время, в продолжение которого ток течет от А к Б и от Б к Л, называ- вается периодом. Когда говорят: „переменный ток в 50 периодов*, то это значит, что ток меняет свое напра- вление 50 раз в течение одной секунды. Электрическая энергия представляет очень большие удобства в том отно- шении, что ее очень легко передавать на большие расстояния; для этого требуются сравнительно не дорогие устройства. В связи с получением тока очень высокого напряжения, можно по тонким проводам передать ток боль- шой мощности. Электрическую энергию можно легко преобразовать в механическую, тепловую и световую. Преобразование в механическую энергию совершается при помощи электромоторов. Электромоторы по своему устрой- ству ничем не отличаются от дина- момашины; в случае постоянного тока любая динамомашина является одновременно и электромотором. На рис. 65 изображен один из случаев преобразования электрической энергии в механическую. На полу стоит элек- тромотор, который приводит в движе- ние станки для обработки металлов. Превращение электрической энергии в тепловую применяется как в домаш- нем быту, так и в промышленности, начиная от нагревательных приборов для воды в стаканах до очень больших электрических печей для плавления металлов и других веществ. Устрой- ство нагревательных приборов осно- вано или на том, что ток, проходящий по проводу, сравнительно плохо про- водящему электричество, разогревает его, или же на том, что между двумя проводниками получают постоянное пламя, называемое вольтовой ду- гой, температура которой достигает 3 000°Ц. При помощи вольтовой дуги плавят вещества, которые другим пу- тем расплавить не удается. Превращение электрической энергии в световую производится пропусканием тока через тонкую металлическую или угольную нить, которая накаливается добела и дает свет. Кроме этого для освещения может также служить воль- това дуга. Рис. 65. Установка электромотора. Легкость, с которой можно переда- вать электрическую энергию на боль- шие расстояния с небольшими поте- рями, делает ее самым удобоприме- нимым видом энергии как для про- мышленности, так и для всех других видов народного хозяйства. Благодаря легкости передачи электрической энер- гии центральные силовые станции мо- гут ставиться в местах скопления топ- ливных запасов. Не всякое топливо выгодно перевозить к предприятиям вследствие их малой теплопроизводи- тельности, например: уголь подмосков- ного бассейна, содержащий большие количества воды и золы, с теплопро- изводительностью около 4 000 калорий,
72 ИНЖ. И. М. КАРАВАЕВ не может выдержать перевозку, так как он вследствие низкого качества обошелся бы дороже относительно высокоценного и далекого угля из Донбасса. Торф также неудобен для перевозки, и при транспорте его на далекие расстояния он обходится слишком дорого. В таких случаях электрическая энергия спасает поло- жение. В местах, где имеются накопле- ния низкосортного топлива, можно по- ставить большую центральную электри- ческую станцию и от нее посылать во все стороны на сотни километров энер- гию, которую легко использовать для самых разнообразных целей. Приме- ром такой станции может служить наша Богородская электрическая стан- ция „Электропередача*, работающая на торфе и выстроенная близ Москвы, около торфяного болота. Часто в пре- делах очень небольшого хозяйства требуются небольшие переносные си- ловые станции; в этом случае трудно и даже почти невозможно заменить электромотор. Простота обращения, быстрый пуск в ход, небольшой вес — все это делает электромоторы необык- новенно удобными для использования. Вбе указанные преимущества играли свою роль при решении вопроса об электрификации. Своевременность и нужда в электрификации становятся все яснее и яснее. Огромные электри- ческие станции, построенные на Ниа- гарском водопаде в Северной Америке, показали всю выгодность и удобства таких крупных силовых установок. Трудно представить себе современ- ное промышленное предприятие без электрической энергии, используемой как для освещения, так и для приве- дения в действие станков и машин. На благоустроенных и рационально построенных заводах и мастерских мы уже не в^дим бесконечных Трансмис- сионных валов с огромным числом шкивов, от которых приводятся в дви- жение сбтнй больших и малых станков. Теперь стараются станки приводить в движение непосредственно моторами, а также при помощи зубчатых и ре- менйых передач. На больших заводах, где приходится часто переносить большие тяжести с одного места на другое, где раньше требовался для выполнения работы десяток рабочих, а иногда и лошади, теперь выполняет работу один неболь- шой электромотор, поставленный на- верху, на так называемом мостовом кра ie, который легко двигается вдоль всего помещения при помощи того же мотора. Электровозы широко приме- няются для перевозки тяжести. На рис. 66 дана фотография электровоза для вывозки угля из штольни. Трамваи, обслуживающие население больших Рис. 66. Электровоз. городов, приводятся в движение элек- тромоторами. В Америке, в горных ме- стностях, где обыкновенная железная дорога вследствие крутых подъемов не могла быть построена, сообщение под- держивается электрическими поездами. Электричество становится необходи- мым спутником не только промышлен- ности, но и сельского хозяйства, где оно также находит широкое применение. Имея электрические провода в раз- ных местах двора, можно легко пере- возить небольшой мотор с мест 1 на место й производить разную работу. Водокачка, соломорезка, мельницы и др. машины сельского хозяйства мо- гут обслуживаться одним переносным мотором. Немного сложнее и труднее использование электроплугов, но во всяком случае применение их дает ойре-
ВИДЫ ЭНЕРГИИ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 73 деленные преимущества перед другими видами запашки полей. В домашнем бь!ту электричество используется глав- ным образом для целей освещения. Элек- тричество находит широкое примене- ние в медицине и науке. Каждый день расширяется область применения этой необыкновенно полезной энер- гии. Беспроволочный и с проводами те- леграф и телефон работают только благодаря электричеству. Подводя итоги всего изложенного относительно энергии, ее получения и использования, мы видим, что до сих пор главным источником необходимой человеку механической, тепловой, элек- трической и световой энергии служит топливо. Промышленный прогресс идет гигантскими шагами вперед, с каждым годом увеличивается потребление энер- гии, топливные запасы отдельных стран начинают заметно сокращаться. Англия, которая является одним из главных производителей каменного угля в Ев- ропе, уже теперь проявляет беспокой- ство и изыскивает меры к предупре- ждению топливного, а следовательно и электрического голода. Топливные за- пасы слагаются из запасов древесины, торфа, горючих сланцев, каменных и бу- рых углей и нефти; кроме того, частично используется энергия воды и ветра. Рассматривая различные виды источ- ников энергии, которые человек под- чинил себе, можно подразделить их на запасы, постоянно возобновляемые (ветер, вода), источники, постоянно об- разующиеся (дерево и торф), и, нако- нец, невозобновляемые (ископаемые угли, нефть, горючие сланцы), количе- ство которых заметно уменьшается, и при продолжающемся росте промыш- ленности их хватит не надолго. По приблизительным подсчетам этот срок близок к 300 годам. Лондонская всемирная конференция по энергетике, созванная для обсужде- ния вопросов, связанных с истощением запасов, нашла положение с запасами топлива угрожающим и указала на не- обходимость изыскания новых средств для пополнения или замены уничто- жаемых запасов. Многое можно сделать для сбережения существующих запа- сов путем более правильного устрой- ства всех аппаратов и машин, служа- щих для преобразования тепловой энергии в другие ее виды. Усложне- ние в современных отопительных при- способлениях направлено исключитель- но к экономии топлива. Сжигание низкосортного топлива (как, например, угольная мелочь, служившая долго обременительным отбросом, или много- зольные угли, не выдерживавшие пе- ревозки) теперь производится так же совершенно, как и малозольного. Такое топливо сжигают в виде пыли или превращая его в газообразное. Кроме усовершенствованных способов исполь- зования топлива, надо обратить вни- мание также и на утилизацию энер- гии воды и ветра, с которыми мы обращаться уже выучились, но приме- няем их далеко не с той полнотой, с какой следовало бы. Источники энер- гии, до сих пор еще не поддающиеся непосредственной утилизации, но ко- торые надо стремиться подчинить себе, заставляя служит в той мере, в какой нам необходимо, будут: 1)тепловая, посылаемая к нам солнечными лучами, 2) внутренняя теплота земли и 3) атмосферное электриче- ство, проявляющееся в грозовых раз- рядах. В последнее время в Италии найдены выходы водяного пара, бью- щего из земли через скважины по- добно нефти. Этот пар идет на при- ведение машин в движение; таким образом заложено начало использова- ния внутренней теплоты земли. Сол- нечную энергию, как уже указывалось раньше, можно заставить работать непосредственно, но это применимо только в тропических странах, в на- ших же северных широтах надо искать другие пути. Один из способов — это разведение лесов, которые превращают тепловую солнечную энергию в древе- сину. Солнечная энергия посылается на землю в огромных количествах, но к сожалению только очень ничтожная доля ее служит человеку, главная же масса рассеивается в пространстге со- вершенно бесполезно.
71 ИНЖ. ВТ М. КАРАВАЕВ Посмотрим, какими известными за- пасами располагает человек для удов- летворения своих потребностей в про- мышленной и повседневной жизни. Для удобства все виды энергии выра- зим в условном топливе, обладающем теплопроизводительностыо 7 000 кало- рий в 1 кг. Рис. 67. Диаграмма запасов энергии, мировых (наверху) и в СССР (внизу). По данным проф. Рамзина Л. К., эти запасы слагаются из следующих (см. табл, на стр. 75). Диаграммы (рис. 67), представляю- щие запасы отдельных видов энергии, дают полную картину относительного
ВИДЫ ЭНЕРГИИ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 75 Запасы 1 Мировые СССР Миллиар- дов т •/о°1о Миллиар- дов ж °/о°/о °/о°/о от ми- рового Ископаемые угли 5600 75,1 393,9 50,8 7,0 Нефть 0,15 4,3 0,6 37,4 Торф 265,0 3,6 207,6 26,7 78,0 Дрова 340 4,6 63,0 8,1 18,5 Солома 37 0,5 6,7 0,9 18,1 Ветер 826 11,1 69,0 8,9 8,3 Водные силы 374 5,0 31,1 4,0 8,3 значения каждого из них. Большой круг — мировые запасы, малый, в соответственном масштабе запасы СССР. Водные силы приобретают все боль- шее и большее значение. Соединен- предприятия энергией, отпуская ее по дешевой цене. В недалеком будущем вода, как источник энергии, будет играть одну из главных ролей; неда- ром она получила название белого угля. Запасы водяной энергии в СССР Рис. 68. Установка водяных турбин с динамомашинами. ные Штаты строят огромные сверхси- ловые станции, работающие за счет энергии текущей воды рек и водопа- дов. Знаменитая станция на Ниагар- ском водопаде, дающая энергию в 200 000 лошадиных сил, обслуживает прилегающие города и промышленные составляют 8,3°/0 от мирового, что соответствует 31 миллиарду т топлива теплопроизводительностью в 7 000 ка- лорий. Этого количества хватит с боль- шим избытком на покрытие всех на- ших нужд. В настоящее время у нас работает большая гидроэлектрическая
76 ИНЖ. Н. М. КАРАВАЕВ станция на реке Волхове, которая начала работать с конца 1926 г. Эта станция обслуживает Ленинград и промышленный район, примыкающий к Ленинграду. В настоящее время в СССР строится ряд гидроэлектриче- ских станций, из которых наиболее крупной является „Днепрострой*. На рис. 68 изображена станция у водопада. Вода с верхнего уровня устремляется вниз по шахте и посту- пает в колесо водяных турбин, кото- рые приводят в действие динамома- шины. Запасы белого угля поистине огромны и исчисляются в 745 миллиар- дов лошадиных сил, которые распре- деляются следующим образом: Европа....................65 миллионов. Северн. Америка..........160 » Южная.........•...........94 » Азия.................... 236 » Африка...................160 » Австралия.................30 » Число лошадиных сил (белый уголь), приходящихся на душу населения показано в следующей таблице: Южная Америка..................5,25 л. с. Австралия......................3,75 » » Северная Америка...............1,27 » » Африка.........................1,14 » » Европа.........................1,13 » » Азия . .................... . 0,27 » »
IV. МЕТАЛЛУРГИЯ (ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ). Иною. С. А. Ивлев. Металлами мы называем вещества химически неразложимые, большей частью твердые в обыкновенных усло- виях, непрозрачные (не в слишком тонких пластинках), имеющие блеск, проводящие тепло и электричество. Первым металлом, с которым по- знакомились первобытные люди, было, вероятно, золото, так как оно чаще всех других металлов встречается в самородном виде. Золото привлекало внимание человека своим блеском со дна прозрачных ручейков, освещенных солнцем, и служило в качестве укра- шений и для изготовления дорогой домашней утвари. Известны также слу- чаи, когда из золота выделывали ору- жие: в одном из музеев Германии хра- нится, например, золотой топор. Сле- дующим металлом, с которым познако- мились люди, считают медь, встречаю- щуюся также в самородном состоянии. Однако, имеются указания на то, что в некоторых местах железо употребля- лось раньше . меди, поэтому надо по- лагать, что люди знакомились с тем или другим металлом сообразно ме- стным условиям. Из меди люди при- готовляли орудия и утварь. Железо шло на приготовление ножей, нако- нечников стрел и т. п. Первое железо, с которым познакомилось человечество, было, вероятно, метеорное':); это же- 9 Метеоритами называются каменные или железные массы, которые падают на землю из небесного пространства, при чем обыкновенно наблюдаются особые световые и зв) ков. явления. лезо не переплавлялось, а употребля- лось в виде кусков, которым ударами молота придавалась определенная фор- ма. Наряду с указанными металлами, человек познакомился и со сплавами, т.-е. с соединениями нескольких метал- лов. Древнейший сплав, известный пер- вобытным людям, это — бронза, соеди- нение меди и олова. Бронза употреблялась для пригото- вления оружия, домашней утвари и украшений. Постепенно увеличение народонасе- ления и другие причины заставили человечество прибегнуть к искусствен- ному возделыванию полей, постройке жилищ, понадобились средства пере- движения и т. д. Вначале землю ко- выряли суком, а затем стали приме- нять деревянные сохи. Но на этом человек не остановился и дальше начал пользоваться металлом. Сошники стали делать металлические, что позволило глубже разрыхлять почву и тем достичь лучших результатов в смысле урожая. Совершенствуя дальше орудия обра- ботки земли, пришли к плугу, кото- рый уже почти исключительно сделан из металла. Теперь же мы видим на полях металлических коней, тянущих за собой многолемешные плуги, раз- рыхляющие почву на большом про- странстве. Один такой металлический конь (трактор) заменяет нескольких живых коней и управляется одним че- ловеком. Культурное развитие нашей деревни в большой степени зависит
78 ИНЖ. а А. ИВЛЕВ от металла. Если ввести образцовую обработку полей с помощью металли- ческих машин и орудий, то не надо будет вставать с петухами; железные кони заменят сотни людей, и перво- бытное разбрасывание семян рукой изчезнет: эту работу выполнит метал- лическая сеялка; луга, усеянные в се- нокос занятыми тяжелой работой людьми,—все это отойдет со временем в область преданий. Перестанут пучки зерновых растений бить о скамью или выбивать те же зерна цепами: это сделают молотилки. Очистку зерен от пыли и примесей не нужно будет про- изводить лопатами на ветру: это вы- полнит веялка. Помол зерна не будет зависеть от ветряной мельницы, и, сле- довательно, от ветра, или от водяной, которых бывает одна на несколько деревень, да к тому же часто случается, что она стоит из-за недостатка воды. Эта зависимость отпадет с проведе- нием в жизнь плана электрификации. В настоящее время экономическое строительство СССР крепнет, а вместе с тем быстро растет употребление и распространение сельскохозяйствен- ных машин и орудий. Но для того чтобы все эти машины и орудия могли быть распространяемы с достаточной планомерностью и бы- стротой, необходимы в нашей обшир- ной стране надлежащие пути сообще- ния и транспортные средства. Что способствовало развитию путей сооб- щения, как не металлы? Назовем, на- пример, железные дороги (само на- звание которых уже включает понятие металла), прорезавшие равнины и го- ры, обслуживаемые мощными паровы- ми двигателями. В конце прошлого сто- летия металл одержал еще одну колос- сальную победу в транспорте в связи с изобретением двигателей внутреннего сгорания и появлением автомобилей. Наземные металлические машины передвигают нас на огромные расстоя- ния; корабли и подводные лодки дают возможность сообщаться с заокеан- скими странами; наконец, аэропланы открыли нам доступ в необъятные пространства воздушной стихии. Сказать, какой металл играет во всем этом главную роль, нельзя. Пра- вда, до сравнительно недавнего вре- мени самую важную роль выполняло и выполняет железо. Но современная техника шагнула столь далеко вперёд, что некоторые металлы, не имевшие широкого практического значения раньше, выступают теперь на первый план, например алюминий. Не останавливаясь дальше на при- менении и значении металлов, в за- ключение надо сказать, что металлы играют огромную роль в жизни чело- вечества. Физика и химия в изучении металлов сыграли самую важную роль, и благодаря этим наукам мы имеем современный расцвет металлопромыш- ленности. Изучение механических и химических свойств металлов, а также методов, при помощи которых на заводах получаются металлы, соста- вляет предмет металлургии. Ме- таллургия относится к обрабаты- вающей промышленности. Сырыми материалами для получения металлов служат руды. Горная промышленность, которая занимается разработкой руд, относится к промышленности добы- вающей. Природные материалы, или мине- ралы, из которых извлекаются металлы, называются рудами. Не всякие ми- нералы, содержащие металл, являются рудами. В металлургии называют руда- ми минералы, содержащие столько ме- талла, что добывание его может быть экономически выгодным. Поэтому чем дороже металл, тем менее может быть содержание его в руде. Руда встре- чается либо в виде сплошного ско- пления, либо же она находится в виде вкраплений мелкими частицами в ка- кой-нибудь горной породе. Породами называются минералы, сопровождающие руду. По способу залегания различают три типа рудных месторождений: пла- сты, штоки и жилы. Пласты представляют собой слои первоначально горизонтальные, но мо- гущие вследствие различных измене- ний земной коры принять и другое
МЕТАЛЛУРГИЯ — ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ 79 направление. Пласты простираются на большую поверхность и могут иметь различную толщину. Штоки пред- ставляют скопления неправильной формы, не пластообразные; шток ма- лого размера называется гнездом. Жилы, подобно пластам, имеют боль- шое протяжение в длину, но ширина их большею частью незначительна и обыкновенно меньше, чем у пластов. Жилы проходят на значительную глу- бину, пересекают различные пласты и часто сами пересекаются другими жилами. При разработке металлонос- ных жил подземные галлереи следуют по направлению этих жил. Самое добывание руд производится следующими способами: 1) открытыми работами, когда руда лежит на незна- чительной глубине; при этом снимается постепенно верхний пласт, пока не дойдут до руды; 2) дудками или ко- лодцами; 3) рудничною, или подземною работою, когда руда лежит на значи- тельной глубине. В последнем случае, смотря по расположению рудоносных слоев вырывают в земле вертикальное отверстие и по нему идут до металло- носного слоя, а затем проводят галле- реи, т.-е. отдельные ходы в сторону от главного углубления; такая разра- ботка руды называется шахтной, а вся система называется шахтой. Если разработку руд производят в горных местностях, то углубление делают в горе посредством горизонтальной или на- клонной галлереи, называемой штоль- ней. Добытая описанными способами руда не сразу поступает в переплавку для получения из нее различных ме- таллов. В начале разработки еще в самом руднике ее сортируют, т.-е. отбирают пустую породу (породу, не содержа- щую добываемой руды), чтобы не тра- тить непроизводительно работу при поднятии руды наверх. Сортирован- ную руду, смотря по ее назначению, подвергают выветриванию, если тре- буется, чтобы руда для удобной пере- работки была разрыхлена. Выветрива- ние продолжается 2—3 года, при чем руда претерпевает внутренние измене- ния, которые дают возможность уда- лить из нее вымыванием ненужные примеси. Предварительному обжига- нию подвергают руды с целью удалить из них летучие вредные вещества, а также для приведения руд в такое состояние, при котором они могут быть с пользою употреблены для извлече- ния металлов. Очень большое значе- ние при переработке руд имеет их измельчение. Измельчают руду только до нужных размеров, так как более сильное измельчение может оказаться вредным: чрезмерное дробление влечет за собой потери металла при промы- вании для отделения породы. Сильное измельчение, кроме того, может по- влечь неприятные последствия при переплавке руды в шахтных печах. При продувании воздуха пыль и ме- лочь вырываются из общей массы и уносятся в вытяжную трубу, в кото- рой пыль оседает и может накопиться в таком количестве, что тяга переста- нет работать. Из подготовленных опи- санными способами руд получают ме- таллы. Промышленное значение в на- стоящее время имеют следующие ме- таллы: железо (чугун, железо и сталь), свинец, медь, цинк, олово, алюминий, ртуть и др. Сведения о добываемом количестве этих металлов дает следую- щая таблица (см. табл, на стр. 80). Из этой таблицы видно, что железо (в форме железа, чугуна и стали) стоит на первом месте. Оно является самым распространенным металлом и в среднем составляет 5 °/0 твердой оболочки земли. Понятно, что для получения железа интересны руды с богатым содержанием металла и при- том находящиеся в благоприятных условиях для разработки. Такие руды встречаются сравнительно редко. В СССР месторождений промышленного значения довольно много. Запасы железных руд в Европей- ской части СССР можно выразить сле- дующими цифрами (в тоннах): Урал........ 281 930 000 Центр, район . . . 789000000 Юг............. 5 360000 Кавказ........ 1 400 000
80 ИНЖ. С. А. ИВЛЕВ МИРОВОЕ ПРОИЗВОДСТВО ВАЖ- НЕЙШИХ МЕТАЛЛОВ. Название металла Годы Тысячи т Чугун 1904 46094 99 1913 78092 Железо и сталь .... 1904 37 262 „ » » .... 1913 74 590 Свинец 1910 1129 ,, ....... 1913 1177 99 1918 1 141 99 1920 841 Медь 1911 893 99 ........ 1913 993 99 1918 1408 99 1920 9084 Цинк 1910 817 ,, ........ 1911 902 ,, 1912 978 .... ... 1913 998 Алюминия 1910 44 1911 45 »> • 1912 61 99 ..••••• 1914 86 99 1920 193 Олово 1909 114 w 1911 119 99 ....... 1914 126 Общий запас железа в Азиатской части СССР выражается цифрой в 27 000000 тонн. Важнейшие железные руды следую- щие: 1. Магнитный железняк — тугоплавкая, черного цвета, обладаю- щая магнитными свойствами руда, дающая на матовой фарфоровой пла- стинке черную черту. В чистом виде магнитный железняк содержит около 721/2°/о железа и относится к рудам богатым, дающим железо хорошего качества; встречается довольно часто, а иногда образует целые горы. При- родный железняк сопровождают раз- личные примеси (известняк, глина, кварц, колчеданы и пр.), так что содержание железа в руде колеблется от 40 до 6О°/о. Главные месторожде- ния в СССР горы: Благодать, Качко- нар, Магнитная и Высокая на Урале и Корсар-Могила около Бердянска. Богатые залежи магнитного железняка имеются в Швеции, Норвегии, Испа- нии, Алжире и в Северо-Американских Соединенных Штатах. 2. Железный блеск и крас- ный железняк. Первый из них железно-черного цвета, с явно выра- женным кристаллическим строением, часто с сильным металлическим блес- ком; второй — красного цвета. Обе pa-t зновидности дают на фарфоровой пла- стинке красную черту. Содержат чи- стого железа 70°/0. В самой руде содержание железа колеблется от 42 до 65 °/0. Месторождения в СССР известны на Юге (Кривой Рог), менее мощные залежи имеются на Урале; кроме СССР, встречаются в Германии, Фран- ции, Англии, Испании и Северо-Аме- риканских Соединенных Штатах. 3. Бурый железняк — более распространенная руда, содержит в чи- стом виде 60°/0 железа. Присутствие примесей понижает содержание же- леза, которое обычно колеблется между 45—53°/О. Большие залежи этой руды встречаются во Франции^ Бельгии, Эль- зас-Лотарингии, Северной Америке, Испании, в центральной части СССР (Тамбовская губ.), на Урале, в УССР (керченская руда). 4. Железный шпат — руда жел- то-серого или бурого цвета со стек- лянным блеском, плотного сложения. В чистом виде содержит 48,2 °/0 же- леза. Обычно содержание железа в этой руде колеблется от 30 до 42°/0. Богатые месторождения этой руды встречаются в Германии (Зиген) и Ав- стрии (Штирия), они доставляют же- лезо высокого качества. Встречается эта руда также в Испании и других местах. У нас в СССР эта руда встре- чается на Урале (бакальская руда). 5. Глинистый железняк — встречается в виде шарообразных ку- сков, образующих целые пласты. Содер-
МЕТАЛЛУРГИЯ —ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ 81 жание железа в этой руде колеблется от 25 до 35 %. Это очень распростра- ненная руда, большие месторождения которой известны в Англии. На этой руде создалась большая железная про- мышленность Англии. В СССР эта руда переплавляется в Пермской и Вятской губерниях. Глинистый желез- няк, содержащий значительные коли- чества угля, называется углистым железняком. Последний встре- чается в Шотландии и Вестфалии. Кроме описанных руд, для получе- ния железа перерабатывают побочные продукты других производств, как то: колчеданные огарки, получающиеся при производстве серной кислоты, шлаки кричных горнов, пудлинговых и сварочных печей, железный лом и некоторые другие материалы, которые, конечно, являются только подсобными при производстве железа. ПОЛУЧЕНИЕ ЧУГУНА. Добытые и подготовленные соответ- ствующим образом руды поступают на переплавку, которая ведется в пе- чах, называемых домнами; при этом получается металл, носящий название чугуна. Сырыми материалами для получения чугуна служат железная руда, топливо, плавни и воздух. Руда служит основным материалом, содер- жащим железо. Роль топлива в про- цессе получения чугуна довольно сложна. Чтобы представить себе пе- реход землистой на вид массы в очень твердое вещество плотного строе- ния, имеющее вид металла, обра- тимся к первоисточнику — руде. По- следняя по своему составу представляет в большинстве случаев соединение железа с кислородом. Кто не видел ржавчины на железных предметах, происходящей от соединения железа с кислородом воздуха? Эта ржавчина по своему составу похожа на желез- ные руды: бурый железняк, железный блеск и красный железняк. Если же- лезо может соединяться с кислородом воздуха, образуя ржавчину, то можно найти и способ отнятия кислорода от ржавчины, тогда мы опять получим железо, а углерод топлива, соединяясь с кислородом ржавчины (руды), дает окись углерода (угарный газ). Но вместе с тем еще нужно и расплавить полученное железо. Эту задачу выпол- няет также топливо, которое поддер- живает в доменных печах высокую температуру, необходимую для выплав- ки чугуна. Вообще чугуном называют П, M, Лукьянов, Популярно-техническая энциклопедия. техническое железо, содержащее от 2,3 до 4% углерода. Топливом для доменных печей служит кокс и дре- весный уголь. Каменный уголь для получения чугуна не применяют, ибо этот вид топлива содержит серу, ко- торая частично переходит в чугун и в сильной степени ухудшает его качество. Очень редко железные руды встре- чаются в чистом виде или постоянного состава, т.-е. очень редко встречаются руды, имеющие одинаковое количество примесей. Поэтому в большинстве слу- чаев руды с различным содержанием железа и примесей перед выплавкой смешивают для получения смеси с надлежащим содержанием железа. Для удаления примесей к руде прибавляют так называемые плавни или ф л ю с*ы, т.-е. вещества, которые, соединяясь с сопровождающей руду пустой породой, образуют легкоплавкий стекловидный шлак. Шлак служит для удаления посторонних, иногда и вредных приме- сей и предохраняет образовавшийся металл от действия продуваемого воз- духа. Плавнями служит обычно известь, вносимая в домну в виде известняка. Смесь богатой и бедной железом руды с прибавками и флюсами, смешанная с горючими материалами (топливом) в определенных количествах, называется шихтой. От правильного составления шихты зависит качество выплавляемого чугуна. Воздух, необходимый для сжи- гания топлива, вводится в доменную печь под давлением и нагретым от 400 до 1 000° Ц. Подогревание воздуха 6
82 ИНЖ. С. А. ИВЛЕВ Рис. 69. Нагреватель воздуха для доменной печи. дает экономию в топливе до 25 %. 500°, а при плавке на коксе—от 800° Температура воздуха, поступающего до 1000°Ц. Нагревание воздуха про- в домну, при выплавке чугуна на дре- изводится в п риборах, называемых воз- весном угле поддерживается не выше духонагревателями; наиболее распро-
МЕТАЛЛУРГИЯ — ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ 83 страненными из них являются камен- ные аппараты системы Коупера. На рис. 69 представлен воздухонагре- ватель названной системы. Этот аппа- рат имеет вид цилиндра, высотою до 30 м при внешнем диаметре от 6 до 8 м. Такие нагреватели имеют вну- треннюю поверхность нагрева от 5 000 до 6000 лс2. Воздух, идущий для по- догревания, подается особыми воздуходувными машинами, самое же нагревание ведется за счет тепла так называемых колош- никовых газов, выходящих из верхней части домны (см. да- лее). Эти газы по трубе а посту- пают в камеру N (шахту) для сгорания. По трубе Ъ вводится воздух, необходимый для под- держания горения. Затем про- дукты горения поднимаются вверх и, пройдя под куполом опускаются по множеству узких вертикальных канальцев, отдавая при этом большую часть своего тепла кирпичам, из которых вы- ложены канальцы. Благодаря большой поверхности нагрева, передача тепла происходит до- вольно совершенно. Из каналов газы по трубе с, пройдя камеру, уходят в дымовую трубу. Когда аппарат достаточно накалится, доступ колошникового газа пре- кращают, вдувают в обратном направлении холодный воздух, который поднимается по каналам вверх, проходит под куполом по шахте У и по трубе е попадает J| в главный воздухопровод, откуда Ц он под давлением поступает в доменную печь. Обычно при доменной печи строят несколько таких воздухонагревателей — в коли- честве от двух до четырех. В каж- дый момент плавки один из аппаратов дает в домну нагретый воздух, два из них накаливаются, а один ремонти- руется. Самый процесс плавки можно разделить на следующие операции. 1. Очищение руд от пустых пород и придание им вида, удобного для пе- реработки (подготовка руды). 2. Смешение железных руд с ве- ществами, содействующими переходу примесей, содержащихся в руде, в шлаки (составление шихты). 3. Выплавка чугуна из руд. 4. Превращение чугуна в железо и сталь (переделка чугуна). Выплавка чугуна имеет целью пере- вести руду в железо (отнять от руды Рис. 70. Доменная печь для выплавки чугуна. кислород), соединить железо с угле- родом топлива для образования чугу- на, удалить примеси (образование шла- ков) и расплавить как чугун, так и шлаки. На рис. 70 изображена доменная печь, в которой производится выплав- ка чугуна. Внутренняя часть печи вы- кладывается из огнеупорного, лучшего качества шамотного кирпича (см. главу 6*
84 ИНЖ. С. А. ИВЛЕВ „Керамика44). Шамотная масса печи стягивается стальными обручами, а иногда покрывается сплошной сталь- ной оболочкой. Такие печи имеют огромные размеры и внушительный вид. Диаметр печи достигает 7 лс, а высота — 34 лс. Вся домна покоится на солидном фундаменте, а все над- земные строения печи укрепляются на металлических колоннах, при по- мощи связей из железа. Верхняя часть домны GH называется колош- ником; через него забрасывается шихта, отдельные порции которой на- зываются колошами. Часть GHJKn&~ зывается шахтой, площадь наиболь- шего сечения — распаром, конус JKLM—заплечиками, цилиндри- ческая часть LMON—горном, пло- щадь ON—лещадью или подом печи. Вновь выстроенную доменную печь не сразу пускают в ход; поэтому рас- смотрим сначала подготовку печи к плавке. Печь, только что сложенная, осторожно просушивается. Для этой цели при домне ставят временную топку, продукты горения которой про- пускают в печь, которая при этом служит трубой. Чтобы высыхание печи шло медленно и равномерно, продукты горения искусственно задерживают в самой печи, уменьшая тягу прикры- тием части колошникового отверстия. Просушка печи, в зависимости от условий (величины домны, способа постройки, топлива и пр.), продол- жается 2—3 недели, а инбгда и от 4 до 6 месяцев. Вообще считают про- сушку оконченной, когда горн и за- плечики достаточно прогреты. С это- го момента удаляют временную топку, очищают горн от золы и пускают печь в ход (задувают печь). При за- дувании печи ее наполняют на г/4— коксом, прибавляют к нему изве- стняка по расчету (для ошлакования золы кокса) и пускают дутье. Затем в печь вводят кокс и флюсы, посте- пенно добавляя к ним железную руду до нормального количества. Когда это достигнуто, то начинается самая вы- плавка чугуна, которая состоит в за- брасывании шихты (колош) через определенные промежутки времени. Приготовление шихты (смешение руды, топлива и плавней) производится внизу у самой домны, а затем посредством подъемной машины шихта доставляет- ся на колошниковую площадку А В и оттуда сваливается в чугунную во- ронку CD; колокол EF посредством рычагов опускается, и смесь, скользя по наклонной плоскости, проваливает- ся в печь через колошниковое отвер- стие Gfft Поступивший в верхнюю часть печи — шахту GHJK—сырой материал просушивается отходящими газами, идущими из нижней части печи, где развивается очень сильный жар. Отходящие газы, называемые колошниковыми, через трубу $ идут в коуперы для подогревания посту- пающего в нижнюю часть домны воз- духа. По мере выгорания топлива в нижней части, верхняя часть материа- лов опускается вниз через распар JK и заплечики JKLM и достигает ци- линдрической части домны — горна. В эту часть печи вводится нагретый воздух по полым медным трубкам п, охлаждаемым постоянно водой и рас- положенным по окружности горна. Эти трубки п называются фурмами. В горне развивается самая высокая температура — свыше 1 600° Ц. В этом месте 'Плавится чугун и образуются шлаки, которые в виде капель падают на лещадь ON. Так как чугун тяже- лее шлаков, то он опускается вниз, а шлаки всплывают на его поверх- ность и предохраняют его от соеди- нения с кислородом вдуваемого воз- духа. Когда шлаков набирается до- статочное количество, и они начинают подниматься к фурменным отверстиям, то рабочие открывают ш лаковую фурму и выпускают шлак. Расплавленный чугун периодически выпускается по желобу через отверстие, находящееся на уровне дна печи. Выпускаемый из домны чугун разливается по чугун- ным или песчаным формам, стоя- щим около доменной печи, на так называемом доменном дворе. Чугун, застывший в формах, имеет вид
МЕТАЛЛУРГИЯ —ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ 5о брусков и носит название штыко- вого. Уборка штыкового чугуна про- изводится или вручную или с по- мощью электромагнитов. Процесс по- лучения чугуна в доменной печи идет непрерывно, и печь, однажды расто- пленная, работает без перерывов несколько месяцев и даже лет. В печь только периодически загружа- ют шихту, выпускают чугун и обра- зовавшиеся шлаки. Последние при- меняют для фабрикации строитель- ного, так называемого шлакового кир- пича. В одной доменной печи в тече- ние суток можно получить до 700 т чугуна. В последнее время в некоторых странах начали получать чугун в электрических доменных печах. Эле- ктродомна широкого распространения еще не получила, так как элекродо- менный процесс возможен только в тех странах, где электрическая энер- гия дешева, а топливо дорого. В Шве- ции, где электрическая энергия деше- ва, таких печей, работавших в 1920 го- ду, насчитывалось 19, в Норвегии 4, в Италии 6, в Японии 2, в Швейца- рии 2. В России в 1912 году доменных за- водов насчитывалось 147, с числом доменных печей — 252. Количество выплавляемого чугуна в довоенной России за ряд лет представлено в следующей таблице: п л „ Выплавка JL ОДЫ чугуна в т 1903 ............ 2441 840 1910 ............ 3042 520 1911 ............ 3 596110 1912 ............ 4 201 090 1913 ............ 4 547 000 Таким образом, выплавка чугуна у нас постепенно возрастала. По срав- нению с производством других стран, в отношении выплавки чугуна Россия в 1913 году стояла на пятом месте. Мировая выплавка чугуна на этот год составляла 78 091 524 т, ко- торые между отдельными государ- ствами распределились следующим об- разом: С.-А. Соединенные Штаты .... 30 966 301 Германия.......................19 291920 Англия........................... 10481917 Франция........................ 5 311316 Россия......................... 4 547 000 Бельгия........................ 2 484 690 Австро-Венгрия................. 1 757 864 Канада......................... 1 128 967 Швеция........................ 735 000 Италия. . ................ 426 775 Испания....................... 424 774 Остальные страны................... 535000 78091 524 За годы гражданской войны про- изводство чугуна резко упало, так как Урал и Донбасс находились в районе во- енных действий. В последние годы, од- нако, эти центры наладили свою работу, что показывается следующими цифрами производства чугуна и стали (в тоннах): Добыто чугуна Добыто стали 1922/23 г. 300 540 615 547 1923/24 г. 661 100 993 460 Количество чугуна, приходящееся на одного человека, служит мерилом размаха промышленности в данной стране и ее напряженности. Чугун, выпускаемый из доменной печи, по своему составу и свойствам разделяется на белый и серый. Белый чугун в изломе имеет се- ребристый оттенок, сильный блеск, обладает большой твердостью и хру- пок. Употребляется главным образом для переработки в ковкое железо. Серый чугун в изломе имеет различные оттенки — от светлосерого до темносерого. Главное различие между этими сор- тами чугуна заключается в том, что белый чугун не поддается механической обработке, серый же чугун настолько мягок, что его легко берет напильник, его можно строгать, сверлить и точить. Между белым и серым чугуном стоит по- ловинчатый и третной. Половинча- тым называют чугун, когда в изломе количество белого и серого приблизи- тельно одинаково. Третным называют такой, в котором около 2/3 белого или серого чугуна; в зависимости от пре- обладания, в качестве составной части, одного из них такой чугун называют третным белым или третным серым.
86 ИНЖ. С. А. ИВЛЕВ Но своему назначению чугуны разли- чаются на передельные,т.-е.такие, которые употребляются для переплав- ки в ковкое железо или сталь, и ли- те й н ы е, идущие для отливки чу- гунных изделий. (Об отливке чугун- ных изделий см. ниже.) Производство колкого железа. Собственно железо содержит при- месей меньше, чем чугун, а содержа- ние в нем углерода колеблется от 0,2% до 0,3%. Сталью называется железо, содержащее более 0,5% угле- рода; она обладает способностью за- каливаться. Ковкое железо, в зависи- мости от способа обращения чугуна в железо, разделяется на две группы, смотря по тому, получается ли же- лезо в расплавленном или в вязком состоянии. В первом случае железо называется литым, а во втором—свароч- ным. Литое железо готовится способами Бессемера (Томаса) и Сименс- Мартена (мартеновский способ). Производство сварочного ковкого же- леза. Способ приготовления свароч- ною железа, употребляющийся до на- стоящего времени, называется пуд- лингованием. По существу метод основан на выделении из чугуна большей части углерода и других посторонних примесей посредством окисления их кислородом воздуха. Са- мый процесс ведется в печах, назы- ваемых пудлинговыми. На рис. 72 изо- бражена пудлинговая печь. Под а печи представляет сковороду, дно которой образуют чугунные плиты. Воздух, необходимый для горения, вводится через колосниковую решетку f и то- почное пространство д, а уходит по трубе о. Топливо забрасывается в печь через отверстие г, находящееся в пе- редней части печи. Чугун в виде кус- ков загружается через дверцы 6, в которых сделано рабочее отверстие г для введения кочерги во время пуд- лингования. В начале процесса печь сильно разогревают, а затем заклады- вают в нее чугун, закрывают дверцы и пускают сильное пламя. Через не- которое время, под влиянием пламен- ных газов, чугун начинает размяг- чаться и распределяться по всему поду, а образующиеся при этом шлаки по- крывают поверхность расплавленного металла и предохраняют его от даль- нейшего действия окислительного пла- мени. В это время всю массу металла начинают перемешивать. Вскоре из шлаков начинают выделяться синие огоньки (признак выгорания углерода), Рис. 71. Пудлинговая печь для изготовления железа. и масса закипает. После этого собрав- шиеся шлаки выпускают или через порог в подставленную тележку или прямо на пол. В конце этого периода металл густеет и не поддается больше размешиванию; тогда железо сгребают на поду печи в куски, которые затем вынимают из печи железными щип- цами й обрабатывают под молотами для удаления шлаков и придания ме- таллу более плотного строения. Полу- ченное по этому способу железо всегда
металлургий - Получение металлов содержит примеси и шлак, а углерод распределяется в нем неравномерно, что отзывается на его качестве. Чтобы удалить примеси и улучшить качество сварочного железа, его вторично под- вергают обработке. Для этого отдель- ные полосы складывают в пакеты, на- гревают в сварочной печи до белого каления и затем прокатывают между вальцами или сдавливают под молотом. При этом расплавленный шлак уда- ляется, а углерод в металле распреде- ляется более или менее равномерно. Улучшенное таким образом железо называется рафинированным. По этому способу окончательно уда- лить примеси не удается, а потому самый метод постепенно теряет свое значение. Чтобы достигнуть полного удаления примесей и придать металлу однородное строение, необходимо его расплавить. Получение литого ковкого железа. Спо- соб получения литого ковкого железа был открыт английским техником Б е с- семером в 1855 году. По имени ав- тора он ц носит название бессемеров- ского. Сущность способа заключается в том, что расплавленный чугун, полу- ченный в доменных или пламенных печах, помещают в особый аппарат называемый конвертером и под сильным давлением продувают через металл воздух. При этом углерод и при- меси, содержащиеся в чугуне, сгорают и доставляют то тепло, которое под- держивает в расплавленном состоянии как чугун, так и получающееся из него железо. На рис. 72 изображен такой конвертер Бессемера, предста- вляющий собой реторту, сделанную из железа и выложенную внутри огнеупорной массой. Существуют два видоизменения способа Бессемера: кис- лотный и основной. При кислот- ном способе (собственно бессемеров- ском) реторты конвертера делаются из кварцита и огнеупорной глины, а в основном способе (способе То- маса) изнутри конвертер покрывают смесью доломита и смолы, к которым после нагревания прибавляют свеже- обожженной извести, и ведут работу в приготовленном таким образом ап- парате. Реторта при помощи зубчатого ко- леса К может поворачиваться на своей оси. Внизу конвертера имеется воз- душная камера т, в дне которой сде- ланы отверстия для проведения в ре- торту воздуха. Воздух нагнетается через трубку L в камеру d, по трубе е спускается вниз и через отверстия камеры m поступает в реторту. Рис. 73 представляет комбинацию конвертеров с пламенными печами, из которых расплавленный чугун посту- пает в реторты. Перед наполнением Рис. 72. Конвертер для получения стали. расплавленным металлом конвертер сильно разогревают. Слева пунктиром (белыми мелкими линиями) изображено положение конвертера для заполнения его расплавленным чугуном. После наполнения конвертер приводят в первоначальное положение, изобра- женное на рис. 72 слева, и сейчас же сильно пускают дутье. В начале про- цесса из горна конвертера показыва- ется слабо светящееся пламя с мно- жеством искр. Спустя некоторое время пламя разрастается, цвет его перехо- дит в голубовато-белый, и оно начи- нает ярко светиться, заливая своим блеском всю мастерскую. Внутри кон- вертера слышится сильное клокотание. Наконец, пламя становится ослепи- тельно белым и длинным. Сильное клокотание, сопровождавшее начало процесса, переходит в' прерывистый
88 ИНЖ. О. А. ИВЛЕВ гул. В это время, вследствие сильного выделения газов, из реторты вылетают брызги расплавленного металла и шла- ка, сгорая в воздухе в виде звездочек. К концу процесса гул затихает, по- является густой бурый дым, посте- пенно усиливающийся. Эти явления служат признаками окончания плавки металла. Готовый продукт выливают является наиболее распространенным* Он был выработан во Франции в 1865 г. братьями Мартен. Описанные до сих пор способы получения железа основаны на уменьшении в перераба- тываемом чугуне процентного содер- жания углерода и примесей путем их окисления. Применить же эти способы в большом размере и на поду печи Рис 73. Установка конвертеров и пламенная печь. опрокидыванием конвертера (см. рису- нок 73 справа) в приемник Р, а из него при помощи крана Р распла- вленный металл разливают по формам. Получение бессемеровского литого железа у нас в СССР сосредоточено, главным образом, на юге и на Урале, т.-е. там, где имеется наибольшее ко- личество доменных печей. Получение литого ковкого железа по способу Си мене-Мартена. Этот способ получения литого железа и стали удалось только благодаря трудам Си- менса, когда овладели средствами легко получать высокие температу- ры. Сущность способа заключается в получении в печи температуры до 1 800° Ц, при которой из чугуна, в присутствии железных отбросов, же- лезной руды или окиси железа (соеди- нение железа с кислородом, в обще- житии называемое ржавчиной), с до- бавкой к ним известняка, удаляются посторонние примеси и выгорает угле-
МЕТАЛЛУРГИЯ — ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ 69 род. Самый процесс ведется в печах, называемых по имени изобретателя мартеновскими. На рис. 74 изображена такая печь: плавильное пространство, имеет под выложенный огнеупорным кирпичем. В свод печи выходят окна с и d, через которые поступают газ и воздух. На противоположной стороне печи имеются такие же окна, служащие для выхода продуктов го- рения. Печь отапливается генератор- ным газом (см. „Топливо*). Воздух, необходимый для сгорания газа, по- дается в печь нагретым из регене- раторов е и f (собирателей тепла) и в самой печи смешивается. Реге- нераторы накопляют тепло от исхо- дящих газов и отдают это тепло воз- духу (см. пример с Коупером), кото- рый перед поступлением в печь про- пускают через них. Смесь газа с воз- духом при сгорании развивает высо- кую температуру, свыше 1 700° Ц. Са- мая плавка ведется на поду печи куда через загрузочные отверстия к засыпают материалы для переплавки. Подобно бессемеровскому способу процесс Сименса-Мартена может быть смешанного с глиной, а во втором выкладывается магнезитом или доло- Рис. 74. Мартеновская печь для выплавки стали. митом. Перед плавкой в печь через дверцы К загружают холодный чугун или заливают жидкий, если мартенов- Рис. 75. Боковой вид мартеновской печи в разрезе. кислым или основным. В пер- ские печи находятся при доменном вом случае под делается из кварца, заводе; к нему прибавляют старого
90 ИНЖ. С. А. ИВЛЕВ железа, а также бракованые железные отливки. Затем впускают в печь газы. Пламя высокой температуры прогре- вает смесь, которая, постепенно распла- вляясь, теряет углерод, а присадка известняка, образуя легкоплавкие шла- ки, удаляет примеси. Шлаки, полу- чающиеся при основном процессе, содержат фосфор и находят приме- нение в качестве удобрений. В ре- зультате получается материал с малым содержанием примесей и с желаемым количеством углерода, т.-е. сталь или железо. Готовый продукт через вы- пускное отверстие д (рис. 75), после пробивки такового, выливается в под- ставленную вагонетку или ковш и из них затем разливается в формы. Для экономии топлива заводы, получаю- щие железо и сталь по способу Симен- са-Мартена часто строят при доменных печах. Получение тигельной стали. Для получения высоких сортов стали ме- талл плавят в небольших количествах— от 40 до 50 кг, в тиглях (горшках) из графита. Тигли ставят на под печи (подобной мартеновской) и за- сыпают кусками чистого железа или Рис. 76. Вольтова дуга между электродами. стали. Если хотят получить специаль- ную сталь, то в одят желаемую при- бавку, как то: хром, никель и т. п. Выплавляемая по этому способу сталь обладает высокими механическими свойствами и употребляется для изде- лий, от которых требуется большая выносливость (огнестрельные орудия, некоторые части машин и пр.). Ти- гельная сталь постепенно вытесняется сталью, получаемой в электрометал- лургических печах. Электросталь. В самое последнее время, большое значение получило приготовление высокосортной стали в электрических печах. Действие этих печей основано на сл дующем. Известно, что если на пути тока поставить сопротивление, т.-е. такую преграду, через которую ток может пройти с большим трудом, то, пройдя сопротивление, ток потеряет Вольтова дуга между угольными электродами и металлом. большую часть своей энергии (работа тока); эта энергия не пропадает, а превращается в тепло. На этом прин- ципе основано устройство электриче- ских лампочек накаливания, а также и электрических печей, называемых печами сопротивления. В них на пути тока вводят сопротивление, около ко- торого накопляется наибольшее коли- чество тепла, и это тепло передается переплавляемым материалам. Такие печи имеют много недостатков и рас- пространения не получили. В СССР имеется такая печь на одном из за-
МЕТАЛЛУРГИЯ— ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ 91 водов в Перми, по- строенная русскими инженерами. Наи- большим распрост- ранением пользуют- ся так называемые дуговые печи. Принцип, действия их заключается в следующем. Если два проводника то- ка, соединенные с полюсами источни- ка тока, привести в соприкосновение, то по ним будет проходить электри- ческий ток. При раздвигании на не- большое расстояние концов проводни- ков ток не прекра- тится, а между кон- цами этих провод- Ж вольтовой дуги. Рис. 79. Электрическая печь для выплавки стали. ников появится по- стоянное пламя ослепительно- ярко- го цвета, напоми- нающее небольшую световую дугу и носящее название вольтовой ду- ги. Причиной об- разования ВОЛЬТОг вой дуги является возникновение па- ров проводника (ме- талла или угля) между концами этих проводников; так как сопротивление паров металла или угля в несколько раз меньше сопро- тивления воздуха, то электрический ток не прекраща- ется и, преодолевая сопротивление па- ров проводника, вызывает появление В электрометаллургии стали прихо- дится иметь дело с вольтовыми дуга- ми двух типов: 1) вольтова дуга между электродами (рис. 76), 2) вольтова ду- га между угольными электродами и
to ИНЖ. С. А. ИВЛЕВ металлом (рис. 77 и 78). Материалами для электродов служат графит, антра- цит, кокс и другие сорта углей. Уголь смешивается со смолой и прессуется, а затем обжигается. Для плавки упо- требляется в настоящее время как наиболее удобный переменный элек- трический ток. На рис. 79 изображена наиболее распространенная печь с вольтовой ду- гой — системы Эру. Печь состоит из металлического каркаса, выложенного внутри огнеупорными кирпичами. Свод перекрыт динасовым кирпи- чом * 2). Под печи выложен магнезитовыми кирпичами Н, а сверху утрамбован доломитом или магнезитом 2). Электро- ды Е проходят через свод печи. В месте прохода устроены чугунные или брон- зовые охладительные камеры. Верхние части электродов, находящиеся вне печи, в этих камерах охлаждаются и этим предохраняются от преждевре- менного разрушения. Каждый элек- трод висит на опорной конструкции и помощью зубчатой рейки R, с ко- торой сцеплено зубчатое колесо 8, может подниматься или опускаться на желаемую высоту. Электроды не сопри- касаются с материалом, подлежащим переплавке на сталь, а отстоят от него на некотором расстоянии, которое ре- гулируется с помощью регулятора R. Между электродами и шлаком обра- зуются вольтовы дуги, выделяющие тепло, которым плавится загружаемый в печь материал. При таком устрой- стве удобно регулировать температуру плавки и вместе с тем можно избежать выделения вредных газов в плавиль- ном пространстве, что дает возмож- ность получить электросталь высокого качества, превышающего качество ти- гельной стали. Расплавленный металл выливается через желоб А. <) Динасовый кирпич изготовляют из кварца соединение кремния и кислорода) с примесью от 1 до 2% глины или извести. 2) Доломитовый и магнезитовый кирпичи готовятся из огнеупорных минералов — доло- мита и магнезита, добываемых главным обра- зом на Урале. Кроме описанных электрических пе- чей для выплавки стали применяются еще так называемые индукционные печи (без электродов). Эти печи имеют с электротехнической точки зрения некоторые преимущества, но для ме- таллургов они менее удобны. Дуго- вые же печи в производстве электро- стали занимают исключительное по- ложение, так как дешевизна построй- ки, удобство удаления шлаков и высокая температура таковых дают возможность перерабатывать низко- сортный материал в сталь высокого качества. На 1 января 1921 года число пе- чей Эру составляло: В Соединенных Штатах и Канаде .177 печей „ Англии........................53 „ „ Германии......................30 „ „ Франции.......................28 „ „ государствах, входивших в состав бывшей Австро-Венгрии ... 13 „ „ СССР.......................... 8 „ „ других странах................20 „ Всего . . . 329 печей. Электросталь обходится дороже, чем сталь, выплавляемая по способам Бес- семера и Сименс-Мартена. Если же сравнить результаты испытаний, про- изведенных на заводах, как у нас, в СССР, так и за границей, над слит- ками и отливками из электростали и стали бессемеровской и мартеновской, то все преимущества на стороне элек- тростали. Слитки обладают большим сопротивлением разрыву и сжатию. Очень сложные отливки из электро- стали получаются без брака. В Германии считают, что срок служ- бы электростальных рельс в два раза превышает срок службы рельс из бес- семеровской стали и в Р/4 раза боль- ше, чем срок службы рельс из марте- новской стали. Эти преимущества электростали выдвигают ее на первое место, а высокие механические каче- ства ее и большая сопротивляемость изнашиванию заставляют многие заводы вводить электроплавку даже там, где мартеновская и бессемеровская, сталь обходится дешевле.
МЕТАЛЛУРГИЯ—ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ 93 ПОЛУЧЕНИЕ МЕДИ. По своему промышленному значению медь занимает второе место после же- леза. Медь— металл характерного цве- та; в зависимости от способа получе- ния она обладает розэватым или жел- товатым оттенками, в изломе обнару- живает шелковистое сложение. Медь — наилучший проводник электрического тока, она легко прокатывается и про- ковывается. Соединения меди весьма распростра- нены в природе. Медь встречается в виде самородного металла и в рудах. Самородная медь встречается в жилах. В СССР богатые месторож- дения самородной меди находятся в киргизских степях и на Урале, в За- падной Европе—в Корнвалисе и Шве- ции, в Америке—около Верхнего озера, в Чили и в Перу. Красная медная руда встречается на Урале, Алтае, в Африке и в Южной Австра- лии. Медная лазурь встречается на Урале и Алтае, в Австралии, Пен- сильвании, Америке и Корнвалисе. Малахит имеет значительное рас- пространение в виде землистой массы и встречается на Урале, в Австралии и в Канаде. Медный колчедан- самая распространенная и самая важ- ная медная руда, из которой полу- чается наибольшее количество произ- водимой во всем мире меди, — в СССР встречается на Урале, на Кавказе и на севере СССР. Известны также мед- ный блеск — руда, встречающаяся на Урале, затем медный сланец и блеклые медные руды, встре- чающиеся в Америке, в Австралии и в Венгрии. Как упоминалось выше, самой рас- пространенной рудой является медный колчедан, встречающийся в больших количествах у нас в СССР—на Урале и на Кавказе, а потому и добыча медных руд сосредоточена в этих рай- онах. По добыче медных руд первое место принадлежит Уралу, за ним следуют Кавказ и другие районы, что видно из следующей таблицы, пред- ставляющей добычу медных руд за ряд лет в тоннах. Годы Урал Кав- каз Кир- гизок, степи Ени- сейск, район Всего 1910 359280 247 131 35 230 26 541 668182 1911 545 213 229 540 40 620 22443 937 816 1912 682 0Э0 324 705 45 500 31 262 1 085 467 1913 670800 365 574 47 737 32 900 III 17 011 В целях экономии выплавку меди ведут в местах добычи руды, ибо из нескольких тонн руды получается лишь одна тойна меди. Для извлечения меди из руд применяются следующие спо- собы: 1) сухой способ, т.-е. плавка руды, 2) мокрый способ — извлечение меди из руд с помощью химических растворителей, 3) извлечение меди из растворов электрическим током. Сущность процессов, происходящих при плавке медных руд, заключается в удалении наибольшего количества примесей и получении продуктов, бо- гатых" содержанием меди и носящих в металлургии название штейнов. Штейны с меньшим содержанием меди называются роштейнами и куп- ферштейнами, а более богатые медью называются шпур штейна- ми, белыми штейнами. Добыча меди из колчеданов. Добытые медные руды с целью удаления пустой породы сначала подвергаются предва- рительной обработке, а затем посту- пают на обжиг. Все операции при по- лучении меди сухим способом распа- даются на следующие стадии: 1) об- жигание руды, 2) получение из обожженной руды штейна, богатого медью, 3) переработку штейна в чер- ную медь (продукт, содержащий до 90% меди), 4) переработку (рафини- рование) черной меди. Обжигание руд раньше производили в кучах, или стойлах. В настоящее время обжиг производят в пламенных печах, шахтных печах и ретортных
94 ИНЖ. С. А. ИВЛЕВ (муфельных) печах. Происходящие при этом процессы называются окисли- тельными и имеют целью удаление наибольшего количества примесей, из которых главное место занимает сера. Последняя при обжиге соединяется с кислородом воздуха и дает сернистый газ, идущий на переработку в сер- ную кислоту (см. .„Основные про- дукты химической технологии “). Если нет возможности или этот способ не- изводство соды по способу Леблана44). С целью использования отходящего при обжиге медных руд сернистого газа употребляют шахтные печи. Та- кая печь изображена на рис. 80. Из- мельченная руда поступает через от- верстие а, с помощью механического приспособления у ссыпается на полки, называемые колосниками; они сде- ланы из огнеупорной массы и располо- жены в шахматном порядке. В начале Рис. 80. Шахтная печь для обжига медистых руд. выгоден, то обжигание сернистых руд (колчеданов) ведут в пламенных печах, напоминающих пудлинговые печи (см. „ Произ водство свар очного железа44). Руда, подвергающаяся обжигу, вво- дится в задний конец печи, постепенно передвигается вручную к переднему ее концу (граничащему с топкой) и отсюда выгребается из печи. Для того чтобы не перегребать руду вручную, стали применять печи с механическими приспособлениями, а также с вращаю- щейся рабочей камерой, наподобие вращающейся содовой печи (см. „Про- пуска печь разогревается сжиганием топлива на чугунной колосниковой ре- шетке I. Руда, постепенно опускаясь, встречает горячие газы, спустя некото- рое время самовоспламеняется, и обжиг продолжается дальше самостоятельно, без постороннего горючего. Необходи- мый для горения воздух поступает че- рез отверстия h и г, продукты сгорания уходят по каналам ее и направляются в камеры BCED. Для чистки колосни- ков в передней стенке устроены отвер- стия ЬЪ. Для обжигания руды в кусках применяют печи — к и л ь н ы. Шахт-
МЕТАЛЛУРГИЯ—ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ 95 ные печи и кильны вытесняются полоч- ными печами и механическими печами для обжига колчеданов (см. „Произ- водство серной кислоты “). Муфельные печи применяются для руд легко спе- кающихся и растрескивающихся. Ка- ким бы из способов ни производилось обжигание, стараются получить про- дукт с определенным содержа- нием не выгорающей серы. Получение штейнов. Получен- ные таким образом обожженные руды переплавляются на рош- тейн. Эту плавку производят в шахтных печах с дутьем (не- мецкий способ) или в пламенных печах (английский способ). При производстве плавки в шахтных печах обоженную руду смеши- вают с флюсами и углем и под- вергают плавке. Самые печи по форме напоминают доменные. Плавку на штейны по англий- скому способу производят в пла- менных печах, в которых обжи- гается руда. Шахтные печи, употребляв- шиеся раньше для плавки мед- ных руд, были очень несовершен- ны и ненадежны в работе. Воз- водились они на огромных фун- даментах и в солидных кожухах. Современные шахтные печи, при- меняющиеся для плавки медных руд, называются ватер-жаке- тами (печи с водяным охлажде- нием). На рис. 81 изображена такая печь. Вода входит по тру- бе F, выходит по трубе Е — спускные краны. На лещад- ной доске Р набит горн М, сло- женный из огнеупорного кирпи- ча. Выпускное отверстие для шла- ка—Z, для штейна—О.- Вся печь стоит на четырех колоннах R и по- крыта колоколом И, удлиняющимся в трубу К. При задувке ватер-жа- кета требуется только нагреть воду и небольшой горн, который быстро покрывается расплавленным материа- лом. При задувке же кирпичных пе- чей требуется большое количество топлива, чтобы нагреть большую массу кирпичной кладки до высокой темпе- ратуры. Простота конструкции и вместе с этим легкость работ, связанных с обслуживанием печи, легкость сборки и установки, дешевизна ремонта и простота выдувки ватер-жаке!ов, — вот что способствовало их распростра- нению. 90% всех шахтных печей мед- Рие. 81. Ватер-жакетная печь с водяным охлажде- нием для выплавки меди. ной плавки составляют теперь ватер- жакеты. Выплавка иитейно? на черную медъ раньше производилась, как и самая плавка на штейны, по английскому способу, — в отражательных печах, или по-немецкому — в шахтных. Но эти способы почти вытеснены и заменены бессемерованием штейна. Долгое время процесс бессемерования Щтейнов не давал хороших результатов, и только
96 ИНЖ. С. А. ИВЛЕВ благодаря работам Мане (1881 г.) переработка штейнов в черную медь бессемерованием увенчалась успехом. Бессемерование состоит в продувании воз пуха через расплавленный штейн; при этом большая часть серы выгорает, и за счет тепла, образующегося при сгорании серы, масса поддерживается в расплавленном состоянии. Аппараты, служащие для бессеме- рования штейна, напоминают бессеме- ровские конвертеры. При плавке штей- нов в конвертере образующаяся медь, лишенная серы, собирается на дне ре- торты. Воздух вводят не в дно конвер- тера, а сбоку — над высшим уровнем, до которого доходит черная медь во Вис, 82, Конвертер для выплавления меди. время процесса. На рис. 82 изобра- жен такой конвертер. Воздуходувный ящик обхватывает переднюю и обе боковые плоские стенки. Очищение черной меди (рафини- ровка). Черная медь, выплавленная описанными способами, все же содер- жит примеси, для удаления которых медь подвергают окислительной плавке. При этом все примеси, кроме золота и серебра, переходят в окислы и частью улетучиваются, а частью переходят в шлаки. Очищение меди ведут в пла- менных печах. Перед началом плавки закрывают все дверцы, чтобы устра- нить доступ воздуха. Когда черная медь расплавится, то открывают отвер- стие для притока воздуха; при этом происходит улетучивание, окисление и шлакование посторонних примесей. Когда посторонние элементы окисли- лись, начинается выделение серы в виде сернистого газа, вызывающего кипение меди. Затем поверхность металла по- степенно успокаивается, но часть сер- нистого газа остается еще в расплавлен- ной меди. Для удаления его приступают к первому выдразниванию меди. С этой целью в расплавленную медь погружают конец толстого дере- вянного шеста. При этом выделяется большое количество газов, которые перемешивают металл и содействуют выделению сернистого газа. Так как при доступе воздуха расплавленная медь соединяется с кислородом воз- духа, то в меди образуются ее окислы, для удаления которых приступают к о второму выдразниванию. За- крывают отверстия для притока воз- духа и покрывают поверхность рас- плавленного металла слоем чистого угля. При этом уголь отнимает у меди кислород и сгорает за счет последнего. Вынимают пробу и исследуют. Если вынутая проба покажет, что медь до- статочно чиста, то ее немедленно вы- черпывают и выливают в формы. Медь, рафинированная этим способом, всег- да содержит некоторое количество по- сторонних примесей. Для удаления последних в настоящее время приме- няется рафинировка меди путем элек- тролиза, которая будет описана ниже. Выплавка меди из кислородных руд (т.-е. руд, в которых медь соединена с кислородом) производится в домен- ных печах, в которых руду смешивают с углем и флюсам \ дающими легко- плавкие шлаки. Черную медь, полу- чаемую в домнах, затем рафинируют описанным выше способом, а также электролизом. Добыча меди мокрым путем (гидро- металлургический способ). Сущность этого способа основана на легкости переведения меди в растворимые в воде соединения и обратного осаждения из них меди. Этот способ применим лишь в тех случаях, когда содержание меди в руде незначительно и не может оку- пить обработки ее сухим путем. В на- стоящее время мокрым способом до-
МЕТАЛЛУРГИЯ — ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ 97 бывают медь из естественных вод, содержащих в растворе соединения меди. Воды эти образуются в рудни- ках или на поверхности земли при выветривании колчеданов. Воды, со- держащие соединения меди, носят на- звание цементных, а медь, из них получаемая, — цементной. Цемент- ные воды для извлечения из них меди пропускают через систему каналов, в которых помещены чугунные ре- шетки или железный лом. При ме- дленном протекании воды из нее оса- ждается медь в виде ила, содержащего до 70% меди. Ил собирают, промы- вают, высушивают и уже сухим путем перерабатывают на черную медь. Для перевода меди бедных сернистых руд в растворимое состояние применяется выветривание. Последнее основа- но на окислительном действии возду- ха, при котором сернистые соединения меди переходят в другие соединения, могущие растворяться в воде. Окис- лительное обжигание произ- водят с тою же целью, как и выветрива- ние. Хлорирующее обжигание состоит в том, что руду, смешанную с обыкновенной поваренной солью, подвергают обжигу. При этом медь переходит в растворимое соединение. Для извлечения этого соединения про- дукт обжига смачивают соляной кисло- той (см. „Производство кислот44) и заливают водой, которая и извлекает медные соединения в раствор. Хло- рирование мокрым пу.тем со- стоит в том, что измельченную руду обрабатывают раствором хлорного же- леза (соединение хлора с железом). При этом нерастворимые соединения меди с кислородом или с серой пере- ходят в растворимые. Хлорирую- щим обжигом и хлорирова- нием мокрым путем извлекают медь из колчеданных медистых огар- ков (отброс при производстве серной кислоты). Осаждение меди из полу- ченных растворов производят большею частью железными отбросами, а для ускорения осаждения меди прибегают к нагреванию растворов и перемеши- ванию жидкости. П. М. Лукьянов. Популярно-техническая энциклопедия. Электролитический способ рафиниро- вания меди. Отцом электрометаллургии считают Беккереля, который в 1835—1840 гг. указал способы для до- бывания металлов путем электролиза, но только после усовершенствования динамомашин (1871 г.) электричество получило действительное применение в металлургии. Для выяснения про- цессов, происходящих при получении меди помощью электрического тока, обратимся сначала к простым приме- рам. Проводниками электрического тока называют все вещества, способ- ные пропускать ток. Эти проводники делятся на два вида: проводники пер- вого рода, к которым относятся все металлы, и проводники второго рода. При прохождении электрического тока по проводникам первого рода послед- ние не претерпевают никаких внутрен- них изменений. К проводникам второго рода относятся все растворы, расплав- ленные соли, способные проводить ток, и окислы металлов (соединения метал- лов с кислородом). Растворы, могущие пропускать ток, называются элек- тролитами. При этом в отличие от проводников первого рода, которые при прохождении по ним электриче- ского тока не изменяются, проводники второго рода претерпевают при про- хождении тока внутренние измене- ния. Если опустить в раствор медного купороса (см. „Основная химическая промышленность44) две платиновые пластинки и соединить их с полюсами источника электрического тока, напри- мер с полюсами электрического эле- мента или динамомашины, то на одной из них, соединенной с отрицательным полюсом источника электричества и называемой катодом, выделится медь, а на другой — пузырьки газа, кисло- рода. Вторая пластинка будет служить анодом. Если вместо платиновой анодной пластинки взять медную, то выделение пузырьков газа прекра- тится, и скоро мы заметим, что часть этой пластинки растворилась, а на катодной пластинке медь нарастает. Теперь обратимся к наиболее про- стому заводскому способу — именно 7
98 ИНЖ. С. Л. ИВЛЕВ к рафинированию меди путем элек- тролиза. Черная медь, поступающая для ра- финировки, используется в качестве анодов, а в качестве катодов приме- няются тонкие медные пластинки, изго- товленные прокаткой чистой меди или электролизом. Электролитом служит раствор медного купороса, подкислен- ный серной кислотой. При пропуска- нии электрического тока через такую систему аноды будут растворяться, а чистая медь будет нарастать на ка- тодных пластинах. Все примеси, кото- рые сопровождали медь, остаются в растворе или выпадают нерастворен- ными и образуют шламм, а чистая медь отлагается на катоде. Такая медь называется катодной или элек- тролитической. Сосуды, служа- щие для разложения, называются ван- нами. Они представляют деревянные баки, выложенные внутри свинцом. Катодная медь переплавляется в пла- менных печах, отливается в виде чу- шек (брусков) и в таком виде поступает на заводы для прокатки на листовую медь или для дальнейшей переработки на провода. Полученная таким спосо- бом медь очень чиста и содержит не более О,2°/о примесей. Электролитический способ получения меди из руд. Для извлечения меди из руд электролизом предложено несколь- ко способов. По первому способу мед- ные руды перерабатывают на штейн (роштейн), из которого отливают аноды, а катодами служат тонкие медные листы. По второму способу измельчен- ную медную руду подвергают обжи- ганию, после которого руду обрабаты- вают несколько раз раствором серно- кислой окиси железа; при этом медные соединения руды превращаются в сернокислые (медный купорос). По- лученный раствор подвергают электро- лизу, при чем анодом служит уголь, а катодом — медная пластинка. Анод и катод разделены друг от друга пере- городкой. Сущность третьего способа заключается в обработке измельченной руды раствором двухлористой меди, которая, соединяясь с сернистой медью руды, дает однохлористую медь. Послед- нюю растворяют в поваренной соли и хлористом кальции. Такой раствор про- текает последовательно через несколько ванн, у которых анодами служит уголь, а катодами—медные пластинки. Аноды и катоды разделены друг от друга перегородками. Эти способы извлече- ния меди из руд, благодаря их дорого- визне по сравнению с сухими спосо- бами извлечения меди, пока не получили распространения. Медь находит широкое применение в промышленности; в громадных коли- чествах она применяется в электро- технике для изготовления проводов, для изготовления аппаратуры химиче- ской промышленности, для изготовле- ния сплавов — бронзы, и латуни, для фабрикации медного купороса и синей краски — ярь-медянки; она находит широкое применение также в машино- строении — для изготовления подшип- ников, медных труб, арматуры и т. п., а также для изготовления самоваров и посуды для кухни. Медь применя- ется также для гальванопластики, т.-е. для покрывания предметов тон- ким слоем меди и пр. В следующей таблице показаны ко- личества (в w) получаемой в различ- ных странах меди: Страны 1910 г. 1912 г. 1918 г. 1920 г. Соединены. Штаты . 527 700 1 592 400 879000 576 450 Англия . . 71000 63 200 791С0 91000 Германия . 34 900 39 800 15100 17 250 Япония . . 50100 67 000 90323 65 554 Россия . . 22 600 33 500 —- —. Франция . Австралия 12 900 1 13200 — — и Африка. Америка (исключая 38 900 । 47 900 72 800 58 700 Соед. Шт.) Проч. стр. 87 500 115 500 287 840 228180 Европы . ! 34 100 । 47 300 — — Всего . 880000 1019800 — —
МЕТАЛЛУРГИЯ— ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ 99 ПОЛУЧЕНИЕ ЦИНКА. В самородном состоянии цинк в при- роде не встречается. Важнейшие цин- ковые руды, из которых его получают, следующие: цинковая обманка (соеди- нение цинка с серой), цинковый шпат (углекислый цинк) и кремнекислые со- единения цинка. Добыча этих руд со- средоточена главным образом в Гер- мании, Бельгии, Америке и Англии. Наибольшее количество цинка в до- военной России добывалось в При- вислинском крае (Петроковская губ.), а в настоящее время в СССР цинк вы- плавляется на Северном Кавказе, око- ло Владикавказа. Добытые руды сорти- руются для удаления пустой породы и подвергаются обжигу в пламенных или муфельных печах. При обжиге цинковой обманки удаляется сера (в виде сернистого газа, который идет на получение серной кислоты), а угле- кислый цинк при обжиге выделяет углекислоту. Конечный продукт об- жига в обоих случаях — окись цинка (соединение цинка с кислородом). По- следняя прокаливается с углем, — по силезскому способу в муфелях, а по бельгийскому в глиняных трубах; при этом окись цинка теряет свой кислород, и получается металлический цинк, который перегоняется и соби- рается в особых приемниках. Продук- тами перегонки являются цинк-сырец и цинковая пыль. Цинк из приемни- ков вычерпывается железными ковшами и разливается по формам. Полученный непосредственно после отгона цинк содержит обыкновенно примеси. Для очистки его медленно расплавляют и оставляют в таком со- стоянии 2—3 дня; при этом механи- ческие примеси и образующаяся при плавке окись цинка собираются на по- верхности металла, а свинец и железо осаждаются на дно. В продажу цинк поступает в виде брусков, плиток, палочек и листов; последние упо- требляются для покрытия крыш и изготовления разнообразной посуды. Цинком покрывают железные листы (оцинкование) и внутренние части водопроводных труб для предохране- ния их от ржавления. Цинк приме- няется также для извлечения серебра и золота, в электротехнике - для изго- товления гальванических элементов и пр. Цинковая пыль употребляется как восстановитель в красочном деле и для получения водорода. Цинковая изгарь (остатки от производств, в част- ности при оцинковании) идет для получения хлористого цинка, употре- бляющегося для пропитки железно- дорожных шпал. Мировое произ- водство цинка в 1923 г. составляло 956 000 т. ПОЛУЧЕНИЕ ОЛОВА. Олово было известно еще в глубо- кой древности. В самородном состоя- нии оно не встречается. Единственной рудой, служащей для добывания олова, является оловянный камень, соединение олова с кислородом (окись олова). Главнейшими месторождениями оло- вянных руд являются английские ко- лонии на Малаккском полуострове, острова Банка и Биллитон, Германия, Австрия, Финляндия. Для получения олова из руд эти последние измельчаются, промываются, а затем подвергаются обжигу для уда- ления примесей. Подготовленные та- ким образом руды смешивают с углем и подвергают плавке в шахтных или пламенных печах; при этом углерод топлива отнимает кислород от окиси олова, и в конечном результате полу- чается металлическое олово. Для по- лучения более чистого олова, его под- вергают зейгерованию. Йоследнее состоит в том, что расплавленный ме- талл из шахтных или пламенных пе- чей наливают железными ложками на наклонную чугунную плиту, по- крытую слоем раскаленного угля. Олово стекает в тигли, а более трудноплавкие примеси остаются на 7*
too инж, а л. ивлвв плите. Эту операцию повторяют не- сколько раз, пока олово не станет до- статочно чистым. Более чистые сорта олова очищают выдразниванием. Для этой цели в расплавленный металл по- гружают свеже-срубленные деревян- ные шесты. Выделяющиеся при этом газы приводят олово как бы в кипение, при чем части металла, соприкасаю- щиеся с кислородом воздуха, дают окислы. Последние всплывают на по- верхность олова в виде пены и уда- ляются, а примеси (железо и медь) осаждаются на дно. Комбинирован- ный способ (зайгерование и выдразни- вание) дает возможность перерабаты- вать нечистые сорта олова в металл высокого качества. Олово находит себе довольно широкое применение. Оно употребляется для целей лужения, получения оловянной фольги (тонкие листы олова), изготовления сплавов (бронза и другие), а также для полу- чения всех соединений олова, имею- щих применение в технике. Зерненое олово применяется в красильном деле. Мировое производство олова в 1922 г. составляло 128 586 т. ПОЛУЧЕНИЕ СВИНЦА. В самородном состоянии свинец встречается очень редко. Свинцовыми рудами являются: свинцовый блеск (соединение свинца с серой), белая свинцовая руда (углекислый свинец) и др. Месторождения свинцовых руд находятся в Испании, Соединенных Штатах, Германии, Австралии, Англии и Мексике. В СССР руды свинца встре- чаются на Алтае, в Забайкалье и на Кавказе. Самой важной рудой для получения свинца является свинцовый блеск, из которого свинец выплавляется тремя способами: а) осадительной плавкой, основанной на вытеснении свинца из свинцового блеска железом, с образо- ванием сернистого железа и свинца, Ъ) обжигательно-реакционной плавкой и с) обжигательно-восстановительной плавкой. Последний способ, наиболее употребительный, состоит в переведе- нии свинцового блеска в окись свинца (соединение с кислородом) и после- дующем восстановлении (отнятие кис- лорода от веществ, содержащих его) окиси свинца в металлический свинец. Процесс обжига производят в пламен- ных печах; при этом удаляется часть примесей, а свинцовый блеск перехо- дит в окись свинца. Обожженный про- дукт смешивают с углем и плавнями и подвергают плавке в шахтной печи, где и получается металлический сви- нец, носящий название веркблея. Полученный свинец содержит примеси серебра и других металлов. Для отде- ления примесей применяют зейгеро- вание; загрязненный свинец расплав- ляют в пламенной печи с накаленным подом, откуда свинец как более легко- плавкий металл стекает в приемники, а на поду остается часть свинца с при- месями. В настоящее время для пол- ного извлечения свинца из свинцового блеска руду обжигают со жженой известью, а полученный продукт под- вергают окислительному действию сжа- того воздуха. Высокие сорта свинца получают электролизом. Мировое про- изводство свинца составляло в 1912 г. 1 189000 т, в 1918 г. оно составило 1 141023 тонн, которые по количе- ству выплавленного свинца распреде- лились между странами следующим образом: Страны 1912 г. 1918 г. Германия 165000 70000 Англия 29000 10483 Франция 33000 12 778 Австро-Венгрия . . 21400 33000 Италия 20 500 18 382 Бельгия 57 000 20630 Испания 186 700 169 709 Россия 1000 — Соед. Штаты .... 386 700 462 878 Мексика 120 000 82503 Другие страны . . . 168 7С0 260 660 Всего . . 1189000 1141 023
МЕТАЛЛУРГИЯ- ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ 101 В продажу свинец поступает в виде отдельных штыков, прокатанных ли- стов, свернутых в ролики (рольный сви- нец), труб водопроводных, проволоки и дроби. Рольный свинец применяется в производстве серной кислоты для свинцовых камер (см. „Основы хими- ческой промышленности “) и др. аппа- ратов. Из свинца готовят свинцовый сурик, белила (свинцовые) и пр. Производство дроби. Дробь не отли- вается в формы, а получение ее осно- вано на застывании капель свинца, принимающих во время падения форму шариков. Свинец предварительно спла- вляют с мышьяком для увеличения твердости дробинок и для того, чтобы расплавленный металл легче распа- дался на отдельные капли. Расплавлен- ный металл проходит ряд ящиков, дно которых представляет сито с круглыми отверстиями одинаковой формы. Ящики для поддержания свинца в расплавлен- ном состоянии обогреваются, чем об- условливается свободное проникнове- ние свинца через отверстия сита. Капли свинца, пройдя отверстия ящиков, па- дают с большой высоты и при паде- нии принимают щарообразную форму. Застывшие во время падения капли собираются в резервуарах с водой, содержащей в растворе сернистый на- трий. От взаимодействия сернистого натрия со свинцом последний покры- вается темной пленкой сернистого свинца, которая предохраняет свинец от окисления на воздухе, т.-е. от раз- рушения. Свинец ядовит. ПОЛУЧЕНИЕ РТУТИ. Ртуть — единственный металл, при обыкновенной температуре предста- вляющий жидкость. С этим металлом люди познакоми- лись больше 2 000 лет тому назад. Самой важной ртутной рудой явля- ется киноварь (соединение ртути с се- рой). Главные разрабатываемые место- рождения киновари находятся в Испа- нии, Австрии, Америке и УССР. Добывание ртути из киновари произ- водится двумя способами: а) окислительным обжиганием кино- вари, Ь) действием на киноварь нега- шеной извести в отсутствии воздуха. При окислительном обжиге сера кино- вари превращается в сернистый газ, а ртуть вместе с газом улетучивается и собирается в особых приемниках (конденсаторах). Самый обжиг произ- водят в шахтной печи, изображенной на рис. 83, где 8 — шахта с тремя колосниковыми топками и тремя отвер- стиями Ь для удаления остатков после обжигания, к— загрузочное отверстие с водяным затвором, е — труба для отвода газов и паров ртути к холо- дильникам (отводных труб три). Пламя из топочного пространства поступает в шахту 8 и разогревает находящуюся в ней руду. Получающиеся при этом продукты горения вместе с парами ртути через отверстие е отсасываются с помощью вентиляторов и нагне- таются в трубчатые холодильники (рис. 84), где д — трубы-холодиль- Рис. 83. Шахтная печь для выплавки ртути. ники, три системы которых располо- жены рядом. Холодильники плотно соединены с отводными трубами е (рис. 83). Нижние колена трубок д открыты и погружены в ящики Л,
102 ИНЖ. С. А. ИВЛЕВ наполненные водой. В этих ящиках скопляется ртуть и затем стекает в по- ставленный ниже закрытый котел. Рис. 84. Холодильники для улавливания ртути. Получение ртути путем нагревания с известью производят в чугунных полу- цилиндрических ретортах, имеющих отводную трубу, охлаждаемую водой. Полученная сырая ртуть очищается прожиманием через замшу или полотно. Ртуть ядовита. Применяется для по- лучения амальгам (растворы металлов в ртути), для извлечения золота и се- ребра, для физических приборов (тер- мометры, барометры и др.), в медицине (ртутные мази и препараты), в каче- стве электрода при получении едкого натра и хлора электролизом, для ртут- ных насосов при изготовлении электри- ческих лампочек и пр. Мировое про- изводство ртути в 1912 г. составляло — 4 300 т. У нас в СССР в 1922/23 г. добыто 41 т ртути, а в 1923/24 г.— 66 т. ПОЛУЧЕНИЕ АЛЮМИНИЯ. Алюминий в свободном состоянии в природе не встречается, но в виде глинозема (соединение алюминия с кис- лородом) очень распространен на зем- ной поверхности. Материалы, наиболее богатые глиноземом, — бокситы — слу- жат источниками окиси алюминия, из которой с помощью электролиза и по- лучают алюминий. Бокситы встреча- ются во Франции, Италии, Венгрии, Англии, Соединенных Штатах и др. странах. Лучшими по качеству счита- ются французские бокситы. Бокситы в СССР найдены в Тихвинском уезде, Новгородской губ. Получение алюми- ния распадается на две отдельные опе- рации: а) химическую и Ь) электрохи- мическую. Первая имеет целью полу- чение чистой окиси алюминия из бокси- тов, а вторая — извлечение алюминия из окиси алюминия путем электролиза. Для получения окиси алюминия из бокситов существуют несколько спосо- бов, сущность которых состоит в от- делении окиси железа, окиси крем- ния (песок) и др. примесей боксита. Для извлечения алюминия полученную окись алюминия прокаливают и в су- хом виде растворяют в предварительно расплавленном криолите (минерале, ко- торой готовится в настоящее время искусственно), а затем через распла- вленную массу пропускают элекриче- ский ток; при этом на одном из электро- дов выделяется алюминий в чистом виде. За последнее время алюминий на- ходит все большее и большее приме- нение. Из него делают домашнюю посуду, части машин и приборов. По- рошок алюминия в смеси с окисью железа называется железным термитом и применяется для сварки железных предметов (рельсы и пр.). Термиты — вещества, развивающие очень высокую температуру — до 3 000° Ц. Сплавы алюминия — дюралюминий и кольчуг- алюминий применяются в авиацион- ном деле. Производство алюминия в главней- ших странах в 1923 г. приведено в следующей таблице (в тоннах): Соединенные Штаты..................... 90 000 Франция........................... 17000 Канада............................ 12000 Германия ........................ 16 000 Швейцария........................ 15 000 Италия.............................. 800 Норвегия............................... 9 600 Мощность всех электрических стан- ций, обслуживающих заводы для по- лучения алюминия, в последние годы достигла колоссальной величины, пре- высив 350000 лошадиных сил.
МЕТАЛЛУРГИЯ — ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ 103 ПОЛУЧЕНИЕ СЕРЕБРА. Серебро встречается в природе в чистом виде и в рудах. Важнейшими рудами серебра являются: серебря- ный блеск (соединение серы с сере- бром), роговое серебро (соединение се- ребра с хлором) и блеклая руда (мед- ная руда с содержанием серебра). Главная добыча серебра сосредоточе- на в Соединенных Штатах, Мексике, Бельгии и Германии. В СССР серебро добывается на Алтае и около Нер- чинска. Серебро из руд извлекают тремя способами: 1) сухим способом (освин- цованйем), 2) ртутью (амальгамация) и 3) мокрым способом. По первому спо- собу руду предварительно измельчают и вносят в расплавленный свинец, при чем серебро, заключающееся в руде, переходит в свинец, образуя с ним сплав. Последний подвергается плавке в пламенных печах для переведения свинца в его окись. Расплавленная окись свинца выпускается из печи, в то время как металлическое серебро остается на поду печи. Сущность вто- рого способа основана на свойстве серебра растворяться в ртути (рас- творы металлов в ртути называются амальгамами). По этому способу се- себро извлекают из тех руд, которые содержат самородное серебро. Руду предварительно размалывают, а затем растирают со ртутью в присутствии во- ды. Полученную амальгаму прожимают через холщевые фильтры для удале- ния избытка ртути, а оставшуюся амальгаму подвергают перегонке, — ртуть отгоняется, а серебро остается. По третьему, наиболее распространен- ному способу руду или отбросы про- изводств, содержащие серебро, измель- чают и подвергают окислительному обжигу; при этом серебро переходит в соединение, растворимое в воде. Из раствора серебро получают с по- мощью зерненой меди в виде порошка, который затем переплавляют в графи- товых тиглях. По другому, хлорирую- щему методу серебро переводят с по- мощью прокаливания руды с пова- ренной солью в хлористое серебро. Последнее обрабатывают сернистым натрием (соединение натрия с серой) и получают сернистое серебро, из ко- торого серебро извлекают по первому способу — освинцованием. В чистом виде серебро применяется для изготовления чашек и тиглей для плавления щелочей или других ве- ществ со щелочами. В виде сплава с медью серебро идет главным обра- зом для выделки монеты, а также ху- дожественных изделий и др. предме- тов. Серебро служит исходным мате- риалом для получения серебряных препаратов (ляписа п) и пр., а также употребляется для серебрения различ- ных медных и др. предметов. Мировое производство серебра в 1911 г. со- ставляло 7 008,9 т. Это количество распределилось между странами сле- дующим образом: Германия...........................174,1 Англия.............................. 4,2 Франция............................ 22,2 Мексика........................... 2 46*,2 Испания.................'..........132,8 Россия............................. 14,9 Соед. Штаты....................... 1 878,7 Др. страны........................ 2 245,0 ПОЛУЧЕНИЕ ЗОЛОТА. Золото встречается в природе почти исключительно в самородном состоя- нии. Самородное золото найдено во всех странах света. В значительных количествах оно встречается в Афри- ке, Австралии, Америке и Азии. В СССР главное количество самород- ного золоти добывается на Урале, в Томской губернии и в Восточной Си- бири (Енисейская и Амурская области). Получение золота производят тремя способами: 1) промыванием, 5) амаль- гамацией и 3) растворением (хлори- *) Ляпис применяется в производстве зер- кал (см. „Стеклоделие*) и в медицине.
104 ИНЖ. С. А. ИВЛЕВ рование и цианирование) и последую- щим выделением его из раствора. Первый способ применяется с самых древних времен. Сущность его заклю- чается в отмывании мелких частичек золота от сопровождающих его при- месей, главным образом — песков. Для этой цели золотоносный песок или измельченную золотоносную руду за- ставляют двигаться по наклонным же- лобам, дно которых снабжено рядом брусков (продольных и поперечных). Золотоносный материал засыпается в верхний конец желоба, через который пропускают сильный ток воды. Увлекае- мые водой частички золота, как более тяжелые, осаждаются на дно и задер- живаются брусками, а песок и при- меси уносятся водой. Полученное та- ким образом золото содержит значи- тельное количество примесей, а потому его подвергают снова промыванию до тех пор, пока оно не станет доста- точно чистым. Этот способ требует много времени и опытных рабочих, а также влечет за собой большие по- тери золота; по этим причинам опи- санный способ теряет теперь свое значение, и его соединяют с амальга- мацией, т.-е. растворением золота в ртути. При промываниии вливают в верхнюю часть желоба ртуть, послед- няя удерживается между брусками, а проходящее золото, обладая большим удельным весом, тонет в ртути, при- меси же остаются. Полученную амаль- гаму пропускают через грубый холст. Избыток ртути прожимается, а густая амальгама остается на полотне. Затем амальгаму подвергают отгонке для удаления ртути. В некоторых случаях перед промыванием золотоносный ма- териал измельчают в порошок и под- вергают сначала амальгамации. Третий способ применяется главным образом для извлечения золота из материалов, в которых оно находится в мелкораз- ПОЛУЧЕНИЕ Платина встречается исключительно в самородном состоянии, в виде не- больших кругловатых зернышек серо- дробленном состоянии. По методу хлорирования руду предварительно обжигают, а затем подвергают дей- ствию хлорной воды (раствор хлора в воде). Золото при этом переходит в раствор и из последнего выделяется цинком. Метод цианирования приме- няется в тех же случаях, что и ме- тод хлорирования. Основан он на растворимости золота в цианистом ка- лии. Из цианистого раствора золото выделяется цинком. Эти два послед- них метода—цианирование и хлориро- виние — за последнее время нашли большое применение для получения золота при разработке золотоносных руд. Выделенное золото сплавляют в графитовых тиглях с бурой, содой и поташем, при чем все примеси пере- ходят в шлак, а золото и серебро получаются в виде сплавов. Отделение золота от серебра производят серной или азотной кислотами, которые рас- творяют серебро, а золото остается в виде металла. Иногда разделение производят электролизом. В чистом виде золото применятся редко, так как оно слишком мягко; в таком виде оно идет для изготовле- ния листового золота и для украше- ния стекла и фарфора. Сплав меди и золота употребляется для чеканки мо- нет и приготовления предметов рос- коши. Золочение производят наложе- нием золота или электролизом. До- быча золота в 1910 году представлена в следующей таблице (в о): Африка.....................• 236602 Северная и Южная Америка .... 214714 Австралия..................... 98 511 Европа ....................... 59 582 Азия.......................... 41 598 Из всего количества золота в 59 582 кг, добытого в Европе, на долю довоен- ной России приходится 59 535 кз, так что по добыче золота Россия в 1910 году стояла на четвертом месте. ПЛАТИНЫ. стального цвета Месторождения пла- тины встречаются в Америке, в Австра- лии и на острове Борнео. Главные
МЕТАЛЛУРГИЯ— ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛОВ 105 месторождения платины находятся в СССР на Урале, где и сосредото- чена добыча. Получение платины про- изводится отмыванием. Металлический порошок платины, отмытый подобно золоту, состоит из смеси металлов, ко- торые подвергаются дальнейшей обра- ботке. Очистка платины от примесей в настоящее время производится хи- мическим (мокрым) способом. Для этой цели платина-сырец растворяется вцар- ской водке (смесь 3 частей крепкой соляной кислоты и 1 части азотной крепкой кислоты); при этом все металлы, в том числе и платина, переходят в раствор. К последнему прибавляют нашатыря для переведения платины в осадок сложного состава. Осадок отфильтровывают, сушат и затем про- каливают, при чем в остатке получается губчатая масса темносерого цвета, состоящая из металлической платины с небольшой примесью иридия (ме- талл, сопровождающий платину). Для получения платины в удобном для обработки виде губчатую массу подвергают плавке в печи, изображен- ной на рис. 85. Она состоит из куска обожженной извести, в углублении которого получают переплавляемую платину. Через отверстие q по трубе с поступает кислород, а по трубе т — светильный газ (см. „Топливо*). Кра- ны о и h служат для регулирования притока кислорода и газа; эти послед- ние, сгорая, развивают огромное ко- личество тепла, необходимое для рас- плавления платины, которая плавится при 1 775° Ц. По количеству выплавляемой пла- тины довоенная Россия стояла на пер- вом месте. Мировая добыча платины в 1911 г. распределялась между стра- нами следующим образом (в кг): Страны 1911 г. •/о 1914 г. °/о Россия . . . 8 958 94,7 7196 90,8 Колумбия. . . 298 3,2 523 6,6 Соед. Штаты . 187 2,0 170 2,1 Пр. страны... 15 0,1 38 0,5 Всего. . . 9 458 100 |7 927 100 Из этой таблицы видно, что на долю России в 1911 г. приходится 94,7°/0 всей платины, добытой в мире, а в 1914 г. — 9О,8°/о. Платина находит самое разнообразное применение. Бла- годаря своей неизменяемости под дей- ствием высокой температуры платина применяется для изготовления электри- ческих печей, электроизмерительных приборов, тиглей и пр. Так как пла- тина не растворяется ни в одном из химических реактивов, кроме царской водки, то ее употребляют для изгото- вления чашек, трубок, пластинок для электродов, проволоки и пр. В виде губчатой платины применяется как ка- тализатор в производстве серной кис- лоты (см. „Основная химическая про- мышленность*), в форме проволочной сетки — для получения азотной кисло- ты из аммиака. СПЛАВЫ (БРОНЗА, ЛАТУНЬ И БАББИТ). Все металлы, применяющиеся в тех- нике, обычно содержат примеси и пред- ставляют сплавы. Как указано выше, чистые металлы техника вообще упо- требляет редко, а пользуется их спла- вами. Это объясняется тем, что не все
106 ИНЖ. С. А. ИВЛЕВ чистые металлы обладают нужными качествами, как то: твердостью, звон- костью, ковкостью, цветом, способностью отливаться и прокатываться, кото- рые требуются от материала для дан- ных изделий. В расплавленном состоянии сплавы представляют растворы одних метал- лов в других. Температура плавления сплавов в большинстве случаев ниже температуры плавления самой туго- плавкой из составных частей сплава. Твердость сплавов обычно бывает больше средней твердости сплавляе- мых металлов. Изготовляются сплавы простым плавлением металлов. Сначала плавят наиболее трудноплавкий, а в нем остальные. Наиболее распространен- ными и имеющими большое значение в промышленности и технике спла- вами являются бронза, латунь и баббит. Бронза была известна еще в глубо- кой древности. Этот сплав состоит из меди и олова (от 6 до 23 °/0) и иногда содержит незначительные примеси цинка, свинца, фосфора и железа. Употребляется для изготовления частей машин, кранов, втулок, вкладышей для подшипников, художественных изде- лий и пр. Сплав меди с цинком, содержащий не более 18% цинка, называется том- паком (красноватые и золотистые сплавы) и идет для изготовления мел- ких предметов: пуговиц, цепочек, пря- жек и пр., а также для художествен- ных изделий. В СССР томпак приме- няют для изготовления самоваров. Латунью называется сплав меди с цинком, с содержанием цинка от 20 до 50%. Цвет сплава желтый. При- меняется латунь для изготовления под- носов, дверных ручек, винтов и пр. Некоторые сорта латуни употребляются для обшивки подводных частей судов. Тонкие латунные листы носят назва- ние листового мишурного золота. Бабб ат (белый металл) — подшипни- ковый или антифрикционный сплав — находит большое применение в маши- ностроении и идет для заливки под- шипников. Главные составные части баббита—свинец, олово, сурьма и цинк.
V. ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ. Инж. С. А. Ивлев. Сущность обработки заключается в придании металлам формы, необхо- димой для предметов обыденного по- требления, частей машин, сельскохо- зяйственных орудий и пр. Операции по обработке металлов разделяются на следующие: 1) литейное дело, 2) обработка металлов давлением — прокатка, ковка, штамповка и воло- чение, 3) обработка металлов реза- нием— точение, сверление, строгание, фрезование и шлифование. Литебное дело. Литейным делом называются про- цессы, при которых расплавленная масса металла выливается в сосуды определенной формы и, затвердевая в них, принимает форму, соответ- ствующую внутренним очертаниям этих сосудов. Способы выплавки вообще металлов, в частности стали и чугуна (доменный процесс), были описаны выше. Здесь же мы остановимся на переплавке чугуна. Обыкновенно чугун, выплавляемый в доменных пе- чах, не идет непосредственно для изготовления чугунных изделий, а пе- реплавляется в особых печах, назы- ваемых вагранками (рис. 86). Ва- гранка имеет вид цилиндрической печи (домна маленьких размеров) с шахтой а и заплечиками Ъ. Воздух с помощью вентилятора нагнетается в кольцевое пространство d и через отверстие f по- ступает в горн е. Расплавленный чугун собирается в переднем горне /?, где о — дверца, в которой имеется внизу отвер- стие для выпуска металла в желоб р; Рис. 86. Вагранка для плавки чугуна. q — смотровое отверстие, t и з — отвер- стия для выпуска шлака. По окончат- нии работ остатки выгребают черев клапан п. Нижняя часть вагранки обтянута железным кожухом А, в ко- тором г —отверстие для чистки. Вся печь установлена на чугунных стол-
108 ИНЖ. С. А. ИВЛЕВ бах т. Вверху (не показана на ри- сунке) имеется труба для отходящих газов, ниже выхода трубы — колош- никовое отверстие для загрузки шихты (смесь топлива, плавней и чугуна). Расплавленный в вагранках чугун раз- ливается в формы при помощи ков- шей или непосредственно из печи. В предварительно разогретую вагранку перемежающимися слоями загружают кокс, чугун и плавни и затем пускают с помощью вентилятора дутье. Ва- гранки представляют собою печи пе- риодического действия. Форма — это сосуд, посредством ко- торого отливаемому предмету сообщают требуемые очертания. Изготовленный таким способом предмет называется отливкою. Рис. 87. Опока для чугунного литья. Материалы, из которых изготовляют формы, называются формовочными. Они должны обладать определенными свой- ствами: легко воспринимать и сохра- нять неизменной сообщенную отливке форму, не разлагаться и не плавиться от действия высокой температуры рас- плавленного металла и свободно про- пускать газы, выделяющиеся при осты- вании металла. Этим условиям удовле- творяет кварцевый песок с примесью глины и органических веществ (со- ломы, навоза, шерсти и др.). При- готовление формовочного материала, это — искусство литейного мастера. Для того чтобы материал формы не пригорал к отливке, поверхности форм посыпают припылом. В качестве последнего применяют мелко стертый древесный уголь, графит или кокс с глиной. Если отливку приходится делать в высушенных формах, и при- пыл не удерживается, то стенки форм покрывают формовочными чернилами, которые приготовляются из припыла, разведенного в воде с небольшим ко- личеством глины. Предметы, с помощью которых по- лучают оттиски в формовочном мате- риале, называются моделями. Обыч- ным материалом для моделей служит дерево. К недостаткам дерева относится его небольшая прочность. Под влиянием усушки оно легко коробится, а по- глощая влагу разбухает. Поэтому де- ревянные модели применяются в тех случаях, когда требуется небольшое количество отливок. Если же предмет формуется в большом количестве, то модели делают металлическими — из чугуна, бронзы или алюминия. Если приготовление форм произво- дят в земляном полу литейной, то такие формы называются открытыми. Они служат для отлйвки грубых пред- метов. Для отливки же сложных или мелких предметов' формовку ведут в опоках. Опоки представляют со- бой деревянные или металлические (чугунные) ящики, куда набивается формовочный материал. Деревянные опоки выдерживают небольшое коли- чество отливок, поэтому для большого числа отливок пользуются металличе- скими опоками, вроде той, которая изображена на рис. 87. Для уяснения процесса формовки опишем, например, отливку пустоте- лого цилиндра в опоках. На рис. 88 изображена модель отливаемого ци- линдра. Модель состоит из двух разни- мающихся половинок М и N. Чтобы получить пустое пространство вну- три цилиндра, изготовляют из глины отдельно стержень, или сердечник. Рис. 89 изображает ящик для фор- мовки сердечника, называемый шишеч- ным. Сначала формуют одну половину модели. Для этого на подмодельную доску А (рис. 90) кладут половину модели — if, и затем закрывают ее опокой В. Модель М посыпают сухим песком, а потом начинают набивать опоку формовочным материалом, кото-
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ 109 рый тщательно утрамбовывают. После этого верхнюю часть опоки закрывают доской С и поворачивают так, чтобы доска О оказалась внизу, а подмо- дельная доска А— наверху. Снимают доску А и на заформованную поло- цилиндра. Рис. 89. Шишеч- ный ящик. вину, Jf, накладывают вторую по- ловину модели, N\ и вторую опоку с формовочным материалом, который набивают и утрамбовывают, как в пер- вом случае. В верхней половине де- Рис. 90. Формовка цилиндра. лают отверстие, которое служит для вливания расплавленного металла. Это отверстие называется литником. Для выхода газов и паров служат от- верстия, которые прокалываются ши- лом. Затем снимают верхнюю опоку, вынимают модель, посыпают припы- лом поверхность формы и вставляют заготовленный стержень. Когда это сделано, опять накладывают верхнюю опоку, и форма принимает вид, изобра- женный на рис. 91, где Е— литник, S — стержень, F, F,F,F — отверстия для выхода газов и паров. В готовую форму через литник Е вливают рас- плавленный металл и по остывании последнего форму разнимают. Затем изделие поступает в особую мастер- В Рис. 91. Готовая форма для отливки цилиндра. скую, называемую обрубной, где уда- ляются все неровности, а из этой ма- стерской отливка направляется для дальнейшей обработки. Обработка металлов давлением. Прокатка. Прокаткой металлов назы- вается ряд работ, с помощью которых можно нагретым болванкам или слит- кам придать форму, удобную для даль- нейшей обработки. Процессы прокатки производят в особых сткнах, называе- мых прокатными. Действие этих станов изображено на рис 92. Кусок Рис. 92. Действие прокатного стана. металла вводится в них между вра- щающимися в разные стороны ци- линдрами и, благодаря силам трения, увлекается в сторону, указанную стрел- кой. Такие цилиндры называются вал-
110 ИНЖ. С. А. ИВЛЕВ ками. Их бывает по нескольку в ка- ждом стане. Изменяя расстояние между валками, можно получить предметы различной толщины. Для получения фигурных сечений применяются валки с углублениями (рис. 93), соответ- ствующими той форме, которую хотят придать изделию. Прокаткой можно по- лучать довольно разнообразные пред- меты, как то: рельсы, листы, полосы, проволоку и пр. Тонкую проволоку на прокатных станах изготовить нельзя. Чтобы по- лучить проволоку любых размеров, при- Рис. 93. Прокатный стан с фигурными сече- ниями у валов. бегают к волочению. Последнее состоит в пропускании проволоки че- рез особые стальные доски с отвер- стиями, соответствующими диаметру проволоки, которую желают получить. Ковка. Под ковкой подразумевается ряд работ по обработке металлов в го- рячем состоянии, при которых металл изменяет свою форму под действием сильного давления. Это давление сооб- щается предметам с помощью молотов. Самые предметы, подлежащие обра- ботке, помещаются на опоры, которые называются наковальнями. В зависи- мости от того, чем приводятся молоты в действие, они разделяются на руч- ные и механические. Последние при- водятся в движение машинами. Про- цессы ковки производятся в особых помещениях, называемых кузницами. Вручную изготовляются предметы не- больших размеров, а механическая ковка применяется для больших пред- метов, при изменении формы которых требуется большое давление. Пред- меты кузнечного производства обычно не имеют окончательной отделки, а по- тому работы кузнеца являются подго- товительными для дальнейшей, более точной обработки металлов. К кузнеч- ным работам относится сваривание, т.-е. соединение железных или сталь- ных частей, нагретых до температуры белого каления (1400° Ц), в одно целое. Штамповка. При изготовлении пред- метов в больших количествах приме- няется штамповка. Последняя со- стоит в изменении формы металла с помощью штампов, которые предста- вляют формы, имеющие определенные очертания. Штампование производится, как и в процессе ковки, ручными или механическими молотами, с той только разницей, что на опоры кладется одна половина штампа, на которую накла- дывается штампуемый предмет. Вто- рая же половина либо накладывается на предмет, и тогда производят давле- ние молотом, либо она укрепляется в движущейся части молота. В про- цессе штамповки встречаются два слу- чая. В одном из них при изготовлении в большом количестве мелких пред- метов, как то: частей велосипедов, пи- шущих машин и т. п., штамповка про- изводится без предварительной ручной обработки. Во втором случае — при вы- работке крупных частей машин, из- делие почти до конца подготовляется ручным способом, и штамп служит только для придания изделию окон- чательной формы. Обработка металлов резанием. Под резанием металлов подразуме- ваются операции, при которых формы металлов изменяются снятием слоев металла на особых станках. По роду работ станки, на которых производят обработку металлов резанием, делятся на токарные, сверлильные, строгаль- ные, фрезерные и шлифовальные. Снятие слоя металла на токарных станкйх или самоточках производят особыми инструментами, называемыми
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ 111 резцами, формы которых изображены на рис. 94. Резцы изготовляются из вы- сокосортной твердой стали. Процесс обработки на токарных станках назы- вается обточкой. Во время работы Рис. 94. Формы резцов. станка предмет, подлежащий обра- ботке, получает вращательное движе- ние в направлении, указанном стрел- кой а на рис. 95, а резец имеет а у самоточки эта же часть передви- гается, помощью особого механизма, автоматически, без участия рабочего. Рис. 95. Процесс обточки металлов. Если же обрабатываемый предмет остается неподвижным, а резцу (сверлу) сообщают вращательное движение, то такая обработка называется сверле- Рис. 96. Самоточка. поступательное движение и движется в направлении стрелки Ь. На рис. 96 изображена самоточка. Главное отличие самоточки от токарного станка заключается в том, что в токарном станке часть, в которой закрепляется резец, передвигается руками рабочего, ни ем. На рис. 97 слева изображены типы плоских сверл, а справа — типы цилиндрических сверл. Самый же свер- лильный станок изображен на рис. 98. В тех случаях, когда в обрабаты- ваемом предмете требуется иметь пло- ские поверхности, применяются станки,
ш ИНЖ. а А. ИВЛЕВ называемые строгальными. При строгании могут встретиться следую- Рис. 97. Типы сверл. щие случаи: 1) обрабатываемый пред- мет движется вперед и назад, а ре- зец подвигается в толщину стружки, Рис. 98. Сверлильный станок. 2) изделие остается неподвижным, а ре- зец совершает движение вперед и на- зад, 3) резец движется вертикально (вверх и вниз). В первом случае при- меняются станки, носящие название собственно строгальных. Во втором случае применяемые станки на- зываются шепингами. Станки, при- меняемые в третьем случае, называ- ются долбежными машинами. Фрезованием называется способ обра- ботки металлов резанием помощью сложных резцов, называемых фрезе- рами или фрезами, а также ша- рожками. Формы резцов изобра- жены на рис. 99 и рис. 100; они бывают разных размеров. Шлифованием называется такой про- цесс резания металлов, при котором с помощью твердого материала сни- Рис. 100. Формы фрезеров. мается очень тонкий слой металла в виде порошка. Этот способ приме- няется в тех случаях, когда обработка обыкновенными резцами не может быть выполнена. Твердые материалы являются резцами и носят название точил. Точила бывают естественные и искусственные. К естественным отно- сятся обыкновенные точильные камни, состоящие из кремнезема или квар-
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ИЗ цевого песка. Материалом для изго- товления искусственных точил служит кррунд, наждак и карборунд. Обычно точильные камни имеют форму дисков. Шлифовка производится либо вруч- ную, либо на особых шлифоваль- ных станках. Подобного рода шли- фовальные камни применяются и для гранения стекла (см. „Стекло- делиеи). ПРОИЗВОДСТВО иголок. Материалом для изготовления иголок служит стальная проволока, получае- мая волочением. Чтобы получить иглы определенных размеров, проволоку раз- резают на куски на особых машинах, при чем длина каждого куска про- волоки обычно равна двойной длине иглы. На машинах для резки стерж- ней имеются катушки, на которые наматывается проволока. Конец послед- ней захватывается клещами, приводи- мыми в действие помощью механизмов, оттягивается на определенную длцну и отрезается ножницами, которые также приводятся в движение особым меха- низмом. Отрезанные стержни падают в приемник, имеющий вид ящика. Такая машина нарезает до 10000 стержней в час. При процессе резки нельзя получить выпрямленных стерж- ней, поэтому нарезанные стержни перед дальнейшей обработкой вы- прямляют. Для этой цели пучки стерж- ней, в количестве до 30 000 штук помещают в два железных кольца таким образом, чтобы между кольцами был промежуток, а концы стержней выступали за крльца. В таком виде стержни поступают в печь, где на- греваются до красного каления. За- тем их вынимают из печи и произво- дят выпрямление. Последнее состоит в следующем: кольца, в которых за- ключены стержни, входят в вырезы роликовой вилки, а средним валиком этой вилки нажимают на стержни и передвигают вперед и назад; при этом кольца перекатываются на под- ставке, и стержни выпрямляются, а также удаляется окалина, образую- щаяся при обжиге стержней в печи. Выпрямленные таким способом стер- жни заостряют на специальных маши- нах. На рис. 101 изображена такая машина; здесь В—точильный круг, П. М.'Л у кьяч о в, Популярно-те эпическая энциклопедия. I — диск, частью покрытый кожей или каучуком. Подаются стержни по на- клонной подставке И и попадают в направляющую, проложенную каучу- Рис. 101. Машина для заострения концов игл. ком. Стержни, попадая под диск, не- много наклоняются и касаются точиль- ного круга; при этом один конец стер- жней заостряется. Для заострения обоих концов стержней последние должны пройти машину два раза. Ма- Рис. 102. Шлифовальная машина для игл. шина заостряет в час до 15 000 стер- жней (30 000 иголок). Существуют машины, которые оттачивают одновре- менно оба конца стержней. Заостренные стержни поступают в шлифовку. Процесс шлифовки по- казан на рис. 102. Стержни скаты- 8
ш ИНЖ. а А. ИВЛЕВ ваются по наклонной плоскости, за- хватываются ремнем R и прижимают- ся последним к бруску d, который и шлифует их. Производительность машины достигает 50 000 стержней в час. Следующая операция состоит в про- делывании ушка в игле. С этой целью стержни предварительно штампуют на штамповочной машине, показанной на рис. 103. Стержни поступают че- рез воронку Н, захватываются диском J и зажимаются между пластинками Р и N. Штемпель (штамп) D сильным ударом штампует стержень посредине в матрице (подставке) В, как указано Рис. 103. Штамповальная машина для игл. на рис. 103 слева. Подготовленные таким способом стержни поступают в машину для пробивания ушка в игле. Чтобы стержни не смещались в сторо- ну, в этой машине, изображенной на рис. 104, имеется линейка с острыми краями, которая своим выступом (ост- рым краем) входйт в углублёние ме- жду ушками, нанесенное при штампо- вании. Особый рычажок подает стер- жень на определенное место, а в это время падает пробойный стержень и выбивает отверстия сразу в двух поло- винах стержня. Пробитые стержни падают в ящик. Производитель- ность машины до — 70 000 стержней в день. После описанных операций стержни нанизываются через ушки на две про- волоки и разламываются. Затем места излома зашлифовываются, а также удаляются подшлифовкой заусенцы (острые неровности), образующиеся при штамповании. Дальнейшая обработка иголок со- стоит в закаливании таковых в желез- ных коробках, вмещающих 10—15 кг игл. Для этого коробки ставят в ка- лильную печь и нагревают коптящим пламенем, так как, если вести обык- новенный обжиг, то иглы могут окис- литься (т.-е. соединиться с кислоро- дом) и покоробиться. Из калильной лечи иглы высыпают в сосуд, дно которого имеет отверстия, и опускают в резервуар с репейным маслом или ворванью (тюлений жир). Резервуар с маслом охлаждают водой. Закален- ные иглы отпускают в кипящем масле. Затем их охлаждают в воде или масле и высушивают в опил- Рис. 104. Пробивная машина для игл. ках. Отпуск игл иногда производят в особых барабанах, нагреваемых до высокой температуры. В дальнейшем иглы подвергают по- лировке. Для этого их кладут в пло- ские коробки и встряхивают. При этом иглы распределяются равномерно (ложатся одна к одной). Затем их высыпают на плотный холст в не- сколько рядов (от 6 до 8), пересы- пают кварцевым песком или наждаком и поливают репейным маслом. В холсте на некотором расстоянии друг от друга вшито несколько стальных стержней— около 15. Когда иглы уложены в ряды, начинают свертывать холст. Последний при свертывании образует рулон (ци- линдр), окруженный стальными стерж- нями, которые предохраняют иглы от изламывания. Такой рулон содержит до 200000 игл. Для полировки не- сколько рулонов — в количестве от 12
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ до 40, укладываются на полировальный станок. Системы таких станков весьма разнообразны. Действие одного из этих станков состоит в том, что на непо- движном столе станка рулоны перека- тываются вперед и назад при помощи передвигающихся в обе стороны осо- бых салазок; при этом иголки поли- руются трением друг о друга. Окон- чательно иглы полируют на кожаных дисках в особых полировальных ма- шинах. Так как при пробивании ушка остаются неровности в самом ушке (что может повлечь к разрыву вде- ваемой нитки), то иглы насаживают на шероховатую проволоку и быстро передвигают вперед и назад, при чем от сильного трения ушко иглы поли- руется. 115 После полировки иглы сортируют. Один из способов сортировки состоит в следующем. Иглы укладывают по их длине в рамки. Затем с открытых сторон рамок прижимают деревянные дощечки. Более длинные иглы вкалы- ваются остриями в дощечку и уда- ляются. Для счета иголок применяется счет- ная линейка, на которой имеются попе- речные желобки; в каждый из послед- них помещается только одна иголка. На линейку насыпают иголки и для удаления излишка иголок проводят по ней пальцами; при этом в каждом желобке остается одна иголка. Для той же цели применяются счетные аппара- ты, в которых вращающийся диск имеет определенное число желобков. ПРОИЗВОДСТВО БУЛАВОК. Все предварительные работы по из- готовлению булавок, как то: нарезание стержней, выпрямление и заострение, производятся на тех же машинах, как и в производстве иголок, с не- большой разницей в нарезании и за- острении. Для булавок стержни на- резают длиною в две, три или четыре булавки, а заостряют последние не на точильном кругу, а на стальном диске. Стержни не переламываются, а раз- резаются на отдель- ные булавки. Для из- готовления булавоч- ных головок нарезают отдельно небольшие стержни из мягкой проволоки. Помощью машин эти стержни наматывают на концы булавочных стержней Рис, 105, Изго- товление була- вочной головки. в виде спирали, как показано на рис. 105. Таким об- разом подготовленные стержни по- ступают под пресс, верхний и ниж- ний штампы которого имеют полу- шарообразную выемку. Верхнюю часть стержня булавки с навитой спиралью кладут в выемку нижнего штампа и верхним штампом несколько раз ударяют по спирали; при этом полу- чается головка булавки. Опытный ра- бочий делает от 1 000 до 1 200 була- вочных головок в час. Булавки со стеклянными головками изготовляют следующим образом. Берут стеклянные палочки, нагревают их до размягчения и нарезанным и заострен- ным стержнем снимают столько стекла, сколько необходимо для одной го- ловки. Умелым поворачиванием сте- клянную массу превращают в шаро- образную головку. Производство иголок и булавок — одно из самых вредных. Наиболее опас- ной и вредной операцией является за- острение. При обточке иголок и бу- лавок отделяется огромное количество мелкой пыли, очень вредно действую- щей на легкие; кроме того, от трения игл о камень образуются искры, кото- рые нередко причиняют ожоги рук и глаз. Пыль, образующаяся при за- острении игл, состоит из тончайших частичек металла и песка с острыми гранями (краями). При соединении с влагой эти частицы затвердевают и попадая в легкие остаются там, образуя в них твердые отложения. На фабриках по производству иголок и булавок рабочие довольно скоро заболевали чахоткой. Все другие опе- 8*
116 ИНЖ. С. А. ИВЛЕВ рации, требующие большого вни- мания и напряжения, также вредно отзываются на здоровья рабочих. Поэтому в этих производствах ра- бочий день теперь сокращен. Труд малолетних в них запрещен, так же, как и женский. Женщины допускаются только к таким опе- рациям, которые неопасны для здо- ровья. ПРОИЗВОДСТВО СТАЛЬНЫХ ПЕРЬЕВ. Для изготовления перьев употре- бляют листовую сталь хорошего ка- чества, прокатанную в виде листов определенной толщины. Эти листы разрезают на узкие по- Йлосы, ширина которых вдвое больше, чем длина. Нарезанные полосы точ- но измеряют по толщине и негодные откладывают. Отобранные полосы по- ступают под пресс. Верх- ний штемпель (штамп) пресса точно входит в от- Рис 106 верстия стальной под- Вырезанная кладки (нижнего штампа) полоса. и вырезает пластинку, имеющую очертания пе- ра, как показано на рис. 106. От- дельная вырезанная пластинка пера показана на рис. 107, а на рис. 108 показана пластинка пера с выштам- пованным на нем знаком фирмы. За- тем на ручном прессе пробивают сред- нее отверстие и выбивают на обеих сторонах пера вырезы, как показано на рис. 109. После этого перья нагре- вают в горшках или ящиках до крас- ного каления и потом дают медленно охладиться. При этом перья размяг- чаются, их переносят под пресс и за- кругляют края штампом (рис. 110). Чтобы получить перья воронеными (особый черно-стальной оттенок), их накаливают и еще горячими бросают в холодное масло. Последующая опе- рация состоит в том, что на шлифо- вальном станке зачищают конец пера, Рис. 107,108,109,110,111,112. Стадии изготовления стальных перьев. как показано на рис. 111. Зачищен- ные перья поступают под пресс, где при помощи штампа, имеющего форму ножниц, или параллельными ножни- цами прорезают щель до среднего отверстия, как показано на рис. 112. Самый конец пера при этом немного округляется. Такое устройство пера сообщает ему гибкость, а вследствие закругления на конце оно свободно скользит по бумаге. Иногда перья по- крывают серебром, золотом (искус- ственным) или различной обработкой придают им разнообразный наруж- ный вид.
VI. ОСНОВНЫЕ ПРОДУКТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ. Проф. П. М. Лукьянов. Особая группа разнообразных хими- ческих веществ, вырабатываемых на химических заводах подчас в колос- сальных количествах и потребляемых во многих отраслях промышленности вообще, носит название основных химических продуктов, и вы- рабатывается на заводах основной химической промышленно- сти. Выработка этой группы веществ, изготовляемых из разнообразных ми- нералов, добываемых из недр земли, носит массовый характер. Какие же вещества относятся к этой важной в че- ловеческой жизни группе химических веществ? Прежде всего к ним относятся сер- ная кислота и известная всем „сода“, в обыденной жизни называе- мая бельевой содой. Затем азот- ная и соляная кислоты, кау- стик, который иногда применяется и в домашнем хозяйстве (для варки мыла), поташ, хлорная известь, желез- ный и медный купорос, хлори- стый цинк, хромпики и пр. Если мы возьмем какую-либо отрасль промышленности, например красочную или текстильную, и проследим, какие вещества она употребляет, то уви- дим, что текстильная промышленность, с целый получения из хлопка, льна, шелка-сырца, шерсти и т. д., готовых для употребления, отбеленных или ок- рашенных тканей, применяет в громад- ных количествах и серную кислоту, и соду, и др. вещества, которые принад- лежат к этой группе. Точно также и красочная промышленность, занятая изготовлением красок для крашения пряжи и тканей, в громадных количе- ствах применяет вещества этой группы. Очистка керосина, приготовление сма- зочных масел из нефти, приготовление искусственных удобрений, взрывчатых веществ и многие другие производства немыслимо осуществить без продуктов, изготовляемых на заводах основной химической промышленности. По масштабу производства основная химическая промышленность занимает одно из первых мест: потребление этой группы веществ выражается числами в несколько миллионов тонн в год. Так, например, размер производства одной толькой серной кислоты в мирное время в нашей стране, где основная химическая промышленность развита слабее, чем в других странах, достигал 300000 т в год. В Соединенных Штатах, в Англии, Франции, Германии, Японии и даже в маленькой Бельгии на заводах основ- ной химической промышленности еже- годно вырабатываются в колоссальных количествах химические вещества этой группы, которые почти целиком расхо- дуются внутри страны для собственных нужд и лишь в незначительной части экспортируются за границу.
118 ПРОФ. П. М. ЛУКЬЯНОВ Для изготовления химических ве- ществ этой группы, как мы указы- вали выше, применяется разнообразное сырье, извлекаемое из недр земли. Это так называемое минеральное сырье применяется или в том виде, в каком оно добывается из земли, или после соответствующей его переработки на металлургических заводах — в виде ме- таллов: железа, меди, свинца и пр. Иногда полезные ископаемые, прежде чем отправить их на заводы основной химической промышленности, обога- щают, т.-е. отделяют от них посто- ронние загрязняющие примеси. Из руд и полезных ископаемых в громадных количествах применяется серный (или железный) колчедан, необходимый для фабрикации серной кислоты, поварен- ная соль—для изготовления соды, каустика, хлорной извести, соляной кислоты и пр., всем известный камень известняк, глина, селитра, сера и пр. Добыча всего этого минерального сырья составляет задачу так называемой до- бывающей промышленности, а свойства этих ископаемых, их место- рождения и пр. изучаются наукой, называемой минералогией. Все же в этой главе мы познакомимся с этим минеральным сырьем и будем рассма- тривать его с точки зрения его при- менения для нужд основной химиче- ской промышленности; мы познакомим- ся с составом этого сырья, с его место- рождениями, представляющими прак- тический интерес, и с общими методами его добычи. Обширность группы рассматриваемых в этой главе химических веществ не позволит нам рассмотреть их все; нам придется ограничиться лишь теми, ко- торые представляют исключительный интерес и имеют обширное применение в технике и в жизни. Серная кислота. Серную кислоту справедливо назы- вают „матерью всех химических про- изводств*, в виду разнообразнейшего применения, какое она находит во многих отраслях химической промыш- ленности. В настоящее время серная кислота вырабатывается на многочис- ленных заводах в громадных количе- ствах и находит широкое применение во многих отраслях промышленности вообще. Серная кислота представляет собою едкую, причиняющую сильные ожо- ги, прозрачную, бесцветную жидкость; она состоит из серы, водорода и кисло- рода. Серная кислота была известна еще в X веке. Еще в первой половине прошлого столетия она изготовлялась почти исключительно из серы, а в на- стоящее время она готовится, по пре- имуществу, из минерала — серного кол- чедана. Сера как сырье для фабрикации серной кислоты сохранила свое значе- ние лишь в тех странах, которые рас- полагают ее богатыми месторождениями (Соединенные Штаты, Италия и отча- сти Япония). В последние 10—15 лет серную кислоту начали изготовлять из газов, выделяющихся из металлурги- ческих печей, а в Германии, во время последней империалистической войны, ее готовили из минерала гипса (см. ниже). Сера. Сера встречается в природе как в виде химических соединений, (например серного колчедана, гипса и пр.), так и в виде самородной серы. Последнюю всегда сопровождают зем- листые примеси, гипс, поваренная соль и пр., содержание которых достигает 50—60%. От этих примесей серу очи- щают, пользуясь ее способностью легко плавиться. С этой целью серу нагре- вают, для чего лцбо пользуются паром, либо, чаще всего, нагревание произ- водится в особых печах, в которых в качестве горючего материала приме- няется сама сера. Такой метод очистки серы применяется в Сицилии (Италия), где ежегодно добываются колоссаль- ные количества ее. В Соединенных Штатах (Луизиана) серу добывают непосредственно из недр земли в расплавленном виде, для чего применяют следующий оригинальный метод, предложенный американцем Фришем. Прокладывают в земле буро-
ОСНОВНЫЕ ПРОДУКТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ 119 вую скважину до пластов серы (рис. 113), которые в Луизиане расположены на глубине в 150—240м. В трубу буровой скважины вставляют трубу меньшего диаметра, а в эту последнюю — еще трубу. В трубу самого большого диа- метра (вернее—в пространство, образо- ванное внутренней поверхностью боль- шой трубы и внешней поверхностью меньшей трубы) впускают сильно нагре- тую воду. Эту воду нагревают в паро- вых котлах под давлением и впускают Рис. 113, Приспособление для добывания серы из буровых скважин. ее в трубу с температурой в 170° Ц, которая необходима для расплавления серы. Вода, достигнув слоев серы, вы- ходит через отверстия а и под землей расплавляет серу. В среднюю трубу под сильным давлением впускают воз- дух, который выдавливает поступившую через отверстия Ь расплавленную серу на поверхность земли по направлению, указанному стрелками. Этот гениальный по своему замыслу способ дает возмож- ности дешево добыйать серу высокой чистоты, не затрачивая громадных средств на сооружение шахт, как это обычно делается при добыче каменного угля и руд. Громадные залежи серы в Луизиане и простота ее добычи были причиной сильной конкуренции между сицилий- ской и луизианской серой. Добыча луизианской серы повышается с ка- ждым годом, в то время как добыча серы сицилийской с каждым годом умень- шается, что видно из следующей та- блицы, содержащей данные о добыче серы в двух указанных месторождениях, в процентах от всей добычи серы на земном шаре: Страны 1900 г. 1905 г. 1909 г. 1917 г Америка ... 1 о/о 26<>/0 37<>/0 77%* Италия .... 92,5% 68,5% 53о/о 14<>/0 Проч, страны . 6,5% 5,5% 10% 9% Мировая добыча серы за ряд лет со- ставляла: в 1900 г. . . 582 870 m „ 1910 „ . . 785 000,, „ 1913 „ . . 825 000 „ „ 1920 „ . . 16О0000 „ „ 1923 „ . .2 300 000 „ В СССР хотя и имеются мощные ме- сторождения серы (в Закаспийском крае — в Каракумской степи), но они не разрабатываются ввиду отдаленности их от путей сообщения и отсутствия на месте топлива, необходимого для отде- ления серы от примесей. Сера как сырье для фабрикации серной кислоты у нас, в СССР, не применяется. Она идет у нас для фабрикации сероуглерода, в рези- новой промышленности (для вулкани- зации каучука — см. ниже), для осыпки виноградных лоз с целью предохране- ния их от вредителей и пр. У нас потребление серы до войны в среднем составляло 20 000 т в год. Серный колчедан. Основным сырьем для получения серной кислоты почти во всех странах служит минерал сер- ный или железный колчедан, который представляет собою химическое соеди- нение железа с серой, содержащее последнюю в количестве 45—5О°/о. Месторождения серного колчедана встречаются во многих странах, но осо- бенно мощные имеются в Соединенных Штатах, Норвегии, Испании, Порту- галии, Франции и у нас в СССР — на Урале.
120 ПРОФ. П. И. ЛУКЬЯНОВ Серный колчедан добывается из недр земли с помощью горных работ в шах- тах и штольнях, й лишь как исклю- чение встречаются открытые (поверх- ностные) разработки. В мирное время потребление серного колчедана у нас в два раза превышало его добычу, хотя наши уральские место- рождения, доставляющие 90% всей до- бычи серного колчедана в стране, с успехом могли бы удовлетворить всю нашу потребность. Недостающее ко- личество серного колчедана ввозилось из-за границы (по преимуществу из Испании и Норвегии) на заводы, рас- положенные вблизи портов (Южный район и Ленинград). Колчедан, доста- вляемый на эти заводы морем, обхо- дился дешевле уральского, который приходилось транспортировать по же- лезной дороге за несколько тысяч ки- лометров. Размер добычи серного колчедана в различных странах за ряд лет дан в следующей таблице (в тоннах): Страны 1913 г. 1914 г. 1915 г. Испания . . .29 035 00 2 171 000 2 325 000 Португалия . . 377 500 113 500 172 000 Соед. Штаты . 336 000 337 000 394 000 Россия .... 66300 146000 260000 Пр. страны . .1756 000 1 693000 2 002 000 Получение серной кислоты* Серная кислота в промышленности готовится двумя способами: камерным и кон- тактным. Для осуществления этих двух способов прежде всего необхо- димо получить так называемый сер- нистый газ, который получается в особых печах сжиганием серы или серного колчедана. Полученный серни- стый газ очищается в особых пыльных камерах, а при контактном способе (см. ниже) еще и в особых аппаратах, и затем перерабатывается в серную кислоту методами, изложенными ниже. Прежде всего мы познакомимся с ме- тодами получения сернистого газа, а за- тем перейдем к описанию производства из него серной кислоты. Сернистый газ представляет собою химическое соединение серы с кисло- родом; при обыкновенной температуре это — бесцветный газ с неприятным, удушливым запахом. Этот газ полу- чается при сжигании серы или сер- ного колчедана в присутствии воздуха. У нас, в СССР, серную кислоту изго- товляют из серного колчедана, который сжигают в особых, так называемых колчеданных, печах — ручных или ме- ханических. Ручные печи требуют при- менения тяжелого ручного труда, по- чему постепенно вытесняются механи- ческими. За границей применяются, по преимуществу, механические печи. Механическая печь для сжигания серного колчедана, часто встречаю- щаяся на русских и заграничных за- водах, изображена на рис. 114; она Рис, 114. Механическая печь для сжигания колчедана. представляет собою вертикальную ци- линдрическую печь, разделенную сво- дами на несколько этажей (на чертеже их 5, помеченных буквами J5). Внутри печи помещается вращающийся вал В, на который насажены гребки Е—Е с зубьями, передвигающими кол- чедан по сводам. Колчедан загружается в воронку D и через канал М посту- пает в верхний этаж в котором гребками Е—Е он передвигается от вала печи к ее внутренней поверхности.
ОСНОВНЫЕ ПРОДУКТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ш Для осуществления такого передвиже- ния насаженные на гребки Е зубья имеют определенный уклон и напра- вление. Дойдя до внутренней стенки печи, колчедан через отверстие Р про- валивается в нижележащий этаж Л2, где передвигается по направлению к валу и сваливается через кольцевое отверстие в третью камеру А3. Пере- мещаясь таким образом, колчедан в кон- це концов достигает нижнего этажа Л5 и ссыпается из печи через канал К в ви- де обожженного колчедана, уже почти не содержащего серы и называемого на сернокислотных заводах огарком. Этот огарок представляет собою со- единение железа с кислородом; у нас, в СССР, он является отбросом производ- ства, хотя на заграничных заводах из него получают в доменных печах чугун. В такую механическую печь, нагре- тую однажды, колчедан через воронку 1) поступает непрерывно и сгорает, не требуя топлива; колчедан сгорает, как каменный уголь. При его сгорании по- лучается сернистый газ, который сме- шивается с избытком впущенного в печь воздуха и выходит из печи по трубе С. Колчедан в описанной печи сжигается в измельченном виде, поэтому до за- грузки в печь его размалывают в осо- бых мельницах на кусочки величиною с крупинки пшена и несколько более. В одной печи в сутки можно сжечь от 3 до 20 т серного колчедана. Во время процесса обжига колче- дана образуется пыль, которая летит вместе с газами, выходящими из печи. Большую часть этой пыли, состоящей из колчедана, частью сгоревшего, вы- деляют в особых пыльных каме- рах, и лишь после такой очистки газы применяют для фабрикации сер- ной кислоты. Кроме серного колчедана и серы, для фабрикации серной кислоты при- меняют газы, выделяющиеся из метал- лургических печей, например из печей для получения меди (ватер-жакетные печи—* см. выше), цинка и пр. Эти газы содержат достаточный для осу- ществления процесса получения серной кислоты процент сернистого газа в смеси с другими газами. В прежнее вре- мя эти газы не утилизировались, вы- пускались в атмосферу и крайне па- губно действовали на людей и расти- тельность в окрестностях завода. Использование газов металлургиче- ских печей с целью получения из них серной кислоты в некоторых странах применяется в широком размере. В Аме- рике, например, 25°/0 всей серной кис- лоты добывается из этих газов. В Бель- гии добыча кислоты из этих газов достигает 65% всей выработки ее в стране, в Германии — около 25% и т. д. В СССР, несмотря на развитую металлургическую промышленность и, следовательно, возможность получения колоссальных количеств серной кис- лоты из газов металлургических печей, последние для производства серной кислоты пока не применяются. В Германии во время войны, вслед- ствие острого недостатка там серы и колчедана, серную кислоту стали из- готовлять из гипса, накаливая его в смеси с песком, глиной и углем во вращающихся печах, похожих на цементные печи (см. ниже). При таком нагревании выделяется сернистый газ, а в остатке получается прекрасного качества строительный цемент. Способ этот в Германии сохранил свое значе- ние и после войны. Камерный способ. Способ, в котором для получения серной кислоты при- меняются большой емкости камеры (комнаты), сделанные из спаянных между собою свинцовых листов (тол- щиною около 2—3 л<л<), носит название „камерного способа*. Образова- ние серной кислоты совершается в свин- цовых камерах, куда впускается по тру- бам сернистый газ, содержащий по вы- ходе из колчеданных печей большой % воздуха и всего лишь около 7 % (по объему) чистого сернистого газа. Кроме сернистого газа в камеры впускается водяной пар и окислы азота1). Послед- 4) Окислы азота представляют собою хими- ческое соединение газов кислорода и азота, т.-е. газов, из которых состоит воздух. Послед- ний же представляет собою „снес ь“ кисло- рода и азота.
122 ПРОФ. IL М. ЛУКЬЯНОВ ние представляют собою газ и в про- цессе образования серной кислоты являются „катализаторами*, т.-е. веществами, которые способствуют образованию серной кислоты, а сами в конечном итоге не изменяются. „Ката- лизаторы* очень часто применяются в химической промышленности, и те процессы, в которых они применяются, носят название „контактных* про- цессов. Теоретически катализатор не рас- ходуется; практически же во время процесса происходят некоторые неболь- шие потери катализатора (в нашем Рис. 115. Схема завода серной кислоты. случае окислов азота), которые нужно постоянно и в небольшом количестве пополнять. Процесс образования серной кисло- ты в камерах протекает в следующей последовательности. Газы из печей S, в которых сжигается серный колчедан (рис. 115), очищаются в пыльной ка- мере и, имея температуру около 450—550° Цельсия, поступают в ба- шню Гловера J) 6г, которая снабжает газы необходимыми для течения про- цесса окислами азота. Как это про- исходит и как устроена башня, — мы объясним ниже. Из башни Гловера газы, содержа- щие сернистый газ в смеси с воздухом и окислами азота, по трубе А посту- пают последовательно в ряд свинцовых прямоугольных камер KVK2 иК3. Через потолок этих камер в них впускается водяной пар, и внутри камер образует- ся серная кислота, которая собирается на дне камер. Из последней камеры К3 4) Башня эта носит имя изобретателя. газы, не содержащие уже сернистого газа, но содержащие окислы азота и воздух, по трубе В поступают в свин- цовую башню Гей-Люссака L. Башня эта так же, как и камеры, сделана из листового свинца и наполнена коксом, которой сверху орошается серной кислотой. Эта кислота, орошая кокс и двигаясь навстречу газу, содержащему окислы азота, поглощает их, образуя так называемую „нитрозу*. Отработанные газы из башни L, содержащие главным образом воздух в смеси с азотом, поступают через трубу С в атмосферу, а нитроза сте- кает в ящик г2, откуда она по трубе п с помощью особых кислотоподъем- ников поднимается на верх башни Гловера G в ящик из которого по- ступает в башню. Башня Гловера также сделана из свинца и заполнена цилиндриками, сделанными из кис- лотоупорной глины. По этим цилин- дрикам стекает нитроза, а снизу, на- встречу ей, движется из колчеданных печей горячий газ. Под влиянием вы- сокой температуры газов и сернистого газа из нитрозы обратно выделяются окислы азота, которые смешиваются с газами из колчеданных печей и по трубе Л поступают в камеры. Выте- кающая из башни Гловера серная кис- лота, освобожденная теперь от окис- лов азота, поступает в ящик г2, и накачивается в ящик 62, находящийся над башней Гей-Люссака L. Из ящика Ъ2 кислота стекает в башню Гей-Люс- сака для поглощения из газов окислов азота. Камерный процесс протекает не- прерывно; как поступление газов из колчеданных печей в башню Гловера, в камеры и затем в башню Гей-Люс- сака, так и орошение башен кислотой и нитрозой и впуск в камеры пара происходит постоянно. Одна свинцовая камера в разрезе показана на рис. 116. Снаружи камера заключена в деревянный (или . желез- ный) каркас, который поддерживает свинцовые стенки и потолок камер. На рисунке показаны трубы для впуска и выпуска газов и для впуска водя-
ОСНОВНЫЕ ПРОДУКТЫ химической технологии 123 ного пара. Сама камера представляет собою как бы громадный колпак в виде коробки, опущенной в про- тивень; в этом противне находится кис- лота, которая не позволяет газам из камеры выходить в атмосферу (т. е. по- лучается так наз. „гидравлический за- пор*). Постоянно образующаяся в ка- мерах серная кислота падает в этот противень, откуда периодически извле- кается, для чего служат спускные трубы, на рисунке не изображенные. Камеры бывают различной емкости, в зависимости от производительности камерного завода. Обычно сооружают Рис. 116. Свинцовая камера в разрезе. заводы, состоящие из 3—4, реже 5 свинцовых камер, общей емкостью от 2 до 6 тысяч куб. метров (редко больше). Высота камер различна — от 8 до 16 м — при ширине от 5 до 8 м. Длина каждой отдельной камеры ко- леблется от 10 до 70 м. Башни Гло- вера и Гей-Люссака делают высотою до 14- м. В камерах общей емкостью в 3 000 л<3 в течение суток можно по- лучить около 27 т серной кислоты, содержащий около 35% воды. Кислоту крепче указанной концентрации, т.-е. содержащую меньше воды, непосред- ственно в камерах получить не удается. Крепость кислот вообще, в частности серной кислоты, измеряется с помощью ареометра (см. главу о питательных веществах). Камерная кислота имеет крепость 50—51° Боме. За границей вместо камер строят особые башни или особые камеры, конической формы, в которых при одинаковом с прямоугольными каме- рами объеме получают в 5—10 раз больше кислоты. Из одной тонны сер- ного колчедана обычно получают не- сколько более 2 т камерной серной кислоты. Теряемые в процессе производства окислы азота (катализатор) пополня- ются в виде азотной кислоты (см. ниже), которая в небольших коли- чествах постоянно вводится в верхнюю часть башни Гловера и превращается там в окислы азота. Для сооружения камер, башен и т. д. в камерном процессе применяется исключительно свинец, ибо камерная кислота на него не действует, в то время как железо, сталь, чугун и не- которые другие металлы при действии слабой серной кислоты разрушаются (т.-е. растворяются в ней). Крепкая серная кислота, наоборот, разрушает свинец, но не действует на железо, а поэтому с успехом может перево- зиться в железных бочках и в же- лезнодорожных цистернах. Камерная кислота транспортируется в стеклян- ных бутылях большой емкости, вста- вленных в плетеные корзины с про- кладкой из соломы или древесной стружки. Как было указано выше, в камерах получается серная кислота, содержа- щая около 35% воды. Остальное, если не считать незначительного ко- личества примесей, целиком приходится собственно на серную кислоту. Камер- ная (слабая) серная кислота приме- няется лишь в некоторых областях промышленности (например, при про- изводстве искусственных удобрений, некоторых минеральных солей и пр.), в то время как другие области про- мышленности требуют применения крепкой серной кислоты, содержащей лишь незначительный процент воды. Такая крепкая кислота, называемая в торговле „купоросным маслом* изготовляется из камерной серной кислоты выпариванием из последней
Ш ПРОФ. П. М. ЛУКЬЯНОВ воды. Для этого камерную серную кис- лоту в прошлом столетии нагревали в стеклянных колбах или сосудах, сделанных из платины, на которую серная кислота не действует. Колбы иногда лопались, а платина хотя мед- ленно, но изнашивалась, что создавало невыгодные условия работы на этих аппаратах вследствие весьма высокой стоимости платины. В настоящее время для упаривания серной кислоты, т.-е. для увеличения ее крепости, приме- няют сосуды из особого чугуна, фар- фора или кварца, а иногда кислоту упаривают в аппаратах, сделанных из камней. В таких аппаратах, предста- вляющих собою колонны или башни, навстречу движущейся сверху вниз камерной кислоте, проходят горячие дымовые газы, которые и выделяют из кислоты воду, образуя „купоросное масло*, содержащее от 4 до 7% воды. Купоросное масло с успехом можно перевозить в железных бочках. Контактный способ. Проще всего крепкую серную кислоту можно по- лучить так называемым „контактным способом*, который возник значительно позднее камерного, а именно, в 80-х годах прошлого столетия ]). Сущность контактного способа со- стоит в следующем. Если тщательно очищенные газы из колчеданных пе- чей нагреть до температуры около 450° Ц и пропустить через камеру, в которой находится „катализатор* — платина, то сернистый газ присоеди- нит к себе еще одну частицу кисло- рода (из воздуха, находящегося в га- зах колчеданных печей): при этом образуется другое соединение серы с кислородом, так называемый „сер- ный ангидрид*. После охлажде- ния серный ангидрид поглощают водой или, лучше, купоросным маслом. При этом получается крепкая дымящая серная кислота, или так называемый „олеум*; он представляет собою сер- ную кислоту (не содержащую воды), 4) Серная кислота по камерному способу стала изготовляться в заводском масштабе в середине XVIII столетня. Первый камерный завод в России был выстроен в 1805 г. в которой растворен серный ангидрид. На воздухе этот серный ангидрид вы- деляется из олеума в виде белого дыма, почему такая кислота и носит название „дымящей*. Прибавив к ды- мящей кислоте воду, мы получим сперва купоросное масло, а при даль- нейшем прибавлении воды — слабую кислоту такой крепости, как камерная. Катализатор, в качестве которого применяют платину, наносится в мелко раздробленном состоянии на какое- либо огнеупорное вещество, например на волокнистый асбест или на какую- либо минеральную соль; благодаря этому платина представляет большую поверхность, что имеет важное значе- ние при соприкосновении ее с реаги- рующими газами. В этом процессе ка- тализатор, являясь твердым веществом, не расходуется, но при плохой очистке газа от примесей, в числе которых содержится мышьяк и другие вещества, катализатор постепенно понижает производительность своей работы или, как говорят, „отравляется* кон- тактными „ядами*, к которым отно- сятся мышьяк, ртуть, фосфор и неко- торые другие вещества, являющиеся также ядами и для нашего организма. Отравленный катализатор „оживляют*, применяя особые методы. Необходимое для поглощения сер- ного ангидрида купоросное масло по- лучают разбавлением части получен- ного олеума водой. При желании получить только купоросное масло весь олеум разбавляют водой до купо- росного масла и часть его применяют для поглощения серного ангидрида, а оставшаяся (бблыпая часть) является готовым продуктом. Дымящая серная кислота (олеум) находит широкое применение в про- изводстве разнообразных взрывчатых веществ, в производстве красок для тканей и пряжи, при обработке нефти и пр. Вместо платины в качестве катали- затора можно применять колчеданные „огарки*, которые получаются при обжоге серного колчедана и являются отбросом производства. Однако в этом
ОСНОВНЫЕ ПРОДУКТЫ химической технологии 125 случае не весь сернистый газ пре- вращается в серный ангидрид. Поэтому оставшийся после поглощения серного ангидрида газ пропускают через ка- меру с платиновым катализатором, в которой оставшийся сернистый газ превращается в серный ангидрид. Серная кислота вырабатывается в гро- мадных количествах, что видно из сле- дующих данных о мировой добыче ее за 1910 г. (в ж). Соединенные Штаты ... 1 600 000 Германия................ 1 380 000 Англия..................1 000 000 Франция................... 900 000 Италия.................... 400 ОиО Австрия.................3< Ю 000 Бельгия.................. 250 (Ю0 Россия..................... 150000 Япония.................... 80 000 Швеция..................... 13 00Э Из этого количества около 35% вырабатывалось контактным способом, а остальные 65%—камерным. В России серная кислота в 1917 г. вырабатывалась на 51 заводе, из ко- торых — 33 камерных, 13 — контакт- ных и 5 заводов работали одновре- менно и камерным и контактным спо- собами. Рост производства серной кислоты в России показан в следую- щей таблице: 1910 г...... 175600 m 1912 г.....19г) 000 m 1916 г...... 348000 m 1917 г...... 372000 m. В связи с послевоенной разрухой народного хозяйства выработка сер- ной кислоты у нас сильно упала. В последние годы, однако, она снова стала земетно расти. Так в 1922—23 производственном году у нас было при- готовлено 36 314 т, а в следующем (1923—24 г.)—уже 66 784 т. Азотная кислота. По степени важности для промыш- ленности азотная кислота занимает второе место (после серной). В про- шлом столетии азотная кислота изго- товлялась исключительно из селитры— минерала, добываемого в Южной Аме- рике. В настоящее время азотная ки- слота добывается главным образом из азота воздуха и из газа аммиака }), который получается как побочный про- дукт при коксовании каменного угля. Азотная кислота представляет собою прозрачную, бесцветную или окрашен- ную в желтый цвет жидкость. Азот- ная кислота так же, как и серная, производит сильные, трудно заживаю- щие ожоги. Будучи вылита на солому, бумагу, стружки и подобный материал, крепкая азотная кислота воспламеняет их, будучи сама не горючей. Соли азотной кислоты (напр. се- литра, которая представляет собою натровую соль азотной кислоты) пред- ставляют собою прекрасные удобри- тельные вещества и в громадных ко- личествах применяется для удобрения полей (см. ниже «искусственные удо- брения» ). Селитра применяется для получения из нее азотной кислоты лишь в небольшом количестве; значи- тельное количество селитры расхо- дуется как удобрительное вещество. Залежи селитры, находящиеся только в Америке, постепенно истощаются, и лет через 50 человечество останется без селитры — этого весьма ценного удобрения. Истощение залежей селит- ры сулило для человечества ужасные последствия, так как во многих странах повышение урожаев достигалось не только рациональной обработкой поч- вы, но и применением искусственных удобрений, из которых крупное зна- чение имеет и селитра. Но человече- ский гений нашел средства предупре- дить эту катастрофу: в начале теку- щего столетия были открыты новые способы получения азотной кислоты из азота воздуха. Из полученной та- ким способом азотной кислоты теперь получают и селитру (натровую или кальциевую; последняя носит название „норвежской* селитры, так как она главным образом добывается в Нор- вегии). <) Раствор аммиака в воде нэсит название нашатырного спирта.
126 ПРОФ. И. М. ЛУКЬЯНОВ Как известно, воздух представляет собою смесь азота (79,2% по объему) и кислорода (20,8 %). Азот — газ неде- ятельный; он вообще с громадным трудом дает химические соединения с другими веществами и в частности с кислородом. Но, если смесь азота с кислородом (т.-е. воздух) нагреть до температуры в 3 000э, то азот соеди- нится с кислородом, образуя газ, так называемую „окись азота*. В дальней- шем этот газ после охлаждения при пропускании через башни окисляется, т.- е. присоединяет еще кислород и образует газ — двуокись азота. При прохождении этого газг через особые башни, орошаемые водой, получается азотная кислота. Эту кислоту можно превратить в искусственное удобре- ние—натровую или кальциевую селитру. С этой целью применяют в первом случае поваренную соль, во втором — известняк и получают искусственное удобрение в твердом виде. Для получения упомянутой окиси азота из воздуха применяют электри- ческие печи, которые дают необходи- мую для осуществления указанной реакции высокую температуру. При- меняемые электрические печи имеют различную конструкцию. Электриче- ское пламя (вольтова дуга)1), применяе- мое в печах, бывает различной формы: в форме диска, длинного факела и пр. С целью получения электрической энергии пользуются так наз. „белым углем* (см. выше, главу I), ибо при- менение топлива, даже малоценного, здесь невыгодно. При экшлоатации указанного способа, который носит название „дугового* 2), утилизируется всего лишь 3% электрической энер- гии, а остальное количество идет на нагревание воздуха, азот и кислород которого лишь частично вступают во взаимодействие, образуя всего-на-всего лишь 3—4 объемных процента окиси азота. Эта причина — не полное ис- пользование электрической энергии — 9 См. главу IV. „Металлургия — получение металлов", стр. 91. 2) От „вольтовой дуги", которая приме- няется для получения высокой температуры. не позволяет применять для получения электрической энергии топливо, ибо последнее дорого, и полученная с по- мощью топлива азотная кислота не могла бы конкурировать с кислотой, полученной из селитры. Азотную кислоту дуговым способом получают главным образом в Норве- гии и перерабатывают ее в натро- вую или кальциевую селитру, которой снабжают все страны для целей удо- брения. Масштаб производства веществ из азотной кислоты, полученной дуговым способом, дан в следующей таблице (в т). 1915 г. 1916 г. 1917 г. 1918 г. 36 000 137 000 141000 238000 Мощность установок для получения электрической энергии на заводах азотной кислоты в Норвегии превы- шает 300 000 лошадиных сил, а в про чих странах (Германия, Франция и Австия) эта мощность составляет около 250000 лош. сил. Во время последней империалисти- ческой войны, когда для целей воен- ной промышленности в колоссальных количествах требовалась азотная кис- лота, ее стали изготовлять из аммиа- ка, который получали из его состав- ных частей — азота (из воздуха) и водорода—или же из особого, азот- содержащего вещества—кальций-циа- намида, применяемого для удобрения (см. ниже). Аммиак получают также в качестве побочного продукта при коксовании каменных углей, но коли- чества аммиака, получаемые таким способом, сравнительно невелики, по- чему на практике применяют также и выше упомянутые способы, получая десятки тысяч тонн аммиака, необхо- димого не только для приготовления азотной кислоты и ее солей, но и дру- гих веществ J). С целью получения азотной кислоты из аммиака последний в смеси с воз- <) Для получения взрывчатого вещества — аммонийной селитры, удобрительного веще- ства— сульфата аммония и пр.
ОСНОВНЫЕ ПРОДУКТЫ химической технологии 127 духом пропускают через камеру, в ко- торой находится катализатор - пла- тина, при посредстве которого аммиак превращается в окись азота. В даль- нейшем окись азота перерабатывается на азотную кислоту теми же мето- дами, которые были описаны нами выше. Таким способом азотную кислоту изготовляют во многих странах, не исключая и СССР, где такой завод был выстроен в 1917 г. Мощность этого завода, выстроенного на юге, достигает 8 000 т азотной кислоты в год. Необходимый для фабрикации азот- ной кислоты аммиак у нас получали как побочный продукт при коксовании каменных углей, а в Германии его готовили главным образом из его со- ставных частей — азота и водорода (по способу, разработанному Габером), или же из кальций-цианамида. В пер- вом случае смесь азота и водорода при давлении в 200 атмосфер и при температуре в 1 000°, пропускали че- рез камеру, в которой был помещен катализатор. Указанная смесь газов при такой температуре и давлении в присутствии некоторых веществ (ка- тализаторов) сразу давала аммиак, ко- торый в дальнейшим расходовался для получения азотной кислоты. Во втором случае при получении аммиака из кальций-цианамида на последний действовали паром; при этом выде- лялся аммиак, а в остатке получалось вещество такого же состава, как и известняк. В Германии из азота и во- дорода было получено следующее ко- личество аммиака: в 1915 г.— 40 000 т, в 1916 г.— 80000 т, и в 1917 г.— 120000 т. Для получения азотной кислоты из селитры последнюю в смеси с серной кислотой нагревают в чугунных кот- лах и образующиеся пары азотной кислоты направляют в ряд гончарных баллонов, где они сгущаются (конден- сируются) в жидкую азотную кислоту. С целью увеличения скорости реакции и получения кислоты хорошего каче- ства, нагревание смеси селитры с сер- ной кислотой совершают под умень- шенным давлением, для чего в конце установки помещают так наз. вакуум- насос, с помощью которого из всех бал- лонов и котла, в котором разлагают се- литру, выкачивают воздух, получая необходимое разряжение. Баллоны, применяемые для сгущения азотной кислоты, изображены на рис. 117. В котле после разложения селитры Рис» 117» Баллоны» для сгущения азотной кислоты. остается так назыв. .„кислотный ога- рок* (бисульфат), который является „побочным* продуктом и находит огра- ниченное применение в технике. Этот бисульфат по окончании разложе- ния селитры выпускается из котла в виде жидкой массы и по охла- ждении застывает в твердую бе- лую массу. В России до империалистической войны ежегодно вырабатывалось около 9 000 т азотной кислоты на 34 заво- дах. Во время войны, в связи с колос- сальной потребностью в азотной ки- слоте для производства взрывчатых веществ, производство азотной кислоты достигло 80000 т в год. Все заводы СССР азотную кислоту вырабатывают из селитры, которую получают из Америки, и лишь один завод выраба- тывает ее из аммиака.
128 ПРОФ. П. М. ЛУКЬЯНОВ Соляная кислота. Соляная кислота — по масштабу по- требления ее в промышленности и зна- чению—занимает третье место. В прош- лом столетии соляная кислота имела крупное промышленное значение и слу- жила главным образом для получения газа хлора, при посредстве которого изготовляли белильную (или хлорную) известь, применяемую в больших коли- чествах для целей отбеливания тканей и бумаги и дезинфекции. В настоящее время соляная кислота утратила свое значение, ибо хлор Получают непо- средственно из поваренной соли, раз- лагая ее растворы электрическим током. Для получения соляной кислоты применяется всем известная „поварен- ная солъ“, которая в колоссальных количествах применяется не только для многих целей промышленности, но и для пищевых целей 2). В странах с сильно развитой про- мышленностью главное количество по- варенной соли применяется для про- мышленных целей, и лишь небольшая часть — как вкусовое вещество. Так, например, в Соедин. Штатах для про- мышленных целей расходуется соли в 5 раз больше, чем для пищевых; у нас в СССР для пищевых целей расходуется соли в два раза больше, чем для целей промышленности. По- требление соли на душу населения может характеризовать развитие хи- мической промышленности в стране. Годовое потребление поваренной соли на душу населения в различных стра- нах дано в следующей таблице (за 1913 г. в о): Соед. Шт. Англия Франция Германия 44,6 37,1 32,0 23,4 Италия Австралия Россия Турция 17,8 15,3 12,1 9,1 На пищевые цели в течение года один человек расходует в среднем около 8 кь. Остальное количество идет на технические цели. О Поваренная соль состоит из элементов натрия и хлора. В СССР поваренная соль добывается в виде самосадочной (из соляных озер), каменной, выварочной и морской. Гро- мадное количество поваренной соли в СССР добывается в виде „ самосад оч- ной* из озер, которые н годятся во многих местах СССР. Наиболее мощ- ные соляные озера — Баскунчакское и Э тьтонское—находятся в Астрахан- ской губ., вблизи Вэлги. В Баскун- чакском озере, на дне его, находится громадный слой поваренной соли, ко- торая в период летнлх месяцев, когда вода, находящаяся над поверхностью соли, испарится, выламывается кир- ками. Запасы соли в Баскунчакском озере исчисляются в 740 миллионов ш, и при настоящем потреблении соли в СССР этих запасов хватит по край- ней мере на 300 лет. Добыча соли со дна Эльтонского озера более затруднительна, ибо даже в жаркое лето в озере остается во- да *), которая затрудняет выборку соли со дна озера. В Баскунчакском озере в год добывается около 23% соли от всей добычи ее в СССР. На долю самосадочной соли приходится 50 % от всей добычи ее в нашей стране. Мощные месторождения каменной соли находятся в Екатеринославской губ., на Урале (в Оренбургском уезде) и в некоторых других местностях СССР. В Оренбургском уезде место- рождения каменной соли находятся в Илецкой защите. Разработка камен- ной соли ведется шахтами и штоль- нями на глубине, достигающей 50 м. Илецкая каменная соль по чистоте не имеет себе равной. Однако отдален- ность Илецкой защиты от потребляю- щих центров не позволяет илецкой соли конкурировать с баскунчакской, которая доставляется по Волге. В Екатеринославской губ. известна брянцевская каменная соль, пласты которой достигают толщины 100 лс. Добыча ведется шахтами на глубине до 210 лс. Брянцевской соли добы- <) Эта вода естественно насыщена пова- ренной солью и носит название „рапы".
ОСНОВНЫЕ ПРОДУКТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ 129 вается около 25% от всей добычи соли в СССР. В недрах земли каменная соль под влиянием грунтовых вод иногда рас- творяется, образуя на большой глу- бине соляные рассолы. При прокладке на большие глубины буровых скважин эти рассолы выходят на поверхность земли, и после выпаривания из них воды получается чистая поваренная тельно невелико (1 литр морской воды содержит от 15 до 35 t поваренной соли). Содержание поваренной соли в воде различных морей далеко не оди- наково. Наиболее богата поваренной солью вода Средиземного моря и Атлан- тического океана. Наиболее бедна — вода Черного и некоторых др. морей. Добыча соли из воды морей произ- водится испарением из последней воды Рис, 118. Завод соляной кислоты. соль. Такие рассолы находятся в Днепропетровской, Пермской и др. гу- берниях СССР. Соль, полученная упа- риванием этих соляных растворов, носит название „выварочной* соли. Для упарки рассолов применяют боль- шие железные коробки с невысокими боковыми стенками. Дно коробки на- гревают с помощью какого-либо то- плива и по упарке воды соль 1ычер- пывают лопатами и сушат. Морская соль получается упарива- нием морской воды, которая содержит минеральные соли (по преимуществу поваренную соль). Содержание пова- ренной соли в морской воде сравни- Л. М. Лукьянов. Популярно-техническая энциклопедия. с помощью естественного солнечного тепла. С этой целью морскую воду напускают в особые громадные бас- сейны, находящиеся на берегу моря, в которых, по мере испарения воды, соль выделяется и извлекается. В СССР соль из морской воды до- бывают только в Крыму, и сравни- тельно в незначительном количестве. Добыча поваренной соли в СССР достигает 1 500 000 т в год. Около 400 000 т расходовалось на цели про- мышленности, а остальные 1 100000 m на пищевые цели. На производство соляной кислоты расходуется около 3% всей добычи 9
130 ПРОФ. П. М. ЛУКЬЯНОВ соли в СССР. Соляная кислота — жид- кость и представляет собою раствор га- за— хлористого водорода — в воде. По- лучают ее, нагревая поваренную соль с серной кислотой. При этом выде- ляется газ — хлористый водород, кото- рый в далыпейшем пропускают через баллоны (подобные применяемым в про- изводстве азотной кислоты из селитры), наполненные водой, в которой этот газ растворяется, образуя соляную кислоту. меняется в производстве стекла, глау- беровой соли и некоторых других хи- мических веществ. Для разложения поваренной соли серной кислотой применяют печи осо- бой конструкции, в которых размеши- вание смеси соли с кислотой и обра- зовавшегося сульфата совершают вруч- ную, или же этот процесс осущест- вляется при посредстве механических приспособлений. В первом случае при- Такая группа баллонов, поставленных под открытым небом (что возможно только в странах с умеренным клима- том) и обслуживающая несколько пе- чей для разложения поваренной соли, показана на рис. 118. После разложения поваренной соли серной кислотой в печах остается твер- дый остаток — сульфат (натровая соль серной кислоты), который в прошлом столетии применялся главным образом для производства из него соды (способ Леблана). В настоящее время он при- меняемые ручные печи требуют затраты мускульной энергии, и работа на этих печах, в большинстве случаев, анти- гигиенична. Механические печи не требуют ручной работы, дают хорошего качества продукт и поэтому постепенно вытесняют ручные сульфатные печи. Механическая печь для получения со- ляной кислоты (вернее, хлористого водорода) и сульфата изображена на рис. 119 и 420. Печь состоит из чугун- ной реторты Л, внутри которой вра- щается вал г, снабженный грэбками I—I
ОСНОВНЫЕ ПРОДУКТЫ химической технологии 131 с зубьями т—т. Реторта подогревает- ся, для чего служит топка, изображен- ная с правой стороны рисунка. Пова- ренная соль в смеси с серйой кисло- той загружается через коническую трубу д, попадает в реторту, из кото- рой образующийся хлористый водород выходит через цилиндрическую тр^бу 93 и направляется в баллоны с водой — для получения соляной кислоты. Полу- ченный в реторте сульфат постоянно тывается теперь около 46000 т соля- ной кислоты. Соляная кислота, полу- ченная на этих заводах, применяется главным образом для получения хло- ристого цинка, который служит для пропитывания железнодорожных шпал с целью предохранения их от гние- ния, для получения хлора, который в свою очередь расходуется для фабри- кации белильной извести, и наконец для получения уксусной кислоты. Рис. 120. Механическая печь дли получения соляной кислоты и сульфата. сваливается в карман р, откуда выва- ливается в вагонетку. Такая печь в течение суток может дать около 7 т сульфата и около 10 т соляной кис- лоты. Полученная соляная кислота имеет обычно крепость в 18° Боме и содер- жит в растворимом виде всего лишь около 28°/0 весовых газа — хлористого водорода. Самое большее в воде можно растворить около 32°/О хлористого во- дорода. Такая крепкая соляная кислота на воздухе „дымит*, частично выделяя растворенный хлористый водород. Выработкой соляной кислоты и суль- фата в РСФСР были заняты 21 завод (1917 г.), теперь (1926 г.) 12 заводов. В течение года на этих заводах выраба- Охрана труда в производствах мине- ральных кислот. Производства мине- ральных кислот — серной, азотной и соляной — относятся к производствам вредным. Как мы видели выше, все эти кислоты изготовляются из газов, которые легко загрязняют атмосферу рабочих помещений и создают небла- гоприятные условия работы. Эта при- чина побуждает обращать особое вни- мание на непроницаемость всех аппа- ратов, на вентиляцию помещений и пр. Сернистый а1идрид, окислы азота и хлористый водород являются силь- ными ядами для человеческого орга- низма; при постоянном действии даже в небольших дозах они постепенно разрушают организм, вызывая болезни 9*
132 ПРОФ. IL М. ЛУКЬЯНОВ легких, действуют на слизистые обо- лочки глаз, носа и пр. Вот почему к этим производствам, с точки зрения охраны труда, предъявляют особые требования. Рабочие помещения хо- рошо вентилируются, работу аппара- тов стремятся сделать автоматической; в качестве противоядия рабочим вы- дают молоко и пр. Все эти меры создают гигиенические условия работы. Сода. Рассмотренная нами выше группа химических веществ — серная, азот- ная и соляная кислоты, как по- казывает их название, принадлежит к группе „минеральных кислот* * *). Эта группа веществ обладает „кислым* вкусом и имеет свойства, прямо про- тивоположные свойствам веществ дру- гой трупы, назыв. „щелочами*. К груп- пе щелочей относится всем известная сода, сода-бикарбонат (в общежитии назыв. „питьевой* содой), каустик, по- таш, аммиак и пр. При действии ще- лочей на кислоты образуются мине- ральные соли. Впрочем последние в громадном большинстве случаев гото- вятся иными методами — непосред- ственно из минерального сырья. Из всех щелочей наиболее круп- ное значение в промышленности имеет сода 2), которая в настоящее время готовится главным образом непосред- ственно из поваренной соли. В про- шлом столетии, примерно до 1875 года, соду изготовляли исключительно из сульфата, который, как мы видели выше, изготовляется из поваренной соли и серной кислоты. Этот послед- ний способ был предложен в конце XVIII века Лебланом и в свое время имел крупное промышленное значение. Способ этот имел то не- удобство, что осуществление его без <) Существуют „минеральные44 и „органи- ческие44 кислоты. Первые добываются из ми* нерального сырья (поваренной соли, серного колчедана и т. д.), вторые—из „органического44 сырья (из жира животных, из растений, дерева, и пр.; см. жиры, уксусная кислота и пр.) *) Сода представляет собою натровую соль угольной кислоты и состоит из натрия, кисло- рода и углерода. применения серной кислоты, которая требовалась для получения сульфата, не представлялось возможным. Соду по способу Леблана в настоящее время вырабатывают лишь в Англии на не- многих заводах. В других же странах, в том числе и в СССР, эксплоатирует- ся другой способ (Сольве), дающий возможность получить соду непосред- ственно из поваренной соли без при- менения серной кислоты. Прежде чем перейти к описанию этого способа, мы скажем несколь- ко слов о том, в каких областях промышленности сода находит приме- нение. Во-первых, она в громадных количествах применяется для изгото- вления „каустической соды*, или, что одно и то же, известного всем „кау- стика*, который находит широкое при- менение не только для целей мыло- варения, но и для некоторых других целей промышленности. Затем сода применяется как (сырье для изготовле- ния стекла, применяется в текстиль- ной промышленности, для изготовле- ния краски — ультрамарина, „питье- вой* соды и пр. При получении соды по старому спобу Леблана из сульфата последний,, в смеси с известняком и углем, нагре- вали в печах и полученную из печи массу обрабатывали водой. Получен- ный после такой обработки раствор,, в котором заключалась сода, упаривали и получали готовый продукт — соду. На первый взгляд этот процесс ка- жется необычайно простым, но если мы примем во внимание необходимость изготовления сперва серной кислоты, а потом с помощью последней суль- фата, то увидим, что способ Леблана, требуя в качестве сырья сульфат, яв- ляется сложным и дорогим процессом. При изготовлении соды непосред- ственно из поваренной соли послед- нюю в виде рассола насыщают газом аммиаком, затем рассолы очищают особым способом от примесей и после такой очистки насыщают их углекис- лым газом. При этом выпадает дву- углекислая сода (бикарбонат), которая отделяется от раствора, заключающего-
ОСНОВНЫЕ ПРОДУКТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ 133 нашатырь, фильтрованием. Бикарбонат при нагревании во вращающихся пе- чах образует соду. Необходимый для осуществления этого процесса угле- кислый газ получают обжиганием из- вестняка в известково-обжигательных печах *). При таком обжиге из извест- няка выделяется углекислый газ, ко- торый применяется для насыщения рас- колов, а твердый продукт обжига — Для насыщения соляных растворов аммиаком, а затем (после очищения их) углекислым газом применяют вы- сокие колонны. Такая колонна для насыщения углекислым газом соляного раствора, уже насыщенного аммиаком, представлена на рис. 122. Колонна представляет собою цилиндрическую башню, высотою в 18 м. Внутри ко- лонна имеет горизонтальные перегород- Рис. 121. Схема получения соды. известь — применяется для обратного получения аммиака из раствора наша- тыря, который остается после отфиль- тровывания бикарбоната. Теоретиче- ски, для процесса получения соды по этому способу, аммиак не должен рас- ходоваться, но расход этот практиче- ски имеет место. Схема получения соды непосред- ственйо из поваренной соли предста- влена на рис. 121. *) Об обжиге известняка см. ниже главу „О вяжущих строительных материалах44. ки с отверстиями, покрытыми колпа- ками. Вся колонна заполнена соляным раствором; снизу по трубе Ъ нагне- тается углекислый-газ, который про- ходит соляной раствор снизу вверх. Образующийся бикарбонат в смеси с раствором нашатыря1) выводится через трубу е, поступает на фильтры, где отфильтровывается, и затем поступает во вращающиеся печи (наподобие 1) Бикарбонат в воде, а также в растворе нашатыря растворяется трудно, а поэтому и выпадает из раствора.
134 ПРОФ. п. И. ЛУКЬЯНОВ цементных, только меньшего диаметра), где прокаливается. При этом обра- зуется сода и выделяется углекислый Рис, 122, Колония для насыщения соляного раствора углекислым газом. газ, который применяется так же, как и углекислота известняка, для про- цесса образования бикарбоната. С целью обратного получения ам- миака из растворов нашатыря на по- следний в колоннах (подобных опи- санным) действуют паром и известко- вым молоком, полученным при обработ- ке обожженной извести водою (см. схему). При этом выделяется газо- образный аммиак, который поступает для насьйцения рассолов, а оставшийся раетрэр хлористого кальция является, отбросом производства и выпускается в сточные канавы или реки. Заводы для получения соды по спо- собу Сольве отличаются большими раз- мерами как вследствие их большой мощности, так и вследствие громозд- кости применяемых в этом процессе аппаратов. Фотография части такого завода в СССР (в Пермской губ.) дана на р*с. 123. на котором впереди видны три печи для обжига известняка. В настоящее время около 96—97% всего производства соды приходится на соду, приготовленную по способу Сольве, и лишь 3— 4°/0 — на соду по способу Леблана. Производство соды на заводах Соль- ве за ряд лет дано в следующей таблице (в тоннах): 1908 г. 1910 г. 1912 г. 1913 г. 1348000 1 551000 1 812 500 1 873000 Самое большое количество соды вы- рабатывается в Соедин. Штатах, где производство только на одном заводе в Сиракузах достигает 250000 т в год. В России было выработано следующее количество соды (в тоннах): 1900 г. 1908 г. 1910 г. 1913 г. 1914 г. 76 000 110 6С0 123300 159 300 145400 1921/22 г. 1922/23 г. 1923/24 г. 31 578 54 676 79 905 Каустическая сода. „Каустик44, или „каустическая сода44, вырабатывается из обыкновенной соды или же непо- средственно из соляных растворов при разложении их электрическом током, при чем одновременно получается га- зообразный хлор, применяемый для фабрикации хлорной (или белильной) извести. Главное количество каустика изготовляется из соды. В этом послед- нем случае применяются два способа,
ОСНОВНЫЕ ПРОДУКТЫ химической технологии 135 из которых крупное промышленное значение имеет старый так назыв. „известковый способа Второй способ (Лёвига) более новый, применяется главным образом там, где имеется де- шевая нефть. Каустик в громадных количествах применяется в мыловарении, в тек- стильной промышленности, на нефтя- ных заводах (при очистке смазочных масел и керосина) и пр. вает и после укупорки барабанов по- ступает в продажу. При эксплоатации второго способа (Лёвига) смесь твердой соды с окисью железа :) нагревают с помощью нефти во вращающихся печах. Образующийся плав, так назыв. феррит-натрия, обра- батывают водой; при такой обработке в растворе получается каустик, кото- рый упаривается так же, как было описано выше, а в осадок выделяется Рис. 123. Общий вид содового завода. При эксплоатации „известкового спо- соба* на раствор соды при подогре- вании действуют обожженной изве- стью, при чем в растворе образуется каустик; раствор каустика, освобожден- ный фильтрованием от твердого осад- ка ]), упаривают в особых аппаратах при уменьшенном давлении (вакуум- аппараты), после чего окончатель- ную упарку совершают в открытых чугунных котлах. Полученный в виде жидкости каустик разливают в же- лезные барабаны, в которых он засты- 9 Этот осадок по составу представляет собою известняк. окись железа, которая снова приме- няется для смешения с нею соды для последующей прокалки смеси во вра- щающихся печах. При эксплоатации третьего способа, состоящего в разложении электриче- ским током растворов поваренной соли (см. получение белильной извести), получается раствор каустика, который подвергается упарке с целью получе- ния готового продукта. Каустическая сода изготовляется в размере примерно несколько более *) Окись железа берется в виде железной руды.
136 ПРОФ. П. М. ЛУКЬЯНОВ 3/3 от производства соды. В России каустик вырабатывался на 5 заводах в следующих количествах (в ш): 1908 г. 1911г. 1912 г. 1913 г. 1914 г. 1915 г. 41 300 49 70Э 47 800 52 600 53 ЗОЭ 59 295 В настоящее время (1927 г.) рабо- тают пока три завода с годовой про- изводительностью около 42 000 ж Поташ* После сжигания дерева и трав остается зола, которая содержит так наз. „поташи, являющийся цен- ным веществом, необходимым для осу- ществления многих химических произ- водств и представляющим прекрасное удобрительное вещество 3). После сжигания дерева и трав получается различное количество золы с различным содержанием поташа, что зависит от пород сжигаемых растений. Содержание золы в растениях варь- ирует от 0,2 до 4%. Самое большое количество золы получается от сжи- гания стеблей подсолнечника, который в громадных количествах культиви- руется в южных губерниях СССР, по преимуществу на Кубани. Зола подсолнечника, содержащая до 50% поташа, у нас в СССР яв- ляется сырьем для его получения. Про- цесс получения поташа из золы ра- стений не сложен и состоит в об- работке золы водою, отделении от полученного раствора поташа твер- дого нерастворившегося остатка и упаривании полученного раствора до твердого продукта. За границей применяют и другие способы, а именно — поташ добывают из минерального ископаемого сырья (Стассфуртских солей), из овечьего жиро-пота й из паточного угля. Овечий жиро-пот получается при мойке шер- сти овец, а паточный уголь — при про- каливании остатка, полученного после извлечения сахара на свеклосахарных заводах из черной патоки. Эти по- следние два способа имеют сравни- тельно ограниченное применение. 9 Поташ представляет собою калиевую соль угольной кислоты, в то время как сода является натровой солью. Масштаб производства поташа в до- военной России (из золы растений) дан в следующей таблице (в т): 1903 г. 1911 г. 1913 г. 1914 г. 4 000 6 400 6 550 3 350 В настоящее время (1927 г.) произ- водство составляет около 1400 т в год. Хлорная (белильная) известь. Хлор- ная, или белильная, известь в гро- мадных количествах расходуется для целей беления тканей и бумаги. Она является также хорошим средством против иприта 3). Хлорная известь из- готовляется из газа хлора, которым насьпцается обожженная и слегка увлажненная известь. Необходимый для приготовления хлорной извести хлор получается из соляной кислоты или же чаще — раз- ложением растворов поваренной соли с помощью электрического тока. Газо- образный хлор впускают в большие, сделанные из свинца или из бетона комнаты (камеры), на пол которых кладется небольшой высоты слой слегка увлажненной обожженной извести. Через несколько суток камеры откры- вают, выдувают с помощью вентиля- тора остатки хлора и полученную хлор- ную известь нагружают в деревянные бочки. Атмосфера в камерах все же содержит еще хлор, почему работаю- щие в ней рабочие надевают на го- лову шлемы, под которые с помощью резиновых трубок постоянно вдувают свежий воздух. На рис. 124 изобра- жена группа рабочих, снабженных такими шлемами. В последние годы вместо камер при- меняют особые аппараты, состоящие из нескольких рядов горизонтально расположенных цилиндров с мешал- ками, передвигающими известь с одного конца к другому. Навстречу извести проходит газообразный хлор, который поглощается известью с образованием хлорной извести. Применение таких механически действующих аппаратов <) См. главу „Взрывчатые и боевые отра- вляющие вещества".
ОСНОВНЫЕ ПРОДУКТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ 137 делает процесс получения хлорной извести вполне гигиеничным, почему такие аппараты как в СССР, так и за границей постепенно вытесняют камеры. Хлорная известь содержит около 1/3 хлора (по весу) и применяется также для целей дезинфекции и пр. Производство хлорной извести в до- военной России достигало 20 000— 25000 т в год. В 1923—1924 г. про- изведено около 7 000 т. Медный и железный купоросы. Мед- ный купорос, представляющий собою применяется в производстве чернил, для целей окрашивания тканей, в ка- честве дезинфекционного средства и пр. Готовится он аналогично мед- ному купоросу — растворением железа в слабой серной кислоте при нагре- вании и выкристаллизовании из рас- твора кристаллов купороса. В довоен- ной России изготовлялось ежегодно около 3 500 т железного и медного купоросов. Аммиачная селитра. Аммиачная се- литра находит широкое применение в Рис. 124. Группа рабочих в шлемах. красивые яркосиние кристаллы, в боль- ших количествах применяется в галь- ванопластике1), для борьбы с вре ите- лями виноградных лоз (для чего по- следние опрыскиваются раствором мед- ного купороса), применяется в меди- цине, в производстве разнообразных медных красок и пр. Изготовляется медный купорос рас- творением обожженной меди в слабой серной кислоте при нагревании. Из полученного таким образом раствора, после его охлаждения и долгого стоя- ния, выделются кристаллы медного купороса. Железный купорос, представляющий собою красивые зеленые кристаллы, 1) Гальванопластикой называется покрытие предметов слоем металла, в нашем случае слоем меди. Гальванопластика осуществляется с помощью электрического тока. технике взрывчатых веществ и изго- товляется действием азотной кислоты на аммиачную воду (нашатырный спирт). Из полученного таким образом раствора выкристаллизовывается амми- ачная селитра. Производство аммиачной селитры в России во время войны достигало 10 000 т в год. Калийная селитра. Калийная селитра применяется главным образом для из- готовления черного пороха и изгото- вляется из известной уже нам натро- вой (чилийской) селитры и хлористого калия. Последний получается из Гер- мании с Стассфуртских месторожде- ний (см. калийные удобрения) или же получается в качестве побочного про- дукта в производстве поташа. Для получения калийной селитры раствор хлористого калия кипятят
138 ПРОФ. П. М. ЛУКЬЯНОВ с чилийской селитрой. При этом вы- падает хлористый нагрий (поваренная соль), который отделяют от раствора. Из последнего выкристаллизовывается калийная селитра, которую отжимают от воды и осторожно сушаг. Производство калийной селитры до войны у нас достигало 6 00Э т. Почти все это количество шло на изготовле- ние черного пороха, для изготовления которого неудобно применять чилий- скую селитру вследствие ее гигроско- пичности. Сернокислый глинозем* Сернокислый глинозем находит широкое применение для очистки питьевых вод (см. очистку воды), в текстильной промышленно- сти— в качестве протравы (см* кра- шение тканей) и в производстве бумаги. Сернокислый глинозем изготовляется из бокситов (минералы, залежи кото- рого находятся во Франции и у нас, в Новгородской губ.) или же из белой глины. Существуют несколько способов по- лучения сернокислого глинозема. Для получения чистого глинозема из бок- ситов особыми способами получают чистую окись алюминия, которую рас- творяют затем в серной кислоте и рас- твор упаривают. При получении не- чистого глинозема прокаленную белую глину кипятят в серной кислоте, от полученного раствора отфильтровывают нерастворившийся осадок и раствор упаривают. По охлаждении получается белая твердая масса глинозема, кото- рая разбивается на куски и укупори- вается в бочки. Производство сернокислого глино- зема в довоенной России достигало 16000 т. В 1923/24 г. произведено 5 500 т. Небольшое количество глинозема пе- рерабатывалось в алюминиевые квасцы. Сернистый натр. Сернистый натр находит широкое применение в тек- стильной промышленности для приго- товления так назыв. сернистых кра- сителей и для крашения хлопчато- бумажных тканей при помощи этих красителей. Кроме того сернистый натр применяется в кожевенном производ- стве для сгона волос с кож живот- ных. Сернистый натр изготовляется на- греванием смеси сульфата с углем в печах. Кислород, которой входит в сульфат, отнимается углем, сгораю- щим за счет этого кислорода до угле- кислого газа. Полученный в печм плав растворяют в воде и раствор после отделения от осадка упаривают. По- лученная густая жидкость разливается в железные барабаны, в которых за- стывает в твердую массу мясо-красного цвета. В настоящее время сернистый натр изготовляется на многих заводах СССР. Масштаб производства достигает6 500— 7 000 т в год. Хлористый ципк. Хлористый цинк изготовляется в виде жидкости или твердого вещества растворением цинка или цинковых отбросов (золы) в соля- ной кислоте и в больших количествах применяется для пропитывания (кон- сервирования) железнодорожных шпал, которые, будучи пропитаны хлористым цинком, предохраняются от гниения. Вместо хлористого цинка для той же цели применяют креозот, получаемый при сухой перегонке дерева или ка- менного угля. В довоенной России ежегодно для целей консервирования шпал изго- товляли до 10000 т хлористого цинка. Хромпики* Хромпики изготовляются из минерала — хромистого железняка, мощные месторождения которого на- ходятся на Урале. Хромпики и др. хромовые соли на- ходят широкое применение в коже- венной промышленности для целей дубления кож, в текстильной про- мышленности (в крашении и ситце- печатании), в производстве минераль- ных красок и пр. Различают калиевый и натровый хромник. Первый изготовляется сплав- лением измельченного хромистого же- лезняка с поташем и известью, обра- боткой полученного плава водой и подкислением раствора серной кисло- той; из полученного таким способом
ОСНОВНЫЕ ПРОДУКТЫ химической технологии 139 раствора выкристаллизовываются кра- сивые яркокрасные кристаллы калие- вого хромпика. При изготовлении натрового хром- пика вместо поташа берут соду, про- делывают те же операции и получен- ный раствор упаривают до твердого продукта — натрового хромпика, ко- торый представляет собою желтые ноздреватые куски. Фосфор. Фосфор до ЗО-х годов про- шлого столетия в больших количествах применялся для фабрикации спичек; фосфор входил в состав зажигатель- ной массы спичечных головок. После 30-х годов прошлого столе- тия перешли к изготовлению так наз. „безопасных спичек", и фосфор стал применяться для изготовления тероч- ной массы спичечных коробок. В на- стоящее время для этой цели в СССР применяется около 80 т красного фос- фора ежегодно. Желтый фосфор добывается из костя- ной золы, которая получается обжи- ганием костей. Костяную золу обра- батывают серной кислотой и получен- ный после отделения нерастворимых веществ раствор упаривают до тесто- образной массы. Эту массу смешивают с порошком древесного угля и про- каливают в особых печах. При про- каливании выделяется фосфор в виде пара, который улавливается в особых холодильниках водою, вторично пере- гоняется с целью его очистки и фор- мируется в палочки. В последние годы фосфор стали получать из более дешевого материала, фосфорита, который добывается из недр земли и служит исходным веще- ством для получения искусственного удобрения — суперфосфата (см. ниже). С этой целью измельченный фосфорит в смеси с углем и песком нагревается в электрической печи; при нагревании этой смеси в парообразном состоянии выделяется фосфор, который улавли- вается водою и затем очищается вто- ричной перегонкой. Красный фосфор, который входит в состав терочной массы спичечных коробок, изготовляется из желтого нагреваниём его в железных эмалиро- ванных котлах без доступа воздуха. Производство спичек. Зажига- тельные спички появились в начале прошлого столетия во Франции. Для их изготовления применяли сперва серни- стую сурьму в смеси с серой, а позд- нее— желтый фосфор. При фабрикации так наз. „фосфорных спичек", ко- торые в настоящее время совершенно вышли из употребления, концы стерж- ней спичек погружают в так назыв „зажигательную" массу, которая при- готовлялась из желтого фосфора, клея, серы и некоторых других веществ Приготовленные таким образом спич- ки могли зажигаться трением головки их о любую шероховатую поверхность. На спичечных фабриках, изготовляв- ших таким способом спички, стали по- являться ужасные заболевания рабо- чих — главным образом болезни десен и челюстей, — повысилась смертность ра- бочих, что объяснялось разрушающим действием фосфора на организм чело- века. Немецкий химик Беттгер в 50-х годах прошлого столетия изобрел так назыв. безопасные шведские спич- ки ]), зажигательная масса которых совершенно не содержала фосфора. Зажигательная масса в спичках, при- меняемых в настоящее время, состоит из бертолетовой соли, парафина и серни- стой сурьмы. Существует довольно много рецептов зажигательной массы; однако, в массу обязательно входит бер- толетова соль в смеси с вяжущими, (камедью и пр.) и др. веществами. Спички делаются из обыкновенной ели, реже из сосны, липы и др. по- род дерева. В большинстве случаев их делают четырехгранными, для чего применяют особые машины. Концы спичек погружают в зажигательную массу, сушат и укупоривают по 75 шт. в деревянные коробки, сделанные из тонких фанерных дощечек, оклеен- ных бумагой. Боковые поверхности коробки по- крываются смесью красного фосфора <) Шведскими они называются потому, что бы- ли впервые введены в употребление в Швеции.
проф. п. м. Лукьянов 140 с веществами, придающими шерохо- ватость. В настоящее время изготовляются только безопасные шведские спички. Изготовление фосфорных спичек, т.-е. спичек, в зажигательную массу кото- рых входит желтый фосфор, теперь запрещено во всех государствах. В СССР выработка безопасных спи- чек производится на заводах, число которых достигает 60. В нижеприве- денной таблице показана выработка спичек за ряд лет в довоенной Рос- сии в миллионах штук: Годы Количество спичек в милл. штук Фосфор- ных Бесфос- форных Всего 1693 62576 74366 136 942 1900 18 686 190156 208842 1911 498 305 495 305 993 1914 — 337 830 337 830 Из этой таблицы мы видим, что производство фосфорных спичек по- степенно падало и наконец совершенно прекратилось (1914 г.), в то время как производство безопасных шведских спичек постепенно возрастало. В на- стоящее время и в особенности в до- военное— большое количество спичек вывозилось за границу. Так, напр., в 1913 г. было вывезено около 5000 т спичек, из которых половина выво- зилась в Персию. Иод. Иод представляет собою твер- дое вещество с металлическим блеском. Хорошо растворяясь в спирте, иод образует так наз. „иодную тинк- туру *, которая применяется в меди- цине. Иод находит широкое примене- ние в производстве фармацевтических иодных препаратов, напр. йодистого калия, йодоформа и др. солей, кото- рые применяются в медицине. Иод добывается главным образом из растворов, полученных при очистке природной селитры. Залежи селитры находятся только в Южной Америке (Чили). Добытую там селитру с целью отделения ее от примесей растворяют в воде, из раствора которой выкристал- лизовывается чистая селитра. Оставший- ся так назыв. „маточный раствор* со- держит иод, который с помощью особых методов извлекается из раствора. Некоторое количество иода полу- чают из золы морских водорослей, произрастающих на берегах Норман- дии, Бретани и Шотландии, на южном побережьи Японских островов и на Мурманском берегу Ледовитого океана. Зола этих водорослей содержит до 2% иода. Главное количество иода добы- вается в Чили, где добыча достигает 450—550 т ежегодно. Добыча иода из золы водорослей сравнительно не- значительна и не превышает 26 т иода ежегодно. Мышьяк. Мышьяк в виде мышьяко- вистой кислоты, или „белого мышьяка*, находит применение в стекольном производстве для обесцвечивания сте- кла, для приготовления медных красок, для истребления крыс, как консерви- рующее средство в медицине (саль- варсан и др.), в сельском хозяйстве и пр. Мышьяк является сильным ядом: 0,2 г белого мышьяка действуют на че- ловека смертельно. Сернистый мышьяк применяется в кожевенном деле для удаления волос с выделываемых кож. Добывается мышьяк из руд— мышь- якового колчедана, реальгара, аури- пигмента и пр. Методы получения белого мышьяка состоят в накалива- нии руды и улавливании выделяюще- гося мышьяка в холодильниках. Соединения мыщьяка, помимо выше- указанных применений, имеют серьез- ное значение как средство для борьбы с вредителями в сельском хозяйстве. В России в 1914 году на эти цели было израсходовано около 5 000 т соединений мышьяка. Во время империалистической войны мышьяк в громадных количествах рас- ходовался как отравляющее средство в форме арсинов („чихательных газов*) и др.
vn. ИСКУССТВЕННЫЕ УДОБРЕНИЯ. Проф. П. М. Лукьянов. Производство искусственных удо- брений, ввиду их колоссальной важ- ности в деле ведения рационального сельского хозяйства, играет исклю- чительно крупную роль в хозяйствен- ной жизни всех стран. Эта отрасль химической промышленности стала раз- веваться сравнительно недавно, несмо- тря на то, что химическая техника до- статочно развилась для того, чтобы в необходимых количествах и эконо- мическими способами производить нуж- ные для сельского хозяйства удобри- тельные вещества. Позднее развитие производства ис- кусственных удобрений объясняется не- знанием основных условий питания растений. В течение целых тысячелетий чело- вечество хищнически относилось к при- родным богатствам, систематически из- влекало из земли вещества, которые необходимы для правильного развития и произрастания растений, и убыль в этих веществах не пополняло искус- ственным введением в почьу так наз. искусственных удобрений. В начале 40-х годов прошлого сто- летия знаменитый ученый-химик Юс- тус Либих первый выяснил условия питания растений. До Либиха господ- ствовала теория Тэра, по которой про- изводительность почвы объяснялась присутствием в ней особого органи- ческого вещества „гумуса*. По теории Тэра, плодородность почвы с каждым годом должна падать, и в конечном итоге должен был бы наступить такой момент, когда станет невозможным вся- кое увеличение производительности земли. Либих опровергнул теорию Тэра и выдвинул новую теорию, которая до настоящих дней является справедли- вой и правильно объясняет причину плодородия почв. По Либиху, питание зеленых расте- ний, т.-е. растений, в листьях, которых находится особое вещество — „ хлоро- филл*, зависит почти исключительно от нахождения в почве „минеральных* веществ. К этим минеральным веще- ствам относятся главным образом соли фосфорной кислоты, соли калия, из- весть, магнезия, окись железа, хлор, вещества, заключающие азот, кремне- кислота и пр. Все эти вещества извлекаются из почвы растениями и могут быть обратно получены нами в форме „золы*, после сожжения их. Мы видели выше, что ценное вещество „поташ* (углекислый калий) получается из золы стеблей подсолнечника, который может пра- вильно развиваться лишь при нахо- ждении в почве достаточных количеств солей калия. Главную составную часть органи- ческого вещества растений (т.-е. ве- щества, способного гореть)—углерод,
142 ПРОФ. И. М. ЛУКЬЯНОВ растения заимствуют непосредственно из атмосферы. Растения при помощи листьев поглощают из воздуха угле- род, который всегда находится в воз- духе в форме углекислого газа1), и при помощи „хлорофилла*, заклю- чающегося в листьях, усваивают его. В горючую часть растений входит также и азот, который находится в воз- духе и также является необходимым элементом для развития растений, но поступает в растение не из воздуха, а из почвы и, следовательно, усваи- вается не листьями, а корнями. Дзот в почве может находиться в форме солей уже известной нам азотной кис- лоты (напр. селитры) или же в форме других солей, заключающих в себе азот, напр. в. форме солей аммония, которые изготовляются из газа — ам- миака (см. коксование каменных углей). Усваивание углекислоты растениями происходит лишь в присутствии сол- нечного света при помощи хлорофилла. Растения, находящиеся в темноте, а также лишенные хлорофилла (напр. грибы) неспособны поглощать угле- кислоту из атмосферы. Вещества, взятые растениями из поч- вы, или совсем не возвращаются или воз- вращаются лишь в небольших количест- -вах в форме навоза. Органическая (горю- чая) часть растений для своего развития получает вещества к достаточном коли- честве из воздуха и из почвенной воды; лишь азот заимствуется из со- единений, находящихся в почве. Что же касается минеральных веществ, то рас- тения могут воспользоваться лишь теми, которые находятся в почве в растворен- ном состоянии или же могут быть пере- ведены в раствор при помощи корневых соков растений. Однако последний про- цесс протекает необычайно медленно и для растений, культивируемых в нашей стране, процесс этот не имеет суще- ственного значения. Находящиеся в *) Нахождение в воздухе углекислого газа объясняется процессами горения (дым состоит главным образом из углекислого газа), про- цессам дыхания людей и животных (выдыхание углекислоты) и наконец процессами гниения различных органических веществ. почве нерастворимые вещества, под влиянием почвенной воды, атмосфер- ных осадков и углекислоты, находя- щейся в воздухе, могут частично перей- ти в растворимое состояние. Процесс этот носит название ^выветривания* почвы. Процесс разложения нераство- римых в воде веществ протекает ме- дленно, тем не менее процесс этот ока- зывав г большое влияние на урожай- ность. Мы знаем, что поля засеваются не ежегодно, а один или два года поля оставляют „под паром*. В этот период происходит „выветривание почвы*, т.-е. обогащение ее питательными вещества- ми, растворимыми в воде, и истощен- ная земля снова становится плодород- ной. Однако такой способ обогащения почвы питательными для растений веществами имеет недостаток, заклю- чающийся в невозможности пользо- ваться землей ежегодно. Эта причина заставила пользоваться искусствен- ными удобрениями, которые система- тически вводятся в йочву, и тем самым количество питательных веществ, на- ходящихся в почве, остается постоян- ным. К веществам, наиболее важным для питания растений, как мы указывали выше, относятся фосфорная и серная кислоты, которые доставляют серу и фосфор для белковых веществ (см. ниже), затем железо, которое необходимо для образования зеленой части растения— хлорофилла, калий, известь, магнезия и пр. Некоторые из этих веществ находятся в почве в большом коли- честве, и их постоянная убыль почти незаметна. Что же касается солей калия, фосфорной кислоты и солей, заключающих в связанном состоянии азот, то в них ощущается недостаток, почему они должны быть системати- чески вводимы в почву. Вопрос о том, какие искусственные удобрения и в каких количествах должны быть вводимы в почву, раз- решается в зависимости от целого ряда факторов: от характера почвы, от рода культивируемого растения, от климатических условий данной мест- ности и пр.
ИСКУССТВЕННЫЕ УДОБРЕНИЯ 143 Прирост урожая от введения в почву искусственных удобрений повышается в несколько раз и не только возме- щает расходы по приобретению искус- ственных удобрений, но дает большую экономическую выгоду. Так, напр., при удобрении одной десятины земли су- перфосфатом в количестве 0,25 т (15 пудов) урожайность ржи удваи- вается, и прирост урожая достигает 1 т на десятину. К искусственным удобрениям, при- меняемым в сельском хозяйстве, отно- сятся: 1) фосфорнокислые удобрения (су- перфосфат, фосфорит, томас-шлак и другие); 2) калийные удобрения (поташ, хлористый калий и др.); 3) азотистые удобрения (селитра, сульфат аммония и др.). Фосфорнокислые удобрения. Из всех искусственных удобрений, содержа- щих фосфор, самым важным удобре- нием является суперфосфат, ко- торый приготовляется действием сер- ной кислоты на измельченный фосфорит. Последний представляет собою мине- рал, добываемый из недр земли, и пред- ставляет собою фосфорнокальцевую соль. Этот минерал содержит фосфор- ную кислоту в нерастворимом состоянии, почему непосредственное применение его не всегда возможно, ибо усваивание фосфора растениями совершается толь- ко тогда, когда соли фосфорной кислоты растворяются в воде и в форме раствора проникают в почву. Обрабатывая фос- форит серной кислотой, нераствори- мую фосфорнокальциевую соль мы переводим в растворимую форму. Залежи минерала-фосфорита нахо- дятся во многих странах. Особенно мощные месторождения находятся в Алжире, где ежегодно добывается около 6 милл. т. В СССР месторожде- ния фосфорита находятся в Рязан- ской губ., на Урале, в Подольской и Иваново-Вознесенской губернии (близ г. Кинешмы), но особенно мощные месторождения находятся в Вятской губ., где запас фосфоритов исчисляется десятками миллионов тонн. В большинстве случаев фосфориты залегают на небольшой глубине, по- чему добыча их ведется открытыми разработками. Добытый фосфорит под- вергается измельчению и обрабаты- вается серной кислотой на холоду. Схема установки для получения супер- фосфата показана на рис. 125. Из- Рис. 125. Схема устройства для изготовления суперфосфата. мельченный фосфорит с помощью бес- конечного винта е подается в котел rf, куда из ящика а заливается точно отмеренное количество серной кис- лоты. Котел d снабжен мешалкой с, которая вращается и перемешивает в котле измельченный фосфорит с сер- ной кислотой. После перемешивания смесь через отверстия 7г, закрываемые крышками, выпускаются в камеры А или В. В течение часа в котле d лают около 30 загрузок и, следова- тельно, смесь выпускают в камеры А (или В) через каждые 2 минуты. Когда камера А будет заполнена смесью фосфорита с серной кис- лотой доверху, заполняют камеру В. В это время в камере А со- вершается реакция образования су- перфосфата, в результате чего вся смесь превращается в твердый мо- нолит. После суток пребывания смеси в ка- мере, последнюю открывают и образо- вавшийся суперфосфат извлекают ме- ханически с помощью специальных выгребных машин.
ш ПРОФ. П. М. ЛУКЬЯНОВ Такая машина изображена на ри- сунке 126 и состоит из двух роликов d и с с натянутой на них бесконеч- ной лентой а. На этой ленте укре- плены скребки е. При вращении ро- лика d лента с насаженными на нее скребками движется и соскабливает суперфосфат, который падает на бес- конечную ленту В, несущую супер- фосфат на склад. По мере соскабли- вания лента с скребками опускается и совершенно освобождает камеру от суперфосфата, после чего камеру за- крывают и снова заполняет ее смесью фосфорита с серной кислотой для по- лучения суперфосфата. Рис. 126, Выгребка суперфосфата из камер. Костяной суперфосфат получается действием серной кислоты на измель- ченные кости. Обрабатывая кости пред- варительно бензином, извлекают из них жир, после чего варят их в воде и вы- варивают клей. Обезжиренные и обес- клеенные кости хорошо поддаются измельчению. В смысле содержания фосфора костяной суперфосфат лучше, чем суперфосфат, приготовленный из фосфоритов. Томасшлак получается как побоч- ный продукт при выплавке стали из чугуна, содержащего фосфор. После измельчения этого шлака, его приме- няют в качестве удобрительного веще- ства, ибо этот шлак содержит значи- тельный процент фосфора. Измельченные фосфориты и кости могут также применяться в качестве удобрительных веществ. Однако усваи- вание заключающейся в них фосфор- ной кислоты, находящейся в нераство- римой форме, происходит медленно. Применение измельченных фосфоритов и костей особенно удобно на почвах подзолистых, легких песчаных и тор- фяных. Фосфорная кислота в фосфо- ритах и костях, внесенных в почву, под влиянием атмосферы и заключаю- щейся в почве кислоты1) постепенно переходит в растворимую форму, усваи- ваемую растениями. Качество фосфор- но-кислых удобрений определяется содер- жанием в нцх рас- творимой фосфорной кислоты. В суперфос- фате содержится от 12 до 14° о раствори- мой фосфорной кисло- ты, в костяном супер- фосфате — до 15°/0. В фосфоритах, в обез- жиренных и обескле- енных костях и в томасшлаке содер- жится от 20 до 25— 28°/о фосфорной кис- лоты в нерастворимой форме, плохо усваи- ваемой растениями. Значение фосфорнокислых удобрений в сельском хозяйстве громадно. Если мы обратимся к данным статистики, то увидим, что в тех странах, где на еди- ницу площади земли было израсходо- вано максимальное количество фос- форнокислых удобрений, там и урожай достигает максимальных цифр. Вот данные урожая на неудобренной и удоб- ренной фосфорнокислыми удобрениями почве (черноземе) в Воронежской губ. Данные 1, 2 и 3 относятся к озимой пшенице, 4 и 5— к ржи: 9 Здесь подразумеваются так называемые кислые почвы, например, почвы торфяные, подзольные и пр.
ИСКУССТВЕННЫЕ УДОБРЕНИЯ Ш Урожай на десятину Удобрений на десятину в кг Зерна кг Соломы кг Зерна и со- ломы кг 1) без удобрения I 1055 1665 2 720 2) 290 кг суперфосфата 1 1472 2 690 4162 3) то же и 97 кг сели)ры I 1664 2816 4 480 4) без удобрения 1 060 2 430 3 490 5) 290 кг суперфосфата 1800 7104 6 510 В зависимости от характера почвы, ее обработки, засеваемых злаков и применяемых удобрений, прирост уро- жая бывает различным и случаях увеличивается в в некоторых 3—4 раза. На рис. 127 показан рост озимой ржи в песчаных почвах; слева — на не- удобренной почве, в середине — на удобренной фосфоритом и справа — на удобренной суперфосфатом. ill 11 Sliiii Рис. 128, Рост гречихи в зависимости от удобрений. Рис. 127, Влияние фосфорнокислых удобрений на озимую рожь (слева не удобренная почва). П» М Лукьянов, Поцудярно-тедническая энциклопедия, На рис. 128 показан рост гречихи: слева — на неудобренной почве, а сле- дующие три образца — на почве, удо- бренной фосфоритом, количество кото- рого в почве возрастает слева на- право. На урожайность, как мы указывали выше, большое значение оказывает форма, в которой фосфорная кислота находится в искусственном удобрении. Наиболее хорошо усваивается фосфор- ная кислота,^находящаяся в суперфос- фатах, несколько хуже,— находящаяся в томасшлаке, и очень медленно и плохо — в фосфорите. 10 11И1ЖЖ1Ж1в
146 ПРОФ. П. М. ЛУКЬЯНОВ На рис. 129 показана белая горчица, выросшая в почве, удобренной томас- шлаком (слева), затем костяной му- кой, фосфоритом и наконец — в почве, не содержащей фосфорно- кислых удобрений (справа). Масштаб производства фосфорнокис- лых удобрений достигает колоссальных цифр. В нижеприведенной таблице дана Рис. 129. Рост горчицы в зависимости от удобрений. выработка суперфосфата в главнейших государствах в 1910и1913 году (в tn): 1910 г. 1913 г. Америка............... 2 858400 3 423 000 Франция............... 1 634 000 1 920 000 Германия.............. 1 353 600 1 818 700 Италия................ 806 400 972000 Англия................ 761 000 82 0000 Бельгия............... 394 200 450 000 Россия................ 112600 182 000 Проч, страны............. 550000 700000 Всего в 1913 году было выработано около 10 миллионов т суперфосфата, не считая других фосфорнокислых удобрений, выработка которых дости- гала 4?1/2 милл. т в год. Производство суперфосфата в СССР по сравнению с другими государствами незначи- тельно. Большое количество суперфос- фата ввозилось к нам из-за границы. Большинство заводов работало на привозных фосфоритах. Производство томасшлака достигало у нас 40 000 tn, а ввоз их превышал отечественное про- изводство в 4 раза (в 1912 г. было ввезено около 180000 tn). Азотистые удобрения. Для правиль- ного развития растений необходим также и азот, который большинством растений берется из почвы. Долгое время думали, что растения находят в почве органические азотистые соеди- нения в виде перегноя и непосред- ственно воспринимают их корнями. Позднейшие исследования показали, что не перегнойные вещества, а лишь образующиеся при их разложении про- стые неорганические азотистые соеди- нения являются теми питательными ве- ществами, которые воспринимаются корнями из почвы. Азот из воздуха может усваиваться лишь небольшой определенной группой растений (бобовые) при помощи особых бактерий; на этом основано так назы- ваемое „зеленое удобрение*. Большин- ство же растений усваивает азот из почвы, в которой находятся неоргани- ческие азот содержащие вещества. Чилийская селитра, о которой мы го- ворили выше в главе „азотная кислота*, является прекрасным удобрительным веществом. Как мы указывали выше, мощные месторождения селитры нахо- дятся только в Америке, в государстве Чили, откуда и происходит название селитры „чилийской*. Селитру добы- вают открытыми разработками. Добы- тая селитра обычно загрязнена посто- ронними минералами: поваренной солью, гипсом, песком и пр., которые отде- ляются от селитры; содержание этих примесей варьирует от 20 до 60%. С целью получения более или менее чистой селитры, добытую селитру рас- творяют в воде и из полученного раствора выкристаллизовывают селитру, содержащую всего лишь около 5% примесей. В растворе, который остается после выпадения селитры, содержится относительно большое количество иода, который извлекается особыми методами. Главное количество иода добывается именно из указанных растворов (см. иод). Добыча селитры в Америке увеличи- вается с каждым годом, и в 1919 г. она достигала, напр. 3050000 тонн.
ИСКУССТВЕННЫЕ УДОБРЕНИЯ Ш Такая колоссальная добыча, есте- ственно, сопряжена с истощением при- родных запасов селитры, что неминуемо должно произойти через несколько де- сятков лет. Факт неминуемого истощения этого необходимого для целей удобрения ве- щества был учтен несколько лет тому назад, и химики совместно с техниками, разработали способы получения азот содержащих веществ из воздуха. В боль- ших количествах начали изготовлять так называемую „норвежескую сели- тру*, для изготовления которой необхо- димый азот черпали непосредственно из воздуха. Как готовится это ценное удобрительное вещество — мы уже зна- ем из главы об „азотной кислоте*. Кальций-цианамид также является прекрасным удобрительным веществом и изготовляется на заводах в боль- ших количествах. Исходным веществом для изготовления кальций-цианамида является карбид кальция, который на- ходит широкое применение для полу- чения горючего газа — ацетилена. Карбид кальция получается нагре- ванием в электрических печах смеси кокса с известью. Полученный таким способом карбид кальция нагревают в печах и пропускают газообразный азот, который поглощается с образо- ванием кальций-цианамида. Необходи- мый азот получается различными ме- тодами непосредственно из воздуха. В 1918 году мировое производство каль- ций-цианамида достигло 1 300 000 т. Большое количество вырабатывалось в Германии (около 500 000 т), затем во Франции, в Скандинавии и Соед. Шта- тах. В СССР кальций-цианамид не выра- батывается и привозится из-за границы. Сернокислый аммоний также изгото- вляется в громадных количествах и по- чти исключительно расходуется как ис- кусственное, азот содержащее удобре- ние. Сернокислый аммоний изготовляет- ся действием серной кислоты на газооб- разный аммиак ]), который, как мы ви- дели выше, получается при коксовании каменных углей или же из водорода и азота (способ Габера). Сернокислый ам- моний, или, как его называют иногда, „сульфат аммоний*, так же, как и другие удобрительные вещества, представляет собою твердое тело и в таком виде вно- сится в почву. Мировое производство сульфата аммония в 1913 г. достигло 1 500 000 iw, из которых главное коли- чество было выработано в Германии. В России в 1915 году было вырабо- тано около 65 000 т. До войны около половины выработанного у нас суль- фата аммония вывозилось за границу. Значение азотистых удобрений, так же, как и фосфор содержащих, в деле рационального ведения хозяйства гро- мадно. Выше мы видели, что удобрение почвы селитрой при введении ее одно- временно с суперфосфатом повышает урожайность озимой пшеницы почти на 200 кг на десятину. Громадное количество азотистых удобрений расходовалось в Бельгии, где урожайность, по сравнению с другими странами, была максимальной. В ниже- приведенной таблице показана урожай- ность одной десятины земли в различ- ных странах (в 1913 г.) и количество введенного в почву азота в виде азо- тистых удобрений (рожь): *) См. Газовое и коксовое производство, глава II, стр. 46. Страны Народона- селение на 1 км2 Посевная площадь в в милл. де- сятин Израсходо- вано азота на десятину в кг Урожай на десятину в кг Бельгия 250 0,5 81,5 2015 Германия 120 7,2 30,0 1760 Англия 144 1,2 16,6 1635 Франция 73 7,1 7,0 1140 Соед. Штаты 12 30,5 3,2 960 Россия 20 43,0 ОД 850 10*
US ПРОФ. П. М. ЛУКЬЯНОВ В Германии урожайность одной деся- тины для ржи в 1880 г. составляла 850 кг, в 1913 г. — 1 760 кг. На одну десятину в 1880 г. было потрачено 1 кг азота, в 1913 г. — 30 кг. Применение азотистых удобрений в СССР более или менее ограниченно, что объясняется их высокой стоимостью. Эффект, полученный от применения азотистых удобрений, поразительный, что видно из следующих данных, где показана урожайность одной десятины земли неудобренной и удобренной азо- тистыми удобрениями (для озимой пше- ницы): Род удобрений I Урожай зерна и соломы в кг с 1 десятины Без удобрений 6 020 Чилийская селитра . . . 7 090 Норвежская » . . . 6 980 Сернокислый аммоний . . 7 590 Количество вводимого в почву азо- тистого удобрения различно, что зави- сит от многих факторов: от характера почвы, от местности, от засеваемого злака и пр. В Воронежской губ. одна десятина неудобренной земли в среднем дает около 1 000 кг зерна (озимая пше- ница) и около 1600 кг соломы. При введении в почву около 100 кг чилий- ской селитры на десятину, урожайность повышается и достигает 1 500 кг зерна и 3 000 кь соломы. Азотистые удобрения применяются также и для удобрения плантаций са- харной свекловицы. В этом и в других случаях урожайность повышается с уве- личением количества вводимых в почву азотистых удобрений: фуртские минеральные соли*, которые добываются из недр земли в Германии в местности Стассфурт, откуда эти соли и получили свое название. Эти иско- паемые соли, которые можно рассма- тривать как минералы, содержат калий и применяются не только в Германии, но и в других странах, в частности и в СССР. Ввоз стассфуртских солей в довоенную Россию достигал 85 000 т. Мировое потребление калийных солей громадно и, напр., в 1911 г. достигало 9 250 000 т, из которых на долю Гер- мании приходилось 4 800 000 т и на долю Соедин. Штатов — 2 520000 т. Главное качество калийных солей при- менялось для целей удобрения. Из стассфуртских солей для целей удобрения чаще всего применяются следующие: каинит и сильвинит, затем хлористый калий, карналит и др. В качестве удобрительного вещества может применяться также зола расте- ний, которая содержит соли калия. Величина прироста урожаев от вне- сения в почву калийных солей различна и зависит от многих разнообразных, упомянутых выше факторов. Величина прироста урожая озимой пшеницы в Воронежской губ. от внесения в почву 140 кг стассфуртской калийной соли повышается в Р/2 раза, а иногда и больше. С повышением количества вводимого в почву калийного удобрения возра- стает и урожай. На рис. 130 показана культура ячменя с возрастающим ко- личеством введенных в почву солей калия. Слева — культура ячменя в не- удобренной почве, а остальные об- разцы — в почве с возрастающим коли- чеством солей калия. С правой сто- Прирост урожая сахар, свекл, на десятину 2 390 кг; употреблено селитры на дес. 36 кг » » » » » » 3 380 » » » » » 48 » » » » > » » 7 300 » » » » » 160 > Калийные удобрения, к которым от- носится известный уже нам поташ, также имеют определенное значение в сельском хозяйстве. Кроме поташа ррименяются так называемые „стасс- роны — образец ячменя с нормальным содержанием в почве солей калия. Косвенные удобрения,—это такие удо- брения, которые вносятся в почву не с целью»прямого ее обогащения веще-
ИСКУССТВЕННЫЙ УДОБРЕНИЯ 149 ствами, необходимыми для питания растений, а с целью вызова в почве некоторых реакций, которые находя- щиеся в почве плохо усваиваемые ве- щества переводят в легко усваиваемую, растворимую форму. К таким веществам относится всем известная поваренная соль, известь (в форме известняка) и минерал гипс. Существуют еще так на- зываемые „полные удобрительные веще- ства“, к которым относится навоз, ку- риный помет, гуано1), зола растений пшеницу, ячмень и пр. Как мы видели выше, искусственные удобрения с успе- хом можно применять для удобрения почв, предназначенных для выращи- вания сахарной свекловицы и овощей. Затем они применяются также для удобрения лугов и фруктовых садов. Для удобрения почв, предназначен- ных для огородов, применяют смешан- ное удобрение, т.-е. смесь фосфорно- кислых, азотистых и калийных удобре- ний. Количество вносимых в почву Рис. 130. Влияние калийных удобрений на культуру ячменя. и пр. Эти вещества содержат почти все элементы, необходимые для правиль- ного развития растений. На рис. 131 показана культура гречихи: слева — на неудобренной земле, затем на почве с фосфоритом, измельченной костью и с золой соломы. Зола соломы содержит калийные и фосфорнокислые соли, по- чему урожайность повышается в зна- чительной степени. Искусственные удобрения приме- няются не только для почв, предназна- ченных под хлебные злаки: рожь, *) Гуано представляет собою скопления по- мета морских птиц и находится в больших ко- личествах на берегах Перу. удобрений и здесь зависит как от ха- рактера почвы, так и от типа овощей. В Ленинградском уезде на торфянистой почве с десятины без удобрения сни- мали 1 760 кг капусты. При внесении в эту почву 390 кг суперфосфата, 120 яг калийного удобрения и 40 кг чилий- ской селитры урожай с десятины повысился до 26 000 кг, т.-е. увели- чился в 18 раз! На рис. 132 дана фотография коча- нов капусты: слева — снятой с неудо- бренной почвы, и справа — с удобрен- ной (в Московской губ.). В первом случае вес четырех кочанов капусты составлял 3,7 кг, во втором случае—12,3 кг.
150 ПРОФ. П М. ЛУКЬЯНОВ Все приведенные нами примеры по- казывают, какое колоссальное влияние Рис. 131. Культура гречихи при применении различных удобрений. оказывают искусственные удобрения на урожайность хлебных злаков, овощей и пр. нии их в почву в необходимых коли- чествах (что^ определяется опытными агрономами и сельскими хозяевами) стоимость прироста урожая в несколько раз больше стоимости внесенных в почву удобрений. Подчеркивая колоссальное значение искусственных удобрений в хозяйствен- ной жизни всех стран, мы должны еще указать, что немалое значение в смысле правильного ведения сельского хозяй- ства играет рациональная обработка почвы; не достаточно одного удобре- ния, необходимо также хорошо обра- ботать землю, для чего с успехом мо- гут применяться машины — двигатели (тракторы) и сельскохозяйственные ма- шины (плуги, бороны и пр.). В помощь сельскому хозяйству при- ходит металлургия, которая дает ма- шиностроительным заводам материал для изготовления указанных машин, и химия, которая учит нас, из чего следует и как нужно изготовлять искус- ственные удобрения. Химия также учит нас, как и из чего должны изгото- вляться вещества, с помощью которых мы можем бороться с вредителями рас- тений: саранчой, сусликами, филоксе- рой 2) и пр. Эти вещества, к числу которых относятся соединения, содер- жащие мышьяк, газообразный хлор Рис. 132. Капуста, снятая с неудобренной и удобренной почвы. Небезынтересно осветить вопрос пользы искусственных удобрений с эко- номической точки зрения. Как велика сумма, затраченная на приобретение искусственных удобрений, и во что оце- нивается полученный прирост урожая? Оказывается, при правильном выборе искусственных удобрений и при введе- и др., в военное время находят широ- кое применение на полях сражений 9 Филоксера — насекомое, живущее на ви- ноградной лозе и постепенно поражающее ее. Средством борьбы с филоксерой является сера, которой обсыпают лозы, или же медный купо- рос (см. выше), раствором которого опрыски- вают растение.
ИСКУССТВЕННЫЕ УДОБРЕНИЯ 151 как боевые отравляющие вещества, а в мирное время они помогают нам бороться с другими врагами, пони- жающими урожаи и ведущими нас к голоду. Несмотря на ежегодно увеличиваю- щееся народонаселение земного шара, человечеству нечего теперь бояться ка- тастрофы, о которой думали несколько десятков лет тому назад: теперь най- дены новые пути, дающие возможность удвоить, утроить и даже удесятерить урожайность земли, которая кормит нас и которую мы должны питать теми веществами, которые были извлечены из нее питательными злаками. Мы должны возвращать земле то, что отняли от нее, и неуклонное исполнение этого суро- вого закона позволит нам улучшать нашу культуру, поднять наше эконо- мическое благосостояние и возвысить наше народное хозяйство.
VIII. ПРОИЗВОДСТВО МИНЕРАЛЬНЫХ КРАСОК. Проф. П. М. Лукьянов. Минеральные краски в громадных количествах применяются в малярном деле для окраски крыш, наружной и внутренней отделки зданий, для окраски мебели, вагонов и пр. В не- значительных количествах минераль- ные краски применяются в керамиче- ских производствах для воспроизведе- ния рисунков на фарфоре и фаянсе, в стекольном деле для окраски стекла и наконец в живописи. Существует громадное количество разнообразнейших минеральных кра- сок. Очень многие из них изготовляются более или менее сложными методами, и большинство находит лишь ограни- ченное применение. Другие же краски, как, например, свинцовые белила, мумия, ярь-медянка, ультрамарин, находят ши- рокое применение, а поэтому и изго- товляются в громадных количествах. В настоящей главе мы опишем про- изводства лишь тех минеральных кра- сок, которые находят широкое приме- нение в малярном деле. Обычно краски получают в сухом виде в форме порошка. Краску сме- шивают с маслом (олифой) или с клеем. Краска, смешанная с олифой, носит название „масляной краски*, с клеем, который предварительно рас- творяется в воде, — „клеевой кра- ски*. Масляные краски прочнее кле- евых и ценятся значительно дороже их. Смешение краски с олифой про- изводят на заводах, изготовляющих краску, иногда же это делают маляры перед употреблением краски. О том, что такое олифа и как она пригото- вляется, сказано ниже, в главе „Жиры и масла*. Здесь мы лишь скажем, что олифа представляет собою льняное вареное масло, к которому прибавляют некоторые вещества, так называемые „сиккативы*, или „с у ш к и*, кото- рые способствуют более быстрому вы- сыханию краски. Железные крыши зданий обычно окрашивают масляной краской, ибо клеевая плохо держится, смывается дождем и плохо предохраняет крышу от ржавления. Для крыш применяют железные красные краски — сурик или мумию — или зеленую краску, так называемую „ярь-медянку*. Двери и подоконники обычно красят белой масляной краской — свинцо- выми белилами или литопоном. Фасады зданий красят разнообразными масляными красками, что, однако, очень дорого; чаще применяют клеевые крас- ки — охру, умбрию, мел и пр. Перед окраской поверхности, под- лежащие окраске, соответствующим образом подготавливают. При окраске масляной краской производят шпа- клевку, т.-е. поверхность окраши- ваемого предмета покрывают замазкой, представляющей тесную смесь измель-
ПРОИЗВОДСТВО МИНЕРАЛЬНЫХ КРАСОК ченного мела с олифой. Эту замазку (шпаклевку) наносят на поверхность окрашиваемого предмета и закрывают ею все неровности. После такой шпа- клевки производят самую окраску. При окраске железных крыш шпа- клевку не производят, ибо листы железа более или менее гладки. При окраске клеевой краской пред- варительно производят грунтовку, т.-е. окрашивают поверхность слабым раствором какой-либо краски, смывая ею отчасти грязь. Иногда производят загрунтовку несколько раз, что зави- сит от характера окраски. К краскам, имеющим большое зна- чение в малярном деле, относятся: свинцовые белила, литопон и толченый мел (белые краски); ярь-медянка (зе- леная краска); охры (желтая краска); мумия, железный и свинцовый сурик (красные краски); ультрамарин (синяя краска). Белые краски. Свинцовые белила. Из белых красок имеют наибольшее распространение свинцовые белила, название которых указывает, что при изготовлении их исходят из свинца. Существует до- вольно много разнообразных способов получения свинцовых белил (способы голландский, немецкий, английский, и французский). По немецкому спо- собу свинцовые листы помещают в боль- шие комнаты (камеры) и впускают туда пары уксусной кислоты и угле- кислоту. Пары уксусной кислоты облу- чают нагреванием уксусной кислоты в специальных сосудах до кипения, а углекислоту — сжиганием в особой печи кокса. Этот процесс продолжается 5—6 не- дель, в течение которых на поверх- ности свинцовых листов образуются свинцовые белила. Листы снимают, помещают их в чан с водой, в кото- ром свинец оседает на дно, а белила во взвешенном состоянии находятся в воде. После отделения свинца от раствора последний отстаивают, и белила осе- дают на дно. Их извлекают и сушат. 1S3 На заводах СССР применяют англий- ский способ. Свинцовый глет (окислен- ный воздухом свинец) смешивают с рас- твором свинцового сахара1) и полу- ченную крупную кашу помещают на рамках в камеру, куда вводится угле- кислота, для чего в особой печи сжи- гают кокс. Затем смесь снова извлекают, перемешивают и снова подвергают действию углекислоты. Повторяя эту оперецию несколько раз, получают белила, которые отмучивают (т.-е. раз- мешивают в воде и отделяют от гру- бых частиц). Производство свинцовых белил очень вредно. Пыль свинца отравляет орга- низм рабочих, почему очень часто возникали предложения о прекраще- нии этого способа. В настоящее время вместо свинцовых белил очень часто применяют другие минеральные краски, в частности литопон. Литопон. Литопон представляет со- бою белую прочную краску и состоит из смеси сернокислого бария и сер- нистого цинка. Краску эту получают действием сернистого бария на серно- кислый цинк. Сернистый барий полу- чается накаливанием смеси сернокис- лого бария2) с углем, а сернокислый цинк — растворением цинка в серной кислоте. Полученный таким способом оса- док промывают, прессуют, сушат, за- тем накаливают, снова смешивают с водой, фильтруют, подсушивают и измельчают. Ни литопон, ни свинцо- вые белила не растворимы в воде. Ту и другую краску смешивают с олифой и применяют для окраски дверей, ме- бели, подоконников и пр. Кроме литопона применяются также цинко- вые белила. Мел. Природный мел после измель- чения также применяется как краска. <) Свинцовый сахар представляет собою уксуснокислый свинец и изготовляется* * дей- ствием уксусной кислоты на свинец. Полу- ченный раствор уваривают и получают свин- цовый сахар, который нередко носит название сахара-сатурна. *) Сернокислый барий в виде минерала тяжелого шпата встречается в природе.
Ш ПРОФ. Н. М. ЛУКЬЯНОВ Мел применяют как клеевую краску; масляная меловая краска непригодна, ибо она дает желтовато-красную окра- ску. Мел идет для приготовления шпаклевок (см. выше), для чего мел смешивают с олифой, а иногда и с клеевой водой. Зеленые краски. Ярь-медянка. Из зеленых красок наибольшим распространением поль- зуется ярь-медянка, которая готовится действием уксусной кислоты на медь. Листочки меди помещают в деревян- ные корыта и обливают уксусной кис- лотой. Поверхность меди переходит в зеленую краску, которая тонким слоем покрывает медные листочки. Их помещают в особые мешалки с водою, где ярь-медянка отделяется от поверх- ности медных листочков.'Воду с ме- дянкой (находящейся в воде в взве- шенном состоянии) отделяют от медных листов, которые снова идут в дело, а раствор фильтруют. Отфильтрован- ную ярь-медянку сушат и смешивают с олифой, получая прочную зеленую краску. Ярь-медянка в больших коли- чествах применяется для окраски же- лезных крыш. Из других зеленых красок некоторое применение имеют „брауншвейг- ская зелень*, „швейнфурт- ская зелень*, ярь-венеций- ская, хромовая зелень и др. Хромовая зелень применяется для окраски стекла, фарфора и фаянса. Желтые краски. Охры. Охры представляют собою желтые земляные краски, состоящие из глины, окрашенной окислами же- леза. Лучшие сорта охры добываются во Франции, затем в Германии и Ита- лии. В СССР месторождения охр встре- чаются на Урале и на Юге. Добытую из земли охру для получе- ния разнообразных тонов иногда про- каливают. Перед прокалкой охры от- мучивают, т.-е. смешивают их с водой; при этом наиболее тяжелые части (примеси) оседают на дно; их удаляют, и из воды осаждаются мелкие частицы охры. После измельчения охры посту- пают в продажу и в большинстве слу- чаев применяются как клеевые краски. Из других желтых красок приме- няются хромовые желтые, кро- ны, сиенская желтая и пр. Все они находят сравнительно огра- ниченное применение в малярном деле. Красные краски. Сурик и мумия. Железный сурик и мумия как масляные краски в гро- мадных количествах применяются для окраски железных крыш, железнодо- рожных товарных вагонов и пр. малярных работ. Сурик и мумия готовятся из колче- данных огарков, которые получаются при сжигании серного колчедана в про- изводстве серной кислоты (см. выше). Для получения сурика колчеданные огарки измельчают, иногда смешивают их с небольшим количеством мела, але- бастра, белой глины и прокаливают в печи. Полученный сурик темнокрас- ного цвета измельчают на жерновах, какие употребляются в мукомольном производстве, и смешивают с олифой на краскотерочных машинах. Мумия также получается из колче- данных огарков и обычно бывает ярче сурика. Ее получают обработкой мел- кого колчеданного огарка серной кис- лотой и прокаливанием полученной так называемой мастики в смеси с мелом, огарком или алебастром в пе- чах. После прокаливания краску из- мельчают на жерновах и смешивают с олифой. Сурик и мумия значительно деше- вле, чем ярь-медянка, и сильно усту- пают ей в прочности. Железные крыши, покрытые ярь-медянкой, не требуют окраски в течение 10—12 лет, в то время как крыши, окрашенные желез- ным суриком или мумией, требуют по • краски через 4—6 лет. Из других красных красок известны киноварь (минерал), капут мор-
ПРОИЗВОДСТВО МИНЕРАЛЬНЫХ КРАСОК 155 т у м, свинцовый сурик и пр. Свинцовый сурик получается нагрева- нием свинцового глета в печах. Свин- цовый глет получается продолжитель- ным размешиванием расплавленного свинца в присутствии воздуха. Синие краски. Ультрамарин. Ультрамарин находит широкое применение в малярном деле, в ситцепечатании, для подсинивания белья (синька) бумаги, крахмала и са- хара-рафинада, в производстве цветной бумаги и обоев, в живописи и пр. Ультрамарин готовится двумя спо- собами — содовым и сульфат- ным. По содовому способу смесь соды, серы, каолина (минерал), угля и кремнекислоты (последняя приме- няется в форме песка) медленно про- каливается в муфельных печах при температуре около 800° Ц. После мед- ленного охлаждения образуется синяя краска — ультрамарин. Краску измель- чают, обрабатывают с целью удаления растворимых веществ водой, снова тща- тельно измельчают, отмучивают, высу- шивают и размалывают на жерновах. При сульфатном способепри- меняют смесь каолина, сульфата и угля. В дальнейшем производят те же опе- рации, как и в содовом способе. Из синего ультрамарина получают красный и фиолетовый ультрамарин, которые находят сравнительно огра- ниченное применение. Из других синих красок применяются берлинская лазурь, тенарова синь, парижская синь и пр. В малярном деле применяются также черные, коричневые и фиолетовые краски различных оттенков. Все эти краски в большинстве случаев мине- рального происхождения. Органиче- ские краски естественные (т.-е. изго- товленные из растений) или искусствен- ные (изготовленные из каменноуголь- ного дегтя) в малярном деле почти не применяются. Эти органические краски применяются главным образом в кра- шении хлопчатобумажных, льняных, шерстяных и прочих тканей, для пе- чатания обоев и для окраски кож. Минеральные краски очень часто фальсифицируют, т.-е. подбавляют к ним разнообразные дешевые веще- ства, ухудшающие качество краски. В качестве таких фальсифицирующих веществ применяют мел, гипс, серно- кислый барий и др. вещества. Как мы уже сообщили выше, мине- ральные краски очень часто смеши- Рис. 133. Краскотерка. вают с олифой. Такое смешение про- изводят на так называемых краскоте- рочных машинах, состоящих из гори- зонтальных каменных вальцов, между которыми несколько раз пропускают краску и тем самым достигают тесного и однородного смешения ее с олифой. Такая краскотерка изображена на рис. 133 и состоит из пяти вальцов: двух — сверху и трех — снизу. Вальцы эти вращаются, и между ними про- пускают краску, чем достигается ее полная однородность. В заключение настоящей главы мы скажем еще несколько слов о так называемых типографских и литограф- ских красках (см. „Полиграфическое искусство*). Типографские краски состоят из льняного масла с примесью минераль- ных масел и сажи. Сажа, применяемая для изготовления типографской краски,
156 ПРОФ. П. М. ЛУКЬЯНОВ получается сжиганием смолистого де- рева (лучше всего камфарного) при малом доступе воздуха. Сажа оса- ждается в дымоходах и периодически извлекается из них. Для получения хороших сортов сажи сжигают американскую сосновую смолу, китовое сало и дешевые жирные масла (например ворвань, прогорклое масло и пр.). Типографские краски должны быть хорошо смешаны с маслом (одно- родны), определенной густоты, скоро сохнущие, не выцветающие. Литографские краски имеют тот же состав, что и типографские, но отли- чаются большей густотой. Для хромо- литографии (см. „Полиграфическое ис- кусство “) применяют ультрамарин, хро- мовую желтую и др. краски. Производство минеральных красок в 1912 году достигало у нас 38000 т (сюда входят и так называемые „земля- ные* краски, к которым относится охра, природная мумия и пр.). Производство свинцовых белил в 1912 году достигало 11000 т (при ввозе в 1000 т), ультрамарина — 4500 т, сурика железного — 5 500 m, охры — около 1 000 т (ввоз 5 600 т), ярь-медянки — около 250 т (ввоз 900 т) и т. д. В 1923/24 году в СССР произведено сухих красок 6 529 т, тертых—3 696 т и типографских—310 т.
IX. СТЕКЛОДЕЛИЕ. Иною. Г. Д. Мариенгоф. Нет, кажется, ни одной области че- ловеческого обихода, где в большей или меньшей степени не имело бы применение стекло в форме тех или иных предметов и изделий. От неза- тейливой деревенской избы с призе- мистыми, маленькими, кое-как засте- кленными оконцами до величайших городов с их домами и огромными фабричными корпусами, сплошь оде- тыми в железо и стекло, простирается область применения стекла. От про- стого, скромного и все же столь не- обходимого стакана до великолепных хрустальных изделий, тончайших стек- лянных приборов и аппаратов, огром- нейших зеркальных стекол и хрупких безделушек — мы имеем царство стекла в его разнообразнейших сортах и видах. Свойства стекла. Какие же причины способствовали такому широкому, все увеличивающемуся с течением времени распространению и применению стекла? Что сделало эту прозрачную, блестя- щую массу таким близким другом и помощником человечества? Это — его ценные свойства как материала. Стекло совершенно нерастворимо в воде и почти во всех химических жидкостях (за исключением сильных щелочей и плавиковой кислоты) и почти не изменяется на воздухе. Правда, такими свойствами обладают И некоторые другие вещества, на- пример благородные металлы — зо- лото, серебро, платина, — но не во всем: они не выдерживают действия кислот, растворяясь в них. Кроме того стекло имеет перед ними то преимущество, что оно может выра- батываться в любых количествах и из сравнительно дешевых материалов. Дальнейшими ценными свойствами сте- стекла является его прозрачность и плавкость. В природе встречают- ся и другие прозрачные тела, как, на- пример, горный хрусталь и слюда, но они не могут заменить стекла как по дороговизне своей, так и потому, что лишены других ценных качеств стекла. Плавкость дает возможность обра- батывать стекло в горячем состоянии, придавая ему любые нужные формы и размеры. Твердость стекла и его упругость также имеют большое значение. Стекло тверже большинства природных минералов и почти всех металлов. Только один серьезный по- рок присущ стеклу, это — его хрупкость; уже при сравнительно слабом ударе или резком изменении температуры стекло разбивается или лопается в куски. Состав стекла. Какой же состав имеет эта драгоценнейшая масса, называемая стеклом, искусством приготовления ко- торого человек овладел еще в глу- бокой древности? Она относится к так называемым силикатам — очень
158 ИНЖ. Г. Д. МАРИЕНГОФ обширной группе химических соедине- ний, в которые входит как основа кремнезем в виде так называемой кремневой кислоты, соединенной с различными другими веществами, называемыми в химии основаниями. Природа предоставила в наше распо- ряжение неисчерпаемые запасы почти чистой кремневой кислоты в виде песка. Она же дает нам бесчисленное множество разнообразных камней и минералов, по своему составу являю- щихся сложными естественными си- ликатами; к ним относятся: полевые шпаты, лава и ряд других. Стекло представляет из себя искусственно приготовленный из определенных ве- ществ силикат, обладающий, в отличие от природных силикатов, описанными выше ценными свойствами. В состав стекла кроме уже указанной кремне- кислоты входят как основания из- вестная всем сода, а также известь, а иногда и другие более редкие ве- щества. Если, однако, соединить крем- невую кислоту лишь с каким-нибудь одним основанием, например с одной только содой, то мы получим силикат, который будет лишен одного из важ- нейших свойств обыкновенного стекла: он будет легко растворяться в воде и разлагаться другими кислотами. Сле- довательно, при соединении кремне- кислоты с одной только натровой или калиевой щелочью (поташом) мы по- лучим так называемое водяное, или растворимое, стекло. Если же со- единить кремнекислоту одновременно с натровой (или калиевой) также и с известковой (или какой-либо дру- гой) щелочью, то мы получим так на- зываемый двойной силикат, ко- торый уже будет иметь все свойства настоящего стекла. Таким образом сырьем для приго- товления стекла являются материалы, содержащие только что указанные вещества. Песок — эта природная крем- невая кислота — встречается почти везде, но бывает разной чистоты. Всем известно, что в природе встречается иногда совершенно чистый, почти бе- лый песок, но чаще он сопровожда- ется разными примесями (главным образом железом), окрашивающими его в желтый, а иногда даже в красный цвет. Одной из вредных и самых ча- стых примесей является глина, от ко- торой приходится освобождаться про- мывкой и отмучиванием. Как влияют разные примеси на качество стекла — мы увидим дальше, когда будем го- ворить о разных сортах и видах сте- кла. Натровую щелочь вводят в виде всем известной соды, а еще чаще, особенно для дешевых сортов стекла, в виде так называемого „сульфата* Рис. 134. Шаровая мельница. (глауберовой соли, см. выше). Калие- вая щелочь употребляется в виде по- таша. Известь идет в дело большей частью в виде всем известного извест- кового камня, а иногда в виде мела. Чтобы получить как можно более чистое, прозрачное и бесцветное стекло, надо брать по возможности самые чистые, свободные от примесей сырые материалы. Примеси меняют цвет стекла, его блеск, прозрачность и другие свойства. Иногда, однако, вво- дят эти примеси нарочно, чтобы при- дать стеклу заранее желаемые особые свойства. Все вещества, идущие для варки стекла, должны быть кроме того сухи и мелко измельчены. Песок уже в природе большей частью встре- чается в измельченном виде, так что его остается только отсеять. Другие составные части должны быть раз- молоты. Для этого служат разные ма- шины и аппараты, из которых здесь
СТЕКЛОДЕЛИЕ 159 можно указать на обыкновенные жер- нова, шаровые мельницы (рис. 134), бегуны с ситами (рис. 135) и другие. Сырые материалы, надлежащим об- разом подготовленные, смешивают в определенной, заранее подсчитанной пропорции. Эта пропорция опреде- ляется на основании состава стекла, которое хотят получить, и бывает по- этому очень разнообразной. Например, для получения полубелого (с легким зеленоватым оттенком) стекла берут 100 весовых частей песка, 32 части да притом для больших количеств стекла, приходится сооружать особые, иногда очень сложные стекловар- ные, или стеклоплавильные, печи, которые и являются основой, „душой и сердцем* каждого стеколь- ного завода. Каждая стеклоплавильная печь со- стоит из фундамента (основания), стенок, пода, свода (колпака) и трубы. Таким образом между подом, стен- ками и сводом образуется полое про- странство, называемое „пламенным Рис. 135. Бегуны с ситом. глауберовой соли (сульфата), 45 частей известняка и 2 части древесного угля (последний прибавляется для облегче- ния соединения кремнекислоты с глау- беровой солью); для белого стекла берут 100 частей песка, 35 частей мела и 33 части соды. Таких ре- цептов существует очень много, но в?е они составляются в основе из указанных ранее веществ. Варка стекла. Хорошо смешанная стеклянная масса, или, как говорят, состав, готова теперь к варке. Чтобы соединить кремнекислоту песка с основаниями соды, поташа и из- вести, стеклянную массу надо сильно нагреть и расплавить, а для своего плавления она требует очень высокой температуры—в среднем около 1 300° Ц. Для получения такого сильного жара, пространством*, или „стойлом*. В этом-то пространстве и происходит плавка стекла, так как в нем со сте- клянной массой вплотную соприкаса- ются и плавят ее раскаленные газы, полученные от сжигания топлива в специальных топках, пристроенных к печи. Варку стекла в. стеклоплавильных печах можно вести двояко. Те печи, в которых на под ставятся специаль- ные гончарные горшки, в которых и варится стеклянная масса, называ- ются „Горшковыми печами*. Если же печи устроены так, что в них стеклянная масса помещается непо- средственно на поду, то они называ- ются „ванными печами*, ибо вместилище для стекла напоминает собою большой емкости ванну.
160 ИНЖ. Г. Д МАРИЕНГОФ В прежнее время работали исклю- чительно в горшках, но теперь горш- ковые печи можно встретить лишь как редкое исключение. За последнее де- сятилетие их совершенно вытеснили ванные печи, в постройке которых техника достигла высокой степени со- вершенства. Это произошло потому, что ванные печи работают гораздо экономнее, чем горшковые, расходуют много меньше топлива, дают больше стекла и избавляют от необходимости приготовления дорого стоящих гор- шков. Стеклоплавильные печи получают тепло от сжигания топлива. Род то- плива, применяемого для нагревания стеклоплавильной печи, зависит от того способа отопления печи, кото- рый принят на данном заводе. В преж- нее время стеклоплавильные печи отапливались обыкновенными, прямо пристроенными к ним топками, в ко- торых топливо сгорало наподобие того, как оно горит в обыкновенных домашних печах. Поэтому в дело могло итти только дорогое топливо, дающее чистое, длинное и жаркое пламя (например сухие дрова и жир- ный каменный уголь). На рис. 136 показана такая ста- ринная горшковая печь для топки дровами. На поду R ставятся 8 горшков; каждый горшок дает в течение суток 3 m стекла; дрова горят на решотках из огнеупорных камней 2?, при чем зола проваливается в золь- ник Л, из которого поступает нуж- ный для горения свежий воздух; дрова требовались очень сухие и смо- листые и расходовались в большом количестве. Теперь такие печи почти совсем оставлены, и взамен их везде введены печи с так называемым газовым отоплением. Это усовершенствова- ние, которое произвело переворот в стекольном деле в смысле удеше- вления производства и улучшения ка- чества, принадлежит главным образом одному из братьев Сименс, рабо- тавшему в пятидесятых годах про- шлого столетия. Основная мысль газового отопле- ния заключается в том, что твердое топливо не сжигается непосредственно, а путем разложения в особых аппа- ратах, называемых генераторами, превращается в горючие газы. И только уже эти генераторные газы подводятся по каналам к пламенному пространству стеклоплавильной печи, при поступле- нии в которое они смешиваются с воз- духом и сгорают, давая чистое пламя и высокий жар. При газовом отопле- нии можно уже пользоваться не толь- ко дорогим, но и малоценным и деше- вым топливом. Но этим не ограничи- лись усовершенствования Сименса. Он использовал тепло, которое в боль- ших количествах уносилось в трубу
СТЕКЛОДЕЛИЕ 1*>1 вместе с горячими, имеющими темпе- ратуру 700—800°, уходящими из пламенного пространства газами (ды- мом), для подогрева холодного воз- духа и генераторного горючего газа до поступления их и смешения в пла- менном пространстве. Эту мысль он осуществил путем постройки так на- зываемых регенераторов. Реге- нераторы представляют из себя боль- шие квадратные камеры, сложенные из огнеупорного кирпича. Внутри эти камеры заполнены кирпичами. Рис. 137. Схема устройства регенераторов и соединения их с печью. но не сплошь, а с проходами, через которые возможно прохождение газа и дыма. Если теперь через них про- пускать некоторое время отходящие из пламенного пространства горячие газы (дым), то ясно, что кирпичные клетки сильно нагреются за счет тепла, содержащегося в газах. Если теперь пустить через такую нагретую камеру свежий холодный воздух или генера- торный газ, то он в свою очередь на- греется за счет охлаждения кирпич- ных клеток и пойдет в печь уже горячим. Если печь построить с 4 ре- генераторами, из коих два будут на- греваться пропусканием через них горячих газов, отработавших в печи, а два других будут в это время охла- ждаться (один—свежим воздухом, а дру- гой — генераторным газом), то мы по- лучим очень большую экономию в топливе, так как в дымовую трубу при этом будет теряться очень мало тепла. Действительно, если в прежних печах на 100 кг стекла расходовалось 800 кг дров, то в печи Сименса на те же 100 кг идет только 100 кг дров, т.-е. в 8 раз меньше. На рис. 137 показана схема устрой- ства таких регенераторов и соедине- ния их с печью. Все передвижение холодного воздуха и генераторного газа управляется двумя клапанами Е и 2), которые через определенные промежутки времени переставляются так, как это показано пунктиром. В положении клапанов, показанном на схеме, холодный воздух поступает через Л, идет по пути, указанному стрелкой, попадает в заранее уже ра- зогретый- регенератор IV и из него — в печь; генераторный газ из В также по стрелке идет в разогретый регене- ратор Ш и затем в смеси с воздухом, оба разогретые, поступают в печь. В это время печные газы протяги- ваются тягой трубы через регенера- торы I и II и нагревают их, уходя, охлажденные, в дымовую трубу С. Когда регенераторы I и П достаточно нагреются, а регенераторы Ш и IV за это время достаточно остынут, то наблюдающий за ними переставляет клапаны в положение, показанное пунктиром, и тогда холодный воздух и генераторный газ начинают итти в печь, подогреваясь по пути теперь уже в регенераторах I и П, а горячие газы, отходящие из печи, отдают свое тепло регенераторам Ш и IV и так попеременно все время. Существует очень много самых раз- нообразных по постройке стеклопла- вильных печей, и здесь не место раз- бирать их подробно. Во всяком случае, каждая современная стеклоплавильная печь состоит из генератора, ванны и регенераторов. На рис. 138 и 139 по- казаны современные ванные печи Си- менса. Ранее уже было сказано, что состав- ные части, из которых получается Д. М. Лукьянов. Популярно-техническая энциклопедия. 11
162 ИНЖ. Г. Д. МАРИЕНГОФ стекло, соединяются на высоком жару во время варки в стеклоплавильной печи. Варка, в зависимости-от коли- чества и состава стекольной массы, Рис. 138. Ванная (поперечный разрез). а также величины и конструкции печи, продолжается от 12 до 30 часов. Варка состоит в главнейшем из трех опе- раций. Сперва идет разварива- ние массы: печь хорошо прогревается, жар доводится до белого каления, после чего начинают постепенно за- сыпать состав, который медленно раз- мягчается и затем расплавляется; каждую следующую порцию со- става засыпают лишь после того, как расплавилась предыдущая. Затем начинается провар: жар в печи доводится до наивысшей степени, масса при этом сильно разжижается и кипит,— из нее выделяются газы, которые, пере- мешивая ее, делают ее однород=- ной и ровной; на поверхности собираются все непроварившиеся частицы и пена, так называемая хальмаз: в конце варки, чтобы еще раз как следует промешать массу, в нее бросают картофе- лину, при чем сразу веделяется большое количество газов, которые и перемеши- вают массу. В конце провара масса делается блестящей, тянется в тонкие, гладкие, ровные прозрачные нити и в таком состоянии считается готовой для работы. Но для этой цели масса еще слишком жидка и текуча; чтобы сделать ее более густой и вязкой, жар в печи убавляют, прйкрывая приток воздуха и газов из регенераторов (так называемая студка), после чего начинают работать из массы изделия. Чтобы в последние не попала пена или непроваренные ча- стички, стекло набирают через опускаемые в ванну и плаваю- щие на поверхности массы осо- бой формы* глиняные поплавки в виде колец, так называемые кранты (рис. 140). Получение стеклянных изде- лий. Выработка стекла зависит от того рода изделий, которые из него работаются. Для выра- ботки полого стекла, т.-е. разного рода бутылок — винных, пив- ных, аптекарских склянок, стеклян- ной посуды, стаканов, графинов, рю- мок, банок и пр. и вообще для придания стеклу желаемой формы, пользуются двумя основными прие- мами— выдуванием и прессованием — в отдельности и разнообразными ком- бинациями их. Несмотря на огромные размеры, которых достигают ныне сте- Рис. 139. Ванная печь (продольный разрез). кольные заводы, в производстве сте- клянных изделий большую роль и до сих пор играет ручной труд и искус- ство мастера. При работе мастер поль- зуется самым незатейливым инструмент
СТЕКЛОДЕЛИЕ 163 том, работая почти всегда на-глаз, без сложных приспособлений и выду- вая то или иное изделие силой своих легких. Главный- инструмент мастера дельца — железная трубка длиной в еще очень небольшой правильной формы ком с толстыми стенками и маленькой пустотой внутри. Эта ба- ночка является вообще первоначаль- ной формой для любого изделия из Рис. 140. Крант. Рис. 141. Железная трубка для выдувания стекла. t 1—1]/„ м и толщиной в палец (рис. 141). Чтобы защитить руки мастера от жара, в том конце, где находится мундштук или сосок А, кото- рый берется в рот для выдувания, трубка плотно одевается, приблизи- полого стекла. При выдувании баночки, для того, чтобы возможно ближе при- двинуть к концу трубки набранный ком, мастер (баночник) пользуется особой тельно на одну треть, другой дере- вянной трубкой, на- зываемой п.а п ы ш- телем; на Другом конце находится коническое расши- рение, которым на- бирается стеклян- ная масса. Разогрев этот конец, его оку- нают в стеклянную массу (иногда несколько раз) через крант или кораблик, все время пово- рачивая трубку, выносят приставший Рис. 142 Рис. 143. Трубки для выдувания стекла с стеклянной массой. рогулькой, так назы- ваемый фулязкой, обычно прикреплен- ной над корытом с во- дой, служащей для охлаждения трубки (рис. 144). Самую ба- ночку он выдувает не- прерывно, катая наб- ранный ком в так называемом дол оке, т.-е. деревянной чурке с углублением соот- ветствующей формы (рис. 145 и 146); тем самым он сглаживает Рис. 145. Докок. наружные стенки кома Рис. 144. Фуляза. и придает ему правильную нуж- ную форму. Тут же мастер одно- Рис. 146. Долок. ком (рис. 142) из окна печи, несколько остужают его и, продолжая вращать, слабым вдуванием через сосок обра- зуют так называемую баночку (рис. 143), т.-е. слегка раздутый, но все временно оттягивает и шейку бу* дущей бутылки, продолжая катать баночку в углублении долока и слегка оттягивая при этом трубку к себе. 11*
ш ИНЖ. Г. Д. МАРИЕНГОФ Баночка за это время уже успела несколько остыть и потерять вязкость, столь необходимую для придания из- делию желаемой формы. Поэтому ее приходится еще раз, непрерывно вра- щая, через рабочее окно подогреть в жару печи, преимущественно шарооб- разную часть, после чего мастер при- ступает к поделке. Он сильным взма- хом книзу вытягивает шарообразную часть в цилиндр, после чего опускает баночку в форму (деревянную или ме- Рис. 147. Рис. 148. Инструменты для изготовления бутылки. таллическую), в которой уже и разду- вает до нужной формы и размера. После этого в будущем в дне бутылки выдавливается впадина деревянной ло- паткой или тупой железкой или, на- конец, особой формы инструментом, состоящим либо из рукоятки с пере- ставляемым железнцм кружком Р и закругленным возвышением (рис. 147), Рие. 149. „Понтия** либо из металлического кружка того же диаметра, что и бутылка, с возвы- шением, соответствующим ее впадине (рис. 148). Затем к середине дна бу- тылки мастер прикрепляет посредством комочка стекла так называемую пон- тию (рис. 149), состоящую из желез- ного стержня А с деревянной рукоят- кой Д после чего, держа бутылку за понтию, капает на место соедине- ния трубки с горлышком бутылки во- дой, отчего в этом месте получается трещина; сухим ударом по ней трубка окончательно отделяется (рис. 150). .....Л Рис. 150. Изготовление бутылки. Наконец горлышко бутылки охваты- вается венчиком или обручи- ком, как это показано на рис. 151: здесь В — бутылка на понтии и А — кусок железа с тянущимся с него и навертывающимся на горло бутылки В Рис. 151. Изготовление горлышка бутылки. стеклянным жгутом. Венчику посред- ством обделочных нож ни ц при- дается нужная форма и очертание, как это ясно видно из рис. 152, и бутыл- ку относят в запаль- ное отделение. В настоящее время при изготовлении бу- тылки обходятся без понтии, пользуясь так называемым „хват- ком* (рис. 153), т.-е. JB длинными щи- цами в виде двух полуци- линдров а, ко- торые могут быть сдви- нуты и раздвинуты по- средством кольца &, чем обеспечивается плот- ный захват бутылки. Ясно, что хваток го- раздо удобнее понтии. Теперь применяют полные чугунные по- Рис. 152. Изго- товление горлыш- ка бутылки.
СТЕКЛОДЕЛИЕ 165 лые формы, в которых можно сразу получать бутылку правильной формы и точных размеров. Формы эти со- стоят из 2 створок, плот- но закрывающихся на шарнирах (рис, 154). Нагрев такую открытую форму и смазав внут- ренние ее стенки маслом, вводят в нее, не касаясь стенок и днища, баночку и быстро закрывают фор- му; после этого мастер сильно дует в трубку, придавая раздутой ба- ночке точные очертания формы, включая сюда и впадину в дне. Разделка горлышка ведется так Рис. 153. же, как указано выше. Хваток для Для надлежащей проч- бутылки. ности готовым бутылкам и вообще стеклянным изделиям не- обходимо дать по изготовлении мед- ленно остыть или, как говорят, закалить их. Бутыли и вообще стекло до закалки боятся изме- около 300—400° С. Эти печи назы- ваются закальными опечками или каленицами. Обыкновенные каленицы представляют из себя отра- жательные сводовые печи большой емкости (рис. 155), которые сразу на- гружаются в уже разогретом состоя- нии и затем, по выстывании, выгру- жаются, снова разогреваются и т. д. Теперь, однако, большей частью поль- зуются каленицами непрерывного действия, так называемыми закаль- ными рукавами. Последние предста- вляют из себя длинные каналы, через которые постепенно, одна за другой, от горячего конца к холодному, про- двигаются, по рельсовому пути на полу, нагруженные стеклянными изделиями вагонетки; вышедшая из холодного конца канала вагонетка с остывшими изделиями выгружается, опять подъ- езжает по круговому пути к горячему началу канала, нагружается изделием и снова проходит по каналу и. т. д. Ясно, что последний способ закалки гораздо выгоднее: при нем продолжи- тельность закалки понижается с 24 Рис. 154. Форма для бутылки. Рис. 155. Каленица (запальная печка). нений температуры и, будучи очень хрупкими, легко разбиваются. Для этого пользуются особыми печами, которые нагреваются либо от отдельных топок, либо частью газа, взятого от генера- тора, обслуживающего стеклоплавиль- ную печь, либо, наконец, отработавшим теплом последней по пути к трубе. В этих печах держится температура и более часов, нужных в обыкновен- ных опечках, до 6—8 часов; кроме того сокращается на одну треть расход топлива. Несколько сложнее выработка ли- стового — оконного стекла. В основе его лежит все тот же способ выдува- ния. Мастера имеют те же основные инструменты — трубку, фулазку с ко-
166 ИНЖ. Г. Д. МАРИЕНГОФ рытом, долок, но работают они у печи на особых помостах, между которыми находятся глубокие подвалы. Эти под- валы нужны мастеру для того, чтобы он мог, стоя на помосте, свободно раскачивать раздуваемый им большой цилиндрической формы сосуд, назы- ваемый холявой. Есть несколько способов разделки холяв, но мы не будем здесь описывать каждый из них в отдельности. В ос- нове все же лежит опять-таки на- борка стеклянной массы из ванны трубкой, затем приготовление баночки, и дальнейшие операции, как это по- казано на рис. 156. Нижняя шарообразная часть хо- лявы разрывается так: к середине ее Рис. 156. Разделка листового стекла выдува- нием холявы. прилепляют с. помощью железки ко- мочек жидкого стекла, затем;* заткнув пальцем сосок трубки, нагревают дно холявы с налепкой в окне печи; при этом, вследствие образовавшегося в холяве от. расширения нагретого в ней воздуха, давления, холява лопается в месте налепки, так как это место горячее, а следовательно мягче осталь- ных частей холявы. Края образо- вавшегося неровного прорыва обре- заются ножницами. После, этого, мастер еще раз нагревает нижнюю часть хо- лявы и быстрым вращением развер- тывает загнутые края, получая: ци- линдр. Иногда, вместо налепки* просто протыкают железкой разогретое дно. Существует и другой, более простой способ: дно холявы отрезают, для чего из него берут расплавленное стекло и в виде нити обматывают им холяву у дна. Затем после снятия этой сте- клянной нити к нагретому месту при- касаются холодным железным предме- том, и дно холявы отваливается. Трубку отделяют от холявы при- косновением мокрой железки. Холявы подвергаются закалке в таких же за- пальных рукавах, какие описаны при производстве бутылок. Наконец от холявы,отделяют верхнюю коническую часть (колпак), для чего обводят во- круг раскаленным железным крючком и затем капают на разогретый пояс водой, отчего получается ровная кру- говая трещина. Полученный цилиндр разрезывают по длине его алмазом. Разрезанный цилиндр должен быть расправлен, чтобы из него получился стеклянный лист. Эта операция про- изводится в правильной печи на особо тщательно приготовленных из огне- упорной глины, очень гладких, отпо- лированных и выверенных по линейке плитах, называемых разводными лавами. Существует много различ- ных правильных печей. Очень распро- странена печь Б ь е в е с газовым ото- плением, изображенная на рис. 167. Холява подогревается в канале Z, за- тем кладется на лаву 3, на ней раз- водится и правится, затем передви- гается в отделение J5T, где несколько остывает, а потом проходит запальный рукав F, в котором, постепенно про- двигаясь к выходу, совершенно охла- ждается и затем идет на сортировку и упаковывается в деревянные ящики с соломой. Движение лав в правиль- ной печи Бьеве происходит путем пе- редвижения вагонных тележек, при чем обе половины ее работают попе- ременно. Самая разводка и правка холявы показана на рис. 158 и 159. Холява размягчается от жара правиль- ной печи, и вследствие этого края ци- линдра начинают расходиться.. Мастер при правильной печи помогает краям развернуться так, чтобы холява легла ровным листом, всеми четырьмя углами на лаву,, после чего разглаживает лист обугленной деревянной чуркой, насаженной на длинную железную
СТЕКЛОДЕЛИЕ 167 рукоятку. После каждой холявы чурка лучается брак, обрезки от холяв и охлаждается опусканием в ведро с во- пр., которые снова поступают в печь Рис. 159. Правка холявы. Рис. 157. Разводная печь Бьеве.- дой. Правка холяв требует большой аккуратности и навыка, так как не- правильная работа может дать мно- Рис. 158. Разводка холявы. го боя и брака уже готового окон- ного листового стекла. В процессе работы как оконного стекла, так и стеклянной посуды по- для переработки. Листовое стекло выпускается в про- дажу самых разнообразных раз- меров, Иногда доходящих до очень значительных, напр. 1 600 мм на 700 мм или даже (правда, в редких случаях) по особым заказам — 2 400 мм на 1 350 мм. Обыкновенные же размеры оконного полубелого стекла, такого, которое идет са- мому широкому потребителю,— 720 мм на 720 мм или 720 мм на 675 мм. Из изложенного выше видно, как сильно зависит стеклоделие от мастера. Оно требует большой ловкости рук, искусства его и вместе с тем—значительной фи- зической силы, чтобы держать на весу и все время раскачивать и передвигать тяжелые Холявы, вес которых доходит иногда до 15—16 кг. Эту работу он должен про- изводить стоя, в непосредственной близости от раскаленной печи с рас- плавленным стеклом и сильно напрягая свои легкие и органы дыхания. Все эти условия не могут считаться нор- мальными; они крайне неблагоприятно отражаются на здоровье рабочего и приводят к преждевременному изна- шиванию всего его организма. Вот почему мысль человека уже издавна была направлена на то, чтобы и в об- ласти стеклоделия заменить человека машйной, облегчить и упростить труд рабочего и удешевить изделие. Еще в середине прошлого столетия были предложены разные приборы,
168 ИНЖ. Г Д. МАРИЕНГОФ заменяющие работу легких рабочего механическим дутьем. Но первые по- пытки были неудачны. Лишь около 25 лет тому назад были изобретены машины, работа с которыми дала хо- рошие результаты, и которые сейчас применяются на многих заграничных заводах (приборы Апперта). Но не только в направлении замены челове- ческих легких механическим дутьем работало техническое творчество. В наше время изобретены машины, которые дают возможность дешевого получения механическим путем целого ряда изделий из стекла, являющихся предметами массового производства. Существуют и работают также машины для производства листового оконного стекла, как, например, машина Фурко, которая основана на идее не- прерывного вытягивания из стеколь- ной ванны жидкого стекла в виде широкой ленты, которая затем путем целого ряда операций превращается в оконное стекло. Такие машины теперь установлены и на некоторых стекольных заводах СССР. Цветные стекла* Когда мы говорили о составе стекла и его свойствах, мы указывали, что они зависят от каче- ства материалов, из которых варится стекло. Применяя разные составы для приготовления стеклянной массы, при- бавляя к ним те или иные примеси, можно почти бесконечно разнообра- зить сорта получаемого стекла. Прежде всего несколько слов о так называемых цветных стеклах. Их мо- жно получать любых оттенков и цве- тов, путем добавки незначительных количеств разных химических соеди- нений. Красные стекла получаются от добавки соединений меди и солей зо- лота; особо красивые, кроваво-крас- ные оттенки дают первые. Фиолетовые стекла получаются добавкой значительных количеств пе- рекиси марганца. Синие цвета сообщаются окисью ко- бальта и окисными соединениями меди. Желтый цвет придается углем, окрашивающим стекло в прекрасный золотисто-желтый цвет, соединениями урана, хлористым серебром или, нако- нец, окисью железа в надлежащей пропорции. Зеленые стекла получаются до- бавкой окиси хрома или окиси меди. Наконец, черные стекла, обыкно- венно называемые гиалитами, и которые, собственно, не черны, но на- столько темнозелены или буры, что в отраженном свете кажутся черными, а в тонких слоях имеют особую окрас- ку,— получаются прибавлением зна- чительных количеств окисей хрома, кобальта, перекиси марганца и пр. Непрозрачные (глухие) стекла известны разных сортов под названием молочного, опалового, алебастрового и пр. и идут для приготовления раз- ных ваз, ламповых колпаков, абажу- ров и пр. Они получаются добавле- нием к стеклу костяной золы, окиси цинка, окиси олова, минералов — крио- лита, плавикового и полевого шпа- тов. Ледяное стекло, по внешнему виду напоминающее ледяную поверх- ность, готовится путем погружения баночки на мгновение в воду; при этом она растрескивается, после чего снова разогревается и осыпается сте- клянным порошком. Рифленое стекло получается путем выдувания холявы в форму с бороздчатой внутренней поверхно- стью. Хрусталь. Всем известно, что такое хрусталь. Это то же стекло, а сле- довательно — силикат. Но тогда как обыкновенное стекло является двой- ным силикатом кальция и натрия (иногда калия), хрусталь является двойным силикатом калия и свинца. Поэтому масса, из которой варится хрусталь, поскольку от последнего требуется исключительная чистота,про- зрачность и белизна, составляется из особо тщательно отсортированных и очищенных материалов. В ее созтав входит поташ, свинцовый сурик, белый песок, иногда бура, селитра и пр. Хрустальная посуда работается выду- ванием и прессованием, или и тем и
СТЕКЛОДЕЛИЕ 169 другим вместе. Плоские предметы — тарелки, блюдца — вырабатываются только прессованием, другие выдува- нием в разборные формы. Варка хру- сталя производится в небольших Гор- шковых печах; масса особенно тща- тельно перемешивается и провари- вается. Хрусталь отличается кроме вышеуказанных свойств, сильным лучепреломлением и равномерностью состава. Изделия из хрусталя обычно всегда подвергаются шлифовке (гране- нию) и гравировке. Обыкновенно для получения грани пользуются станком вроде токарного, при чем шлифование идет в три приема: сперва шлифуют водой и песком на круге из железа или меди, затем камнем с водой на круге из твердого песчаника и, на- конец, полируют на деревянном (иногда обтянутом войлоком), пробковом или оловянном круге с помощью железного сурика (колькотара). Резьба и гравиро- вание производится алмазными рез- цами или также на шлифовальном станке при помощи маленьких кружков. Приготовляя хрусталь из материалов совершенно исключительной чистоты и, главное, прибавляя значительные количества свинца, удалось получить искусственные драгоценные камни, обладающие очень сильным лучепреломлением и весьма тяжелые. Это так называемые стразы, кото- рые ныне являются предметом про- мышленного производства. Близки к хрусталю по чистоте и свойствам оптические стекла, которые приготовляются всегда в не- больших количествах и с большими трудностями. Чтобы получить одно- родное стекло, массу тщательно про- мешивают и после проварки в Гор- шковой печи быстро охлаждают. По- лученный кусок стекла раскалывают по имеющимся трещинам, и отдельные куски подвергают тщательному опти- ческому исследованию, а затем, в слу- чае удовлетворительных результатов, каждый такой кусок кладут в углу- бление нужной формы, сделанное в пе- ске, насыпанном в форму, и ставят в небольшую печь с муфелем. Под влия- нием жара сгекло размягчается, при- нимает форму углубления и затем шли- фуется наподобие хрусталя на мед- ных кругах с наждаком и маслом. Иногда куски стекла после размягче- ния их в печи подвергают в горячем состоянии прессованию, и из получен- ных кусков правильной формы на шлифовальных станках получают опти- ческие стекла, вогнутые или выпуклые. Кроме шлифования применяются еще другие способы механической об- работки стекла. Для того чтобы сделать стекло матовым, существуют два способа. Первый способ, травление, заключается в применении плавиковой кислоты, химически действующей на стекло. Для того чтобы получить на стекле рисунок путем травления, его покрывают тонким слоем воска, на котором граверной иглой процарапы- вают рисунок, и затем на него нали- вают раствор плавиковой кислоты. Через некоторое время раствор смы- вают, воск очищают, и на стекле по- лучается матовый рисунок. Можно получить разные оттенки этого ри- сунка, если на отдельные части его действовать плавиковой кислотой бо- лее или менее продолжительное время. Для получения на восковой поверх- ности рисунка, для последующего его травления плавиковой кислотой, теперь применяют особые машины (панто- графы), которые дают возможность наносить рисунок одновременно на несколько однообразных стеклянных изделий; напр. можно сразу получить одинаковый рисунок на 20 стаканах, в очень короткое время и с помощью лишь одного рабочего (см. печатание тканей). Второй способ, более удобный, за- ключается в действии на стекло силь- ной струи песка посредством особого аппарата. Смотря по продолжитель- ности действия струи песка получается более или менее матовое стекло; те участки стекла, которые не должны быть матовыми, просто заклеиваются на время обработки бумагой. Зеркальное стекло и приготовление зер- кал. В заключение вкратце опишем
170 ИНЖ. Г. Д. МАРИЕНГОФ производство зеркального сте- кла и зеркал. В прежнее время зеркальное стекло также готовилось выдуванием. Но теперь его работают исключительно отливкой. Требова- ния, которые предъявляются к каче- ству зеркального стекла, почти те же, что и для хрусталя. Оно должно быть безукоризненно прозрачно, бесцветно, гладко и ровно. Масса для зеркаль- ного стекла варится, поэтому, из наи- чистейших материалов. Почти всегда Рис. 160. Стол для отливки зеркального стекла. пользуются горшковыми печами. Гор- шок с готовым сваренным стеклом извлекается из печи, механически захватывается особыми громадными щипцами, и затем стекло с помощью опрокидывающего приспособления вы- ливается на чугунные гладкие доски (рис; 160) и прокатывается тяжелым вальцом. После этого стекло поступает в закальную печь, где медленно осты- вает в течение двух-трех дней. Зака- ленное стекло выносится на деревян- ные гладкие столы, тщательно осматри- вается и режется по трещинам (если таковые есть) так, чтобы было возможно меньше обрезков. После этого оно шлифуется на особых машинах сперва крупным, затем мелким песком и, наконец, окончательно окисью железа (железным суриком) с помощью вра- щающихся кругов, обтянутых вой- локом. Перед выпуском стекло тща- тельно осматривается в темной ком- нате, при свете лампы, что позволяет хорошо заметить все его мелкие не- достатки. Для приготовления зеркал, задняя поверхность зеркального стекла по- крывается каким-нибудь металлическим слоем, отражающим падающие на него лучи света. Раньше для этого поль- зовались амальгамой олова. Теперь большей частью пользуются выделе- нием металлического серебра из его соединений. Для этого на предвари- тельно хорошо высушенную и вычи- щенную поверхность стекла наливают раствор ляписа (азотнокислое серебро) и смесь надлежащих растворов, кото- рая через несколько минут начинает мутнеть; через 1/2 часа все серебро оказывается выделенным плотным сплошным слоем на поверхности стекла. Тогда, слив раствор и высушив зерка- ло, заднюю поверхность его для проч- ности покрывают лаком. Как в СССР, так и в довоенной России вся потребность в стеклянных изделиях почти целиком удовлетворя- лась отечественным производством. Ввоз к нам стеклянных изделий был сравнительно небольшим, что видно из следующей таблицы, в которой по- казано производство, ввоз, вывоз и потребление стеклянных изделий в 1912 году вт (см. табл, на 171 стр). Производство электрических ламп. Быстрыми шагами идет электрифика- ция СССР, с каждым днем ширится, растет и множится сеть больших и малых электрических станций и со- путствующая им сложная паутина электрических проводов, по которым разносится живительным потоком элек- трический ток, дающий нам и движе- ние, и тепло, и свет. И одновременно е этим ростом все* дальше и глубже, на пути от больших городов до глу- хих медвежьих углов, проникает ма-
СТЕКЛОДЕЛИЕ 171 Наименование изделий Производ- ство Ввоз Вывоз Потре- бление Бутылки 178 790 1550 — 180 340 Листовое (оконное) стекло 131 150 4 474 800 134 824 Зеркальное стекло и зеркала . 4 510 — 322 4188 и 10 300 Посудное стекло и др. изделия 50160 2 500 2 500 50 160 Всего. . . . . . . 364 610 8 524 3 622 369 512 и 10 300 м3. ленький, мгновенно загорающийся и ярко светящий пузырек электри- ческой лампочки. Отчего же светится электрическая лампочка? Поворачивая выключатель патрона, мы тем самым даем возможность элек- трическому току найти путь через лампу. Известно, что при пропускании электрического тока через тела, на- ная проволока окружена воздухом, то она очень быстро соединяется с кис- лородом его и сгорает. Чтобы этого не было, нужно из стеклянной груши, в которой помещена проволока, либо выкачать воздух, либо заменить его каким-нибудь газом, не содержащим кислород и, следовательно, не под- держивающим горения, напр. азо- том. Рис. 161. Тис. 16%. Рис. 163. Рис. 167. Рис. 164. Рис. 165. Рис. 166. Изготовление электрической лампочки. зываемые проводниками (к ним относятся почти все металлы и целый ряд других материалов), последние ра- зогреваются. Если, как говорят, со- противление проводника доста- точно велико и через него пропущен достаточно сильный ток, то можно нагреть его до раскаленного состо- яния, при котором он начинает из- давать более или менее сильный свет. Вот на этом свойстве техника и ос- новывает использование электриче- ского тока для целей нагревания и освещения. Но если такая раскален- В первых электрических лампах применялась очень дорого стоившая платиновая проволока, которая потом была заменена угольным волоском. Последний был постепенно вытеснен опять металлической проволокой из особо тугоплавких металлов — тантала, осмия, вольфрама, а в дальнейшем из различных их сплавов. Эти лампы имеют перед угольной то преиму- щество, что они дают сильный белый свет и расходуют в 2 с лишним раза меньше электрического тока. Как же изготовляются эти лампочки?
т ИНЖ. Г. Д. МАРИЕНГОФ Сперва делается внутренняя часть лампочки. Берется определенной длины и, толщины стеклянная трубочка (рис. 161), у одного конца которой делается раструб (рис. 162). Затем в нее вста- вляют со стороны раструба две мед- ных проволочки, в середину которых впаян кусочек из особого сплава (так называемого „платинита*) никеля и железа, показанный на рис. 163 бук- вой 6, и припаивают на огне как раз этим местом проволочки к трубке, которую тут же сплющивают; тем са- мым проволочки совершенно закрепля- ются в стекла (рис. 164? а, б, в, »). в стеклянную грушу (колбу) через открытую нижнюю часть. Эта колба имеет в верхней части отверстие, к ко- торому припаивается стеклянная труб- ка (рис. 168). К открытому горлу кол- бы припаивается краями раструба при- готовленная ранее внутренняя часть (рис. 169). Затем, присоединив верхнюю трубку колбы к воздушному насосу, выка- чивают из лампочки воздух и запаи- вают отверстие (рис. 170). Стеклян- ная часть лампы посредством гипса соединяется с так называемым цоко- лем, имеющим наружную латунную Рис. 168. Рис. 169. Рис. 170. Рис. 171. Рис. 172. Изготовление электрической лампочки. Затем к верхней части сплющенной трубки напаивают стеклянную палочку с двумя поясками у концов (рис. 165 а, б). В эти пояски впаивают тонкие крючки, внизу медные, а вверху — из металла „молибдена* (рис. 166), между которыми натягивается тонкая нить из какого-либо указанного ранее ме- талла или сплава (чаще всего воль- фрама и осмия) так, как это показано на рис. 167. Концы маталлической нити прикрепляются к медным прово- лочкам, впаянным в стеклянную трубку. Впоследствии ток будет проходить в лампочку именно по этим проволоч- кам и раскаливать добела паутину из металлической нити. Построенную таким образом вну- треннюю часть лампы вставляют затем резьбу, к которой припаивается одна проволочка, входящая в лампу, и осо- бую пластинку у основания, к кото- рой припаивается другая проволочка (рис. 171). Лампочка в таком виде готова (рис. 172). При употреблении лампочка ввин- чивается своим цоколем в особо устро- енный патрон, присоединенный к элек- трической проводке, через кото- рый и вводится в нее электриче- ский ток. В настоящее время в СССР выра- батывается в месяц около 1 500 000 электрических ламп. Стеклянные ча- сти (колпачки) вырабатываются на двух заводах. Это производство сильно развилось у нас в последние годы.
КЕРАМИКА. Инж, Г. Д. Мариенгоф, Гончарное производство, занимаю- щееся изготовлением разного рода гли- няных изделий, иначе называется керамикой, а продукты этого производ- ства— керамическими или керамико- выми изделиями. Искусство изготовления гончарных изделий известно человечеству с неза- памятных времен и существовало еще в доисторические времена, на заре че- ловеческой культуры. Оно процветало, повидимому, в Асси- рии и Вавилоне, особенно же в Египте, о чем свидетельствуют многочисленные вазы и статуэтки, найденные при рас- копках. Из Египта гончарное искусство проникло в древнюю Грецию, затем стало известно римлянам и распро- странилось повсеместно. Керамиковое производство достигло особенно значительного развития в Англии, Франции и Германии в эпоху средних веков. XIX и XX столетия со- здали крупную керамиковую промыш- ленность, введя массовое производство керамических изделий и значительно расширив применение их в технике. Состав изделий. Основным и главным материалом при производстве гончар- ных изделий является глина самых разнообразных сортов. Запасы глины в природе неисчерпаемо велики, встре- чается она почти всюду. Глина получилась в результате раз- рушения некоторых древних горных пород (гранит, гнейс и др.), подвер- гавшихся длительному совместному действию воды, холода, солнца и др. факторов и давших в конечном итоге так называемый каолин, являющийся химически чистой глиной. Этот каолин представляет из себя химическое соеди- нение кремнезема с глиноземом (окисью алюминия) и водой. Однако громадное большинство природных глин имеет значительное количество разнообразных примесей, перешедших в них либо из основной горной породы (в том случае, если глина осталась на месте своего образования), либо во время переноса ее (в том случае, если она унесена и отложена текущей водой в другом месте). Каждой глине присущи некоторые основные свойства. Первое, это — пластичность, т.-е. способность при замешивании с водой давать тесто, сохраняющее при- данную ему форму. Однако это цен- ное свойство глина теряет, если ее нагреть до 300° и выше. Чистые, очень пластичные глины на- зываются жирными; наоборот, глины мало пластичные называются тощими. Отчего зависит пластичность, точно не выяснено. Второе ценное свойство глин — их огнеупорность, т.-е. способность выдерживать без изменения высокую температуру; это свойство также в
ИНЖ. Г. Д. МАРИЕНГОФ Ш очень сильной степени зависит от со- става глины. Третье — усадка, т.-е. уменьше- ние в объеме при сушке и обжиге, что зависит от выделения из пористого теста частиц воды. Усадку можно уменьшить прибавлением некоторых примесей. После усадки дальнейшим повышением температуры можно добиться спека- ния глины, т.-е. такого состояния, когда глина делается очень плотной, не пористой и при котором, при даль- нейшем увеличении жара, она уже плавится. Наконец, очень важным и ценным свойством глины является ее способ- ность отмучиваться. Этим отмучи- ванием пользуются в керамическом про- изводстве для очистки глин. Если глину размешать с водой, то сперва на дно сядут тяжелые примеси (песок и пр.), а частицы чистой глины остаются взве- шенными в воде и лишь спустя долгое время также, сядут на дно. На рис. 173 показано обычно применяемое на прак- тике устройство для отмучивания глины, в котором вода, смешанная с глиной, постепенно перетекает по желобам из ящика в ящик, при чем последова- тельно осаждаются сперва крупные, потом мелкие примеси, и в последнем ящике уже содержится почти чистая глина. Глины бывают самых разнообразных цветов — от чисто белого (каолин) до темнокрасного. Разные примеси в боль- шем или меньшем количестве обусло- вливают и разные цвета и оттенки глины. Примесь окиси железа окраши- вает ее в красный цвет, примесь за- киси железа — в зеленоватый, примесь закиси марганца — в голубой и т. д. По своему составу и назначению глины делятся на следующие основные сорта. 1. Фарфоровая глина — очень чистая, почти каолин, высоко огне* упорна. Если такая глина после обжига остается совершенно белой, то она идет для приготовления дорогих фарфоро- вых изделий. Такие глины, однако, сравнительно редки. Чаще глина после обжига приобретает желтоватую или розоватую окраску; такие глины назы- ваются просто огнеупорными и идут для приготовления более дешевых изделий. 2. Фаянсовая глина содержит несколько большее количество приме- сей, огнеупорна и очень пластична. Лучшие сорта ее, белеющие после обжига, идут на изготовление белой фаянсовой посуды, худшие — для из- делий более низкого качества. 3. Гончарнаяглина имеет много примесей, пластична, но мало огне- упорна, разных цветов, после обжига переходящих большей частью в красный Рис. 173. Устройство для отмучивания глины или желтый. Служит для производства дешевых глиняных изделий. 4. Кирпичная глина содержит очень много примесей, мало пластична и мало огнеупорна, почти всегда темно- красного цвета. Идет для изготовления простого красного строительного кир- пича. Для повышения пластичности иногда прибавляют к тощим глинам жирные, а чтобы уменьшить усадку в пластич- ной глине, ее, как говорят, отощают прибавлением до формовки примесей, непластичных и не обладающих свой- ством усадки. Из таких примесей чаще всего употребляют песок, молотый кварц или так называемый шамот, т.-е. сильно прокаленную глину, которая не обладает свойством пластичности. Дня уничтожения пористости и при- дания плотности, к глине прибавляют, если нужно, легкоплавкие вещества, так называемые плавни, которые и заполняют поры глины при сравни- тельно низкой температуре. Из таких плавней чаще всего употребляется полевой шпат, мел и другие. Наконец, для того, чтобы сделать пористое глиняное изделие непрони-
КЕРАМИКА 176 цаемым для жидкости, или просто для украшения, его покрывают глазурью, т.-е. тонким слоем особого стекла. Керамиковые изделия прежде всего делят на два основных вида: 1) изде- лия из пористой массы (или, как го- ворят, с пористым „черепкоми) и 2) изделия из спекшейся массы, непрони- цаемой для жидкости. I. Пористый товар имеет матовый излом, впитывает влагу, прилипает к языку; он делится на следующие виды: 1. Черепок окрашенный, не звонкий при ударе: а) легкоплавкий, — а именно обыкно- венный красный строительный кирпич, Рис. 174. Полый кирпич. иногда полый (рис. 174), или фасон- ный (рис. 175), глиняная черепица раз- ной формы, цветочные горшки; Рис. 175. Фасонный кирпич. б) тугоплавкий, огнеупорный товар: шамотный кирпич, употребляемые в технике кварцевые, динасовые, магне- зитовые и др. кирпичи особого на- значения (стеклоплавильные горшки, тигли, муфеля и т. п.). 2. Черепок звонкий: а) желтоватого или красноватого цвета, покрытый или не покрытый гла- зурью; сюда относятся так называемые терракотовые художественные изделия и украшения, облицовочный кирпич, затем простая, часто глазурованная до- машняя и кухонная посуда (горшки, чашки, миски, крынки), сделанная из горшечной глины, печные изразцы, покрытые белой глазурью, так назы- ваемая майолика, цветные глазуро- ванные изделия, окрашенные разными красками до глазуровки и, наконец, простая дешевая фаянсовая посуда, покрытая белой глазурью; б) белый; сюда относится: тонкий бе- лый фаянсовый товар, покрытый про- зрачной глазурью, часто с цветным узором. П. Товар с плотным спекшимся (так называемым „клинкерованным “) череп- ком, имеет гладкий, раковистый, не пристающий к языку излом. 1. Черепок непросвечиваю- щ и й, естественно окрашенный, не пе- реносящий высокого жара и резкой перемены темпера- туры; а) неглазурован- ный, — к которому относится так на- зываемый мостовой кирпичный клин- Рис. 176. мостовый кер, идущий для кирпичный клинкер, замощения улиц (рис. 176 ), затем метлахская плитка для полов (рис. 177) самых разнооб- разных цветов и рисунков; Рис. 177. Метлахские плитки. б) глазурованный, или так называе- мый каменный товар: разные химические аппараты, керамиковые канализацион- ные трубы, наконец, более тонкие вазы и пр.; обыкновенно этот товар глазу- руется. 2. Черепок просвечиваю- щий белый (редко искусственно окрашенный), глазурованный и неглазурованный. а) очень огнеупорный, твердый фар- фор, готовится из каолина и самого чистого песка и полевого шпата и по- крыт очень тугоплавкой глазурью;
176 ИНЖ. Г. Д. МАРИЕНГОФ 0 менее огнеупорный, мягкий фарфор; в) неглазурованный, бисквитный фар- фор. Все фарфоры идут для при- готовления высокохудожественных и ценных изделий. Изготовление красного кирпича. Обык- новенный красный кирпич, имеющий столь широкое потребление в строи- тельном деле, изготовляется следующим образом. Прежде всего соответственным обра- зом подготовляется глина, при чем главной задачей тут является придание ей, по возможности, равномерного со- става. Обыкновенно ее заготовляют (выкапывают) осенью и оставляют на зиму на воле с тем, чтобы проникшая в нее и замерзшая вода как следует разрыхлила ее. Редко глину отмучи- вают. Иногда отощают ее добавками песка, при чем в этом случае тщательно перемешивают смесь в так называемой глиномялке, или тоншнейдере (рис. 178), Рис. 178. Глиномялка. в котором задаваемая сверху, в виде теста смесь постепенно опускаясь вниз, тщательно режется и разминается вра- щающимися в цилиндре ножами, а за- тем выходит из машины в готовом виде. При ручной работе заготовленную глину просто проминают, перелопачи- вают и пускают в дело. Приготовлен- ная описанным образом глина может быть сформована в кирпичи и ручным и машинным способом. И тот и другой существуют по сие время. Ручная работа заключается в том, что мастер берет ком подготовленной глины, несколько больший, чем объем формы, и с силой бросает его в зара- не*7 смоченную и обсыпанную песком Рис. 179. Форма для формовки сырца руками, форму (рис. 179); затем он срезает из- лишек глины скалкой и выкладывает сформованный таким образом сырец на посыпанную кирпичом доску. Уложен- ные на доску кирпичи в сырце отно- сятся в длинные, низкие, открытые с боков деревянные шатры, где они сохнут на полках. Сушка продолжается от 3 до 14 дней, при чем сырец защи- щают от ветра и непогоды приставляе- мыми с нужной стороны сбоку шатров переносными щитами. Гораздо совершеннее и несравненно быстрее идет машинная формовка сырца. Она производится в особых ма- шинах, называемых кирпичными прессами, в которых имеется опи- санный уже выше тоншнейдер. Из тоншнейдера масса выходит под давле- нием через мундштук в виде непре- рывной ленты, поперечное сечение которой равно размерам кирпича. Эта лента разрезается проволоками, натя- нутыми на откидную раму, на кирпичи желательного размера, которые уже
КЕРАМИКА 177 затем идут на сушку. На рис. 180 по- казана одна из таких машин. Просушенный сырец поступает на обжиг. Последний производится при Рис. 180. Ленточная кирпичеделательная машина. кустарном производстве в простых, так называемых, напольных печах, ко- торые очень невыгодны в смысле рас- хода топлива. через все последующие камеры и вы- ходят в дымовой канал через отвер- стие в первой камере (так как даль- нейший путь газа по кольцу печи прегражден поперечным бумажным щи- том, приклеенным к выступам кольцевого коридора между 1-й и 2-й камерой). Все дымовые каналы G в других ка- мерах и входные двери, кроме пустой второй камеры, конечно, закрыты. То- пливо в обжигаемую камеру вводится через отверстия в своде. Ясно, что газ, прошедший последо- вательно все камеры, отдаст почти все свое тепло и уйдет из последней камеры в дымовую трубу настолько охлажден- ным, что не повредит бумажного листа. Воздух, необходимый для горения, вхо- дит через дверь в пустой второй камере. Затем обжиг переносят в камеру че- твертую, пятую, шестую, седьмую — дойдя до которой переносят бумажный щит, поставив его теперь между 2-й Рис. 181. Печь Гофмана для обжига кирпича (план). На крупных заводах обжиг теперь повсеместно производится в „коль- це в о й“ печи, изобретенной Гофманом. Эта печь, вследствие использования в ней тепла газов почти до конца, дает огромную экономию, сберегая до 3/4 топлива, идущего при обжиге в обыкновенных печах. Печь Гофмана на 16 камер изобра- жена на рис. 181 (план) и 182 (попе- речный разрез). В каждую камеру по- мещается до 30 тысяч штук кирпича. Если, допустим, в данный момент об- жигается кирпич в третьей камере, то горячие дымовые газы идут из нее и 3-й камерой. Дымовой канал откры- вают и закрывают двери в уже загру- женную к тому времени сырцом вторую Рис. 182. Печь Гофмана (поперечный разрез). камеру, тогда как третья камера, уже достаточно охлажденная током свежего воздуха, все время шедшего из соседней П. M. Лукьянов. Популярно-техническая энциклопедия. 12
178 ИНЖ. Г. Д. МАРИЕНГОФ второй камеры, ставится на разгрузку. Таким образом, когда начнется обжиг в восьмой камере, то третья будет раз- гружаться, четвертая, пятая, шестая и седьмая — охлаждаться, а все осталь- ные будут подогреваться. Таким обра- зом работа ведется последовательно и непрерывно, и печь дает в день по 30000 штук обожженного кирпича. В печи Гофмана можно обжигать, понятно, не только кирпич, но и другие материалы. Изготовление гончарных изделий. Опишем еще вкратце производство гли- няных гончарных изделий. Пригото- вленное глиняное тесто надлежащего состава и свойств подвергается фор- мовке. Формовка производится либо от руки, либо на формовальном кругу, а также в гипсовых формах и, нако- нец, машинным способом. Ручная формовка применяется сра- внительно редко, только для каких- нибудь специальных изделий и заклю- чается в лепке данного предмета от руки из глиняного теста. Чаще всего для формовки пользуются так называемым кругом. Последний состоит из вращающейся вертикальной оси, на которую насажены два круга: широкий нижний, в который упираются ноги мастера и вращают его (а тем самым и ось) с желаемой степенью быстроты, и более узкий — верхний, на котором и происходит формовка. Взяв ком глины нужной величины, формовщик кладет его на круг и при вращении последнего, соответственными движениями пальцев и ладоней рук постепенно придает ему нужную форму: горшка, чашки, вазы и т. п. Если фор- муемый предмет имеет более сложные очертания с разными поясками и пр., то формовщик употребляет деревянные линейки, шаблоны, циркуля и т. п. Ручки, носики и пр. формуются особо и приклеиваются жидкой глиной к основному телу предмета. Более сложные предметы формуются в гипсовых формах. Так как гипсовая форма пориста, то она вбирает в себя из глиняного теста влагу, изделие вы- сыхает и свободно отделяется от формы. Если изделие очень сложное, то форма часто делается разборной, чтобы облег- чить вынимание из нее высохшего из- делия. Для машинной формовки существуют специальные машины — прессы, на ко- торых выдавливаются, например, трубы или выпрессовываются тарелки, чашки и т. п. На рис. 183 показана, для при- Рис. 183. Машинная формовка тарелки. мера, машинная формовка тарелки: в металлическую форму, смазанную маслом, кладут ком глины, прижимают его сверху шаблоном, затем шаблон приподнимают и одновременно вытал- кивают из формы на подвижном дне готовое изделие. Такие машинные прессы работают очень быстро. Иногда изготовляют изделия отлив- кой: в разборную гипсовую форму наливают совсем жидко замешанную с водой глину. Вода впитывается в форму, а на внутренних стенках ее отлагается тонкий равномерный слой. После многократного повторения этого приема получают внутри формы изде- лие с достаточно толстыми стенками, которому дают высохнуть и затем вы- нимают из формы. После формовки изделия подвергают в специально отапливаемых помещениях сушке. Сушка ведется очень медленно и постепенно, так, чтобы обеспечить равномерную усадку изделия и избе- жать появления на нем трещин и ко- робления изделия. Чтобы окончательно лишить глину пластичности, остается подвергнуть из- делие действию высокого жара, так называемому обжигу в особых пе- чах — гончарных горнах — при температуре около 950°.
КЕРАМИКА 179 На рис. 184 показан новейший горн с так называемым обратным пла- менем. В нем жар из топок, в кото- рых топливо горит на колосниковых решетках, направляется сначала, бла- годаря особым вертикальным перего- Рис. 184. Горн с обратным пламенем. родкам, вверх и, уже отразившись от свода (см. стрелки), идет вниз, прони- зывая насаженный в горн сырец. После этого пламя уходит по каналам j), р Рис. 186. Горн для обжига фарфоровых изделий. в общий канал $, ведущий к дымовой трубе. Теплом газов, идущих от гор- нов, часто пользуются для отопления сушильных помещений, о которых речь была выше. Более просты, но зато менее экономны и хороши для обжига обыкновенные горны с восходящим пламенем, которые часто делают в несколько эта- жей (рис. 185). Тепло, уходящее из нижнего этажа, может быть еще до- полнительно использовано в верхнем. Если обжигаются дорогие изделия, то их ставят не прямо в печь, а за- ключают в особые капсули, защищаю- щие их от копоти и пыли (рис. 186). Рис. 186. Колонки капсул ей в печи для обжига фарфора. Обжиг гончарных изделий может производиться не только в горнах, но и в непрерывно действующих печах, на- пример^ кольцевых печах Гофмана и др. Особо ценные и дорогие фарфоровые изделия обжигают в так называемых муфелях, — совершенно закрытых камерах, в которых жар получается не непосредственно от топочных газов, а путем передачи тепла этих газов че- рез стенки муфеля, кругом которых идут дымовые каналы. 12*
180 ИНЖ. Г. Д. МАРИЕНГОФ Область применения керамиковых из- делий очень широка; в промышленности и технике, медицине, в домашнем быту и хозяйственном обиходе, в сельском хозяйстве, в лабораториях, в художе- ственных произведениях, в строитель- ном искусстве и архитектуре,— всюду они занимают почетное и видное место. Производство и потребление кера- мических изделий в довоенной России достигало 90—100000 тонн в год. В нижеприведенной таблице показаны производство, ввоз и потребление керамических изделий в 1912 г. в тоннах: Наименование изделий Производство Ввоз Потре- бление Фарфор Фаянс Гончарная посуда, огне- и кислотоупорные изде- лия и пр Искусств, строительные камни и черепица . . 28 400 31 700 645200 8336000 (2341 милл. штук) | 1855*) 57 760 149 370 64 255 702960 8 485 370 Всего . . . . • | 9041300 208985 9 252 585 *) Было вывезено 2300 т.
XI. СТРОИТЕЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА. Инж. Г. Д. Мариенгоф. Существует целый ряд веществ как природных, так и получаемых искус- ственным путем, которые обладают спо- собностью связывать, склеивать, крепко соединять между собой куски других материалов. В строительном деле для соединения между собой отдельных кирпичей и камней приходится ши- роко пользоваться целым рядом таких веществ. Вся эта группа материалов объеди- няется общим наименованием строи- тельных вяжущих веществ или цементов. Эти вяжущие веще- ства употребляются, однако, при по- стройках большей частью не в чистом виде, а в определенной смеси с песком и водой, с которыми они замешиваются в жидкое, удобное для работы камен- щика тесто, называемое строитель- ным раствором. Как самые цементы, так и пригото- вленные из них растворы обладают свойством через некоторое, более или менее продолжительное время твердеть, крепко соединяя между собой, напри- мер, два кирпича, между которыми на- ходится слой раствора. Это твердение происходит вследствие целого ряда хи- мических превращений (реакций), про- исходящйх в составе данного цемента. Если вяжущие вещества и их рас- творы отвердевают только на воздухе, то они называются воздушными цементами, если же они способны твер- деть на воздухе и под водой, то они относятся к гидравлическим це- ментам. Известь. К воздушным цементам от- носится обыкновенная строительная известь, называемая иногда едкой, жженой или негашеной известью. По- лучается она в больших количествах путем обжига известняка при темпе- ратуре около 1100°. Известняки рас- пространены по всей поверхности зем- ного шара и встречаются в самых разнообразных формах. Обыкновенный плотный известняк, мрамор, мел — все это разновидности известняка, обладаю- щие различной твердостью, цветом, сложением. Они сопровождаются боль- шим или меньшим количеством разных примесей и по химическому составу своему в основе всегда содержат угле- кислую известь. При действии высокой температуры углекислота отщепляется в газообразном виде, и остается едкая известь (окись кальция). Едкая известь имеет обширное при- менение в целом ряде отраслей про- мышленности— химической, металлур- гической, стекольной, сахарной и др. Но главное ее^применение — в строи- тельном деле. Как уже было сказано, в этом по- следнем случае она употребляется в виде строительного раствора, т.-е. сме- шанная с водой и песком в опреде- ленной пропорции,
182 ИНЖ. Г. Д. МАРИЕНГОФ Для приготовления раствора известь гасят. Если жженую известь полить водой (воды нужно взять приблизи- тельно одну третью часть по весу), то она быстро и очень сильно разо- греется, так что начинают выделяться пары воды; благодаря последним, от- дельные куски извести разрываются, пучатся и в конце концов рассыпаются в рыхлый белый или серый (в зависи- мости от цвета взятой жженой извести) очень объемистый порошок гашеной извести. Эта операция и называется гашением извести. Приготовление гашеной извести на постройках производится в так назы- ваемых творилах,— неглубоких ква- дратных ямах, обложенных досками. В них кладут куски жженой извести, поливают ее водой, перемешивают и оставляют стоять до тех пор, пока она не высохнет, и на поверхности ее не появится корка с трещинами Такую загашенную и покрытую коркой известь можно хранить долгое время. Для приготовления раствора берут из творила гашеную известь и смеши- вают ее в определенной пропорции с песком и водой, пока не получится жидкое тесто, которым и работают. Обыкновенно берут от Р/2 до 4 ча- стей песку на 1 часть извести. Чем жирнее была известь (т.-е. чем чище был известняк, взятый для обжига ее), тем больше можно примешивать к ней песка; наоборот — тощая (т.-е. полу- ченная из нечистых известняков) известь допускает добавку меньших количеств песка. Жирная известь га- сится хорошо, тощая — плохо. При твердении известкового раствора про- исходит, во-первых, высыхание его и, во-вторых, поглощение из воздуха угле- кислоты с обратным образованием угле- кислой извести. Чтобы ускорить эти химические реакции, надо, по возмож- ности, облегчить доступ воздуха к ча- стицам раствора, т.-е. сделать его пористым. Вот для этой-то цели, главным образом, и добавляется песок. Обжиг известняка на известь про- изводится в печах самого разнообраз- ного устройства. Разложение углекис- лой извести идет хорошо только тогда, когда выделяющаяся углекислота бы- стро удаляется из горячего простран- ства печи; это обстоятельство надо иметь в виду при постройке каждой из- вестково-обжигательной печи. Известь обжигают даже прямо в кучах или в простых напольных печах, какие были описаны при производстве красного кирпича. Очень распространены так называемые шахтные печи, в которые известняк непрерывно задается сверху, а снизу выгребается готовая гашеная известь. Эти шахтные печи могут ра- Рис. 187. Шахтная печь для обжига известняка. ботать на любом топливе; если они работают на угле, то он засыпается вместе с известняком и сгорает в печи. Для дров, нефти и пр. пристраивают сбоку особые топки; часто шахтныз печи устраивают с газовым отоплением. На рис. 187 показана такая печь,
СТРОИТЕЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА /83 дающая в сутки до 30 тонн извести. На больших заводах обжиг известняка с успехом ведут в описанных ранее кольцевых печах Гофмана. Цементы. Переходим к гидравличе- ским цементам, т.-е. к таким вяжущим веществам, которые обладают способ- ностью затвердевать не только на воз- духе, по и под водой. 11ервым применявшимся человече- ством гидравлическим цементом была гидравлическая известь, ко- торая получается путем обжига неко- торых сортов известняка, содержащих значительную примесь глины (20— 30%). Такие глинистые известняки называются мергелями. Обжиг мер- геля на гидравлическую известь про- изводится с большой тщательностью, так как гидравлическая известь гасится плохо. В настоящее время она применяется лишь в очень редких случаях. Следующим гидравлическим цемен- том был так называемый романский цемент, также получаемый слабым обжигом природных мергелей. Он со- держит значительное количество сво- бодной едкой извести. От гидравличе- ской извести романский цемент отли- чается тем, что он гасится не в ку- сках, а предварительно размалывается и хранится в бочках. Ввиду со- держания едкой извести хранить его довольно трудно. Ныне примене- ние романского цемента тоже очень ограничено. Существует целый ряд материалов, которые, будучи добавлены к обыкно- венной воздушной извести, придают ей свойства гидравличности. Эти веще- ства объединяются общим наименова- нием гидравлических добавок. Таковы — так называемые п у ц ц о л а- н ы, применявшиеся еще древними римлянами особые горные породы, на- ходимые, главным образом, в Италии и в свое время, до открытия порт- ланд-цемента, бывшие почти един- ственным материалом для всякого рода портовых сооружений и т. п. Эти пуц- цоланы в больших количествах выво- зились в другие страны. Сейчас пуц- цоланы совершенно вышли из употре- бления. Затем в Германии, по долине Рейна, имеется особая горная порода вулка- нического происхождения (вулканиче- ский туф), которая размалывалась и шла, как гидравлическая добавка, под названием трасса. Наконец, на некоторых островах греческого архипелага также находится вулканический туф, названный, по имени главного острова Санторино — санторинской землей. Так же, как и пуццолана, трасс и санторинская земля ныне совершенно вышли из употребления, будучи совер- шенно вытеснены портланд-це- ментом. Существует целый ряд и искусствен- ных гидравлических добавок: шлаки доменных печей, каменноугольная зола и другие,— все они носят общее название ц е м я н о к. Из них сейчас имеют значение только доменные шлаки, Мы видели выше, что все остальные гидравлические вяжущие вещества были вытеснены портланд-цементом, вырабатываемым и потребляемым ныне в огромных количествах. Сотни круп- нейших заводов заняты выработкой этого ценного материала. Портланд-цемент представляет из себя мельчайший зеленовато-серый порошок, получаемый путем сильного обжига до спекания смеси извести и глины и последующего измельче- ния ее. Отличительным свойством портланд- цемента является то, что он не содер- жит свободной едкой извести, так как последняя при высоком жаре обжига соединяется химически с веществами, входящими в состав глины. Портланд-цемент быстро твердеет (или, как говорят, „схватывается^) и на воздухе и под водой, превращаясь в результате целого ряда сложных хи- мических реакций в твердое, как ка- мень, вещество. Бетой. Применяется портланд-цемент редко в чистом виде, главным же обра- зом в виде цементного бетона,
ИНЖ. Г. Д. МАРИЕНГОФ 184 т.-е. раствора (цемент, песок и вода) в смеси с гравием и щебнем. При из- готовлении бетона, в зависимости от назначения его, применяют самые раз- нообразные пропорции. Большей ча- стью на 2 объема раствора берут 3 объема гравия и щебня. Самый рас- твор также составляется в разной пропорции: на 1 объем цемента берут от 1]/2 Д° i объемов песка. Как рас- твори, так и бетон, готовят либо много- кратным перемешиванием и перело- пачиванием вручную, либо в особых машинах, называемых бетоньер- ками. При постройках употребляют бетон литой и трамбованный, при чем из него возводятся стены, фундаменты, мостовые и т. д. Очень часто в строительном деле пользуются так называемым слож- ным, смешанным раствором, составлен- ным из портланд-цемента, гашеной из- вести и песка. Особо широкое и плодотворное применение за последние несколько десятков лет получило в строитель- ном деле сочетание железа и бе- тона. Дело в том, что железо, за- литое бетоном, прекрасно сохраняется в нем и от изменения темпера- туры меняет свой объем одина- ково с бетоном. Бетон обладает очень хорошим сопротивлением раз- давливанию, но плохо сопротивляется разрыву, тогда как железо хорошо сопротивляется разрыву. Железобетон. Если железную решет- ку или сетку залить бетоном, то мы получим очень стойкий и сильный материал, который называется желе- зобетоном. Инженерное искусство за последнее время широко восполь- зовалось этой возможностью и пода- рило человечеству прямо удивительные сооружения из железобетона. Мы имеем огромные здания, фабричные корпуса, башни, мосты, сделанные це- ликом из железобетона. В них, ко- нечно, заложена не простая железная сетка, а сделаны железные конструк- ции, основанные на сложнейших рас- четах и вычислениях. Производство портланд-цемента осно- вывается почти всегда на искусствен- ном приготовлении смеси глины и из- вести. Лишь очень редко встречаются природные мергельные известняки, дающие после обжига прямо портланд- цемент. У нас в СССР таким удачным исключением являются новороссийские портланд-цементные заводы. Изготовление портланд-цемента ве- дется ныне двумя способами: сухим и мокрым, иногда применяется промежуточный полумокрый способ. Наиболее распространен сухой спо- соб. Материалы, подвозимые к заводу из расположенных вблизи его разра- боток карьеров (непосредственная бли- зость известняковых и глиняных ме- сторождений к заводу при производстве цемента, понятно, обязательна), подвер- гаются прежде всего сушке горячими газами либо в особых сушильных башнях, напоминающих немного ранее описанные шахтные печи, либо в длин- ных (до 15 л«) наклонных, медленно вращающихся железных барабанах, в которых материал медленно продви- гается по всей длине, высушиваясь быстрым током горячих газов от вен- тилятора. После этого материалы под- вергаются дроблению, тонкому измель- чению и одновременному смешению на целом ряде дробильных и размалываю- щих машин. Смешение это должно быть очень тщательным, чтобы в резуль- тате получился совершенно однородный порошок. Просеянный порошок заме- шивается с небольшим количеством воды, и из него в такой же машине, какая была описана при производстве красного кирпича, формуются и ре- жутся кирпичи. Эти сырые кирпичи (цементный сырец) накладываются в клетку на вагонетки, которые прохо- дят через длинные сушильные каналы. Высушенный цементный сырец под- вергается обжигу в специальных пе- чах; теперь почти исключительно поль- зуются непрерывно действующими пе- чами, в частности, ранее описанными шахтными печами, затем кольцевыми печами Гофмана и, наконец, в послед-
СТРОИТЕЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА 185 нее время вращающимися (так на- зываемыми револьверными) печами. В последних сушеный цементный сы- рец медленно подвигается по вращаю- щемуся от зубчатых колес длинному наклонному железному цилиндру, вы- ложенному огнеупорным кирпичом (до 80 л<), навстречу топочным га- зам, идущим от нижней части ци- линдра, в которую вдувают уголь- устроенных больших цементных заводах совершаются автоматически посред- ством элеваторов, бесконечных рези- новых лент, желобов с бесконеч- ными вращающимися в них винтами и т. п. Мокрый способ отличается от сухого только в начальных операциях (до получения цементного сырца). До- бытые в карьерах материалы подвер- Рис. 188. Вращающаяся цементная печь. ную пыль, либо пульверизуют нефть (рис. 188). Обжиг в цементных печах идет при температуре 1 500°, так что смесь на- чинает спекаться. Обожженная смесь (цементный клинкер) подвергается тщательней- шему размолу и просеиванию, для чего большей частью пользуются шаровой мельницей, о которой гово- рилось в главе „Стеклоделие“. Затем она. поступает в склад и упаковы- вается в бочки, по 160 кг каждая, или в мешки. Все передвижения сушеных материа- лов, сырца и клинкера на благо- гаются отмучиванию в больших бас- сейнах, куда задается в определенной пропорции глина и мел. Получается совершенно однородный осадок смеси этих материалов, который подсуши- вается в особой печи и затем идет на формовку из него цементного сырца. А дальше следуют уже описанные выше операции. При пол у мокром способе отмучи- вается лишь один из сырых материа- лов, который потом смешивается с другим, измельченным в сухом виде. Понятно, что цементное производство все время находится под тщательным
t86 ИНЖ. Г. Д. МАРИЕНГОФ надзором заводской лаборатории, кото- рая контролирует все отдельные опе- рации, а также производит сложные испытания свойств выпускаемого в про- дажу цемента. Гипс и алебастр. В заключение упо- мянем еще об одном вяжущем строи- тельном веществе: гипсе и але- бастре. Получается он обжигом соответствующих минералов при очень невысокой (160—170°) темпе- ратуре. Употребление его сравнительно огра- ничено. Идет он главным образом для всякого рода лепных украшений, скульптур, а также для изготовления форм. Потребность в вяжущих строитель- ных материалах в нашей стране почти целиком удовлетворяется отечествен- ным производством. Часть портланд-цемента мы даже экспортируем (вывозим) в другие страны.
XII. ВЗРЫВЧАТЫЕ И БОЕВЫЕ ОТРАВЛЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА. Инж. П. Г. Сергеев. ВРЫВЧАТЫЕ BEBJECTBA. Превращения одних веществ в дру- гие носят название химических реак- ций. Многие химические реакции, например горение веществ в кисло- роде воздуха, производят теплоту и свет. Из числа таких реакций „взрыв- чатые14 реакции представляют боль- шой и практический и теоретический интерес. Если, например, уголь смешать с се- литрой очень тесно — так, чтобы около каждой пылинки горючего находился запас кислорода, достаточный для ее сжигания, в форме легко распадаю- щегося кислородного соединения, селитры — и воспламенить смесь в од- ном месте, то горение начнет с огром- ной скоростью проходить по всей массе смеси. Сразу образуется много газообразных продуктов горения; на- каленные до высокой температуры, они быстро займут большой объем, и мы увидим пламя, услышим удар этих га- зов об окружающий воздух, — иными словами, заметим взрыв. Взрывчатыми реакциями мы назы- ваем такие, при которых образуются газообразные продукты, отделя- ется много энергии (в виде тепла), и — самое главное — процесс протекает крайне быстро. Один килограмм угля, сгорая в топке, выделяет около 8000 кало- рий; если бы это тепло мы нацело превратили в работу, то мы полу- чили бы около 3 400 000 килограммо- метров 2). Килограмм черного пороха выделяет при взрыве всего лишь около 700 ка- лорий (или около 300000 килограм- мометров); это объясняется тем, что в порохе сравнительно мало угля. Однако сжечь уголь в топке мо- ментально нельзя и, значит, сосредо- точить запасенную в нем работу на протяжении малого периода времени невозможно. Взрыв же пороха длится около ’Доо секунды, производя за этот промежуток такую же работу, какую произвели бы 10 человек, работая в течение одного часа. Величина ра- боты за 1 секунду в механике назы- вается мощностью. Следовательно, во взрывчатых веществах мы имеем в руках машины гигантской мощности, правда, действующие в течение лишь очень короткого промежутка времени. Килограмм динамита (см. ниже) вы- деляет около 1 000 калорий тепла (около 450000 механических единиц), т.-е. всего лишь в полтора раза больше, чем черный порох. Но эта энергия высвобождается в течение ’/боооо секунды. Чтобы совершить в течение этого времени такую же ра- боту, понадобилось бы соединить уси- лия почти двух миллионов людей. <) Килограммометром называется работа, которую нужно затратить га поднятие 1 kz на высоту в 1 м (см. стр. 56).
188 ИНЖ. IL Г. СЕРГЕЕВ Употребляемые в настоящее время взрывчатые вещества можно разделить на три группы: 1. Взрывчатые смеси веществ, ка- ждое из которых в отдельности не является взрывающим; сюда относится, например, черный порох. 2. Взрывчатые вещества как тако- вые: например гремучая ртуть, нитро- глицерин и пр. 3. Комбинации тех и других или комбинации веществ второй группы с недеятельными, инертными веще- ствами (разбавителями, регуляторами); таковы динамиты, гремучий студень и др. Было бы большой ошибкой думать, что взрывчатые вещества служат лишь целям взаимного истребления людей; еще более широкое поле применения взрывчатые вещества имеют в мирных областях: в горном деле — при про- бивке подземных галерей и шахт, на поверхности земли — при инженер- ных и мелиорационных работах1): прокладке путей сообщения, туннелей и каналов. Без динамита немыслимо было бы исполнение двух величай- ших инженерных сооружений новей- шего времени — Суэцкого и Панам- ского каналов. Постоянным потребите- лем взрывчатых веществ является угольная промышленность; так, напри- мер, в 1898 г. в Рурском бассейне в Германии было израсходовано около 4000 m взрывчатых веществ, при чем на добычу 1 т угля тратилось около 79 г взрывчатых веществ. Старейшим взрывчатым веществом является обыкновенный, или черный, порох. Еще в древности были известны не поддающиеся гашению смеси (так называемый „греческий огонь“), кото- рые употреблялись для поджигания тогдашних деревянных крепостных сооружений и кораблей. Около начала 9 Мелиорационными работами называются работы, связанные с улучшениями в сельском хозяйстве. К этим работа^ относятся орошение полей, осушение, облесение и пр. При сводке леса, с целью создания годной для посевов площади землей, пни деревьев извле- кали (выкорчевывали). Теперь для этой цели применяют взрывчатые вещества. ХШ века нашей эры у китайцев при- менялись аналогичные смеси в качестве фейерверка. Сказание приписало изо- бретение пороха немецкому монаху Бертольду Шварцу, случайно, при толчении в железной ступе смеси угля, серы и селитры, получившему при сильном ударе пестом взрыв. Так или иначе, но около 1300 г. в странах Западной Европы появляются снаряды для метания ядер при помощи взры- вов пороха, — предки наших пушек и ружей. Распространение огнестрельного ору- жия, как известно, отодвинув на вто- рой план чисто физическую силу бойца и сделав защиту панцырем, щитом и латами недостаточной, по- влекло за собой целую революцию в военном деле, ускорив падение и ги- бель рыцарства, а вместе с тем и всего феодального строя. Оно дало богатым и могущественным государям возможность сосредоточить в своих руках значительные массы наемных воинов-солдат и сломить сопротивление мелких местных феодалов — баронов. Вместе с тем огнестрельное оружие обусловило и то преобладание евро- пейцев над туземными жителями, ко- торое превращало все вновь открывае- мые земли (Америку, открытую Колум- бом в 1492 г., и Ост-Индию, открытую Васко де Гамой около 1500 г.) в евро- пейские колонии. Достаточно вспо- мнить хотя бы завоевание целых могу- щественных древних государств в Ме- ксике и Перу горстью испанских авантюристов, вооруженных огне- стрельным оружием, под предводитель- ством Кортеца и Пизарро. До XIII века порох употреблялся лишь для военных целей, но с тех пор он стал находить себе все более и более многочисленные мирные при- менения для инженерных работ и в горном деле. До половины XIX столетия порох оставался вместе с тем и единствен- ным практически употреблявшимся взрывчатым веществом, но с тех пор он стал уступать место и теперь почти вытеснен целым рядом новых, более
ВЗРЫВЧАТЫЕ И РОЕВЫЕ ОТРАВЛЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА т мощных и совершенных взрывчатых веществ. Теоретические исследования над взрывчатыми веществами начались примерно также лишь со второй по- ловины прошлого столетия и связаны главным образом с именами Абеля и Нобеля. Нет сомнения, что этой еще молодой отрасли химической про- мышленности предстоит впереди много неожиданных возможностей. Взрывчатые смеси» Черный порох» Для изготовления пороха берется тесная смесь калийной селитры, угля и серы. Можно рассчитать теорети- чески пропорции этой смеси: селитры 74,8%, серы 11,9%, угля 13,3%. На практике составы порохов близки к теоретической пропорции и составляются так: селитры 75%, серы 10%, угля 15%. Чем больше угля, тем медленнее сгорает порох и тем он дешевле. Сера должна быть свободна от кислых примесей, почему здесь и не употребляется серный цвет. Селитра должна быть также чистой, особенно опасна примесь солей хлор- новатой !кислоты. Селитра употреб- ляется почти исключительно калий- ная, т. к. натровая (чилийская) и аммиачная (воздушная) селитры очень легко притягивают влажность из воз- духа и делают порох негодным. Уголь употребляется древесный, предпочтительно из мягких листвен- ных пород деревьев. Он измельчается в так наз. шаровых мельницах (см. „ Стеклоделиеи), представляющих со- бой здесь железные барабаны, в виде бочек, вращающихся на горизонталь- ной оси; в них загружают куски угля и туда же закладывают тяжелые брон- зовые или чугунные шары. При вра- щении такого барабана уголь исти- рается в мелкий порошок. Так как сразу смешивать все три вещества опасно, то сначала готовят двойные смеси серы с углем и селитры с уг- лем в таких же барабанах. Из этих двойных смесей готовят, наконец, тройную смесь; эта операция произво- дится в кожаных барабанах с шарами из твердых древесных пород. После этого такую тройную смесь обрабатыва- ют с добавкой 5—10% воды под бегуна- ми. Так называется аппарат, составлен- ный из двух массивных металлических жерновов, посаженных на общую го- ризонтальную ось и с помощью кони- ческой зубчатой передачи приводимых в скользящее качение по круглой плоской тарелке, на которую закла- дывают измельчаемый и смешиваемый материал (см. „Стеклоделиеи, стр. 159). Работа с порохом на бегунах доволь- но опасна, а потому их выносят в отдельные легкие постройки и устра- ивают так, чтобы пуск в ход и оста- новка могли производиться снаружи и чтобы во время работы не надо было входить в помещение. Получаю- щаяся спрессованная лента — порохо- вая мякоть — прессуется подсильным давлением в гидравлических прессах между медными прокладками. Перед этим, для еще более совершенного смешения, лента разбивается на куски, порошкуется и просевается. Спрессо- ванные крепкие, плотные лепешки подвергают зернению. Зернение про- изводят или в особых дробилках или в кожаных грохотах, куда закладывают куски лепешки вместе со свинцовыми шарами. Грохот приводится в кача- тельное движение, и образующиеся зерна отсеваются в приемник. Охотничий порох имеет диаметр зе- рен 0,3 - 0,5 мм, винтовочный — 0,5 — 1,0. Призматические пороха, в виде крупных правильных цилиндров или призм, готовят на особых машинах. Удельный вес мелких порохов 1,5— 1,6; сильно спрессованных призмати- ческих — 1,75—1,9. При этих операциях часть воды из смеси испаряется, но все же зерненый порох содержит 3—5% влажности, и его просушивают в токе сухого теплого воздуха (25—30° Ц), пока влажность не будет около 2%. Чтобы при перевозке порох не растирался и чтобы он не так легко поддавался действию влажности, его полируют. Полировка произво- дится обкатыванием зерненого пороха
190 ИНЖ. И. Г. СЕРГЕЕВ с добавкой графита в деревянных ба- рабанах. Зерна при этом трутся друг о друга и приобретают ровную круглую форму и глянец. После этого порох окончательно сушат, доводят влажность до 0,5%. Готовый порох сортируют, смеше- нием выравнивают отдельные партии. Упаковка производится в деревян- ных бочонках со вложенными в них холстинными мешками. Иногда приме- няют металлическую герметическую тару. При взрыве пороха образуется около 43% от его веса газообразных про- дуктов (главным образом двуокись углерода, азот, окись углерода) и около 57% твердых веществ (углекислый, сернокислый, сернистый калий и частью углерод), —эти-то твердые продукты и образуют густой дым. Объем образующихся из 1 кг по- роха газов, если бы их температура была 0° Ц, и давление равно атмо- * сферному, был бы 250—280 куб. метров, смотря по составу пороха. Энергия, заключенная в 1 кг пороха (также в зависимости от состава), со- ставляет в тепловых единицах 600 —700 калорий, или в механических единицах 260000—300000 килограммометров. Казалось бы, что вместо селитры можно бы было употреблять и другие легко отдающие свой кислород соли, напр. бертолетову соль. Такие смеси, так называемые хлоратные пороха, действительно имеют применение, од- нако они гораздо чувствительнее к удару и трению и требуют еще больших предосторожностей при фа- брикации. Действие их более дробящее, и образующиеся при взрыве газы разъедают стенки оружия, почему такие смеси более пригодны для под- рывных работ. Они находят себе также применение при фабрикации головок безопасных шведских спичек, так как легко загораются от трения по шероховатой поверхности, намазанной смесью стеклянного порошка, камеди и красного фосфора. Собственно взрывчатые вещества (не смеси). Интересно отметить, что все практически употребляющиеся взрыв- чатые вещества являются веществами, содержащими в своем составе азот. Соединяясь с кислородом и водородом, азот дает так наз. азотную кислоту. Содержащийся в ней водород может быть вытеснен (как говорят, замещен) металлами; тогда получаются соли азотной кислоты — нитраты, или, как их обычно называют, селитры (калие- вая, натровая и пр.). Как мы видели выше, селитры, будучи смешаны с ве- ществами, способными гореть — с уг- лем, с серой, — дают пороха. Но можно еще лучше использовать ту энергию, которая запасена в азотной кислоте: для этого надо воспользоваться неустойчивостью связи между атомами азота и кислорода и ввести способные сгорать (т.-е. соединяться с кислородом) элементу — углерод и водород — в со- став самой частицы взрывчатого ве- щества. Есть два пути для получения таких взрывчатых веществ: 1. При первом действуют крепкой азотной кислотой на вещества „спирто- вогои характера (к таковым относятся, помимо общеизвестных древесного-ме- тилового и винного-этилового спиртов, такие вещества, как глицерин, сахар, крахмал, клетчатка растительных во- локон, и многие другие). 2. Второй путь — действие крепкой азотной кислотой на некоторые веще- ства, так наз. „ароматического рядаи (типичным их представителем является бензол, получаемый из газовой смолы или извлекаемый из газов, получаю- щихся в коксовальных печах). Помимо этих двух важнейших клас- сов взрывчатых веществ, важную роль играют еще так наз. гремучие соли, какова, например гремучая ртуть, ис- ходным продуктом для получения кото- рых служит опять-таки азотная кислота. Существуют, наконец, такие соеди- нения, которые кроме металла и азота не содержат каких-либо других эле- ментов,— это так наз. азиды; азид свинца применяется для тех же целей, как и гремучая ртуть. Из этого краткого обзора видно, что для индустрии взрывчатых веществ
ВЗРЫВЧАТЫЕ И ЕОЕВЫЕ ОТРАВЛЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА 191 основным сырьем являются азотистые соединения и из них в первую очередь азотная кислота. Если бы во время последней империалистической войны Германия не смогла бы быстро и ши- роко развернуть получение азотной кислоты из воздуха, она быстро из- расходовала бы все запасы азотной кислоты, единственным источником которых до сравнительно недавнего времени были залежи чилийской (нат- ровой) селитры в Южной Америке. Если к тому же вспомнить, что ин- тенсивное земледелие требует внесения в почву огромных количеств азотистых удобрений, то нетрудно будет сделать и соответствующий вывод, что высо- кий уровень сельскохозяйственной культуры (высокие урожаи) и военная мощь страны одинаково зависят от развития той отрасли химической тех- нологии, которая занимается фиксацией азота воздуха. Нитроглицерин. Еще в 1832 году итальянский химик Собреро, обра- батывая глицерин смесью азотной и серной кислот, получил нитроглицерин. Это маслянистая, в чистом виде слабо окрашенная в желтый цвет жидкость, тяжелее воды (удельный вес 1,6), за- мерзающая около 12° Ц в бесцвет- ные игольчатые кристаллы. Ее пары ядовиты и вызывают приливы крови к голове, тошноту и головокружение. Имеет некоторое медицинское приме- нение в тех случаях, когда желательно вызвать эти явления в организме на- меренно. Подобно глицерину обладает сладким вкусом. Чистый и сухой со- храняется хорошо, влажный же по- степенно разлагается; то же разложе- ние на глицерин и азотную кислоту легко производят щелочи. Нитроглицерин в небольших коли- чествах и в открытом сосуде может быть зажжен; при этом он быстро, но спокойно сгорает. При быстром же нагревании до 180° Ц, при ударе или от взрыва запала взрывается сам с боль- шой силой. При взрыве углерод весь сгорает полностью в угольную кис- лоту, водород—в воду, а азот выделя- ется как таковой; это обстоятельство важно, так как позволяет пользо- ваться им для подземных работ в ко- пях, где продукты неполного горения (окись углерода — угарный газ) отра- вляли бы воздух. 1 м нитроглицерина образует около 700 литров газообразных продуктов, если бы их температура была 0° и они находились бы под атмосферным да- влением. Энергия взрыва равна 1 450 калориям, или в механических едини- цах — 620 000 килограммометров. Ско- рость разложения около 0,00002 се- кунды. Фабрикация нитроглицерина заклю- чает в себе следующий ряд операций: 1. Нитрование. Азотную кислоту смешивают предварительно с крепкой серной кислотой и к этой-то смеси (3 вес. части азотной и 5 вес. частей серной), находящейся в свинцовом со- суде, снабженном деревянным кожухом (рис. 189), приливают постепенно из Рис. 189. Аппарат для изготовления нитро- глицерина. мерного сосуда обезвоженный, чистый глицерин (качества его должны удо- влетворять особым требованиям). При
192 ИНЖ. И. Г. СЕРГЕЕВ этом следят, чтобы температура оста- валась около 12°Ц. Так как процесс сопровождается разогреванием смеси, то внутри аппарата помещается свин- цовый змеевик, по которому пропускают охлаждающуюся воду. Для перемеши- вания содержимого служит дырчатая труба, через которую нагнетают воздух, разбалтывающий два слоя, на которые стремится разделиться смесь. 2. Отделение и промывка нитрогли- церина от кислотной смеси, на которой он плавает в виде маслянистого слоя, производится в особых сосудах с ко- нусообразным дном, снабженных внизу спускным краном. Отстоявшийся слой нитроглицерина, после отделения от кислот, многократно взбалтывают при помощи струи воздуха с водой (сменяя ее); затем продукт вновь отделяют от водного слоя, под которым он теперь собирается, промывают разбавленным раствором соды и вновь водой. 3. Фильтруют для удаления сора и взвешенных капелек воды через вой- лочные фильтры и слой сухой соды. Готовый нитроглицерин избегают хранить и сейчас же пускают на вы- работку динамитов или бездымных порохов. Пироксилины. Обрабатывая клет- чатку льняного волокна или древесные опилки азотной кислотой, французский химик Браконно получил в начале сороковых годов прошлого столетия вещество, которое он назвал ксилои- дином (ксилос по-гречески — дерево), обладавшее способностью сгорать со вспышкой. Впоследствии этим же за- нимались французы Дюма и Пелуз, но лишь в 1845 г. швейцарскому химику Шенбейну удалось обработкой клет- чатки хлопкового волокна получить достаточно однородные и стойкие про- дукты. Его опыты обратили на себя внимание, и повсюду начались попытки применения вместо пороха этого но- вого вещества, названного пироксили- ном (пир по-гречески—огонь). Однако первые практические результаты были довольно мирного характера. Прони- трованная хлопчатобумажная нить (так наз. стопин) стала употребляться для быстрого зажигания свечей в лю- страх. В 60-х годах прошлого столетия успешные опыты были произведены Ленком в Австрии, а затем после не- скольких неудач были перенесены в Англию, где много усовершенство- ваний как самого способа получения, так и способов применения сделал знаменитый специалист по взрывчатым веществам — Абель. Хлопчатобумажное волокно, состоя- щее почти из чистой клетчатки, или, как ее называют, целлюлозы, дает це- лый ряд азотных соединений. Теоре- тически, наибольшее количество мо- гущего войти при нитрации в клет- чатку азота составляет 14,1°/0 (наимень- шее же—6,8%). Вещества, получаемые на практике, представляют собой слож- ные смеси не только этих двух край- них ступеней нитрации, но и ряда промежуточных. На практике разли- чают два сорта таких смесей — два пироксилина: с содержанием около 13,2% азота—так наз. нерастворимый, с содержанием около 12,0% азота — так наз. растворимый. Первый не растворяется в смеси спирта и простого (серного) эфира, второй в ней растворяется и дает продукт, известный под названием коллодия, продаваемый в аптеках для заливания ран. При испарении на воздухе растворителя, таковой раствор оставляет тонкую, полупрозрачную пленку пироксилина. Этот же сорт пироксилина употребляется для полу- чения прозрачных пленок, или „фильм*, для целей фотографии и в кинемато- графии; в виде смеси с камфарой он получает название целлюлоида, в таком виде он часто применяется также для мелких поделок, игрушек и пр. Несмотря на ряд попыток заме- нить этот довольно огнеопасный мате- риал для кинематографических фильм другими, невзрывчатыми соединениями целлюлозы, эти старания пока еще не увенчались успехом. Опасность здесь лежит в том, что концентрированный пучок световых лучей в проекционном аппарате кинематографа может, в слу- чае остановки движущейся ленты, чрез-
ВЗРЫВЧАТЫЕ И БОЕВЫЕ ОТРАВЛЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА 193 мерно нагреть одно место ленты и выз- вать ее горение, которое уже никакими средствами остановить нельзя, так как пироксилин содержит в самом себе достаточное для сожигания углерода и водорода количество кислорода. Однако и так наз. „нерастворимый* пироксилин сперва набухает (подобно клею в воде), а затем и растворяется в ацетоне или в уксусноэтиловом эфире, чем и пользуются, как мы увидим, при фабрикации бездымных порохов. Пироксилин, полученный нитрацией хлопка, по виду не отличается от ис- ходного материала, сохраняя строение волоконцев. Сухой пироксилин чувствителен по отношению к удару, взрываясь от него; при быстром нагревании он воспламе- няется сам собой около 180°—200° Ц и быстро сгорает, но в небольших массах, лежащих открыто - без взрыва. От запала гремучей ртути (капсюли или пистона) взрывает. Образующиеся при взрыве пироксилина газы содер- жат и ядовитую окись углерода. По- этому чистый пироксилин для подзем- ных работ, где окись углерода могла бы отравить работающих, неприменим. В этом случае к нему добавляют со- ответствующее количество селитры, чтобы достичь полноты горения. 1 пироксилина дает около 860 лит- ров газов, если привести их объем к 0° Ц и атмосферному давлению. Энер- гия взрыва составляет около 1 050 ка- лорий, или 450 000 килограммометров. Скорость разложения при взрыве 0,001—0,005 секунды. Фабрикация пироксилина ведется следующим образом: исходным мате- риалом служит или хлопчатобумажная вата или отбросы бумагопрядильных фабрик, так наз. „концы*. Концы должны быть чисты и обезжирены. Их обычно сортируют вручную для удаления сора и железа, расчесывают и сушат до содержания не более 1 % влажности. Нитрующая смесь готовится смеше- нием 1 весовой части крепкой азотной кислоты и 3 весовых частей крепкой серной кислоты (купоросного масла). П. M. Лукьянов. Популярно-техническая энциклопедия. В настоящее время нитрацию ведут почти исключительно в тех же аппа- ратах, в которых производится и от- жимка материала от кислотной смеси,— в нитрационных центрофугах, тогда как ранее для этого применялись от- дельные глиняные сосуды, из которых приходилось потом перекладывать массу на центрофуги. В барабан центро- фуги, керамиковый, из кислотоупор- ного материала, заливают смесь кис- лот, загружают концы, и через 40— 50 минут продукт отжимается приве- дением в быстрое (до 1000 оборотов в минуту) вращение дырчатого бара- бана центрофуги. Затем следует хо- лодная промывка в деревянных баках проточной водой, после чего произво- дится опять отжимка на центрофугах. Теперь идет горячая промывка, — варка в деревянных чанах, нагревае- мых пропусканием пара, с добавкой небольших количеств соды. Так как волокна хлопка имеют труб- чатое строение, то отмыть оконча- тельно из внутренних полостей кислоты простой промывкой нельзя (а от отмы- вания зависит стойкость пироксилина), и так как, с другой стороны, грубо- волокнистое строение сообщает прес- сованному продукту неоднородность, то нитрованные волокна подвергают измельчению в мезгу на таких же ма- шинах— голландерах,—какие употре- бляются в писчебумажном производ- стве. Через 20—30 часов работы гол- ландера получается почти однородное молоко раздробленных волокон. Массу спускают в „лаверы*, такие же аппа- раты, как и голландеры, но вместо ножевого, дробящего барабана имеется колесо с лопатками; в лаверах мезга „гоняется* продолжительное время со сменяемой водой, чем и достигается окончательная отмывка кислот. Отмы- тую мезгу фильтруют через сита от грубого сора и сливают в цементиро- ванные отстойники, обтянутые изнутри полотном, где пироксилин и обтекает. Влажное тесто отжимают от воды на центрофугах, при чем получается влажный пироксилин с содержанием 25—30 % воды. В таком виде его 13
194 ИЯЖ. П. Г. СЕРГЕЕВ можно прессовать гидравлическим прес- сом до 500—600 атмосфер. Для под- рывных работ его прессуют в „шашки*, серовато-белого цвета, имеющие форму шестигранной призмы или цилиндра с отверстием в середине. Такие шашки пакуют в деревянные ящики, плотно их укладывая. При хранении следят за сохране- нием влажности (20—30°/0), так как в таком виде пироксилин не чувстви- телен к ударам и сотрясениям и взры- вает лишь от запала сухого пирокси- лина, взрываемого в свою очередь от гремучей ртути. Для фабрикации бездымных порохов идет отжатая на центрофугах мезга. Мелинит, или пикриновая кислота» При обработке азотной кислотой ра- стительной краски — индиго — еще в конце XVTU столетия была получена пикриновая кислота, названная так благодаря своему очень горькому вкусу (пикрос по-гречески — горький). Впо- следствии было найдено, что она обра- зуется из многих органических веществ, и, например, окрашивание кожи рук от азотной кислоты вызывается ее образованием из белковых веществ кожи. В 1843 году французский химик Лоран изучил ее состав и показал, что проще всего она получается из фенола (карболовой кислоты). Долгое время пикриновая кислота употреблялась как желтая краска для шелка и шерсти, на которых она дает красивые, хотя и не очень прочные, желтые окраски, и считалась веществом безобидным, пока французский иссле- дователь взрывчатых веществ Т ю р п е к в 1886 году не показал, что сплавлен- ная или спрессованная кислота может взрывать от запала пироксилина, взры- ваемого в свой черед гремучей ртутью. Пикриновая кислота представляет собой желтые пластинчатые кристаллы, трудно растворимые в холодной воде; пыль ее вызывает чихание. Плавится чистая при 122,5° Ц. На воздухе горит сильно коптящим пламенем. Для заполнения снарядов ее рас- плавляют на парафиновой бане и за- ливают в полость снаряда. В таком виде под названием „лиддита* она получила первое боевое крещение во время англо-бурской войны 1899—1901 гг. Во Франции она применяется под на- званием „мелинита*, в Японии— „ши- мозе*. Пикриновая кислота с металлами дает соли — так наз. пикраты. Сама кислота мало чувствительна к удару, но пикраты являются в этом отноше- нии уже небезопасными, и так как ме- таллическая оболочка снаряда может пикриновой кислотой разъедаться, при чем могут образоваться эти опасные соединения, то приходится снаряды изнутри лудить оловом и покрывать их особым лаком. 1 кг пикриновой кислоты при взрыве дает около 877 литров газообразных продуктов и выделяет около 767 ка- лорий, или около 350 000 килограммо- метров. Фабрикация пикриновой кислоты сводится к такому ряду операций. К равному по весу количеству сер- ной кислоты приливают расплавленный и нагретый до 50° Ц фенол (кристал- лическую карболовую кислоту). Полу- ченный раствор тонкой струей прили- вают к 3 весовым частям крепкой азотной кислоты. Операции ведут в глиняных сосудах. Выделяется много бурых паров, масса сильно вспучи- вается и разогревается; через 10—12 часов образовавшаяся пикриновая кислота выгребается на глиняные фильтры, где и обтекает от кислотной смеси. Затем твердая, кристаллическая масса промывается холодной водой и сушится при температуре 35°—40° Ц. Путем растворения в горячей воде и охлаждения такого раствора ее можно очистить и получить в виде бледножелтых пластинчатых кристал- лов. Путем сложной обработки смесью азотной и серной кислот толуола (ве- щества, содержащегося, например, в газовой и коксовальной смоле) удается получить в конце концов тротил. При выливании продукта в хо- лодную воду и разбалтывании он за- стывает в виде крупы. Отмывая от
ВЗРЫВЧАТЫЕ Й БОЕВЫЕ ОТРАВЛЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА 195 кислот многократной переплавкой под водой получают технический тротил. Иногда еще применяют кристаллизацию из горячего спирта. Чистое вещество плавится при 82° Ц. Технический про- дукт плавится при 77°—79° Ц. Рас- плавленный застывает в желтую мелко- кристаллическую массу. Так как это вещество не действует на железо снарядов, то при нем за- щиты стенок снаряда не требуется, что упрощает их производство. Количество и состав газообразных продуктов взрыва у тротила почти те же, как и у пикриновой кислоты; энергия взрыва составляет около 92% энергии пи- криновой кислоты, но тротил считается более надежным и начал широко рас- пространяться повсюду перед империа- листической войной 1914 года. Нитрованием особого вещества ме- тиланилина (получаемого в свою оче- редь из солей анилина и метилового спирта при нагревании под давлением в герметически закрывающихся сосу- дах) получается так называемый те- трил. Это сравнительно совсем новый взрывчатый материал. Гремучая ртуть. Впервые получена в 1799 году. Ввиду своих замечатель- ных свойств и сравнительно просто- го состава она давно интересовала многих выдающихся химиков, но и до сих пор ее фабрикация носит полу- кустарный характер. В стеклянной колбе растворяют 1 весовую часть ртути в 10 весовых ча- стях 60%-ной азотной кислоты, полу- ченный раствор вливают в стеклянный баллон с 10 весовыми частями винного спирта (92°). Постепенно начинается взаимодействие с выделением сперва беловатых, а затем бурых паров; че- рез % часа реакция кончается, и на дне баллона отседает серовато-белый кристаллический порошок гремучей ртути. Его фильтруют через полотно и отмывают от кислот горячей водой. Сохраняют ее в банках под слоем воды. Гремучая ртуть взрывает при на- гревании до 180°—200° Ц, а в сухом виде даже от слабых ударов и трения. С металлами в присутствии воды разлагается, поэтому капсюли и пистоны с гремучей ртутью внутри лакируют. Спрессованная во влажном состоянии, она в обращении безопаснее* Употребляется в медных или латун- ных капсюлях в количестве 1—2 г для запалов. Употребляется или в чи- стом виде или в капсюлях для винто- вочных патронов в смеси такого со- става: 25 % гремучей ртути, 50 % бертолетовой соли, 25 % трехсерни- стой сурьмы. 1 кг гремучей ртути отдает лишь 400 калорий, или 170 000 килограммо- метров, т.-е. ее энергия слабее многих взрывчатых веществ, но она обнару- живает, благодаря большой скорости разложения, до крайности ударное (бризантное) действие, дробя всякую оболочку, почему и применяется всюду, как без отказа действующее запальное вещество. Азид свинца. Пропуская через рас- плавленный металлический натрий су- хой аммиачный газ, получают так называемый натрий-амид, при чем вы- деляется водород. Если над порошком натрий-амида пропускать ток закиси азота (веселя- щий газ, полученный нагреванием азотнокислого аммония), то этот газ по- глощается, выделяются пары воды, и образуется азид натрия. Растворяя его в воде и осаждая полученную жид- кость раствором уксуснокислого свинца, получают желтоватый порошок азида свинца. Вещество обладает еще большей ударной способностью, чем гремучая ртуть, но пока применяется повиди- мому, как запальное вещество, лишь в Германии. Комбинированные взрывчатые веще- ства. По скорости разложения взрыв- чатые вещества можно разделить на три группы: 1. Брггзантные, дробящие. Скорость их распада, особенно в замкнутой оболочке, громадна; оболочка дробится на мельчайшие куски, раскалываясь по всевозможным направлениям. Та- ковы, например, гремучая ртуть, сухой порошкообразный пироксилин. 13*
196 ИНЖ. П. Г. СЕРГЕЕВ 2. Кластические, раскалывающие. Скорость распада меньше, чем у первой группы, но все же велика. Оболочка колется по направлениям наименьшего сопротивления, так как скорость воз- растания давления при взрыве стано- вится сравнимой со скоростью пере- дачи упругих изменений (деформаций) в материале оболочки. Таковы нитро- глицерин, динамиты. Для стрельбы обе первые группы не годятся, так как вещества первой группы раздробили бы и снаряд в дуле и само орудие в мелкие куски, а ве- щества второй группы, выталкивая снаряд, все же раскалывали бы орудие. 3. Метательные, медленно (сравни- тельно) распадающиеся; действие на- правляется исключительно в напра- влении наменыпего сопротивления, — снаряд выталкивается из дула оружия. Примеры — черный порох, бездымные пороха. Для мирных целей — подрывных ра- бот— пригодна вторая группа; первая группа применяется для бризантных снарядов — в артиллерии и для воен- ных мин; третья группа — для стрельбы из огнестрельного оружия. Смешивая и комбинируя различные взрывчатые вещества друг с другом и с веществами инертными или изменяя состояние взрывчатого вещества под- ходящей обработкой, можно получить продукты, удовлетворяющие тем или иным поставленным целям. Важнейшими комбинированными ве- ществами являются так называемые динамиты, с одной стороны, и бездым- ные пороха — с другой. Только выучившись регулировать чувствительность и бризантность ни- троглицерина и пироксилина, выучив- шись, так сказать, управлять этими страшными, но зато и могучими ору- диями, техника взрывчатых веществ достигла современного уровня. Динамиты. Динамитами называются смеси нитроглицерина с какими-нибудь пористыми веществами, поглотителями. Различают динамиты с недеятельными и с деятельными основаниями, или по- глотителями. Первого рода вещества, обычно негорючие и невзрывчатые, участия во взрыве не принимают, ве- щества второго рода являются сами также взрывчатыми. Чистый нитроглицерин чрезвычайно чувствителен к ударам, почему его и нельзя перевозить. Однако в растворах он безопасен и например в виде 2%-ного спиртного раствора употребляется в медицине. Однако обращение с жид- кими веществами вообще неудобно, и поэтому распространению нитроглице- рина как взрывчатого вещества это обстоятельство долгое время и пре- пятствовало, пока в 1867 г. А. Н о б е л ь не нашел способа для устранения этого неудобства. Замешивая нитроглицерин с так наз. инфузорной землей, или кизельгуром в густое пластичное (способное фор- моваться) тесто, получают так наз. гур-динамиты. Инфузорная зем- ля— встречающееся во многих местах отложение почти чистого кремнезема, образовавшегося из панцырных кремне- земистых раковинок-оболочек древних микроскопических животных, — спо- собна поглощать около тройного коли- чества по весу нитроглицерина. Обыч- ный состав динамита — 75*% нитро- глицерина, 25 °/0 кизельгура и неболь- шое количество соды. Из этого теста скатывают цилиндрики 1—2 см диа- метром и 6—10 см длиной; заверну- тые в патрон из пергаментной бумаги,— они весят от 40 до 150 г. Такие патроны закладываются в сква- жины, проделанные буром в горной породе, в конце патрона деревянной спичкой пробуравливают углубление и вставляют в него детонатор — запаль- ный патрон из медной гильзы с 1—2 i гремучей ртути. Запал снабжают кус- ком бикфордова шнура (это плетеный, пустой внутри шнурок, на- битый незерненым черным порохом,— горит со скоростью 1 см в секунду) подходящей длины; шнур поджигают, отходя за прикрытие или на доста- точное расстояние от места взрыва. Инфузорная земля участия во взрыве не принимает и является ненужным балластом. Динамиты с деятельными
ВЗРЫВЧАТЫЕ И БОЕВЫЕ ОТРАВЛЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА 197 основаниями готовят смешением нитро- глицерина с угольным порошком — карбодинамиты, или с сели* тряноугольными порохами — кар- бониты. Однако наиболее совершенным ди* намитом является так наз. гремучий студень, изобретенный Нобелем в 1875 году. Его изготовляют раство- рением в теплом нитроглицерине так наз. „растворимого* пироксилина. Бе- рут, около 90% по весу нитроглице- рина и около 10% пироксилина с до- бавкой небольших количеств камфары. По охлаждении раствор застывает в полупрозрачную желтоватую массу. Из нея формуют патроны. Гремучий студень еще безопаснее динамитов и взрывает лишь от специального запала из пироксилина, взрываемого в свою очередь гремучей ртутью. Из всех взрывчатых веществ грему- чий студень обладает наибольшей энергией, — именно, на 1 кь выделяется 1 520 калорий, или 650 000 килограммо- метров, т.-е. больше чем сумма энер- гий его составных частей. Это потому, что избыток кислорода, получаемый при взрыве нитроглицерина, дожигает окись углерода, получаемую при взрыве пироксилина. Действие его необычайно бризантно, и для регулирования скорости разло- жения применяется добавка к студню смеси селитры и древесных опилок или угля. Динамиты в военном деле приме- няются мало, но зато очень велико их применение для разработки твердых горных пород, при прокладке туннелей и пр. В последнее время он находит применение для корчевания пней на лесных разработках, так как позволяет обходиться без всяких сложных меха- нических приспособлений и умень- шает количество нужной для корчевки рабочей силы. Бездымпые пороха. Для военных це- лей главное значение в настоящее время получили пироксилиновые по- роха — так наз. бездымные, выте- снившие почти совершенно прежний черный порох, который теперь упо-» требляется лишь в небольших коли- чествах для специальных целей. Сам по себе пироксилин, особенно сухой, не годится для стрельбы, так как его действие чересчур бризантно и он раздробил бы ствол орудия и самый снаряд на месте выстрела. Для регулирования скорости разложения применяют принцип желатиниро- вания. Бездымный порох проходит следую- щие ступени при фабрикации: 1. Смешивают около % „нераство- римого* пироксилина с % „раствори- мого* (или прямо готовят продукт с содержанием 12,6 % азота). Это сме- шение ведут во время промывки мезги на лаверах. 2. Затем вытесняют воду спиртом. Для этого отпрессованная мезга с со- держанием около 30% воды, закла- дывается в особые барабаны-диф- фузоры, соединяемые в батарею (по- добно тому как соединяется батарея диффузоров на свеклосахарных заводах для выщелачивания бурачной стружки). Свежая мезга заливается слабым спир- том, сливаемым из барабана, в котором находится мезга уже подвергавшаяся выщелачиванию, а свежий крепкий спирт заливается на почти уже отмы- тую от воды мезгу. Из последнего ба- рабана-диффузора пироксилин по- дается на пресс, который отжимает его до содержания около 50 % по весу спирта. 3. После этого производится опера- ция желатинирования в смесителях — чугунных горизонтальных барабанах с ножевыми мешалками; через люк вверху закладывают пироксилин и на- ливают вдвое большее по весу, против заключающегося в нем спирта, коли- чество или ацетона или уксусноэти- лового эфира и, наглухо закрывая люк, пускают мешалку. Через несколько часов получается густое, однородное тесто. 4. Тесто продавливают прессом; через отверстия мундштука пресса масса выдавливается в виде ленты или нити. 5. Ленты провяливают в сушилках при 35—40° Ц. Они усыхают, сокра-
198 ИНЖ. И. Г. СЕРГЕЕВ щаясь р размерах, и в них еще остает- ся процентов 20 смеси растворителей. 6. Режут связанные в пачки ленты на машинах вроде тех, какие упо- требляют для крошения табака. Ре- заный порох досушивают в течение нескольких недель на рамах в сушиль- ных шкафах до содержания 1,5—5°/0 летучих веществ. Чтобы придать ему большую сохра- няемость практикуется добавка неко- торых веществ во время желатиниро- вания: например дифениламина (около 0,5 %), который может связать окис- лы азота, образующиеся при хране- нии пироксилина, и тем задержать дальнейшую его порчу. Изготовленный таким способом без- дымный порох представляет почти прозрачные пластинки однородного желтоватого до темнобурого цвета. Название „ бездымного “ этот порох получил не совсем правильно, так как после выстрела видно все же облачко белых водяных паров; но оно быстро рассеивается и не застилает на долгое время цель, а также не обнаруживает местопребывания стреляющего густым, темным, долго не рассеивающимся дымом, какой дает черный порох. В основном способ превращения бризантного пироксилина в годный для стрельбы бездымный порох был указан впервые французским инже- нером Виелем в 1884 году. Преиму- щества этого пороха заставили и дру- гие государства перейти вскоре к его изготовлению, и с 1892—1893 гг. он был уже введен почти во всех армиях. В Англии и Америке применялся как бездымный порох так называемый кордит (корд по-английски — струна, жила), изготовляемый желатинирова- нием ацетоном смеси 58°/0 нитрогли- церина, 37 °/0 нерастворимого пиро- ксилина и 5 °/0 вазелина. Из получен- ной густой массы выдавливаются нити, которые для освобождения от ацетона сушат намотанные на катушки. Нити потом режут на мелкие куски. На примере кордита видно, на- сколько изменения состава смеси и ее обработка изменяют свойства от- дельных входящих в его состав ве- ществ. Однако порох этот все же сильно изнашивает ствол орудия, по- чему стремятся еще больше умень- шить количество входящего в его состав нитроглицерина. Военное применение взрывчатых ве- ществ. Тепло сожигаемого в топке горючего материала, сообщенное в па- ровом котле водяным парам, преобра- зуется в механическую работу в ци- линдре паровой машины; можно сжи- гать смесь горючего с воздухом прямо под поршнем в цилиндре двигателя,— таково действие так наз. двигателей внутреннего сгорания. Но чтобы ма- шина вращалась, работала непрерывно, нужно непрерывно же возобновлять эти процессы, т.-е. впуск пара или вбрызгивание горючей смеси. В сущ- ности такую же машину, преобразу- ющую энергию взрывчатого вещества в движение, представляет и огнестрель- ное оружие. Только здесь роль цилиндра играет ствол, а поршнем служит выталкивае- мый снаряд. Вместо сложных приспо- соблений для превращения прямоли- нейного движения поршня в круговое движение шкива, тут достаточно об- легчить только поступательное дви- жение снаряда и обеспечить правиль- ность его полета. Сходство с каким- нибудь нефтяным двигателем еще больше бросится в глаза, если сра- внить его работу — повторяемость, периодичность напуска, взрыва и вы- талкивания продуктов горения из ци- линдра,—с работой современного авто- матического оружия — пулемета, спо- собного выпускать по нескольку сот пуль в минуту. Однако с точки зрения использо- вания энергии огнестрельное оружие— снаряд очень несовершенный: работа расширения газов, образующихся при взрыве, используется здесь только на коротком участке длины ствола, и кроме того много энергии тратится на нагревание стенок орудия и т. д. Может быть все же это сходство между орудием и тепловым двигате- лем скоро проявится еще больше,
ВЗРЫВЧАТЫЕ И БОЕВЫЕ ОТРАВЛЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА 199 если мы, желая иметь очень мощные моторы при малых размерах и для недолгого действия, сумеем восполь- зоваться для приведения их в движе- ние энергией взрывчатых веществ. Вопросами конструкции орудий и снарядов занимается теперь целая сложная прикладная наука — артил- лерийское дело; условия полета сна- ряда и способы его расчета изучает с механической стороны одна из ее отраслей—баллистика; наконец химия взрывчатых веществ изучает их полу- чение, свойства и учит обращению с ними и рациональному использова- нию их химической энергии. Все боль- ше и больше военное дело становится своеобразной наукой, внутри которой намечаются еще свои специальности. В военном деле энергия взрывча- того вещества используется двояко: во-первых—взрывом небризантного ве- щества пользуются в камере орудия, чтобы послать снаряд к противнику иногда за десять и даже сотню кило- метров, а во-вторых, снабжают самый снаряд обильным Рис, 190, Шрапнель- ный снаряд. запасом этой энер- гии для того, чтобы попав в неприятель- ский лагерь, он про- извел там возможно сильное опустоше- ние. Как пример тех сложных приспо- соблений, которые употребляются с этой целью теперь, рассмотрим конст- рукцию изображен- ного здесь снаряда (рис. 190). Рисунок изображает в по- перечном разрезе устройство шрап- нельного снаряда. На полом корпусе снаряда, изготовля- емом из литой ста- ли, видны внизу нагоняемые на сна- ряд пояски из красной меди. По- яски при выстреле из орудия вре- заются в винтовую нарезку ствола орудия и при выталкивании снаряда заставляют его вращаться. Быстрое вращение обеспечивает правильность полета снаряда, а тем самым и мет- кость стрельбы. Разрывной заряд (по весу он составляет только около 1/100 веса всего снаряда) помещается в нижней части и прикрыт прочной перегородкой (диафрагмой). В центре диафрагмы посажена наполненная по- рохом, цилиндрическая, с осевым каналом центральная трубка. Сверх диафрагмы в „стакан* шрапнели на- сыпаются пули из твердого свинца, а пустоты между ними заливаются растопленной канифолью. Все при- крывается сверху привинчиваемой го- ловкой. В головку ввертывается так наз. „дистанционное*, регулирующее момент разрыва приспособление. Когда от этого приспособления во время полета снаряда через центральную трубку огонь будет передан разрыв- ному заряду, — заряд взорвется, диа- фрагма начнет выдвигаться, опираю- щаяся на нее центральная трубка оторвет голову и откроет выход пу- лям. Продвинувшись до верха стакана диафрагма застрянет там и, задержав выход газов, вызовет разрыв самого стакана на мелкие осколки. Таким образом при разрыве шрапнели вме- сто одного снаряда получается целый сноп пуль и осколков, поражающий круговое пространство примерно на сотню шагов в поперечнике. „Дистанционная* трубка, показан- ная на чертеже пунктиром, изображена отдельно (в разрезе) на рис. 191. В ней различают головку В, та- релку С и хвост Д, В головке про- сверлен канал, на дне которого поса- жено жало S, а сверху подвешен ди- станционный ударник Q, снабженный капсюлем гремучей ртути. При выст- реле ударник, стремясь по инерции остаться на месте, расширяет предо- хранительное кольцо и напарывается на жало Р; огонь через каналец к передается неподвижному дистанцион- ному кольцу Р, под которым нахо-
300 ИНЖ. П. Г. СЕРГЕЕВ дится подвижное вращаться вокруг прижимаются к гайкой М. Схематическое колец видно на кольцо, Е, могущее головки. Оба кольца тарелке нажимной изображение обоих следующих рисун- Рис. 191. Дистанционная трубка. ках—192—193. Через канал к огонь передается в окошко t верхнего Ди- станционного кольца горючему составу. Если под окошком t установить та- Рис. 192. Нижиее дистан- ционное кольцо. Рис. 193. Верхнее дистан- ционное кольцо. кое же окошко р нижнего кольца, то огонь через него передается в ка- налец е на тарелке и оттуда порохо- вому заряду z, который и пошлет удар- ник j на находящийся в хвосте трубки капсюль, поджигающий в свою очередь порох центральной трубки снаряда. Разрыв произойдет недалеко от дула орудия,— это так наз. установка „на картечь*. Если повернуть нижнее кольцо по направлению часовой стрелки так, чтобы конец его s пришелся против канальца Л, то конец s состава верх- него кольца придется против окна р. Тогда от взрыва капсюля а огонь че- рез канал к попадет в окно 2, пой- дет по верхнему кольцу до $, перей- дет в окно р в нижнее и, когда состав нижнего кольца выгорит до Б, по кольцу Е передастся заряду в хво- сте. Это наибольшее время горения трубки, оно отвечает 22 секундам, или дистанции около 6 000 метров. Промежуточным положениям коль- ца F соответствуют меньшие продол- жительности горения составов и, зна- чит, меньшие дистанции разрыва. Эти дистанции обозначены поперечными чертами делений на наружной поверх- ности колец. Если повернуть нижнее кольцо так, чтобы конец верхнего состава s при- шелся над глухой перемычкой q в нижнем кольце, то огонь не дой- дет до заряда z вовсе,— трубка уста- новлена „на удар*. Тогда, при ударе снаряда о препятствие, хво- стовая капсюля, удержи- ваемая в обычное время пружиной на месте, при остановке снаряда сожмет пружину, напорется на жа- ло и подожжет централь- ную трубку снаряда. Снаряды, предназначен- ные для разрушения земля- ных и прочих укреплений, а не для непосредствен- ного уничтожения живой силы противника, снабжа- ются сильными зарядами бризантных веществ вроде мелинита, тротила и пр. Взрыв такого снаряда происходит от удара о пре- граду, для чего их снабжают „голов- ными* или „донными* ударными труб- ками, Действие и устройство этих тру-
ВЗРЫВЧАТЫЕ И БОЕВЫЕ ОТРАВЛЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА 201 бок такое же, как и устройство установ- ки „на удар* у шрапнельного снаряда. Для достижения быстроты стрельбы теперь снаряды соединяются в одно целое с тем зарядом бездымного по- роха, который, воспламеняясь в ка- мере орудия, посылает снаряд к не- приятелю. Прочная латунная гильза наполняется связками лент бездым- ного пороха, снабжается капсюлем гремучей ртути, а в верхней части гильзы плотно вставляется закрепляе- мый шурупами самый снаряд. Вид и положение такого „унитарного* пат- Рис. 194. Унитарный снаряд в стволе орудия. рона в стволе орудия показаны на рисунке 194. БОЕВЫЕ ОТРАВЛЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА. Мы могли ознакомиться с той мас- сой ухищрений, к которым прихо- дится прибегать, чтобы возможно лучше использовать разрушительную энергию взрывчатого вещества. Очень характерно в этом смысле устройство шрапнельного снаряда, по существу представляющего собой маленькую картечную пушку, перебрасываемую к неприятелю и поражающую значи- тельную площадь. Но снаряд, его осколки или пули опасны и поражают только во время своего полета, дви- жения. Лежащая на земле, потеря- вшая свою скорость, свою, как гово- рят, кинетическую энергию (энергию движения) пуля безвредна. Чтобы лучше уметь поражать неприятеля, надо выучиться запасать в снаряде энергию, так сказать, впрок, надолго. Но из всех видов энергии (механи- ческой, тепловой, электрической и др.) самым для этого удобным видом является энергия химическая, особенно потому, что она одна из всех видов энергии обладает по преимуществу способностью проявляться только в особых специальных условиях, оста- ваясь в скрытом состоянии, если та- ких условий нет. На рисунке 195 мы видим совре- менный так называемый „химический снаряд*. Сравним его устройство с шрапнельным снарядом. Взрывчатое вещество, занимавшее в шрапнели около :/4 внутреннего объема, здесь сократилось до размера небольшой внутренней трубки. Дистанционное приспособление может и отсутство- Рие. 195. Химический снаряд.
202 ИНЖ. П. Г. СЕРГЕЕВ вать,—снаряд взрывается от головной трубки (на рисунке она вынута) при ударе о землю. Пространство, занимавшееся пу- лями шрапнели, занято теперь „хи- мическим44 веществом. Сноп пуль и осколков, поражающих в течение какой-нибудь секунды „пятно44,—шагов в сто поперечником,— вот результат разрыва шрапнели. Первые попытки применения ядо- витых веществ на войне были сде- ланы немцами в апреле 1915 года на французском фронте. Этим первым „боевым газом44 был действительно „газ44—хлор. Полученный при элек- тролизе поваренной соли (производ- ство каустической соды) хлор герман- ские химики уже около 20 лет научились в технических размерах Рис. 196. Вид французской газовой атаки. Облако мелко распыленных капель или пылинок ядовитого вещества, ча- сами плавающих в воздухе над ме- стом разрыва,— таково действие „хи- мического44 снаряда. Пуля редко достигает своей цели; она должна встретить в момент по- лета, в нужной точке, наиболее ответ- ственный орган человека. Распыленный туман ядовитого газа через важнейший орган, легкие или через кожу (нарывные газы), прони- кает в клетки всего организма, сжимать до жидкого состояния и в таком сжатом виде, помещенный в особые железные бомбы, или бал- лоны с запорными вентилями, хлор мог перевозиться и использовался как исходный продукт для красочных, красильных и отбельных фабрик. Установив в окопах ряд таких бал- лонов и дождавшись благоприятного ветра, германцы выпустили на союз- ников целое облако газообразного хлора. Рисунок 196 изображает вид С аэроплана подобной газовой атаки.
ВЗРЫВЧАТЫЕ И БОЕВЫЕ ОТРАВЛЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА 203 Фронт был прорван на протяжении 6 километров, так как в этот момент газовая атака была полной неожи- данностью и средств защиты от нее не было. Хлор — газ зеленовато-желтого цве- та, удушливого и едкого запаха. Од- нако защита от хлора легка, так как от него можно защититься даже влажной маской, т.-е. слоем ваты, пропитанной смесью раствора гипо- сульфита и соды; рис. 197 изображает Рис. 197. Защита от хлора (противогаз). маску с сухим противогазом (коробка наполнена „активированным углем44). Легкость защиты от хлора побу- дила германцев же применить для военных целей другой газ, „фосген44, получаемый соединением хлора и окиси углерода. Фосген с водными щелочными растворами не реагирует так быстро, а потому влажной маской задерживается плохо, но, попадая в легкие, под действием содержимого живых клеток легко разлагается во- дой на соляную кислоту и углекис- лый газ, из которых первая действует разъедающе, а второй удушающе. Фосген в чистом виде для образо- вания газового облака не годится, так как при-[-80 Ц, а значит, в хо- лодную погоду выходит из баллона очень медленно; для газовой атаки его смешивали с хлором. От фосгена защищает или влажная масса, пропитанная раствором уротро- пина с глицерином, или, еще лучше, сухая маска, содержащая особенно приготовленный, „активированный44 древесный уголь. Фосген в Германии также умели готовить и имели его запасы, так как он имеет большое значение для получения некоторых анилиновых красок. Однако зависимость газо-баллонной атаки от ветра и погоды, трудность доставки на передовые линии тяже- лых баллонов, большую часть веса которых составляет бесполезная тя- желая тара, а главное — невозмож- ность найти новые легко сгущаемые боевые газы заставили почти отказаться от этого вида химической войны. Оказалось, что артиллерийское ору- дие легче может перебросить, куда требуется, значительные количества ядовитых веществ. Но так как взрыв снаряда распыляет даже твердые, а не только жидкие вещества до состояния устойчивого, долго остаю- щегося в воздухе тумана, то боевыми „газами44 стали называть и такие ве- щества, которые совсем не предста- вляют собой при обычных условиях газов, а являются жидкостями или даже твердыми веществами. До настоящего времени применялось несколько десятков таких веществ, но нет никакого сомнения, что мето- дами современной химии их можно приготовить несколько сотен и даже тысяч. Однако военное значение могут иметь, конечно, лишь те из них, ко- торые могут быть изготовлены в мас- совых количествах, иными словами—те, которые, подобно хлору, фосгену, являются сами сырьем для крупной химической промышленности, или те, сырье для изготовления которых имеет крупное мирное применение.
204 ИНЖ. П. Г. СЕРГЕЕВ По главному действию на организм боевые отравляющие вещества делят на следующие группы: 1. Удушливые. 2. Ядовитые. 3. Слезоточивые. 4?. Чихательные. 5. Разъедающие (нарывные). Удушливость в высоких концен- трациях и ядовитость принадлежат им всем, а многие газы могут быть отнесены одновременно и к несколь- ким группам. К удушливым принад- лежат хлор, фосген, хлорпикрин (полу- чаемый из пикриновой кислоты и хло- ра— белильной извести). К ядовитым — синильная кислота и некоторые ее производные. К слезоточивым — различные про- дукты более или менее сложного состава, в которые входит хлор, бром или иод. К нарывным — так наз. „иприт*, за свое выдающееся значение, стой- кость и действие на всю поверхность кожи организма (в связи с чем во- обще затрудняется защита от него) названный „королем газов*. Иприт легче всего получается из этилена и хлорсеры. Этилен может быть получен пропусканием паров винного спирта над окисью алюминия при 300° Ц приблизительно, при чем спирт распадается на воду и этилен. Хлорсера получается прямым соеди- нением серы и хлора и служит в ре- зиновой промышленности материалом для „вулканизации* резиновых изде- лий. Защита от иприта очень трудна, так как он действует на все тело (рис. 198). Верное средство — посы- пание белильной известью, - но для того чтобы обезвредить все заражен- ное ипритом пространство, нужны колоссальные ее количества. Иприт, называемый еще за его слабо горчичный запах „горчичным* газом, был применен впервые нем- цами в июле 1917 года на р. Ипре в форме химических снарядов—„жел- тый крест*. К чихательным газам относятся главным образом особые мышьяко- вистые соединения, так наз. арсины. В германской армии они применялись в снарядах „синего креста*. Арсины вызывают жжение и щекотание в носу, мучительное чихание и рвоту, отчасти действуя еще как удушаю- щие и слезоточивые газы. Применявшимися во время их пользо- вания масками чиха- тельные вещества не задерживались, необ- ходимо было фильтро- вать воздух от мель- чайшей пыли. Преж- ние маски с фильтру- ющим тампоном носить было трудно. Этим и пользовались на войне. Обстреливая снаряда- ми „синего креста* до- бивались того, что сол- даты срывали маски, тогда обстрел начинал производиться фосге- ном или ипритом. Исходным сырьем для арсинов является Рис. 198. Непро- белый мышьяк, или против иприта, мышьяковистый ан- гидрид. В мирное вре- мя это сырье имеет значение для получения некоторых минеральных красок, для скорняжного дела, а также для медицинских пре- паратов, однако, надо сказать, не в таких размерах, как это было бы нуж- но для соответствия с возможными военными потребностями. Для солей мышьяковистой кислоты открылось, правда, новое применение против са- ранчи и ряда других вредителей сельского хозяйства. Возникшая почти стихийно „воен- ная химия*, конечно, сулит в буду- щем ряд неожиданностей. После империалистической войны у всех государств появилась новая потребность, удовлетворять которую должна химическая технология. Она должна уметь в нужный момент из- готовлять в массовых количествах
ВЗРЫВЧАТЫЕ И БОЕВЫЕ ОТРАВЛЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА 205 отравляющие вещества, по возмож- ности мало или вовсе неизвестные противнику. Эта новая задача, встаю- щая перед химической технологией, задача — сложная и трудная. Недостаточно уметь готовить ядо- витые вещества в научных лабора- ториях как научные препараты, но часто недостаточно и умение готовить их технически, т.-е. в большом мас- штабе; надо так построить и так ор- ганизовать химическую промышлен- ность, чтобы у нее и в мирное время были всегда под рукой материалы, пу- тем немногих процессов могущие быть превращенными в отравляющие веще- ства, надо, чтобы эти материалы или получаемые из них продукты имели массовый спрос и в мирное время. Только тогда можно будет быстро и успешно „химически* мобилизовать страну в случае войны. Благодаря усиленному развитию военной авиации, вооруженной вдо- бавок „химическим* оружием, борьба в будущих войнах перенесется, ве- роятно, на все пространство, принад- лежащее воюющим сторонам. Исчез- нет различие между военными соору- жениями и какой-либо мирной по- стройкой, и взаимные удары против- ников будут по преимуществу напра- вляться на жизненные центры и нервы страны, на ее столицы, железнодо- рожные узлы, фабричные центры и пути сообщения. В войне волей-нево- лей придется принимать непосред- ственное участие и так называемому „мирному* населению, а не только армии. Уже скорострельное оружие тре- бовало от бойца хотя бы немного грамотности. Химическая война, хими- ческое оружие, обращение с ним и с противогазом требуют для успеха еще большей сознательности и ини- циативы, требуют того, чтобы у каж- дого в стране были хотя бы скромные сведения из области химии. У химии отравляющих веществ есть свое мирное поле применения, может быть, пока еще мало обращающее на себя внимание. Это — борьба с вредите- лями в сельском хозяйстве. Чересчур мелкие и чрезвычайно многочислен- ные для того, чтобы стоило с ними бороться с каждым в отдельности, они с успехом могут быть подвер- гнуты действию химического оружия. Агрономическая наука может на- учить земледельца сознательному уходу за растением — этой сложной и прихотливой машиной; химическая промышленность сможет снабдить его запасами нехватающих в почве удоб- рений; военная химия защитит его урожай от паразитов, пытающихся его истребить.
хш. ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ЖИРОВ. Иною. П. А. Мошкин. ЖИРЫ И МАСЛА. Свойства жиров. Под понятием „жи- ры* или „жировые вещества* мы разу- меем такие твердые или жидкие веще- ства животного или растительного про- исхождения, которые легче воды, не- растворимы в ней, но растворимы в бензине, эфире и хлороформе и кото- рые оставляют на бумаге неисчезающее просвечивающее пятно. Жиры животного происхожде- ния тверды и носят наименование ж и- раили сала. Жиры, добываемые из морских животных и рыб, жидки и называются ворванью. Растительные же жиры в большинстве случаев, жид- ки и называются маслами. Общим для всех жиров свойством является способность их под действием тех или иных веществ (кислот, щелочей и т. д.) распадаться на две составные части: одну — жирные кислоты и другую — глицерин. Если такое расщепление про- изведено щелочью, то вместо жирных кислот мы будем иметь соли их — мы- ло. Таким образом всякий жир, будь то сало, ворвань, растительное масло, является особого рода соединением жирных кислот с глицерином; а по- тому жиры носят еще название гли- церидов. Жирные кислоты, входя- щие в состав жиров, довольно много- численны, но наиболее существенное значение имеют кислоты стеари- нов а я, п а л ь м и т и н о в а я, о л е и н о- вая,линолевая и линоленовая. Первые две из них тверды, соедине- ния их с глицерином также тверды и носят название стеарина и паль- митина. Остальные кислоты — жид- ки, и глицериды также жидки. Про- дажный стеарин и олеин не есть соеди- нение кислот с глицерином, а является смесью твердых или жидких жирных кислот. В твердых жирах преобладают глицериды твердых жирных кислот, в жидких — глицериды жидких кислот (олеиновой). Твердые жирные кислоты обладают некоторым постоянством и труднее изменяются под действием воздуха и света, нежели жидкие кисло- ты, которые сравнительно легко спо- собны изменяться под действием света, воздуха и некоторых других причин. Такой же способностью изменяться под действием воздуха, света или химиче- ских веществ обладают и соединения этих кислот с глицерином. Сравнительная легкость, с которой вступают во взаимодействие жидкие глицериды с другими веществами, на- шла себе применение в целом ряде производств, как то: изготовление олифы, приготовление ализаринового масла, приготовление искусственных жиров — саломаса, салолина, тальгота и им подобных.
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ЖИРОВ 20? Твердые жирные кислоты служат в качестве, главной составной части при изготовлении осветительного мате- риала — свечей — и при приготовле- нии мыла. Жиры идут, как таковые, в пищу, в технике же они употребляются для изготовления мыла, свечей, линолеума, олифы, для смазки трущихся частей механизмов, для мягчения кожи, в ка- честве медицинских средств и во мно- гих других производствах. Жиры животного происхождения. Твердый жир животного происхожде- ния обычно называется салом. Его получают обычно топлением, назна- чение которого — получение сравни- тельно чистого продукта, могущего выдерживать хранение. В качестве сырья служат или нутряное сало — н у т р я к — или подкожный жир — сдирка. При убое скота сало сни- мается и отправляется на салотопен- ные заводы. Так как при неаккуратной съемки в сало-сырец попадают куски мяса, которые способны быстро под- вергаться порче и гниению, при чем развиваются летучие зловонные про- дукты и вместе с тем портится и раз- лагается само сало, то чем скорее будет подвергнут сырец переработке, тем лучшее сало из него получается. Желательно во избежание порчи сыр- ца хранить его на холодных складах или консервировать прибавкой таких веществ, как поваренная соль или са- лициловая кислота, хлористый алюми- ний и т. п., или же хранить его в хо- лодной воде или в рассоле. Сырое сало содержит еще и слу- чайные примеси: приставшую грязь, песок, пыль и т. п., от которых надо его очистить до топления. Достигается это на салотопенных заводах промыв- кой сала водой в больших ящиках с дырчатым дном или в барабанах, сделанных из дощечек и вращающихся в корыте с водой. Следующая опера- ция перед топлением, это — измельче- ние; дело в том, что жир в животных тканях заключен в более или менее плотную оболочку клеток, из которых состоит вся ткань; для того, чтобы получить сало, надо, по возможности, разрушить эту оболочку. На мелких заводах сало измельчают в мясорубках, вращаемых от руки, на крупных — в особых машинах, состоящих из вра- щающихся валов с насаженными на них ножами. Одна из таких машин изображена на рис. 199. Машина со- стоит из двух валов, вращающихся навстречу друг другу. Один из валов несет ряд круглых ножей, другой имеет соответствующие углубления. Рис. 199. Машина для измельчения сала-сырца. Сало, попадая между валами, захва- тывается ими и разрезается. Вот такое подготовленное сало уже подвергают топлению. Различают топление сухое и мокрое. Сухое, в свою очередь, может производиться или на голом огне или паром. Самым простым, но вместе с тем и самым несовершенным, является сухое топление на голом огне. Для этого употребляют железный или медный котел, вмазанный в печь так, что пламя нагревает дно и проходит потом кругом стенок котла. Такой котел изображен на рис. 200. Измель- ченный сырец забрасывается в котел, при чем сало начинает вытапливаться из оболочек, которые оседают на дно, образуя так называемую „шквару*. Во время топления развиваются зло- вонные газы, и такой способ топления чрезвычайно негигиеничен. Во избежа- ние пригорания, шквару время от вре- мени вычерпывают продырявленными черпаками. Несмотря на это, часть ее все же пригорает и сообщает салу желтый цвет. Когда сало все вытопи- лось, его сливают в бочку, а шквару либо перетапливают еще раз с водой, либо непосредственно пускают в пищу скоту. Иногда шквару еще отпрессо-
208 ИНЖ. П. А. МОШКИН вывают на прессах, чем уменьшают потерю сала. Сухое топление может призводиться при помощи глухого пара, впускае- мого между стенками двойного котла, чем достигается уменьшение обра- зования зловонных газов, и так как благодаря низкой температуре шквара Рис. 200. Котел для вытопки сала иа голом огие. не пригорает, то и цвет сала значи- тельно улучшается. Но температура пара обычно является недостаточной для разрушения стенок клеток, и по- тому, в случае обогрева паром, надо применять более старательное измель- чение сырого сала; в противном слу- чае получится большая потеря сала в шкваре. Мокрое салотопление отли- чается от сухого тем, что в обогрева- емый котел наливается вода, а затем уже забрасывается сало; при вытапли- вании сало собирается поверх воды, налитой на дно котла, и спускается через особый кран. Выделяющиеся газы по трубе отводятся в топку. При таком способе шквара не пригорает, и сало получается лучшего качества. Недостаток этого способа тот, что кле- точки, в которых содержится жир, от- части растворяются в воде и попадают в сало, отчего последнее делается ме- нее стойким при хранении. При сухом топлении и горячем прес- совании шквары получается 80—82% сала и шквары 10—15% с содержанием сала 10%. При мокром топлении по- лучают сала 1-го сорта 80%, 2-го сорта—10%, и пропадает в шкваре 3% (при хорошем первоначальном из- мельчении). Существует целый ряд видоизменений этих основных спосо- бов; главным образом стремятся уда- лить из рабочего помещения зловон- ные газы, выделяющиеся при топлении, и уменьшить потерю сала с отходящей шкварой. Здесь были предложены за- крытые котлы с отведением газов в топку или дымовую трубу, вытапли- вание в закрытых котлах при повы- шенном (что особенно расрос гранено в С.-А. С. Ш.) и уменьшенном давлении, прибавка кислот к воде при мокром салотоплении (это ускоряет растворе- ние клеток) и целый ряд других при- способлений и рецептов. Все же сухое топление на голом огне до сих пор еще является довольно распространен- ным, ввиду несложности оборудования и дешевизны самой операции. Топле- нием получается целый ряд животных жиров; сало говяжье, свиное, баранье, конское. Всего говяжьего, свиного и бараньего жиров в довоенное время изготовлялось у нас около 435000 т и около 50 000 т ввозилось из-за гра- ницы. Способ получения так называемого костяного жира отличается от выше- описанных методов. Костяной жир за- ключается во внутренних полостях костей. В зависимости от возраста и рода животного, кости которого пере- рабатываются, и от способа и времени хранения костей содержание жира в них колеблется в очень широких пределах (от 5—23%). У нас кости хранятся очень небрежно, а потому выход жира невелик, и жир приго- ден лишь для технических целей. Со- бранные кости сушатся, затем измель- чаются для раскрытия полостей, в ко- торых находится жир, и подвергаются операции, называемой „экстрагирова- нием Последняя заключается в том, что измельченные кости помещаются в закрытый котел — экстрактор — и за- ливаются жидкостью, в которой костя- ной жир легко растворяется. Таким
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ЖИРОВ 209 веществом служит обычно бензин, хотя возможно применить и другие раство- рители , например, сероуглерод, четырех- хлористый углерод и др. Котел может иметь разнообразные формы и обогре- вается паром; когда жир растворится в бензине, последний спускают в дру- гой, также обогреваемый паром котел, нагревая который заставляют бензин отгоняться. Отгоняемый бензин сгу- щается в холодильнике и вновь по- ступает в экстрактор. Костяной жир, освобожденный от бензина, выпускает- ся через нижнее отверстие котла. Рис. 201. Экстракционный аппарат для полу- чения костяного жира. Обезжиренные кости поступают для получения клея и костяной муки_(см. „Производство клея*). Экстракционный аппарат одной из многочисленных си- стем изображен на рис. 201. Здесь Е — экстрактор, загружаемый костями и заливаемый растворителем; через ниж- ний кран экстрактора раствор жира по- падает в обогреваемый паром котел В, из которого отгоняется растворитель. Полученный жир спускается через низ куба, а растворитель попадает в холодильник К, где пары его сгу- щаются и попадают обратно в экстра- ктор Е. Несмотря на удаление раство- рителя, некоторая часть его все же остается в жире, сообщая ему непри- ятный запах и делая его пригодным лишь для технических применений. Метод экстракции иногда применяют и для других животных жиров; на- пример, подвергают экстракции шква- ру, полученную при салотоплении. Костяной жир можно получить не только экстрагированием, но также вываркой в горячей воде и на пару. Выварка в горячей воде соответствует мокрому салотоплению и состоит в том, что кости в железном котле, обогре- ваемом голым огнем, варят с водой; при этом жир всплывает наверх и его счерпывают. Под действием горя- чей воды растворяется клеевое веще- ство кости и, таким образом, здесь мы будем иметь потерю его. При обра- ботке костей паром в закрытом котле, пар, проникая во всю толщу ко- стей, скорее и более полно вытапли- вает жир. Но при этом способе выход клея из обработанных костей умень? шается, а также ухудшается и каче- ство клея. Кроме костяного жира, из костей получают и костяное масло — ценный продукт, идущий для смазы- вания особо тонких механизмов: часов, швейных машин и пр. Оно пригото- вляется или непосредственно из све- жих костей непродолжительной вывар- кой их с водой (прй этом извлекается далеко не весь находящийся в ко- стях жир), или из костяного сала, путем отжатия его жидкой составной части от твердой. Хорошо приготовлен- ное костяное масло представляет мазе- подобную массу, лишь очень медленно изменяющуюся на воздухе. Жиры морских животных и рыб обычно жидки и носят общее назва- ние „ворвани* и рыбьего жира. Соб- ственно к ворвани относится жир, по- лученный из морских животных: кита, тюленя, дельфина и акулы. Жир, по- лученный из печени морских рыб, главным образом трески, носит назва- ние рыбьего жира. Рыбьим жиром называют также масла, получаемые не из одной только печени, но и из внутренностей и из голов рыб. Сюда относятся масла селедок, Миног, шпрот, сардинок и др. Ворвань полу- П. М. Лукьянов. Популярно-техническая энциклопедия. 14
210 ИНЖ. П. А. МОШКИН чается способом, аналогичным сало- топлению. Подкожный жир убитого животного помещают в котел и вы- тапливают. Из сортов ворвани, добы- ваемой у нас, следует упомянуть: тю- ленью ворвань, добываемую на Каспий- ском и Белом морях, и дельфинью ворвань — на Черном море. Рыбий жир получается вытаплива- нием и прессованием печени рыб по- роды трески. Высшие сорта его упо- требляются в медицине. Производство рыбьего жира развито, главным обра- зом, н Норвегии. За последнее время производство это начинает развиваться и у нас на Мурмане. Рыбий жир из внутренностей голов и рыб изгото- вляется у нас в Астрахани. Главным образом добыча его производится в Японии, Китае и др. странах. К сказанному надо прибавить, что большие возможности в смысле полу- чения жиров остаются еще неисполь- зованными у нас в СССР. Сравнительно слабо развитое ското- водства не дает возможности полно- стью покрывать нашу потребность в сале, и нам приходилось в довоенное время ввозить твердые жиры из-за границы. Добыча ворвани и рыбьего жира раз- виты у нас также слабо, и остаются неиспользованными значительные ко- личества рыбных отбросов при ловле рыбы. Слабо развит и тюлений про- мысел на севере. Почти не ловится акула; китобойного промысла не суще- ствует совсем. Заканчивая краткое описание жи- вотных жиров, следует упомянуть еще об одном жире,— именно шерстяном, который получается выделением кис- лотой из мыльных промывных вод при мытье шерсти. В сущности шер- стяной жир является веществом слож- ного состава и ближе подходит к воскам, речь о которых будет ниже. Очищенный шерстяной жир носит название ланолина, и благодаря спо- собности хорошо сохраняться и вби- рать в себя (эмульсировать) боль- шое количество воды (иногда в Р/4 раза больше своего веса), нахо- дит применение в косметике и ме- дицине. Растительные масла. Жирные расти- тельные масла получаются двумя спосо- бами: прессованием и экстрак- цией. Наиболее распространенный способ,— это прессование. Масло в ра- стениях содержится, главным образом, в семенах и иногда в мякоти пло- дов. Содержание масла в семенах, из которых добываются масла, обычно весьма значительно (от 25 до 6О°/о). Кроме масла семя содержит шелуху, белковые и крахмальные вещества, воду, золу. От всех этих веществ мас- ло надо отделить. При прессовании это достигается следующим образом. Прежде всего собранные семена мас- лянистых растений надо хорошо про- сушить и хранить в сухих, хорошо проветриваемых помещениях, так как иначе семена могут покрыться пле- сенью, загнить и сделаться негодными для изготовления масла, по крайней мере пищевого. Семена должны быть чистыми и не должны быть засорены посторонними веществами. Поэтому их очищают прове- иванием и про- сеиванием. Схема очистки провеиванием из- ображена н а рис. 202. Семя подается в ка- Рьсс. 202. Схема очистки нал> куда вду- семян провеиванием, вается вентиля- тором воздух. Бо- лее легкие части уносятся дальше, тяжелые же семена падают раньше. И те и другие собираются отдельно. Масло в семенах содержится во внутренней мякоти, а потому перед прессованием так называемое гкожур- ноеи семя надо освободить от нару- жной шелухи, которая бывает ино- гда весьма крепка, и измельчить. Для освобождения от шелухи семя подвергается лущению, при котором оболочки разламываются, после чего семя отвеивают и отсеивают. Опера- ция лущения производится на жерно- вах, поставленных на таком расстоя-
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ЖИРОВ 211 нии друг от друга, чтобы шелуха разламывалась, а семя оставалось не- тронутым 1). Отброс—лузга—сжигается в топках отопительных установок. Осво- божденное от лузги семя измельчается. Для измельчения существует не- сколько систем машин: самая старая и наиболее простая, это — толчеи; тол- чеи состоят из 4? — 6 ступок, выдол- бленных в одном дубовом бревне и снабженных деревянными же пестами, которые попеременно то падают, то поднимаются, производя своей живой силой раздробление зерна. Система Рис, 203, Вальцы для измельчения семян. эта устаревшая, требует большой за- траты силы и употребляется лишь в мелких кустарных производствах. Измельчение жерновами также упо- требляется сравнительно редко. Наибо- лее употребительные системы измель- чительных аппаратов в фабричных установках, это — вальцы и бегуны. Вальцы представляют два горизон- тальных, близко помещенных друг от друга, вращающихся цилиндра; семя, попадая на вальцы, втягивается между ними, расплющивается и отчасти пере- тирается. Таких пар вальцов ставят не- сколько друг за другом, так что семя последовательно проходит с одних валь- 0 См. главу „Питательные и вкусовые ве- щества"—мука и крупа. цов на другие. Иногда вальцы делаются не гладкими, а рубчатыми (рифлеными). Вальцы весьма удобны в работе, и производительность их высока. На рис. 203 изображены вальцы, состоя- щие из пяти валов, при чем семя по- следовательно проходит между ними четыре раза. Бегуны, это — два жернова, сидящие на одной горизонтальной оси и катя- щиеся по третьему неподвижному (из- редка и нижний делается вращающим- ся, а верхняя пара приводится в дви- жение трением о нижний). Семя скреб- ком подается под катящуюся пару жерновов, и так как последние не- сколько скользят по нижнему жер- нову, то оно не только раздавливается, но и перетирается. Бегуны требуют много места, обладают небольшой про- изводительностью, и на приведение их в действие затрачивается непроиз- водительно много силы, но они удобны в обращении и потому на практике встречаются довольно часто. Иногда употребляют так называемые ударно- центробежные машины: „дезинтегра- торы44, „дисмембраторы44 и им подоб- ные. Принцип их устройства заклю- чается в том, что измельченный мате- риал попадает между двумя дисками, из которых один или оба вращаются. Диски снабжены выступами, ударяясь о которые семя измельчается. Дезинтегратор изображен на рис. 204. Диски, наглухо насаженные на валы, на рисунке раздвинуты. Каждый из них снабжен тремя рядами штифтов. Когда диски сдвинуты, то штифты одного приходятся между штифтами другого; диски вращаются в разные стороны. Попавшее между дисками семя ударяется о штифты и измель- чается. Измельченное таким образом семя — маслянка или мезга — поступает на пресса, но в большинстве случаев предварительно поджаривается; при этом свертываются белковые вещества, разрушаются оболочки клеток, в ко- торых находится масло, и, наконец, подогревание делает масло более по- движным. Все эти условия облегчают 14*
212 ИНЖ, И. А. МОШКИН отделение масла, но вместе с тем из- меняют к худшему его цвет: оно полу- чается более темным от перешедших в него красящих веществ. Подогрев осуществляется либо на голом огне на сковородах, либо глу- хим, а иногда и острым паром в осо- бых подогревателях. Подогретая уже маслянка поступает на прессование. пространением пользуются гидравли- ческие пресса, построенные на основе закона Паскаля, который гласит: если оказывать давление на какую-либо часть жидкости, то давление передается во все стороны одинаково и будет пропорционально поверхности, огра- ничивающей жидкость. Поэтому, если мы на 1 см2 жидкости окажем да- Рис 204. Дезинтегратор. Пресса на заводах употребляются обычно гидравлические. В мелких ку- старных производствах имели приме- нение так называемые клиновые пресса, давшие вместе с толчеями данному производству название маслобойного. Клиновой пресс устроен таким обра- зом, что поджаренная мезга поме- щается между двумя плоскостями — одной неподвижной, другой подвиж- ной; на последнюю давит клин, вго- няемый ударами пестов, подобных пестам в толчеях. Из сжимаемой между двумя плоскостями маслянки масло вытекает в имеющуюся внизу пресса полость, откуда оно и передается в хранилища. Это и называлось „бить“ (выбивать клином) масло. Такой кли- новой пресс изображен на рис. 205. Помимо непроизводительной затраты силы и громоздкости устройства, кли- новые пресса требуют значительного текущего ремонта и потому почти вы- шли из употребления. Широким рас- вление в 1 кг, то на 10 см2 поверх- ности, ограничивающей жидкость, да- вление уже будет равно 10 кг. Ги- дравлический пресс устраивается таким образом: на малый поршень оказывают Рис.205. Клиновой пресс для выжимания масла. некоторое определенное давление; на поршень с большей поверхностью, оканчивающийся тарелкой, наклады- вают сверху семя, которое прижимает- ся поршнем к неподвижной станине.
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ЖИРОВ 213 Схематически гидравлический пресс изображен на рис. 206. Здесь В — ци- линдр, в котором создается давление поршнем D. Поршень С снабжен та- релкой Л, на которой помещается сжи- маемое семя. Из сдавливаемого семени масло стекает вниз в сборники. Обычно гидравлические пресса устраиваются несколько более сложно, и вот почему: положить так просто семя на тарелку пресса нельзя, во- первых, при этом оно может отпрессо- Рис, 206. Схема устройства гидравлического пресса. вываться неравномерно, а во-вторых, наружный слой семени будет затруд- нять выход масла из середины; по- этому мезгу кладут между железными листами, сравнительно небольшими порциями, предварительно поместив ее в мешок из особой ткани — салфетку. Материя служит для фильтрации ма- сла, образуя как бы очень частую сетку межволосных канальцев, через которые масло выводится наружу. Салфетки должны быть сделаны из прочной ткани, так как они подвер- гаются большому давлению. Наилуч- шей тканью является ткань из верблю- жьей шерсти. Хлопчатобумажные ткани стоят дешевле, но очень скоро портятся и плохо очищают масло. Г1о устройству гидравлические прес- са разделяются на закрытые и откры- тые. В закрытых прессах прессуемый материал помещается в железный ци- линдр с рядом суконных и железных прокладок. В открытых прессах при- ходится помещать семя целиком в сал- фетки; последние разделяются сталь- ными плитами и непосредственно под- вергаются сдавливанию. При открытых прессах, в виду того, что салфеткам приходится претерпевать большое давление, расход на них значительнее, чем в закрытых, но, с другой стороны, масло легче и полнее выжимается. На рис. 207 изображено прессовое отделение маслобойного завода, обо- рудованного закрытыми прессами. При прессовании все же нацело отжать масла нельзя, и в отпрессованном ма- териале — жмыхе — остается значи- тельное количество масла (до 10 и даже до 13%). Края жмыха содержат больше масла, чем середина; потому они обрезаются и возвращаются в про- изводство. Остальной жмых поступает на корм скоту. В весьма значительных количествах жмыхи вывозились, да и сейчас выво- зятся за границу. Это объясняется отчасти тем, что маслобойные районы являются в то же время и районами произрастания хороших кормов для скота, а потому жмыхи на месте не находят себе применения, тогда как в других районах крестьянство не при- выкло употреблять в корм скоту жмых. В общем сельскохозяйственном балан- се вывоз жмыхов, конечно, большой минус. В жмыхах содержится весь азот, взятый растениями из почвы; этот азот уходит от нас, и так как искусственное удобрение почвы раз- вито у нас еще слабо, а естественное удобрение, в виде навоза, восполняет убыль азота в весьма недостаточной степени, то наша почва все более и более истощается и дает все меньшие урожаи. Жмых же, будучи скормлен скоту, в виде навоза, отдает обратно почве взятый из нее азот. В прошлом столетии жмыхи не упо- треблялись на корм скоту, а прямо шли на удобрение. И, как удобрение, они являются весьма ценным веще- ством; так, например, по содержанию азота 100 кг жмыха способны заме- нить свыше 1 500 кг навоза, содержа
314 ИНЖ. П. А. МОШКИН в то же время и другие необходимые для почвы вещества (соли калия и фосфорной кислоты, см. „Искусствен- ные удобрения*). Экстракция масел. До середины про- шлого столетия масла получались лишь прессованием. В 1856 г. было пред- ложено получать их экстракцией, т.-е. извлечением масла из семян каким- либо веществом, в котором масла хо- опасны, и потому работа с ними зна- чительно усложняется. Те раствори- тели, которые не огнеопасны, как, на- пример, четыреххлористый углерод, стоят довольно дорого; отделить пол- ностью растворитель от масла не удается, и остаток сообщает маслу своеобразный вкус и запах, делающий его негодным к употреблению в каче- стве пищевого продукта; растворители Рис. 207. Установка для получения масла, оборудованная закрытыми прессами. рошо растворяются. Из таких веществ были предложены: сероуглерод, бен- зин, четыреххлористый углерод. Сна- чала на этот метод получения возла- гались большие надежды; одно время даже полагали, что он совсем заменит прессование масла. Поводом к таким надеждам послужило то, что при экс- трагировании возможно почти полное извлечение масла из семян (в остатке содержится всего 1—2%) и первона- чальные затраты на оборудование зна- чительно ниже. Но скоро выяснилось, что и у экстракционного способа име- ются свои недостатки, устранить ко- торые не удалось и до сего времени. Большинство растворителей, кото- рыми пользовались до сих пор, огне- извлекают из семян не только масло, но часто и смолу, что вызывает ухуд- шение качества масла и увеличивает его способность к прогорканию; на- конец, этот способ, оставляя в жмыхах небольшое количество жира, тем са- мым уменьшает ценность жмыха, как кормового средства. К тому же оста- ток от экстракции получается в виде муки, для транспорта которой нужна упаковка, тогда как жмых из прессов получается в виде твердой плитки. Все эти причины отрицательно влияют на распространение экстракционного метода и не дают ему возможности вытеснить прессовой метод. В настоя- щее время часто совмещают оба ме- тода: сперва отжимают в прессах пи-
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ЖИРОВ 215 щевое масло, а затем из жмыхов экс- трагируют остаток. Устройство аппаратов для экстраги- рования семян в общих чертах не отличается от устройства таковых для экстракции костяного жира. Также мы имеем экстрактор, заполняемый материалом для извлечения и раство- рителем; затем отгонный куб, куда раствор масла поступает из экстрак- тора для удаления растворителя; хо- лодильник, в котором сгущаются пары растворителя, и сборники для масла и отгонного растворителя, откуда по- следний вновь направляется в экс- трактор. Подготовительные работы для экс- тракции несколько проще; такого большого измельчения семян здесь не требуется. Обычно измельчают их на вальцах, при чем одной-двух пар вальцов совершенно достаточно. Под- жаривания также не производят, но подсушить семя надо; это содействует лучшему извлечению масла. Классификация растительные ма- сел, Растительные масла по своей кон- систенции разделяются на твердые и жидкие. Из твердых имеют значение кокосовое, пальмовое и пальмоядерное масло, и масло какао. Первые три из них употребляются в свечном произ- водстве и в мыловарении, особенно кокосовое и пальмоядерное, которое, благодаря трудности высаливания, удерживает в себе при мыловарении большое количество воды; масло какао употребляется в шоколадном произ- водстве, в медицине и косметике. Ука- занные масла все чужеземного проис- хождения, но изготовляются частью на месте получения сырья (таково пальмовое, пальмоядерное), отчасти же и в местах большого потребления (ко- косовое масло из копры, сушеной внутренности кокосового ореха, масло какао из бобов какао, — побочно при получении порошка какао). Жидкие растительные масла делятся на невысыхающие, пол у высы- хающие и высыхающие. По- следние способны на воздухе превра- щаться (особенно если их разлить тонким слоем) в твердую эластичную пленку — они высыхают. Полувысы- хающие масла от действия воздуха лишь загустевают и дают тягучую, отчасти клейкую массу; невысыхаю- щие же масла при обыкновенной тем- пературе или совсем не обладают та- кой способностью или обладают ею в незначительной степени. Назовем имеющие для нас суще- ственное значение растительные масла. Из высыхающих масел самое распро- страненное, это — льняное масло, добываемое из льняного семени. Льня- ное семя очень богато маслом. В сред- нем оно содержит от 32 до 39 °/о масла. Производство льняного масла достигает в настоящее время 80 000 — 100000 т в год. Льняной жмых яв- ляется ценным кормовым средством и служил предметом вывоза за границу. Льняное масло, помимо употребления его в пищу, идет для изготовления оли- фы, фактиса — особого каучукообраз- ного вещества, находит себе примене- ние в мыловарении и при производ- стве линолеума. Конопляное масло—из семени конопли — добывается у нас также в довольно значительном количестве. Его производилось до 50000—60000 т в год. Масло употребляется в пищу, для мыловарения и изредка для освеще- ния. Масла в семенах содержится 33%. Подсолнечное масло стоит, в сущности, на границе между высы- хающими и полувысыхающими маслами. Производство его развито у нас чрез- вычайно широко в юго-восточном районе. Всего производится до380000 т в год. Подсолнечное семя содержит до 31 °/о масла. При получении семян стебли подсолнечника сжигаются, и из полученной золы изготовляют поташ (см. „Основная химическая промышлен- ность44). Подсолнечное масло идет как пищевой продукт, употребляется и в мыловарении. Из него приготовляют в большом количестве твердые жиры (гидрогенизированное масло). В сравнительно меньших количе- ствах изготовляется из семян мака
216 ИНЖ. П. А. МОШКИН маковое масло, идущее в пищу и для приготовления высоких сортов масляных красок. Из полувысыхающих масел на пер- вом месте по своему значению надо поставить хлопковое, получаемое у нас в Туркестане из семян хлоп- чатника (см. „Текстильные произ- водства“)- Семя содержит около 25°/0 масла. Производится его до 55 000 т в год. Масло требует очистки; хорошо очищенное оно обладает приятным вкусом и идет как пищевой продукт; употребляется оно также в мылова- рении для изготовления твердых жи- ров; им часто подделывают оливковое (прованское) масло. К полувысыхающим маслам надо отнести и сурепное (рапсовое) масло и кунжутное (сезамовое), добываемые у нас в значительно мень- ших количествах. К той же группе масел следует от- нести масло бобовое, из бобов, имею- щее значение на Дальнем Востоке, и горчичное, изготовляемое из се- мян сарептской горчицы. Из невысыхающих масел у нас изго- товляется из собственного сырья только касторовое масло из семян кле- щевины. В настоящее время клещевина с успехом культивируется на Кавказе и в Туркестане. Касторовое масло упо- требляется в медицине, в мыловарении, в крашении, в качестве так называемого ализаринового масла и как смазоч- ный материал, особенно при низких температурах, главным образом в авиа- ционном деле. Из не производящихся у нас невы- сыхающих масел надо упомянуть об оливковом масле, по месту про- исхождения часто называемом про- ванским. Производство его сосре- доточено по Средиземноморскому побе- режью и доходит до 800—900 тысяч т в год. Употребляется оно в пищу, при мыловарении и для других целей. Миндальное масло из миндаля или из семян персиков и абрикосов добывается у нас в небольшом коли- честве и из привозного сырья; идет оно для медицинских целей. На этом мы закончим обзор отдель- ных представителей растительных ма- сел и перейдем к веществам, близким к жирам, но обладающим несколько иными свойствами. Воска. Воска по своему химиче- скому составу близки к жирам, пред- ставляя из себя, как и последние, соединение кислот с веществами, по- хожими на глицерин. Воска пред- ставляют твердые вещества, плавя- щиеся ниже температуры кипения воды. В расплавленном состоянии они оставляют просвечивающее пятно на бумаге. Воска разделяются по своему происхождению, как и жиры, на жи- вотные и растительные. Растительные воска находятся на внешней поверх- ности частей растений и потому до- быча воска сводится обычно к вы- тапливанию восконосных частей расте- ния с водой; отделенный от воды воск перетапливается, фильтруется, иногда подвергается более сложным методам очистки и поступает в продажу. Ра- стительные воска все чужеземного происхождения. Наиболее важный из них — карнаубский воск, до- бываемый с поверхности листьев кар- наубской пальмы в Америке. Карна- убский воск тверд, обладает прекрасным блеском, а потому служит сырьем для изготовления ваксы, сапожного крема, употребляется для натирания паркет- ных полов, полировки мебели, при производстве граммофонных пластинок, а также идет и на другие надобности. Большинство других восков раститель- ного происхождения имеет лишь мест- ное значение *). Из восков животного происхожде- ния наибольшее значение имеет пче- линый воск. Пчелиный воск до- ставляется пчелой и служит ей для постройки сотов. В прежнее время предки наши не знали других саха- 9 Нельзя смешивать с воском то, что суще- ствует в продаже под наименованием япон- ского воска и что является по существу твер- дым растительным жиром, добываемым в Япо- нии из плодов растения «сумаха».
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ЖИРОВ 217 ристых веществ, кроме меда, и потому пчеловодство было у них сильно раз- вито, а вместе с тем получалось и значительное количество воска. Во вре- мена Ивана Грозного Россия выво- зила до 1 000 т воска, но затем ввиду падения пчеловодства вывоз уменьшился, и в настоящее время мы уже ввозим значительное количество воска из-за границы. Производство воска у нас до войны было не свыше 2 000 т, да ввозили мы из-за границы 3 000—4000 т. Производство воска довольно при- митивно. Тем или другим способом воск отделяется от меда. Если это де- лается на особых аппаратах — центри- фугах,— то воск получается довольно чистый, в большинстве же случаев он сильно загрязнен мертвыми пчелами, оболочками куколок, экскрементами пчел и т. п. сором. Такой воск пере- тапливают с водой, сливают через меш- ки и дают ему медленно застыть в фор- мах. Остатки перетапливают еще раз и отжимают, иногда же подвергают экс- тракции; экстрагированный воск весьма низкого качества. Полученный воск имеет желтый, иногда бурый цвет. Для дальнейшего употребления его необходимо отбелить; это достигается тем, что его в виде тонких пластинок или стружек подвергают действию солнечного света в течение 2—6 не- дель. При этом воск теряет в весе и отбеливается. Существуют и другие чисто химические способы беления с помощью обработки воска различ- ными веществами (хромпиком — дву- хромокислым калием, или хамелеоном— марганцево-кислым калием). Из воска изготовляются свечи. Он входит в со- став ваксы и кремов для обуви, раз- ных мазей и пр. Из других животных восков упо- мянем спермацет, добываемый из головы кашалота. Громадная голова этого животного, составляющая около 1/3 всего туловища, содержит большие полости, заполненные маслообразной смесью, из которой по смерти живот- ного выделяется белая кристаллическая масса, по составу принадлежащая к воскам и называемая спермацетом. Спермацет является довольно дорогим веществом и находит себе применение в косметике, парфюмерии, при изго- товлении свечей и пр. Очистка жиров. Жиры как расти- тельного, так и животного происхож- дения после получения часто под- вергаются очистке. Иногда это дости- гается простым отстаиванием или филь- трованием, иногда же применяются более сложные методы обработки как химические, так и физические. К химическим методам надо отне- сти обработку жиров небольшим ко- личеством щелока (раствора едкого натра, называемого каустической со- дой) при осторожном подогревании. При этом в виду наличия в жирах свободных жирных кислот последние соединяются с каустической содой и образуют мыло, которое хлопьями са- дится на дно и увлекает за собой все посторонние вещества. Этим мы как бы моем жир. Другой способ состоит в об- работке серной кислотой (купоросным маслом); последнего берут также не- большое количество (1/2°/о)» и масло при осторожном подогревании сильно с ним перемешивается. При этом по- сторонние вещества остаются и в виде хлопьев садятся на дно сосуда. Далее, употребляют другие химические ве- щества: двухромокалиевую соль (хром- пик), марганцевокислый калий (хаме- леон), перекись водорода, сернистый газ и его соединения, и другие ве- щества. К физическим методам очистки масел, кроме уже указанных чисто механических — отстаивания и фильт- рации,— относят способ очистки по- глощением красящих и других по- сторонних жирам примесей различными веществами. В качестве таковых могут служить костяной или животный уголь, порошок из особых минералов (вроде белящей глинки), называемых фулер- довой, или флоридиновой землей и др. Процесс очищения чрезвычайно прост; указанное вещество прибавляют в ко- личестве до 5°/0 к жиру, хорошо пе- ремешивают при нагревании, а затем фильтруют. Белящие вещества после
218 ИНЖ. П. А. МОШКИН извлечения из них жира и прокали- вания (регенерации) могут вновь по- ступать в дело. Техническая переработка жиров. Гро- мадная часть жиров расходится как предмет питания непосредственно, без какой-либо обработки. Другая же часть подвергается некоторым процес- сам, служащим для получения лучшего по вкусовым качествам продукта. Таким продуктом является, например, марга- рин. О значении его и производстве бу- дет сказано ниже. Остальная же масса жиров поступает в переработку на тот или иной технический продукт. Сна- чала рассмотрим такие процессы, при которых жир еще остается жиром, , при чем все же некоторые из его свойств изменяются в желаемую нами сторону. Рассмотрим сперва процесс гидро- генизации, или отверждения жидких масел. Потребность в твердых жирах больше, нежели потребность в жидких, ибо область примене- ния их шире; поэтому уже сравни- тельно давно старались изыскать способы, при помощи которых можно было бы превращать жидкие жиры в твердые. Теоретически этого можно достигнуть обработкой жидких жиров водородом, или так называемым гидри- рованием. На практике такой процесс ока- зался не так легко осуществимым, так как жидкие жиры не присоединяют водорода, или это присоединение даже при высоких температурах и давлении протекает весьма медленно. Лишь в на- чале текущего столетия удалось до- биться в этом направлении реальных результатов. Оказалось, что присоеди- нение водорода идет сравнительно легко в присутствии посторонних ве- ществ, не вступающих во взаимодей- ствие с участвующими в процессе веществами. Такие вещества назы- ваются катализаторами (см. „Получе- ние серной кислоты44). Теперь произ- водство таких „ гидрогенизированных44 масел получило всеобщее распростра- нение, при чем в качестве катализато- ров применяют или мелко раздро- бленный никкель или его соединения. Производство твердых масел имеет особенное значение для нас, так как наша страна являлась страной, выво- зящей масличные семена и, наобо- рот, ввозящей твердые жиры. И дей- ствительно, в первое же время после появления способа отверждения он стал применяться у нас, при чем по- строенные заводы обладали мощностью каждый от 10000—17 000 т гидро- генизированного масла в год, что обеспечивало технически совершенную постановку дела и уменьшало себе- стоимость продукта. Выпущенные эти- ми заводами продукты — салолин и саломас — сразу приобрели популяр- ность, спрос был им обеспечен, и названия их сделались даже нарица- тельными для подобного рода про- дуктов. В настоящее время СССР распола- гает семью заводами с общей произво- дительностью до 85 000 т искусствен- ного сала в год. Отверждению у нас подвергались хлопковое, подсолнечное, сурепное и др. растительные масла; за границей успешно перерабатывают ворвань. Процесс отверждения разби- вается на несколько стадий: очистка масел, получение водорода, получение катализатора и, наконец, само гидри- рование. Чем более чистое масло поступает в переработку, тем легче оно вступает в соединение с водородом и тем луч- шего качества получается готовый продукт. Поэтому перед процессом масло подвергают очистке по одному из методов, указанных выше, для освобо- ждения его от посторонних веществ; Очищенное масло отделяется от при- месей на аппаратах особой конструк- ции, называемых фильтрпрессами (см. „Производство патоки и крахмального сахара44). Такое профильтрованное масло нагревается до 200° Ц и по- дается в аппарат, где производится гидрогенизация, носящий название автоклава. Этот аппарат изобра- жен на рис. 208. Он представляет кле- паный цилиндр А с трубой для водорода £Г, выпускными и пробными кранами, манометром М и термометром Т. К маслу
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ЯСИРОВ 219 прибавляют катализатор и начинают пропускать водород. В качестве катали- затора применяют тонко растертый в масле металлический никкель, в смеси с инфузорной землей. Приготовляется он следующим образом: берут так называ- Рис, 908, Автоклав для гидрогенизации. емый никкелевый купорос, растворяют его в воде в деревянном чане, снаб- женном мешалкой, прибавляют ин- фузорной земли и осаждают раство- ром соды. Прибавка инфузорной земли (ки- зельгура) вызывает значительное уве- личение объема и поверхности ката- лизатора, что ведет к улучшению процесса гидрогенизации. 'Полученная смесь отделяется на фильтрпрессах, промывается, сушится и на русских заводах помещается обычно в особый аппарат, называемый ретортой, изображенный на рис., 209. Реторта состоит из обогреваемого снаружи железного горизонтального цилиндра, вращающегося на полой Рис, 209; Аппарат для изготовления катали- затора. оси. В реторте смесь инфузорной земли с углекислым никкелем сильно нагревается в токе водорода; угле- кислый никкель превращается в метал- лический никкель, очень равномерно распределенный на обширной поверх- ности инфузорной земли. Когда про- цесс закончен, реторту охлаждают и содержимое вываливают в масло, кото- рое защищает катализатор от порчи. В таком виде катализатор сохра- няется и по мере надобности посту- пает в работу. Водород для гидрогенизации может получаться различными способами, но в СССР распространен так называе- мый метод Вам ага (название немецкой фирмы, делающей установки). В общих чертах он сводится к следующему. Сперва добывается так называемый водяной газ; в печь особой конструк-
220 ИНЖ. И. А. МОШКИН ции — генератор — загружается кокс или антрацит; генератор разжигается дровами, и в него вдувается воздух (горячее дутье); при этом в генера- торе происходит сильное горение, и горючий материал накаливается. Тогда прекращают вдувание воздуха и на- чинают пропускать водяной пар (хо- лодное дутье); этот последний дей- ствует на раскаленный уголь, и при этом получается газообразный про- указанной цели, он идет для получе- ния водорода. Печь Бамага для полу- чения водорода состоит из собственно- печи, подогревателя и скруббера. Печь представляет собой железный, вы- ложенный внутри огнеупорным кирпи- чом цилиндр, наполненный кусками железной руды. Водяной газ в смеси с воздухом сперва поступает в печь, его зажигают и таким образом раска- ливают печь; продукты горения, а в Рис. 210. Установка для получения водорода (план). дукт, состоящий из водорода и окиси углерода (угарный газ, который чрез- вычайно ядовит). Эта газовая смесь и носит название водяного газа. Получаемый водяной газ собирают в газохранилище, газгольдер, предста- вляющий из себя железный колокол, опущенный в воду. По мере наполне- ния газа колокол подымается из воды, а при израсходовании хранящегося в нем запаса газа вновь опускается. Водяной газ может гореть, давая при этом очень высокую температуру; кроме следующей стадии процесса и не- использованный водяной газ, посту- пают в подогреватель, поставленный рядом с печью и представляющий собой железный клепаный цилиндр, выложенный и наполненный огне- упорным кирпичом. (Кирпичи выло- жены так, что между ними остаются каналы для прохождения газа.) Когда печь раскалилась, начинают попере- менно пропускать через нее водяной газ и водяной пар. При пропускании водяного газа он, действуя на же-
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ЖИРОВ 221 лезную руду, превращает ее в же- лезо, а сам затем поступает в избытке в подогреватель и там сжижается. Затем прекращают впуск газа и через Рис. 211. Установка для получения водорода (вид сбоку). в так называемом „скруббере*, желез- ном клепаном цилиндре, наполненном коксом, в который сверху льется вода, а снизу поступает газ; затем очищается от остальных при- собирается в газгольдере, по- газгольдеру водяного газа, водород месей и добном откуда он и расходуется по мере на- добности для гидрогенизации и по- лучения катализатора. Установка для получения водорода изображена на рис. 210 и 211, где А — сама печь, В — подогреватель, С—скруббер. Направле- ние движения воздуха, воды, пара, во- дорода и водяного газа указано на рисунках. Для гидрогенизации водо- род поступает в автоклав маслом, куда прибавлен с нагретым катализатор Водяной гдз подогреватель впускают в печь водя- ной пар. Он нагревается до 1 ООО9 Ц, поступает в печь и разлагается, обра- зуя водород и обращая железэ в преж- нее состояниэ. Полученной таким об- разом водород промывается водой в количестве 0,3—О,5°/о в пересчете на металлически? никкель, и прохо- дит его, при чем часть водорода при- соединяется к маслу, а неисполь- зованный водород вновь поступает в работу.
222 ИНЖ. И. А. МОШКИН Сам процесс гидрогенизации про- должается недолго: через 2 — 3 часа температура в автоклаве начинает па- дать, что показывает, что процесс за- канчивается. По окончании процесса продукт выпускают из автоклава, дают ему несколько остыть и еще горячим фильтруют на фильтрпрессе для уда- ления катализатора. Из фильтрпресса саломас наливается прямо в бочки и поступает в таком виде в продажу; отфильтрованный катализатор обраба- тывается серной кислотой и отде- ляется от масла и инфузорной земли и вновь идет на изготовление ката- лизатора. При процессе отверждения расти- тельные масла теряют многие свои свойства и превращаются в продукт, обладающий качеством сала. Саломас ПРОИЗВОДСТВО ОЛИФЫ Рассматриваемые здесь производства основаны на свойствах некоторых жидких масел под влиянием воз- духа образовывать твердые пленки. Этим свойством пользуются при изго- товлении масляных красок, которые представляют из себя механическую смесь тонко измельченной краски с маслом. Такая смесь, нанесенная на какую-либо поверхность, с течением времени обратится в твердую окрашен- ную пленку, плотно приставшую к по- верхности. Если при приготовлении таких красок взять высыхающее масло без какой-либо предварительной под- готовки, то краска будет сохнуть очень долго, а потому берут масло, соответствующим образом подготовлен- ное, так называемую олифу. Замечено было, что если высыхаю- щие масла нагреть, то затем процесс образования пленки протекает много скорее; особенно, если при варке к маслу прибавить небольшое количество некоторых веществ называемых „су- шка м и“, или „сиккативами* 1). 9 Сиккативы также являются „катализато- рами*, ускоряющими процесс высыхания масел. представляет из себя твердое белое или слегка желтое салоподобное ве- щество. В зависимости от продолжи- тельности гидрирования саломас по- лучается с более или менее высокой температурой плавления. Саломас упо- требляется вместо сала в мыловарении, при изготовлении стеариновых свечей, а если он хорошо очищен, то посту- пает в пищу. Такой пищевой про- дукт у нас выпускался под наимено- ванием „хлопкожир*, „масло л*, „б у ту рил* и др. Таким образом отвержденные масла являются продуктом, заменяющим твер- дое сало, и в настоящее время мы не имеем необходимости выписывать сало из-за границы и можем обойтись в этой области продуктами собственного про- изводства. И ОКИСЛЕННЫХ МАСЕЛ. Вот такое прогретое масло й носит название олифы. Олифа обыкновенно изготовляется из льняного масла; дру- гие масла входят в состав олифы в большинстве случаев лишь как под- месь для уменьшения стоимости ее. Варка олифы состоит в том, что льняное масло нагревают в течение Продолжительного времени до высокой температуры; обогрев может осуще- ствляться либо голым огнем, либо па- ром, либо, наконец, горячей водой. При варке на голом огне, котел на- полняют на 2/3 маслом и нагревают его до температуры 130° Ц; в это время происходит подсушка масла, и оно сильно пенится; пену счерпывают. Затем постепенно начинают прибавлять „сиккативы*. В качестве последних применяется глет, свинцовый сурик, соединения марганца и пр.; коли- чество сиккатива не превышает 3% от взятого масла. По прибавлении всего количества сиккатива, темпера- туру масла поднимают и держат не- которое время в пределах 200—240°. Затем олифу оставляют отстаиваться, сливают с отстоя, и этим процесс за- канчивается.
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ЖИРОВ 223 При обогревании котла голым огнем варка олифы требует большой осто- рожности, ибо всегда имеется возмож- ность воспламенения масла. Это может произойти от сильного перегрева (что часто и бывает при варке типограф- ской олифы) или от вспенивания масла, Большей безопасностью и большими удобствами отличается варка при по- мощи пара высокого давления, или перегретого; но при этом температура подымается редко выше 170°; поэтому варка длится дольше, а в качестве сиккативов можно употреблять лишь когда оно может вылезть из котла или соединения марганца, которые дают ___ хорошие результаты и при низкой Г* температуре. В этом случае котел | I снабжают мешалкой, иногда же устра- Рис, 212. Установка для получения линоксина; в левой части рис. изображено получение олифы. при попадании в котел воды, что вы- зывает сильное разбрызгивание масла; тогда, помимо воспламенения, масло может причинить сильные ожоги ра- бочим. Для предупреждения по- добных случаев, топку котла вы- носят в другое помещение, отделен- ное каменной стеной, а над кот- лом всегда находится крышка, го- товая в любой момент опуститься на котел и тем прекратить горение масла. Иногда котел снабжают ме- шалкой. Такая установка изобра- жена на рис. 212; а — бак для масла, Ъ — котел для варки олифы, с — сбор- ник для олифы. ивают перемешивание продуванием воз- духа, усиливая таким образом процесс окисления масла; тогда олифа полу- чается очень густая. За последнее время за границей входит в употре- бление обогрев горячей водой. Вода нагревается в закрытом котле до высокой температуры и подается по трубам к котлу для варки олифы, а затем поступает обратно в котел. При этом возможно поддерживать какую угодно температуру, и всякая опасность воспламенения устраняется. Олифа, сваренная с прибавкой свин- цовых сушек (глет, сурик), значительно темнее и скорее портится, чем олифа
224 ИНЖ. П. А. МОШКИН с сушками из марганца. Некоторые сорта олифы варятся без прибавления сушек; при варке они нагреваются до более высокой температуры. При варке типографской олифы температуру ма- сла медленно поднимают до 310° и дер- жат при этой температуре %—1 часа. Это самый опасный период варки, ибо так высоко нагретое масло легко вос- пламеняется. Хорошо приготовленная олифа, намазанная тонким слоем, должна в течение 12 часов давать твердую, нелипкую пленку, быть про- зрачной, бурого цвета и легко смеши- ваться со всеми растертыми в поро- шок красками. ПРОИЗВОДСТВО КЛЕЕНКИ и ЛИНОЛЕУМА. Как уже указывалось выше, олифа идет главным образом для изготовле- ния масляных красок, но она употре- в смеси с пробковым или древесным порошком и красками. Линолеумовый цемент состоит, главным образом, из Рис. 213. Установка для получения линолеума. бляется также и для получения кле- енки и линолеума. Клеенка представляет собой мате- рию, пропитанную клеем, на которую наносится один на другой несколько слоев олифы. После нанесения олифы материя сушится, красится и покры- вается лаком. Линолеум, это — ткань, большей ча- стью джутовая, пропитанная олифой; с одной стороны нанесен слой так называемого линолеумового цемента окисленного льняного масла — лино- ксина (до 60%) — с примесью кани- фоли и других смол. Линоксин представляет собой твер- дое, но упругое вещество и готовится двумя способами. По одному способу хо- рошо сваренную олифу заставляют сте- кать тонким слоем по тканям, разве- шенным в помещении, через кото- рое продувается воздух; в течение нескольких месяцев масло застывает и приобретает свойства линоксина
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ЖИРОВ 22Ъ (см. рис. 212). По другому способу масло превращается в олифу при одновременном продувании воздуха до тех пор, пока вся масса не станет за- стывать при охлаждении. При вто- ром способе линоксин получается бы- стро; процесс оканчивается течение 12—24? часов, но продукт получается много хуже, чем по первому способу. Приготовленный тем или иным спосо- бом линоксин сплавляют со смолами и некоторым количеством масел, получая линолеумовый цемент. Цемент стара- тельно смешивают с опилками, кра- сками и наносят на проолифенную ткань; затем ее пропускают через вальцы и сушат, получая таким обра- зом готовый линолеум. Изготовление одноцветного линолеума изображено на рис. 213. Получение фактиса. К производ- ствам, основанным на свойствах не- предельных жирных кислот, надо отнести также получение фактиса, суррогата каучука. Готовится фактис обычно из суреп- ного масла; иногда применяют и дру- гие масла; льняное, касторовое, хлоп- ковое. Различают два сорта фактиса: белый и бурый. Белый фактис получается смеши- ванием масла с 15—25% хлористой серы; при этом выделяются газы (хлори- стый водород и сероводород), и темпера- тура повышается. Масло постепенно за- густевает и, наконец, делается твердым. Продукт подвергают измельчению и оставляют лежать в хорошо проветри- ваемых помещениях для полного уда- ления кислых паров. Бурый фактис готовится из предва- рительно окисленного продуванием воз- духа масла, которое нагревается с 20% серы до 162° при хорошем пе- ремешивании. При этом происходит вспенивание и выделение дурно пах- нущих газов. Затем продукт выли- вают в противни и остужают. Фактисы имеют сходство с каучуком, они эла- стичны, но более хрупки и служат для прибавки в резиновые изделия с целью удешевления последних. Раствор серы в маслах употреблялся раньше в медицине под названием серного бальзама при лечении накож- ных болезней. К продуктам, получаемым из рас- тительных масел, надо отнести и так называемое „ализариновое ма- сло*, употребляемое на красильных фабриках при окрашивании материй в красный цвет (кумач). Пригото- вляется оно на самих красильных фабриках действием купоросного ма- сла (крепкой серной кислоты) на ка- сторовое масло. Получаемый продукт хорошо растворим в соде и других щелочах. РАСЩЕПЛЕНИЕ ЖИРОВ. Перейдем теперь к производствам, при которых жиры распадаются на составные части: жирные кислоты и глицерин. Расщепление может произво- диться несколькими методами: кислот- ным, щелочным, автоклавным, контакт- ным и энзимным. Наиболее старым способом является способ щелочной-, он имеет много общего с мыловарением и состоит в том, что при нагревании масло обра- батывается едкой щелочью, при чем последняя берется в таком количестве, что по расщеплении жирные кислоты переходят в мыло; при такой обработке П, М. Лукьянов. Популярно-техническая энциклопедия. жир разлагается, давая глицериновую воду и мыло. Последнее счерпывают и выделяют жирные кислоты обработ- кой серной или соляной кислотой, ко- торая после очистки может поступать в дальнейшее производство. В последующее время щелочь была заменена известковым молоком; таким образом получалось известковое мыло, которое и разлагалось действием сер- ной кислоты. Но при этой замене спо- соб оказался невыгодным. В настоящее время подобный способ предлагаемся для получения не жирных кислот, а мыла. Обрабатывая полученное из- 15
226 ИНЖ. П. А. МОШКИН освинцованных Рис. 214. Автоклав для расщепления жиров. вестковое соединение жирных кислот содой или поташом, мы будем полу- чать обыкновенное натровое или ка- лиевое мыло. Кислотный метод состоит в обра- ботке жиров серной кислотой при на- гревании паром. Варка производится в чугунных чанах, снабженных проводкой для глухого и острого пара. Для более полного расщеп- ления варку одной и той же порции повто- ряют три раза, внося каждый раз новые ко- личества серной кис- лоты и спуская гли- цериновую воду, ко- торая передается на дальнейшую перера- ботку. Полученные по это- му способу кислоты темного цвета и требу- ют очистки. При автоклавном способе расщепления жиры помещают в вы- сокий цилиндр — авто- клав (рис. 214?) и одно- временно вносят не- большое количество извести; в последнее время вместо изве- сти стали употреблять окись магния и окись цинка. Затем вводят в автоклав пар под высоким давлением; оставляя в автоклаве чуть приоткрытый выпускной вентиль, до- стигают перемешивания содержимого паром, доводя одновременно давление в автоклаве до 12 атмосфер. Расщеп- ление проходит на 96—98% ПРИ продолжительности процесса 8—10 часов. Расход реактива составляет не более 3°/0 от веса масла. Полученный продукт обрабатывают кислотой для разложения имеющейся примеси мыл и дают ему отстояться. Верхний слой содержит жирные кис- лоты, а нижний — глицерин, который поступает в дальнейшую переработку. В этом случае кислоты и глицерино- вая вода получаются чрезвычайно чистыми. Сравнительно недавно появились но- вые методы расщепления жиров: за гра- ницей способ Твитчеля, а у нас аналогичный способ Петрова при помощи контакта — продукта взаимо- действия серной кислоты и некоторых органических соеДинени й. Реактив Петрова — контакт — представляет из себя так называемые сульфокислоты нефти, получаемые как побочный про- дукт при очистке нефтяного погона, солярового масла. Метод Петрова, бла- годаря своей простоте и удобству при- менения, завоевал прочное положение на заводах жировой промышленности. Осуществляется он следующим образом. В деревянный, выложенный свинцом чан помещают жир: к нему приба- вляют небольшое количество серной кислоты и 1—2% „контакта* и про- пускают по свинцовой трубе острый пар. Через 12—14? часов расщепление достигает 90—92%; кислотам дают от- стояться от глицериновой воды и от- деляют их от нижнего слоя. На этом процесс и заканчивается. Некоторые части растений и живот- ных организмов содержат вещества, строение и состав которых еще не выяс- нены и которые способны содействовать разложению сложных веществ на более простые. Такие вещества называются или ферментами или энзимами. Рас- тительные ферменты, разлагающиежи- ры, носят название липаз и находятся в семенах некоторых растений, в част- ности и в семенах клещевины. Если семена клещевины растереть и раз- болтать в жире, к которому прибавлено немного разведенной уксусной кислоты, то начнется расщепление жира на кислоту и глицерин, правда идущее очень медленно. Расщепление на 85—90% достигается лишь часов че- рез 40. Глицериновая вода по этому способу (энзимному) получается не- сколько загрязненная, жирные же кис- лоты довольно хорошего качества. Длительность процесса и необходи- мость точного соблюдения условий его
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ЖИРОВ 227 делают этот метод мало пригодным для употребления в фабричном производ- стве. Иногда комбинируют два способа: сперва расщепляют жиры по авто- клавному методу, а затем обрабатывают их серной кислотой. Это имеет целью повысить выход твердых жирных кис- лот и довести расщепление до более высокого предела; процесс этот носит названио ацидификации.При этом олеиновая кислота под действием серной претерпевает изменения и пре- вращается в кислоту, обладающую более высокой точкой плавления. Выход твердых жирных кислот благодаря этому повышается. Выход 300—350° при этой температуре с наи- меньшей затратой пара будут пере- гоняться жирные кислоты. Пары воды и жирные кислоты из куба поступают в холодильник, воздушный или водя- ной. Воздушный холодильник состоит из ряда вертикально поставленных и соединенных друг с другом медных труб. Проходя через трубы, пар и жирные кислоты охлаждаются; из по- следней трубы кислоты и сконденси- ровавшаяся вода поступают в приемник, где они и разделяются на два слоя. Кислоты направляют в сборник, а вода удаляется. Неудобство воздушного хо- лодильника заключается в том, что трубы его чрезвычайно повышают Рж. 215. Куб для перегонки жирных кислот, снабженный воздушными холодильниками. же глицерина, ввиду наличия хоро- шего качества глицериновой воды, полученной от автоклавного способа, не страдает. В большинстве случаев мы имеем не вполне чистый жир или же по условиям процесса мы по- лучаем жирные кислоты загрязненными и окрашенными; потому их необхо- димо бывает подвергнуть в целях очистки перегонке в струе перегретого пара. Жирные кислоты высушиваются и помещаются в медный куб, где они и нагреваются до 170—180°. При этой температуре, не прекращая нагрева, начинают вводить в куб пар, пере- гретый в особом перегревателе. Посте- пенно поднимая температуру в пере- гревателе и кубе, доводят ее до температуру рабочего помещения, ухуд- шая тем санитарные условия труда, а затем само оборудование, обладая большими размерами, обходится до- вольно дорого. Водяной холодильник состоит из медного змеевика, опущенного в чан с водой. Такое устройство обходится дешевле, но зато здесь имеется су- щественное неудобство: кислоты во время перегонки или даже в начале ее могут застыть; поэтому окружающую холодильник воду необходимо держать нагретой, в противном случае кислоты, закупоривая холодильник, могут вы- звать взрыв куба. Иногда комбинируют обе системы холодильников, ставят воздушные с тем расчетом, чтобы большая часть жирных кислот сгусти- 15*
228 ИНЖ, И, А. МОШКИН лась в них, а остаток проводят через водяной холодильник. Такая установка изображена на рис. 215. Так как обычно расщепление ни- когда не проходит до конца, то пере- гонку ведут до тех пор, пока не остается в кубе процентов 20 от взя- того количества кислот. Тогда гонку прекращают, и остаток вновь подвер- гают расщеплению. В результате пе- регонки получают главную массу жир- ных кислот и остаток, который также перегоняют, и получают так называемый вазелин (не надо смешивать с вазелином из нефти) или, в зависимости от усло- вий перегонки, и гудрон, являющиеся отбросами производства. При перегонке развиваются вредные газы, и потому сборник, куда поступают продукты пе- регонки, должен быть снабжен трубой, выводящей газы из помещения. Полученные таким образом кислоты состоят из смеси жидких и твердых жирных кислот, которые в дальнейшем необходимо разделить. Это достигается путем медленной кристаллизации всей массы и прессования, холодного и го- рячего. Жирные кислоты из сборника поступают на кристаллизацию, за- полняя противни или сковороды из жести и переливаясь с одной на другую. Когда все содержимое закристал- лизуется, тогда полученную плитку вынимают из сковороды и помещают в пресс, подобный тому, какой упо- требляется при маслобойном произ- водстве. Иногда такие пресса делаются вертикальными, иногда горизонталь- ными. Давление, которому подвергаются плитки, достигает 300 атмосфер. В прессе плитки оставляют 5—6 ча- сов, в продолжение которых из них вытекает бблыпая часть жидких жир- ных кислот (олеин) и остаются твер- дые жирные кислоты (стеарин). Полученный этим способом стеарин еще не вполне чист; он содержит не- которое количество жидких жирных кислот, которые надо отделить уже горячим прессованием. Пресс подобен предыдущему, но всегда горизонтален. Мешки с плитками вкладываются между рамами, которые обогреваются паром. Плиты нагревают до 35—4?0° и подвергают прессованию под давле- нием до 500 атмосфер в течение 1 часа. Весь остаток жидких жирных кислот при этом удаляется. Получаемый стеарин сортируется, переплавляется и идет на изготовление свечей. Олеин подвергают переработке путем охла- ждения для выделения некоторого ко- личества твердых жирных кислот, перешедших в олеин при прессо- вании. Стеарин употребляется почти исклю- чительно для производства стеариновых свечей и состоит из смеси главным образом стеариновой и пальмитино- вой кислот. Олеин находит себе при- менение в мыловарении и в текстиль- ной промышленности; состоит он главным образом из олеиновой кис- лоты с примесью других жидких жирных кислот. Производство глицерина. Глицерина из жира, в зависимости от того, какие кислоты входят в его состав, получается до 8%, обычно около 5%. При расщеплении жиров и при мыловарении глицерин полу- чается в виде глицериновой воды с содержанием глицерина от 4? до 12%; эта вода и поступает на дальнейшую переработку. Глицериновая вода пре- жде всего должна подвергнуться очи- стке, что достигается прибавкой сер- ной кислоты и извести и последую- щими отделениями от выпавшего осадка на фильтрпрессах. Как уже указывалось, наиболее чистая глицериновая вода получается при автоклавном способе расщепле- ния; сйльно загрязненной бывает вода при кислотном способе. Освобожден- ная от осадка вода поступает на уварку, при чем уваривание про- исходит либо в коробках, снабженных змеевиком для глухого пара, либо в особых аппаратах работающих под уменьшенным давлением, в так назы- ваемых вакуум-аппаратах, подобных употребляемым в сахарном производ- стве.
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ЖЙРОБ 22$ Установка изображена на рис. 216. Глицериновая вода проходит через фильтр-прессы F1 и F2 и собирается в баках А, В и С. Затем она попа- дает в вакуум-аппарат, где, проходя постепенно через три отдельных кор- пуса последнего, она выпаривается до нужной концентрации. У двух корпу- сов устроено внизу приспособление для удаления выделяющихся солей. Уваривание обычно производят в два приема. Очищенная фильтрацией глицериновая вода содержит в рас- творе некоторые вещества, например гипс, получающийся от действия из- вести и серной кислоты. По мере вы- Рис. 216. Установка для получения технического глицерина. тем, что перегонку ведут под умень- шенным давлением и с припуском перегретого пара. Благодаря такому методу работы глицерин получается очень чистый (для получения особо ном чистого продукта перегонку ведут два раза), и значительно ускоряется сама перегонка. Перегонку совершают в перегон- аппарате, обогреваемом острым tfillilMllllh П1111Ш11Н111Г Tjyry лгу r? j A J j ? /л у / ? J j варивания эти вещества выпадают из глицериновой воды, оседают на на- гревающей поверхности и тем затруд- няют выпаривание, почему их и надо удалять. Первая уварка кончается, когда глицерин достигает крепости 24?—23° по Бомэ; тогда глицерин охлаждают, при чем выделяется ббль- шая часть солей. Соли эти отфиль- тровывают и затем продолжают ува- ривание вновь, доводя крепость сы- рого глицерина до 28° по Бомэ. Этот сырой глицерин еще нечист, так как он все же содержит некоторые вещества, которые были в глицериновой воде; в большинстве случаев он должен быть подвергнут очистке перегонкой. Глицерин хотя и кипит при 29° Ц, но при этом он несколько разлагается; поэтому необходимо температуру пе- регонки понизить, что и достигается перегретым паром, куда заливается сырой глицерин. Температура пере- гонки около 200°, остаточное давление 2/3 атмосферы, т.-е. на а/3 атмосферы ниже нормального. По мере перегонки глицерина в аппарат засасываются новые количества глицериновой воды. Из аппарата пары глицерина и воды поступают в холодильник, обычно воздушный, состоящий из ряда верти- кально поставленных труб, через ко- торые пары последовательно проходят. Холодильник соединен с вакуум-насо- сом, поддерживающим разрежение во всем аппарате. Так как глицерин сгу- щается в первую очередь, то в тру- бах, стоящих ближе к перегонному аппарату, сгустится более крепкий глицерин, а чем дальше трубы от аппарата, тем менее крепкий глице- рин в них получается; в последних
230 ИНЖ. П. А. МОШКИН трубах сгущается лишь вода со сле- дами глицерина. У труб сделано при- способление, которое позволяет из каждой серии труб выпустить со- бравшуюся жидкость отдельно. Таким образом крепкий глицерин отделяют от слабого. На рис. 217 изображена установка для перегонки глицерина, при чем в холодильнике G перегонного аппарата (нижняя часть) В совмещены дефлег* матор и водяной:’холодильник (верх- няя часть). При такой системе "Ж Рис. 217. Установка для перегонки глицерина. охлаждения можно получить не- посредственно более крепкий гли- церин. Перегнанный глицерин либо пере- гоняют еще раз, либо прямо подвер- гают сгущению, так как из перегон- ного вакуум-аппарата глицерин полу- чается не крепче 85%. Сгущение чистого глицерина ведут при 100° Ц также в вакуум-аппарате с двойными стенками, между которыми циркули- рует пар. Таким образом, удаляя вы- париванием воду, можно довести гли- церин до любой крепости. После уварки глицерина его смеши- вают с кровяным углем (углем, полу- чающимся при прокаливании крови без доступа воздуха), который оконча- тельно поглощает из глицерина все красящие вещества, и фильтруют. Глицерин получается совершенно бес- цветный, как вода. Глицерин употребляется в большом количестве в военном деле для изго- товления сильного взрывчатого ве- щества—нитроглицерина; пропитанная нитроглицерином инфузорная земля носит название динамита (см. „Взрыв- чатые вещества*). Глицерин употре- бляется также в текстильной про- мышленности, в медицине, косметике, при изготовлении некоторых сортов мыла; его применяют в качестве примеси к винам, ликерам, для приго- товления ваксы, чернил, замазок, гек- тографской массы и др. Сорта глицерина различаются по крепости, указываемой в градусах Бомэ, и по окраске; лучший сорт глицерина, это—химически чистый в 30° Бомэ (с содержанием воды 5%); иногда бывает глицерин и в 31° Бомэ, содержащий влагу всего лишь в ко- личестве 0,5%. Производство свечей. Свечи, по материалу, из которого они сделаны, различают стеариновые, парафиновые, восковые и др. Часто для производства стеариновых свечей применяют различные смеси с бблыпим или меньшим содержанием стеарина; каждый завод имеет свой рецепт, по которому приготовляют массу для све- чей. Стеариновые свечи иногда содер- жат примесь парафина и церезина. Материалы для получения свечей должны быть очищены от посторон- них примесей, пыли и грязи, а стеа- рин обычно перед употреблением переплавляется с серной кислотой. Масса для свечей составляется с та- ким расчетом, чтобы свечи получались
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ЖИРОБ 231 белые, чтобы масса была кристалли- ческой, но не хрупкой и имела точку плавления не ниже 50° Ц. Хорошее качество свечей зависит в значитель- ной степени не только от массы, из которой они сделаны, но и от умелого подбора фитиля. Фитиль для стеариновой свечи упо- требляется не крученый, а плетеный из хлопчатобумажной нити, чем до- стигается сгибание фитиля при горении и уничтожение образования нагара. Толщина фитиля также имеет суще- ственное значение: слишком тонкая светильня будет мало пропускать через себя горючего материала; получается маленькое пламя, с большими закраи- нами из несгоревшего материала. При очень толстой светильне горючий ма- териал будет всасываться очень быстро, поверхность свечи сделается плоской, и свеча будет оплывать. Светильни иногда пропитывают раз- личными веществами, облегчающими горение. Когда масса для свечей изго- товлена и сплавлена, ее охлаждают до момента начала кристаллизации (помут- нения) и разливают по формам, уста- новленным в особых станках. В формы, охлаждаемые водой, продеты светиль- ни. Материал быстро застывает, и движением рычага свечи выкидыва- ются из формы, которые затем зали- ваются вновь. Самый аппарат изобра- жен на рис. 218 в положении, когда свечи только что вытолкнуты из форм. Стеариновые свечи разделяются по своим размерам и весу. Для железных дорог (для фонарей) готовят свечи короткие, толстые. Для обычного упо- требления изготовляют свечи длинные, но тонкие, и с таким расчетом, чтобы на фунт приходилось 4,5 или более (четверик, пятерик и т. д.) свечей. Кроме стеариновых свечей наиболь- шее распространение имеют свечи восковые, которые не всегда, однако, делаются из чистого воска. Примесь часто составляют церезин и парафин. Восковые свечи изготовляют или ма- канием светильни в расплавленный воск, или протягиванием ее через воск, или поливанием воском висящей све- тильни. Макание дает свечи всегда более тонлие в верхушке, чем на конце; для округления их катают между до- ской и мраморной плитой. Свечи, по- лученные протягиванием светильни Рис. 218. Аппарат для отливки свечей. через воск, для придания им одно- родной толщины пропускают через отверстия нужной величины, сделан- ные в медной пластинке. До изобретения стеариновых свечей большое употребление имели сальные свечи. Их готовили главным образом маканием. Стеариновые свечи быстро вытеснили сальные, которые имеют то неудобство, что сильно оплывают, и светильня быстро дает нагар. Мыловарение* Перейдем теперь к имеющей наи- большее значение отрасли жировой промышленности — к мыловарению. Мылами называются соединения не- которых жирных кислот с металлами. Собственно мылами в общежитейском смысле называют соединения (соли) жирных кислот с калием и натрием. Значительно реже встречаются другие соли, из которых можно упомянуть соли магния и марганца, употребляе- мые в качестве сиккатива, а также свинцовые соли, находящие себе при-
232 ИНЖ, П. А. МОШКИН менение в медицине в качестве пла- стыря. Мыла, в зависимости от того, какая щелочь входит в их состав, разде- ляются на твердые, которые со- стоят из натровых солей жирных ки- слот, и мягкие, или жидкие, со- стоящие из калийных солей. Затем мыла разделяются на клеевые, ко- торые содержат в себе неотделенными составные части жиров, в частности глицерин, полуядровые, в которых в общей массе клеевого мыла нахо- дятся выделенные соли жирных кис- лот — ядро, и наконец ядровые, в которых соли жирных кислот отде- лены полностью от других составных частей жира. Мыла растворимы в воде (в горячей более, нежели в холодной), способны с водой застывать в однородную массу, нерастворимы в крепких рас- творах щелочей, соли и тому подоб- ных веществ. Мыла могут давать пену и обладают моющими способностями. Мыло стало известно человечеству с давних пор. О нем еще до начала нашего летосчисления упоминают писатели как о продукте, получаемом из сала и щелока, но оно, видимо, не служило для мытья, а употребля- лось как целебное средство и как помада. В средние века мыло уже входит во всеобщее употребление, становясь для некоторых стран, как, например, для Франции, экспортным товаром. Производство его развива- лось довольно успешно, но носило чисто кустарный характер. Большой толчок развитию заводского мылова- рения дало осуществление производ- ства соды в массовом масштабе по способу Леблана из поваренной соли в начале XIX столетия. До тех пор пользовались в качестве щелочи со- дой, добываемой из золы растений, что было дорого и не давало возмож- ности организовать мыловарение в за- водском масштабе. К началу XIX столетия относятся и классические работы французского химика Ш е в ре л я, выяснившего сущ- ность мыловарения как процесса омы- ления жиров и получения при этом солей жирных кислот. В 40-х годах появляется так называемое „Эшвегер- ское“ мыло, называемое так по месту первого изготовления подобного мыла в гор. Эшвеге, в Гессене (Германия). Это полуядровое мыло завоевывает себе популярность, и производство мыла начинает развиваться усиленным темпом. В настоящее время мыло сделалось продуктом, без которого уже не в состоянии обходиться культурное чело- вечество; средний расход мыла на душу является до некоторой степени мери- лом культурности страны. К сожалению, в этом отношении нужно признаться, что мы сильно от- стали от заграницы. Если сравнить довоенные данные, то мы увидим, что у нас производилось несколько менее 200000 m мыла в год, что составляет немного больше 1 кг на человека тогда как за границей скромной нормой является расход в 6 кг на человека В Германии производилось 672 000 т в год, а в Англии и Америке еще большие количества. Во время войны в Германии — а у нас и в первый период революции — ощущался колоссальный недостаток жировых веществ даже для питания, а потому производство мыла было со- кращено до крайних пределов, при чем мыло заменялось отчасти суррогатами. В Германии, например, готовились мыла с содержанием лишь 16°/0 жи- ровых веществ, а у нас было прекра- щено производство туалетных мыл, а некоторое суррогаты содержали лишь 1О°/о жиров. С ликвидацией гражданской войны, в связи с общим поднятием экономи- чес: ого уровня, постепенно восста- навливается и производство мыла, до- стигая в настоящее время 140000 т. В качестве основных материалов для мыловарения употребляются сало говяжье или баранье, гидрогенизи- рованные масла, масла кокосовое, пальмовое, хлопковое, подсолнечное, льняное и др. и жирные кислоты, полученные расщеплением этих жиров.
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ЖИРОВ 233 У нас же основным сырьем для мыло- варения являются растительные масла (главным образом подсолнечное и хлоп- ковое) как таковые, (т. е. жидкие), так в гидрогенизированном виде (твердые). Процесс мыловарения. Самый про- цесс мыловарения состоит в том, что жир, помещаемый в обогреваемый котел, смешивается со щелоком (вод- ным раствором каустической соды), при чем при кипячении, происходит расщепление жира на его составные части: жирные кислоты, которые со щелочью дают мыло, и глицерин. Этот процесс носит название о м ы л и в а- ния. В зависимости от того, какое мыло варится, соли жирных кислот или подвергаются частичному или полному отделению от глицерина и щелока, или же употребляются та- кою без отделения. В последнем слу- чае образуются так называемые клее- вые мыла. При варке всякого мыла процесс начинают с того, что помещают в ко- тел жир, нагревают его до 70° и при- бавляют сначала слабый раствор щелока; при этом образуется эмульсия, т.-е. равномерная смесь жира и ще- лока, что облегчает дальнейшее омы- ление жира. Затем при помешивании вносят уже более крепкий щелок в потребном для омыления жира коли- честве; постепенно щелок реагирует с жиром и дает однообразную массу, мыльный клей. В случае варки клее- вого мыла самый процесс на этом в сущности заканчивается. Мыльный клей уваривается до тягучего состояния, к нему прибавляют для увеличения выхода и придания твердости различ- ные вещества, как-то: растворимое стекло, тальк и др. вещества, затем оставляют массу на некоторое время отстояться и спускают в формы. По- сле остывания мыло освобождается от формы, разрезается сперва на пласти- ны, а затем на бруски и куски. Хо- рошее клеевое мыло должно содер- жать около 45°/0 жирных кислот. Это так называемое 2-пудное мыло (из 1 пуда жира получается 2 пуда мыла). Но так как мыло способно удерживать значительные количества воды и может содержать и другие посторонние вещества, то выход мыла может быть значительно увеличен. Встречаются мыла и 3 — 4-пудовые и даже более. Но так как ценной частью мыла являются лишь соли жирных кислот, то, естественно, ка- чество такого мыла будет невысоко, и покупатель, приобретая мыло внешне хорошее, но в действительности обла- дающее весьма низкими качествами, вводится в заблуждение. Такие мыла нужно признать недоброкачественными. В качестве сырых материалов для клеевого мыла употребляют сало, сало- мас, растительные масла (в том числе кокосовое масло) и канифоль Мыло из кокосового масла способно особенно сильно удерживать воду, и потому это масло употребляясь в значительном количестве для изготовления клеевого мыла, особенно среди кустарей. Из одних высыхающих или полувысыхаю- щих растительных масел твердое масло не варится, так как хотя и можно из них сварить твердое мыло, но с течением времени на свету и воздухе оно покрывается бурыми смо- листыми пятнами и приобретает не- приятный запах. Растительные масла употребляются в смеси с животными жирами или саломасом. Варка ядровою мыла протекает сле- дующим образом. Первоначально про- цесс ведется так же, как и при варке клеевого мыла, но когда весь жир омылен и получен мыльный густой клей, стекающий с лопатки непрерыв- ной струей и способный вытягиваться в длинные нити, приступают к так называемому „отсаливанию*. Взя- тая перед тем проба из котла должна давать застывающие на холодной по- верхности капли, легко сдвигающиеся с поверхности и неразмазывающиеся. Отсаливание производят прибавкой в котел твердой поваренной соли или избытка щелока. При этом мыло вы- саливается, т.-е. соли жирных кислот с некоторым количеством воды отде- ляют от раствора, содержащего как отсаливающее вещество, так и веще-
ИНЖ. И. А. ИОШКИН 234 ства, бывшие раньше в жире (глице- рин). Такой раствор носит название подмыльного щелока. При полной отсолке в подмыльном щелоке не должно быть растворено мыло, и он должен оставаться и при охлаждении совершенно жидким. Когда отсаливание закончено, массе дают отстояться и спускают подмыль- ный щелок вон. Само же мыло отса- ливают вторично или уваривают на ядро. Для этого вновь прибавляют в котел с мылом слабого щелока и ки- пятят его. При этом мыло сперва рас- творяется в щелоке, но по мере ки- пения и удаления воды начинает вновь отделяться от щелока, собирающегося внизу. Щелок спускают, а к мылу при- бавляют некоторое количество воды и соли и вновь нагревают. Тогда мыло, имевшее ранее зернистый вид, дела- ется однородным и в таком виде уже может поступить в формы для охла- ждения. Эта часть процесса называ- ется „лощением* мыла. Во время лощения необходимо следить, чтобы мыло не растворялось в прибавляемой воде; для этой цели и вводят пова- ренную соль. Горячее мыло разливается по фор- мам, где остается, в зависимости от материала, формы и ее величины, от 3 до 10 дней. Затем мыло режется на пласты, бруски и отдельные куски. Ядровое мыло содержит больше жир- ных кислот, нежели клеевое. Обычно содержание их не ниже 60%, а по- тому хорошее ядровое мыло лучше, нежели хорошее клеевое. Для приго- товления ядрового мыла употребля- ются те же материалы, что и для клеевого. Ядровое мыло иногда „отду- шивают*, прибавляя к неостывшему еще мылу нитробензола. Запах полу- чается, отдаленно напоминающий мин- даль, а потому такое мыло носит на- звание миндального. Средним между ядровым мылом и клеевым является мыло полуядровое, или Эшвегерское; оно представляет со- бой клеевое мыло, в котором нахо- дится отчасти выделившееся ядро. В Эшвегерском мыле обычно содер- жится воды больше, чем в ядровом мыле. Существует два способа варки эшвегерского мыла. По одн му из них варят отдельно ядровое мыло и затем его прибавляют к клее- вому. По другому способу варку ведут сразу, в один прием, добавляя под конец варки некоторое количество поваренной соли, чем вызывают при охлаждении выделение ядра. Послед- ний метод является наиболее распро- страненным. Эшвегерское мыло боль- шей частью наполняют растворимым стеклом. Хорошее мыло должно содер- жать около 48% жирных кислот; ему обычно придают мраморность под- краской ультрамарином. Оно твердо и имеет хороший вид. Цена Эшвегер- ского мыла процентов на 30 ниже мыла ядрового, чем и объясняется его широкое распространение. При варке ядровых и полуядровых мыл целесообразно подвергнуть идущие в переработку жиры полностью или в значительной части расщеплению. При этом является возможность исполь- зования глицерина, входящего в со- став жиров. Выделить же глицерин из подмыльных щелоков затруднитель- но как вследствие сильного разбавле- ния, так и вследствие загрязнения щелока. В случае предварительного расщепления жиров при омылении можно большую часть каустической — едкой щелочи заменить углекислой — кальцинированной содой. Хотя это несколько усложняет процесс варки, так как при этом выделяется газ — углекислота, что обусловливает вспе- нивание мыла, все же замена едкой щелочи углекислой является жела- тельной. Этим достигается удешевле- ние мыла как за счет употребления более дешевой углекислой соды, так и за счет стоимости утилизируемого глицерина. По способу изготовления мыла раз- деляются на мыла горячей и холодной варки. Только что описанные способы изготовления являются способами го- рячей варки. Так называемая холод- ная варка основывается на том, что при сравнительно невысокой темпера-
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ЖИРОВ 235 туре некоторые жиры способны под действием крепкой щелочи омыляться без дальнейшего подогревания, при чем если к этим жирам примешать другие жиры, неспособные самостоя- тельно к омылению при указанной температуре, то и они будут омы- ляться. К таким жирам, омыляющимся без подогревания, относятся кокосовое и пальмоядерное масла. Полученные по этому способу мыла имеют хороший вид и дают обильную пену, но они обычно содержат избы- ток щелочи, что ограничивает круг их распространения. Холодным путем изготовляются мыла для стирки белья и некоторые специальные сорта туа- летных мыл. Все сказанное выше относится к твердым, натровым мылам. Мягкие мыла — калийные — изгото- вляются обычно из растительных ма- сел, и при омылении их вместо кау- стической соды берется едкий калий. Такой калийный щелок готовится на заводе растворением в воде поташа и обработкой раствора известью. Мягкие мыла имеют жидкую консистенцию и обычно применяются для различных технических или медицинских целей. По составу своему эти мыла являются клеевыми, ибо содержат в себе все составные части жира и не подвер- гаются высаливанию. Для изготовления их идут льняное, хлопковое и другие растительные масла и олеин; иногда для улучшения качества прибавляют и животные жиры. Все указанные мыла применяются или для стирки белья и других хо- зяйственных нужд или для техниче- ских целей. Но остается еще значи- тельное количество мыл, употребляе- а ых для мытья рук, лица и тела; это так называемые туалетные мыла, к которым можно отнести и медицин- ские. Эти мыла являются мылами ядро- выми, сваренными из хороших мате- риалов, в состав которых входят сало, кокосовое и пальмоядерное масло и саломас. Сущность изготовления туа- летного мыла состоит в том, что первоначально варят основу, т.-е. хо- рошо приготовленное и несколько раз отсаленное ядровое мыло. Эту основу превращают в тонкую стружку и под- вергают сушке. Высушенную стружку смешивают с придающими запах так называемыми эфирным маслами (см. ниже) и краской, затем подвергают прессованию, режут на отдельные кус- ки и штампуют. Эта операция носит название пиллирования. Такие пиллированные мыла содержат зна- чительное количество жирных кислот (около 80%) и являются уже довольно ценным товаром. Оборудование мыловаренных заводов обычно несложно, а потому значи- тельная часть мыла изготовляется на мелких кустарных заводах. Самая варка мыла производится в железных клепаных сосудах, размер которых определяется размерами производства. Встречаются котлы, вмещающие от 800 кг до 50—60 т. Они бывают цилиндрической или прямоугольной формы. Дно обычно имеет вид конуса. Иногда к верхнему краю котла при- делывают для увеличения емкости его деревянные или сделанные из тонкого железа борта, которые носят название „надела*. В зависимости от того, желают ли вести мыловарение на голом огне или при помощи пара, котел вмазывается в печь или снабжается трубами, при- водящими глухой и острый пар; по- следний служит также и для переме- шивания. Бывают котлы, снабженные проводкой для пара и все же вмазан- ные в печь, чтобы можно было пользо- ваться по мере надобности и тем и другим способами обогрева. Котлы снабжаются мешалками как для пе- ремешивания самого мыла, так и для удаления пены (рис. 219). После варки мыло сливают в формы; обычно это — деревянные разборные ящики значи- тельной емкости. Деревянные формы с течением времени коробятся и дают течь; охлаждение мыла в них проте- кает медленно; вес же каждой составной части такой формы довольно значи- телен, что затрудняет их сборку. Эти свойства деревянных форм заставили перейти к железным формам, в которых
236 ЙНЖ. П. А. МОШКЙЙ эти недостатки отсутствуют. Медлен- ность застывания мыла для некоторых сортов является необходимостью, на- пример для мраморных мыл. Мед- ленность остывания в железных фор- мах достигается укутыванием форм тю- фяками. Когда мыло застынет, форму разбирают, а мыло подвергают раз- резыванию на пласты, чурбаны, а за- тем, на бруски и печатки. Рас. 219. Котел для варки мыла. Для мыл, допускающих быстрое застывание, предложено производить охлаждение в особых машинах с ис- кусственным охлаждением. При этом процесс значительно ускоряется. Раз- резывание производится натянутой проволокой от руки или более со- временным способом — при посред- стве различных приспособлений. После резки мыло упаковывается в ящики. К указанным машинам надо при- бавить оборудование, необходимое для изготовления туалетного мыла. К такому оборудованию, как уже вскользь упоминалось, нужно отнести машину, превращающую мыло в стружку, сушилку, смесительную ма- шину для смешивания краски и отдушки с мылом, колбасную машину и пресс для печатков. Этим наи- более существенная часть обору- дования мыловаренных заводов исчер- пывается. Эфирные масла. Эфирными маслами называются ве- щества в большинстве случаев жидкие, легче воды, нерастворимые в ней и дающие на бумаге просвечивающее пятно, всегда исчезающее, в отличие от жирных масел, дающих на бумаге неисчезающие просвечивающие пятна. Эфирные масла за редким исключе- нием являются продуктами жизнеде- ятельности растений и обусловливают их залах. Эфирные масла могут содержаться в различных частях растений: в кор- нях, в коре, в листьях, в цветах, в плодах. Распределение их по от- дельным органам не равномерно; одни растения содержат больше масла в плодах, другие — в листьях, третьи — в цветах и т. д., при чем количество масел в них невелико; в редких слу- чаях оно превышает 1—2°/0 от веса сырого растения или отдельной части иго, обычно же измеряется в десятых е даже в сотых долях процента. Например, чтобы получить 1 кг розо- вого масла, надо переработать не ме- нее 5 000 кг розовых лепестков. Эфирные масла не являются особо стойкими веществами и от действия воздуха, особенно на свету и при на- гревании, изменяются: темнеют, загу- стевают, осмоляются и часто теряют при этом характерный для них запах. Поэтому при изготовлении и хранении их надо применять меры предосторож- ности, чтобы масла по возможности меньше подвергались действию воз- духа, особенно при повышенной тем- пературе. Так как отдельные части одного и того же растения могут содержать разные масла, различные по своему составу и свойствам, то для получения определенного качества масла нужно пользоваться возможно более одно- родным сырьем. Масла находятся в растениях обычно как таковые, и лишь в исключительных случаях сырой ма- териал надо подвергать той или иной химической обработке. Сырой мате- риал для получения масел может по-
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ЖИРОВ 237 ступать либо в свежем виде, либо предварительно подсушенным. Неко- торые семена и плоды выдерживают долговременное хранение и перевозку; цветы же и листья поступают в пере- работку свежими, только что сорван- ными. В случае невозможности произ- вести переработку немедленно после сбора необходима подсушка сырья, но она должна быть произведена крайне осторожно, в противном случае это может отразиться неблагоприятно на выходе и свойствах масла. Производство эфирных масел обык- новенно носит мелкий кустарный характер, в виду желания использо- вать сырье непосредственно на месте сбора. Подвоз сырья к крупному за- воду является нежелательным как по- тому, что во время перевозки может понизить содержание в нем эфирных масел, так и вследствие того, что необходимость перевозить значитель- ное количество сырья с малым со- держанием эфирных масел сильно увеличивает стоимость производства. Крупные заводские установки служат для очистки уже полученных масел, выделения отдельных составных ча- стей и друвих подобных операций. В редких случаях представляется воз- можность сосредоточить и само полу- чение эфирных масел на крупном за- воде, для чего он должен находиться в исключительно благоприятных усло- виях снабжения; насчитываются такие заводы единицами. Как на пример та- кого завода можно указать на завод всемирно известной фирмы Шиммель, в Лейпциге. Наиболее распространенным спо- собом получения эфирных масел явля- ется отгонка их с водой или паром. Кроме того эфирные масла могут до- бываться выжиманием, настаиванием— мацерацией, поглощением — анфлера- жем и экстрагированием. Получение эфирных масел перегон- кой сводится к тому, что сырой ма- териал накладывается в закрытый бак, и через всю толщу сырья пропуска- ется пар. Последний уносит с собой заключающееся в сырье масло в холо- дильник, там сгущается и направля- ется в сборник, где масло всплывает наверх и отделяется от воды. Разли- чают перегонку с водой и паром. В первом случае в куб, заполненный сырьем, наливают на дно воду, а са- мый куб обогревают голым огнем. Испаряющаяся вода уносит с собой эфирное масло. Этот метод обладает недостатками; дело в том, что вода не уносится полностью в виде пара из куба, а отчасти сгущается и сте- кает обратно вниз, растворив некото- рое количество органических веществ и увлекая мелкие части растительного материала. Эти примеси, попав на обогреваемую голым огнем поверх- ность, разлагаются и выделяют не- приятно пахнущие газы, которые со- общают и получаемому маслу посто- ронний запах. Один из таких аппа- ратов показан на рис. 220 и изобра- Рис. 220. Кустарная установка для получения лавандового масла. жает примитивную установку для получения лавандового масла на юге Франции. Более рациональными являются такие установки, где преобразователь отделен от перегонного куба; тогда в последний поступает пар, и всякая возможность пригорания устраняется. Установкой такого рода является, например, завод вологодского типа для получения пихтового масла, из- ображенный на рис. 221 в плане и разрезе. Сбоку показан разрез по ли- нии С—Z>, представляющий приемник, где происходит предварительное раз- деление масла и воды. Отстоявшееся масло стекает по трубке С, а вода сливается через трубку Д. При- емники, служащие для отделения мао
238 ИНЖ. И. А. МОШКИН ла от воды, носят название флорен- тийской склянки и построены на том же принципе, что и вышеуказанный отделитель. В крупной заводской обстановке употребляются аппараты более усо- вершенствованные и большего раз- количество масла и оно легко выжи- мается. Этот способ применяется глав- ным образом при получении эфирных масел из корок лимонов, померанцев, бергамотов. Лучшие сорта масла полу- чаются выжиманием от руки специаль- ными терками. Таким путем получают » ; ..1 I— .х—.. i и, < ।, t . 1 » » «фШ,. Рис 221. Установка для получения пихтового масла. мера. На рис. 222 изображена уста- новка для получения розового масла на заводе Шиммеля в Лейпциге. Прессованием эфирные масла полу- чаются лишь в том случае, когда сы- рой материал содержит значительное лимонное масло в Италии. В тех случаях, когда эфирное масло не выдерживает нагревания и пере- гонки или когда эфирного масла в сыром материале так мало, что после перегонки оно не всплывает наверх,
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА /КИРОВ 239 а остается во взвешенном состоянии в погоне, эфирные масла могут быть добыты извлечением или твердыми жирами или жирными растительными маслами; в таких случаях получается или так называемая помада или бла- говонное масло. Эта операция носит название мацерации. Мацерацию производят в медных котлах, обогреваемых горячей водой. Мацерация является способом из- влечения эфирного масла нелетучим растворителем; иногда же применяют летучие растворители: легкий бензин, бензол, четыреххлористый углерод. В этом случае экстракция произво- дится в аппаратах довольно сложной конструкции — подобной конструкции аппаратов для извлечения жира из костей (см. главу о жирах). В том Рис. 222. Установка для получения розового масла. В расплавленный жир или масло по- мещают сырой материал, главным образом цветы, и оставляют его в таком состоянии некоторый промежу- ток времени: от получаса до двух су- ток, в зависимости от сорта получае- мого масла и количества его в сырье. Лишенное эфирного масла сырье от- деляют прессованием. Мацерацию од- ним и тем же жиром производят несколько раз, достигая тем необхо- димой концентрации помады. Такую помаду или благовонное масло либо употребляют как таковые, либо же взбалтыванием со спиртом из них извлекают жирные масла, получая экстракты, идущие для изготовления духов. случае, когда жирные масла обла- дают высокоценным нежным и тон- ким запахом и когда при получении необходимо иметь живые цветы, при- меняют анфлераж. Для этого живые цветы раскладывают между стеклян- ными полками, смазанными тонким слоем сала; цветы, продолжая жить, выделяют эфирное масло, которое и поглощается салом. Когда цветы ли- шаются аромата, их заменяют новыми. Достаточно насыщенный эфирным маслом жир — помада—соскабливается с пластинок и идет для получения экстракта. Эфирных масел известно довольно значительное количество, а именно свыше 800. В настоящей статье мы
240 ИНЖ. IL А. МОШКИН ограничимся перечислением наиболее важных из них, имеющих для нас существенное значение. Из масел, получаемых из хвойных пород, на первом месте стоит пихто- вое масло. Сибирская пихта растет на севере и северо-востоке нашего Союза и занимает большие пространства. Масла в хвое содержится от 1,5 до 2 %. Добыча его ведется кустарным путем в Вятской, Вологодской губ. и в Си- бири и достигает 160 т в год. Вы- возится пихтовое масло в большом количестве за границу, употребляется как освежающее средство в душных помещениях, для укрепляющих ванн и на другие медицинские нужды. Оно может служить также сырьем для получения камфары. Несколько мень- шее значение имеет соснозое масло, получаемое в тех же районах Союза из хвои сосны. Сосновое масло полу- чается с значительно меньшим выхо- дом—0,4—0,5%. Можжевеловое масло получается отгонкой паром раздавлен- ных можжевеловых ягод с выходом 0,7—1,5%. Употребляется для изго- товления водок и наливок. Лимонное масло получается выжи- манием из лимонной корки с выходом от 1,5 до 2%. Местом добычи явля- ется главным образом Италия. Для изготовления 1 кг масла потребно до 150 лимонов. Употребляется оно при приготовлении конфект, фруктовых вод, ликеров, водок и одеколона. Подобным же образом получается в Сицилии и Калабрии бергамотное масло из корки плодов бергамота. Имеет большое применение для изго- товления одеколона. Лавандовое масло получается отгон- кой из растения лаванды, главным образом на юге Франции и в Англии. Приобретает свой характерный запах лишь после годичной выдержки. Идет в большом количестве в парфюмерии. Гераниевое масло получается из листьев различного вида пеларгоний по побережью Средиземного моря, во Франции, Корсике, Алжире, Сицилии, Испании. Выход составляет 0,1—0,2%. Обладает пряным розовым запахом. Употребляется в парфюмерном деле часто для замены розового масла. Одним из самых дорогих и высоко ценимых масел является розовое, до- бываемое из лепестков розы в Англии, во Франции, Германии, Болгарии, Пер- сии. Цветы розы тщательно отделяют от зеленых частей и только лепестки подвергают перегонке. Добыча должна быть произведена немедленно после сбора, а потому получение масла в большинстве случаев носит кустарно примитивный характер. На рис. 223 Рис. 223. Кустарная установка для получения розового масла. изображена кустарная установка для получения розового масла в Болгарии. Иногда получают розовое масло маце- рацией. Содержание масла в лепестках ничтожно и не превышает 0,02%. При отгонке розового масла получается розовая вода, представляющая такцсе предмет торговли. У нас, в Крыму и на Кавказе, были произведены опыты культуры розы, которые дали благо- приятные результаты. Розовое масло употребляется в парфюмерии и в кон- дитерском деле. Особенно ценится ро- зовое масло на Востоке. Мятное масло получается из двух видов мяты: мяты перечной и мяты кудрявой. Наибольшее значение имеет масло перечной мяты. Добывается оно в Англии, Германии, Франции, Японии Северной Америке, Соед. Штатах и у нас, в СССР. Получается с выходом от 0,3 до 1,5% от веса всего расте- ния. Содержит в большом количестве ментол — твердое кристаллическое ве- щество с приятным освежающим запа- хом, Мятное масло употребляется для
ХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ЖИРОВ 241 кулинарных целей, в медицине, в пар- фюмерном деле; полученное из япон- ской мяты масло служит для приго- товления ментола. Масло кудрявой мяты приго- товляется в Англии и у нас. Оно не содержит ментола, Идет для одушки мыла, в нюхательный табак, иногда для замены перечно-мятного масла. Анисовое масло, получаемое из се- мян аниса, частью добывается у нас в Союзе. Большая же часть аниса у нас вывозилась в виде семян в Герма- нию, где и перерабатывалась на масло. Употребляется в медицине, кулинарии^ парфюмерии, для изготовления водок и наливок; служит также исходным материалом для получения анетола, являющегося одной из составных: частей масла. У нас добывались также некото- рые количества фенхелевого и кориандрового масла. Фенхелевое масло из семян волош- ского укропа получалось в Бессарабии и в Подольской губернии в количестве до 20000 кг в год. Масло отличается большим содержанием анетола и так же, как и предыдущее, служит для его изготовления. Кориандровое масло по- лучалось из семян кориандра в зна- чительно меньшем количестве, всего 1 500 — 2 000 кг. и вывозилось за гра- ницу. Добыча его производилась в Во- ронежской губ. Камфарное масло из древесины и листьев камфарного лавра, родиной которого являются Япония и Китай, добывается в весьма значительных ко- личествах, главным образом для по- лучения камфары. В связи с потре- блением камфары в военном деле (при приготовлении бездымных порохов) и для изготовления целлулоида, искус- ственное разведение камфарного лав- ра получило большое распростра- нение в Африке, в Индии и в Америке. Опыты культуры камфарного лавра у нас, на Кавказе, дали вполне благо- приятные результаты. Эвкалиптовое масло получается из листьев различного рода эвкалиптов, родиной которых является Австралия. Культура эвкалипта получила широ- кое распространение благодаря спо- собности его хорошо акклиматизиро- ваться. Один из многочисленных ви- дов эвкалипта, а их насчитывается до 175, легко произрастает по всему Сре- диземноморскому побережью, а также и у нас, на Кавказе. Эквалиптовое масло употребляется в медицине, пар- фюмерии и технике. П. М. Лукьянов. Популярно-техническая энциклопедия. 16
XIV. КОЖЕВЕННОЕ И СКОРНЯЖНОЕ ПРОИЗВОДСТВА. Инж. П. А. Мошкин. КОЖЕВЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО. Дубление кож. Шкура, снятая с жи- вотного и не подвергнутая какой-либо обработке, обладает целым рядом свойств, не позволяющих употреб- лять ее на какие-либо технические цели или поделки. Она, будучи вы- сушена, твердеет, делается рогоподоб- ной и ломкой, в сыром же виде спо- собна загнивать. Человек с давних времен, едва на- учившись сдирать шкуру с убитого жи- вотного, начал применять ту или иную обработку для придания ей гибкости, твердости и неизменяемости. Для этих целей в первую очередь употребля- лись копчение и жировка шкур. Затем постепенно человечество научилось при- менять для обработки шкур соки раз- личных растений, и таким образом со- здалось так называемое красное ду- бление. В настоящее время известны следующие способы дубления: а) ра- стительное дубление, б) минеральное дубление, в) жировое дубление и г) комбинированное дубление. Всякая шкура не имеет однородного строения, а состоит из нескольких1 слоев: 1) эпидермиса, обозначенного на рис. 224 буквой А, который состоит из ороговевших клеток; 2) ноже- вого слоя, или кориума, обозначенного на рисунке буквой В и состоящего из пучков волокон; 3) сосудистого слоя, состоящего из рыхлой ткани с потовыми и жировыми железками. Для кожевенного производства имеет значение лишь средний слой — ноже- вой,— а потому путем различных опе- раций его освобождают от волоса и эпидермиса, а также и от нижнего слоя — сосудистого, носящего техни- ческое название бахтармы. После ряда подготовительных операций ко-
КОЖЕВЕННОЕ И СКОРНЯЖНОЕ ПРОИЗВОДСТВА 243 жу, носящую название голья, или блессе, подвергают дублению, т.-е. дей- ствию различных веществ, проникаю- щих в самую толщу кожи и отчасти вступающих в соединение с ее волок- нами, отчасти же механически отлагаю- щуюся между отдельными волокнами и на них. При всех этих операциях часть вещества, склеивающего отдель- ные волокна, растворяется, и кожа делается более гибкой. Дублению подвергаются кожи раз- личных животных: буйволов, волов, быков, лошадей, оленей, козлов, бара- нов, кошек, собак, свиней, тюленей, моржей, крокодилов и многих других. Снятая с животного шкура может пойти непосредственно на завод,—тогда юна носит название парной. Но чаще всего между снятием шкуры и обра- боткой ее на заводе проходит значи- тельный промежуток времени. Сырая кожа способна загнивать и подвергаться порче, а потому необхо- димо предохранить ее от гниения, кон- сервировать. Это достигается либо вы- сушиванием в тени на сквозном ветру, либо солением насухо (шкуру нати- рают солью и затем сушат) или соле- нием насыро (тщательно натирают сырую шкуру солью с мясной стороны, •свертывают, дают лежать и затем про- валивают еще несколько раз), либо, на- конец, замораживанием свеже снятой шкуры. В зависимости от этого сырье, по- падающее на завод, делится на парное, сухое, сухосоленое, сыросоленое и мороженое. Так как все операции необходимо производить с кожей, содержащей влагу примерно в таком же коли- честве, как и в момент снятия с животного, а также ввиду необхо- димости для дальнейшего удалить кон- сервирующие вещества и грязь, первой операцией на заводе, после сортиров- ки товара и составления партии возмо- жно более однородных кож, является обводнение кож. Операция эта но- сит название — отмочки. Она ведется в деревянных или бетонных чанах — отмочниках,— куда шкуры забра- сываются и заливаются водой. В за- висимости от того, какое имелось сырье, парное ли или сухо- или мокросоленое, время пребывания в отмочных чанах различно. Оно колеблется от 4—5 ча- сов для парных кож до 3—4 Дней и даже более для сухих и соленых кож. Для ускорения обводнения вво- дят в чан различные вещества, как то: едкий натр, соду или сернистый натр, в небольших количествах. Операция обводнения сопровожда- ется обычно механической обработкой кожи. После предварительного пре- бывания в отмочных гонах кожу мяз- дрят, т.-е. раскладывают бахтармой вверх на колоду, половину ствола де- рева, поставленного наклонно, и тупи- ком, т.-е. несколько изогнутым ножом, снабженным двумя ручками, сильными и короткими ударами отдирают под- кожный слой. После этой операции кожу вновь подвергают обводнению. Обводненная кожа уже не содержит грязи и консервирующих веществ, и влажность ее доходит до 75°/0. Следующей операцией является сгон- ка волоса. Это может быть достигнуто различными способами в зависимости от рода и сорта и назначения кожи. В настоящее время существует пять способов сгонки волоса: это — золка, швицевание, или потение, припарива- ние в штабеле, намазь и опарка. Золение, или золка, состоит в том, что шкуру обрабатывают в чану раствором щелочей, главным образом извести. Иногда применяют систематическое золение в нескольких зольниках, по- степенно переводя кожи в зольники более новые, т.-е. с большим содержа- нием щелочи. Для ускорения процесса иногда при- бавляют едкий натр (каустическую соду) и сернистый натр. Щелочь от- части растворяет межклеточное ве- щество кожи и разрушает луковички волос, отчего волос легко выдерги- вается. Швицевание, или потение, основано на способности кожи под- вергаться гниению, при чем загнива- 16*
ИНЖ. И А. МОШКИН 244 нию подвергается в первую очередь межклеточное вещество, что обусло- вливает разрыхление волосяных лу- ковичек. Для этого шкуры завеши- вают в закрытом, сильно увлажненном помещении с равномерной температурой примерно около 16° Ц. Такое поме- щение носит название швицкамеры; через 4—5 дней волос уже легко мо- жет быть согнан, что указывает на окончание процесса. Под наименованием припарива- ниев штабеле разумеют тот же процесс частичного загнивания кожи, что и в предыдущем случае, лишь взамен помещения в камеры шкуры складывают одна на другую в штабель, где они загнивают и волос ослабевает. В штабеле процесс идет неравномерно, и потому необходимо внимательно сле- дить, чтобы не попортить самой кожи. Сгонка намазью состоит в том, что шкуры намазывают по волосу или по бахтарме густым раствором сер- нистого кальция или смеси извести и сернистого натра. Иногда прибавляют сернистый мышьяк, но употребление его неудобно, так как он ядовит. Под действием указанных веществ волос разрушается полностью, если намазывают с лица, или разрушается только основание его, если намазывают по бахтарме. Наконец, последний из употребляе- мых способов сгонки носит название о п а р к и; он состоит в том, что шкуру помещают в чан, в котором находится разваренная и несколько остуженная мука. При этом образуются кислоты, которые и действуют ослабляющим образом на волос. Обработанную по одному из указан- ных способов шкуру подвергают опе- рации удаления ослабленного волоса — дернению. Дернение состоит в том, что шкуру помещают на такую же колоду, как и при предварительном мяздрении, но только волосяным по- кровом вверх, и рабочий ударами ту- пика сбивает волос со шкуры. В некоторых случаях волос имеет свою ценность, и потому его собирают. Волос идет на изготовление войлоков, в качестве примеси к грубым сортам шерсти и для утепления зданий. После дернения кожу промывают и подвергают окончательному мяздре- н и ю, при чем операцию производят уже не тупяком, как при отмочке, а острым мяздреком, или подходкой. Рабочий легкими и длительными уда- рами удаляет подкожный слой, остав- ляя кожевой слой неповрежденным, для чего необходимы известный навык и ловкость. Для того чтобы сделать голье бо- лее восприимчивым к дублению, иногда перед мяздрением его обрабатывают раствором щелочей; при этом волокна кожи поглощают воду, сильно разбу- хают, раздвигаются и делаются более доступными для воздействия дубите- лей. Кожа получает так называемый „нажор*, а сама операция называется „обжогом*. После мяздрения, если готовый то- вар должен быть мягким, кожу под- вергают мягчению, которое состоит или в обработке киселями (разбав- ленными кислотами, полученными из пшеничных отрубей путем заварки последних горячей водой и дальней- шим прокисанием), или в обработке ш а к ш е й — раствором собачьего или птичьего помета. Сущность этого про- цесса состоит в растворении и удале- нии остатков извести от предыдущих операций, а также в частичном уда- лении межклеточного вещества, об- условливающего твердость кожи. В на- стоящее время вместо шакши, работа с которой крайне негигиенична, упо- требляют искусственно приготовлен- ные составы, например „оропок*, по- лучаемый путем вытяжки из желуд- ков убитых телят, и пр. Затем блессе промывают, и оно является уже вполне подготовленным к процессу дубления. Красное дубление. Красное дубление есть дубление веществами, извлекае- мыми из различных частей разнооб- разных растений. При дублении упо- требляют как само растение, так и уже заранее приготовленный более или менее густой раствор дубящих ве-
КОЖЕВЕННОЕ И СКОРНЯЖНОЕ ПРОИЗВОДСТВА 245 ществ, полученных цз растений путем выщелачигания и последующим сгу- щением. Из дубильных материалов отечественного происхождения отме- тим следующие: кора дуба, ивы и ели, растущих почти повсеместно в СССР, листья растения „сумаха“, распростра- ненного в Донской области и на Кав- казе, корень „кермек*, также кавказ- ского происхождения, корень „таран “ из Туркестана и, наконец, приобре- тающий значение в последнее время корень „бадан“, имеющий весьма зна- чительное распространение в Сибири и на Алтае. Из заграничных дубителей упомянем кору мимозы из Австралии, Африки и Ю. Америки, гемлоковую кору из Северной Америки, кору мангрове из Восточной Африки, квебраховое де- рево из Америки, которое является одним из наиболее важных дубителей, волонец, чашечка желудей одного из видов дуба, растущего в Малой Азии, миробаланы — плод дерева, растущего на Востоке, диви-диви — стручок ин- дийского растения, и др. Употребление самих растительных материалов при дублении позволяет использовать лишь часть находящихся в них дубящих веществ и лишает воз- можности, ввиду затруднительности получения более концентрированных растворов, ускорять процесс дубления. По этим причинам, а также- из же- лания сделать дубильные вещества более удобными для перевозки, из ра- стительных материалов изготовляются экстракты, растворы дубителей, сгущенные выпариванием до более высокого содержания дубильных ве- ществ; в некоторых случаях выпарку ведут до еще более высокого предела, и тогда экстракты поступают в про- дажу в твердом виде. Из жидких экстрактов укажем на экстракт из дуба, каштана, ели; из твердых экстрактов отметим экстракт квебрахо. Все дубильные вещества растворимы в воде, кислы на вкус и сильно вя- жут, дают с солями тяжелых металлов нерастворимые соединения (в частно- сти с солями железа — интенсивно крашенные), дубят кожу, растворимы в спирту и нерастворимы в эфире. Самый процесс дубления разбивается на две стадии: заличку и самое дубление, осуществляемое с ы п н е ю на плаву и сыпнею насухо. Дубить голье сразу крепкими раство- рами не представляется возможным, так как при этих условиях очень скоро будет дубиться поверхность кожи и тем будет затрудняться доступ дубя- щих веществ в самую толщу кожи. Поэтому дубление начинают со сла- бых растворов, что и носит название залички. Она производится в барка- сах, устройство которых показано на Рис. 225. Баркас. рис. 225. Проходящая вдоль баркаса ось снабжена деревянными крыльями, которые перемешивают содержимое. Заличку ведут, либо внося постепен- но увеличивающиеся количества из- мельченного дубильного материала — корья,— либо заливая кожу раствором дубящих веществ — соком — и посте- пенно увеличивая концентрацию. Ра- створ дубящих веществ — сок — гото- вят в большинстве случаев на том же кожевенном заводе в батарее чанов, в которых путем постепенного пере- хода из одного чана в другой полу- чается сок достаточной крепости. Обыкновенно заличка ведется в трех сериях баркасов с постепенно уве- личивающейся концентрацией соков.
246 ИНЖ. И. А. МОШКИН Продолжительность залички от 3 до 12 дней. Следующая стадия дубления, это — сыпня на плаву. В чан, напол- ненный соком немного большей кре- пости, чем при заличке, опускают дос- ки, на которых помещают кожи, распо- ложенные лицом вверх и пересыпанные измельченным дубящим материалом — корьем. На последнюю кожу кроме свежего корья насыпают одубины — выщелоченного корья, затем накла- дывают доски и помещают достаточно- го веса груз, чтобы все кожи утонули. В таком положении кожи находятся значительный период времени: от трех до шести недель, постепенно переме- щаясь из сыпни в сыпню с повышаю- щимся количеством корья. Последней операцией дубления яв- ляется сыпня насухо. На дно чана засыпается корье, на него помещается кожа из сыпни на плаву лицом также вверх, пересыпается корьем, затем на- кладывается вторая кожа, опять пере- сыпается дубящим материалам и т. д. По наполнении чан заливается соком. Таким образом кожа при сыПне на- сухо обрабатывается наиболее креп- ким раствором дубильных веществ. Че- рез некоторое время кожи перекла- дываются во вторую сыпню в обратном порядке, т.-е. верхняя кожа делается нижней, а нижняя — верхней. Иногда дают коже и третью сыпню. В общей сложности в сыпне насухо кожи на- ходятся 8—12 недель. Не вполне ис- пользованное корье из сыпней посту- пает в экстракционную батарею для получения соков. Для более тонких кож ограничиваются сыпней на пла- ву. На этом дубление по пересылоч- ному способу заканчивается. Дубление по вышеуказанному ме- тоду протекает весьма медленно. Если не употреблять соков, а пользоваться лишь дубовым корьем и заливать его водой, то продолжительность дубления, например, для дубовой подошвы опре- делялась в два года. При применении заливки соками время дубления для того же подошвенного товара сокра- щается до 6 месяцев. Но и такой срок является значи- тельным; для его уменьшения в конце- прошлого столетия было введено в прак- тику так называемое барабанное дубление. Сущность барабанного, дубления состоит в том, что дубление- осуществляется валянием кожи с креп- кими растворами дубителей в особых аппаратах, носящих название бараба- нов (см. рис. 226). В барабан кожи Рис. 226. Барабан для дубления кожи, помещают, в зависимости от различ- ных условий работы, либо непосред- ственно после залички, либо после сыпни на плаву, иногда же и после сыпни насухо. При барабанном дублении приме- няется уже не непосредственно корье, а довольно концентрированные раство- ры дубителей, при чем и здесь приме- няется метод последовательной обра- ботки, т.-е. свежая кожа поступает сперва в барабан с раствором, уже бывшим в употреблении, затем пере- ходит во второй с менее использован- ным раствором и наконец в третий со свежим раствором. Этим достигается более равномерное продубливание кожи и вместе с тем получается более пол- ное использование дубильных материа- лов. Для последней же цели отрабо- танные в барабанах соки поступают в заличную батарею, где смешиваются с соками, получаемыми выщелачива- нием одубины из сыпней. В барабане кожи находятся очень недолго, не более 2—21/2 суток. Для
КОЖЕВЕННОЕ И СКОРНЯЖНОЕ ПРОИЗВОДСТВА некоторых сортов кож, как, напри- мер, для подошвы, нельзя ограни- читься обработкой в барабане; необхо- димо дать еще сыпню на плаву. При этом дубящие вещества закрепляются в коже, и кожа приобретает более однородное лицо. Минеральное дубление состоит в об- работке голья различными веществами минерального происхождения. Сюда надо отнести обработку хромовыми соединениями, поваренной солью, квас- цами. Обработка соединениями хрома носит название хромового дубления и дает товар, подобный получаемому при красном дублении. При обработке же поваренной солью и квасцами полу- чается особый род кожи, называемой сыромятью. Подготовка кожи к хромовому ду- блению совершается аналогично под- готовке к красному дублению, с тою лишь разницей, что перед самым ду- блением голье претерпевает еще одну лишнюю операцию — пиккелева- ния, имеющую целью разделить во- локна кожи, разрыхлить ткань и тем облегчить пропитывание ее дубителями. Для этого голье обрабатывают в ба- рабане в течение 20—30 минут рас- твором соли и соляной кислоты. После такой предварительной обработки голье готово к дублению. Само хромовое дубление может быть осуществлено двумя способами: одно- ванным и двуванным. При однованном способе дубление ведется растворами основных солей окиси хрома (хро- мовыми квасцами с добавкой соды), которые являются дубителями; при двуванном процессе первоначально пропитывают кожу хромпиком — ве- ществом, не являющимся дубителем, а затем обработкой раствором гипо- сульфита (носящего также название „антихлора*) переводят уже в самой коже недубящий хромпик, которым кожа пропиталась, в соли окиси хрома, являющиеся дубителями. При одно- ванном процессе соблюдается та же постепенность дубления, что и при дублении растительными материалами. Кожа поступает в более слабый рас- 24? твор, который потом постепенно уси- ливается. Само дубление ведут в тех же аппаратах, что и при растительном дублении, т.-е. в чанах, баркасах, ба- рабанах. Хромовое дубление протекает довольно быстро; в барабанах дубле- ние заканчивается в течение 6—10 часов; в баркасах же оно заканчи- вается обычно на третий день. После дубления кожи обрабатывают раство- ром оды или буры для нейтрализации до тех пор, пока синяя лакмусовая» бу- мажка, приложенная к свежему раз- резу кожи, не перестанет изменяться. Кожи споласкивают водой, и дубление на этой операции заканчивается. Бы- строта дубления и хорошие качества кожи, выдубленной хромовыми соля- ми, дали возможность этому способу дубления привиться на практике. Производство немецкой сыро- мяти состоит в обработке голья рас- твором квасцов и поваренной соли. Ве- щества эти,отлагаясь на волокнах кожи, не дают каких-либо прочных соедине- ний и могут быть в значительной степе- ни извлечены из нее. Подготовка к ду- блению протекает так же, как это было указано выше при красном дублении. Само дубление ведется обычно в бар- касах, которые заливаются раствором соли и квасцов, и продолжается не- сколько часов. Но после такого дубле- ния кожа должна подвергнуться про- сушке, а потом пропитыванию жиром и механическому воздействию, чтобы приобрести мягкость. Ее мнут в осо- бых аппаратах — мялах, — закручи- вая и раскручивая в разные стороны, предварительно пропитав жиром. При этом происходит разминание склеиваю- щих веществ, и кожа делается мягкой. Хлебная сыромять получается обработкой кожи раствором поварен- ной соли и органических кислот, по- лученных заквашиванием разболтан- ной ржаной муки. По этому же методу производится дубление кож для получения так на- зываемой „лайки*. Кожи небольших животных — кошек, собак, козлят, яг- нят — после предварительной обра- ботки подвергаются дублению в
248 ИНЖ. П. А. МОШКИН растворе квасцов и поваренной соли с прибавкой пшеничной муки и яичных желтков. В этом растворе, имеющем консистенцию жидкой сметаны, кожи разминаются или топчутся ногами до тех пор, пока они не пропитаются насквозь. Затем кожи сушат, выдерживают на складе около 5 недель и потом под- вергают уже дальнейшим операциям отделки. Жировое дубление, или замшевание, состоит в обработке кэж жирами, со- держащими непредельные кислоты, и в последующем окислении их кислоро- дом воздуха. Для изготовления замши чаще всего идут шкуры ягнят, телят и оленей. При подготовке к дублению счищают с кожи не только бахтарму, но и лицо кожи, чтобы дать возмож- ность жиру равномерно проникнуть во всю толщу кожевого слоя. Самая опе- рация жирования выполняется сле- дующим образом: кожа натирается вор- ванью или рыбьим жиром. Иногда ее подвергают валянию во вращающемся барабане и затем развешивают для просушки. После подсушивания кожу разминают и вновь намазывают жи- ром и повторяют такую операцию раз 12 до тех пор, пока кожи не приобретут своеобразного запаха го- товой прожированной кожи. Тогда их складывают в кучи, температура при этом повышается, и здесь заканчи- вается процесс дубления. Готовую замшу отжимают от избытка жи- ра, который в свою очередь пред- ставляет весьма ценный продукт, так называемую дегру, употребляемую для жировки кож. Затем кожи по- ступают в чан с раствором щелочи. Последняя извлекает также избыток жира, который потом выделяется кислотой и представляет также дег- ру, но только несколько худшего качества. Хорошо прожированная замша об- ладает способностью не изменяться от действия даже горячей воды и выдер- живать мытье мылом; по своему внеш- нему виду она напоминает скорее ма- терию, нежели кожу. Что касается комбинированного ду- бления. то таковое применяется срав- нительно редко и состоит в том, что кожи подвергают сперва минераль- ному дублению хромовыми солями, а затем ведут додубливание раститель- ными материалами. Отделка и окраска кож. Выдубленная тем или иным способом кожа еще не представляет готового товара. Для при- дания ей мягкости кожа смазывается по лицу жиром: ворванью, минераль- НОЖ Рис. 227. Схема процесса двоения кожи. ным маслом, дегрой и затем подвер- гается сушке при невысокой темпера- туре. Подошвенную кожу и вообще тя- желый товар после сушки для уплот- нения прокатывают или убивают мо- лотом и упаковывают в кипы. Иногда для утяжеления кож применяют про- питывание раствором глюкозы и пропускание под давлением через вальцы. Другие сорта кожи подвергаются перед сушкой еще ряду операций, как то: распиловке — двоению, стро- ганию, обесцвечиванию или окраши- ванию, жированию. Для лучшего ис- пользования кожи, ее разделяют на две части: одну наиболее ценную с ли- цом и другую менее ценную с бах- тармой — спилок, идущий для различ- ных поделок. Процесс двоения изо- бражен на прилагаемом рис. 227. Иногда вместо двоения кожу выравни- вают строганием; получаемые при этом
КОЖЕВЕННОЕ И СКОРНЯЖНОЕ ПРОИЗВОДСТВА 249 стружки являются отбросом при ко- жевенном производстве. Для осветления кожи ее обрабаты- вают раствором соды в течение 15 ми- нут, а затем пропускают через разба- вленную серную кислоту. При этом лицо значительно светлеет. Иногда кожу нужно не только осветлить, но и отбелить, как, например, в слу- чае замши. Тогда ее подвергают либо действию солнечных лучей, либо дей- ствию химических реактивов, к како- вому нужно отнести обработку сер- нистым газом, сернистокислыми со- лями, перекисью водорода, перманга- натом и др.; в этом случае отделка основана либо на окислении, либо, наоборот, на восстановлении окраши- вающих веществ. Подготовленную кожу подвергают окраске; последняя может быть произ- ведена либо погружением всей кожи в краску, либо нанесением краски на кожу посредством щетки или в мелко распыленном состоянии при помощи пульверизатора. Окраску погружением производят в чанах, баркасах или ба- рабанах, подобных употребляющимся при дублении. Для окраски кож употребляются различные красители, так называемые анилиновые краски, а также естествен- ные красящие вещества. Из послед- них упомянем: употребляющийся в большом количестве кампеш, или сан- даловый экстракт, дающий с солями железа черный цвет, и желтое дерево, красящее вещество которого с различ- ными солями дает окраски от желтой до оливково-зеленой, а также катеху — экстракт из листьев акации, дающей коричневую окраску. Окрашенную кожу подвергают раз- водке (отжиманию излишней влаги и разглаживанию складок и морщин). Затем следует жирование (обра- ботка кожи в барабане эмульсией жи- ра, мыла, а иногда и яичного желтка) и сушка. Высушенную кожу разминают на беляке, т.-е. крепко протягивают по стальному клинку, после чего кожа делается мягкой и нежной наощупь. Бахтарму кожи сравнивают с обработ- кой со стороны бахтармы на точиль- ном круге, и кожу затем подвергают аппретированию, лощению и шагренированию. Последние опе- рации состоят в нанесении на лицо кожи различных веществ, способных после лощения придать ей ровную и гладкую поверхность. К таким веще- ствам относятся: альбумин (продукт, получаемый из крови или из яиц), молоко, клей, желатин и т. п. После нанесения аппретуры на лицо, последнее подвергается разглажива- нию от руки толстой стеклянной пла- стинкой,— в чем и состоит процесс ло- щения; иногда же лощение ведется на особых лощильных машинах. На- конец, последней операцией является выявление настоящей или получение искусственной мереи, т.-е. того ри- сунка, который образуют на коже складки и поры, являющиеся хара- ктерными для того или другого вида животного. Для этого на коже делают оттиск соответствующего узора при помощи валов, на которых выграви- рован требуемый рисунок. Естествен- ная мерея выявляется при так назы- ваемой накатке: кожа складывается пополам, и, нажимая на перегиб проб- ковой доской, его заставляют пере- катываться в различных направлениях. Наконец, упомянем об особой отдел- ке кожи, при которой последняя при- обретает наименование юфти, или русской кожи. Особенность этой отделки заключается в том, что вы- дубленные обычно ивовым корьем кожи перед покраской натираются с бахтармы берестовым дегтем, при чём нужно избегать избытка его. Обра- ботанная таким образом кожа затем уже красится и отделывается, как было описано выше. Русская кожа, или юфть, обладает специфическим запахом и способностью не изменять в сырости своего вида и качеств. Сорта кож. Всякая кожа может быть разделенана следующие части (рис. 228): 1) средняя часть — крупон, или чеп- рак, 2) полы, 3) башка, 4) шиворот, 5) лапы, 6) пах, 7) огузок, 8) хвост.
250 ИНЖ. Ц. А. МОШКИН Самой ценной частью кожи является чепрак; он идет для изготовления по- дошвы, приводных ремней и других изделий, где требуется особая проч- ность материала. Из сортов готовой кожи упомянем следующие: 1. Подошвенная кожа изготовляется из самых тяжелых и плотных шкур рогатогб скота: быков, буйволов, ко- ров, иногда идут на подошву и вы- деланные шкуры моржа. Подо- Рис. 228. Шкура (кожи) в развернутом виде. шва может быть изготовлена как растительными так и хромовым ду- блением. 2. Полувал является кожей не- сколько более легкой, нежели подо- шва. Изготовляется из коровьих и верблюжьих кож. Может быть выде- лан как путем красного, так и путем хромового дубления. 3. Мостпочъе изготовляется из яло- вых (коровьих) кож, а тачже иногда и из верблюжьих и кож молодых бы- ков. Дубление ведется растительными дубителями. После отделки идет для верха обуви (сапог), для экипажей и шорно-седельных изделий. Из него же вырабатывается юфть. 4. Конина — выделанные раститель- ным дублением конские кожи идут для тех же надобностей, что и мо- стовье. Задняя часть кожи — хаз — употребляется в качестве подошвен- ного товара, а чаще идет на гамбург- ский товар. 5. Выросток— кожи молодого ро*- гатого скота, попавшего уже на под- ножный корм. Выделывается как расти- тельным, так и хромовым дублением; идет для обуви, ремней, портфелей и шорно-седельных изделий. 6. Опоек — шкуры молодых телят, еще не бывших на подножном корму. Употребляется для верха обуви, на различные галантерейные изделия, ду- бится растительными дубителями и хромовым способом; в последнем слу- чае носит названия „хром* или „бок- скаф*. 7. Баран бывает как дубной, так и хромовый. Окрашенный дубной ба- ран носит название сафьяна; плот- ный, хорошо выделанный сафьян идет также как имитация шагрени и упо- требляется для мебели, переплетов и т. п. Хромовый баран носит ры- ночное название „шеврет*. 8. Козел дубной и хромовый. Дубной окрашенный козел также носит на- звание сафьяна, шагрени и т. п. Хромовый козел идет для верха обуви и носит название „шевро*. 9. Сыромять изготовляется из тя- желых коровьих и бычьих шкур и идет для изготовления упряжи. 10. Лайка, как уже было указано, изготовляется из шкур телят, бара- нов, козлов, собак и кошек. Идет для изготовления перчаток, дамской обуви и т. п. вещей. Лайка, лишенная лица, носит название шведской кожи. И. Замша идет на дамскую обувь, перчатки сумочки и пр. изделия; изготовляется из шкур оленя, лося, коровы, козы. ВЫДЕЛКА, ОКРАСКА Меха являются одной из значитель- ных статей нашего экспорта. Добыча мехов не сосредоточена в какой-либо И ОТДЕЛКА МЕХОВ. отдельной местности, а раскинута поч- ти по всему Союзу, но наиболее цен- ные меха, как то: соболь, горностай
КОЖЕВЕННОЕ И СКОРНЯЖНОЕ ПРОИЗВОДСТВА 251 куница, бобер, хорек, песец, дает в на- стоящее время Сибирь. В давно прошедшие времена эти звери в больших количествах водились и в Европейской части СССР, слу- жили денежной единицей и собира- лись в качестве налога. В настоящее время в связи с изменив- шимися условиями и заселением безлюд- ных прежде пространств эти звери отчасти перевелись, отчасти были хищ- нически истреблены. В Европейской части Союза охота за зверями огра- ничивается очень небольшим числом их: ловится лисица, зайцы, белки, медведи, волки, барсуки. Шкуры убитых зверей отчасти об- рабатываются у нас, отчасти же в не- обработанном виде вывозятся га гра- ницу, где поступают на мировые аук- ционы мехов, главным образом в Лон- дон и Лейпциг. Лейпцигские аукционы приобрели всемирную известность; на ярмарки туда стекались меха из различных стран, благодаря чему в Лейпциге создалась промышленная выделка мехов, поставленная на вы- сокую степень совершенства. За последнее время в связи с истре- блением дорогих пород зверей воз- никла мысль об их искусственном раз- ведении; мысль эта получила широкое применение на практике в Америке, где были устроены специальные фер- мы — питомники для чернобурой лисы и песца. Это оказалось весьма при- быльным делом, и такие фермы про- должают расти и развиваться. Анало- гичные попытки были сделаны и у нас. Перечислим вкратце тех животных, шкуры которых имеют значение у нас в качестве мехового товара. Одним из наиболее ценных является котик, ловля которого у берегов Великого океана велась настолько хищнически, что потребовалось издание особого за- кона, воспрещающего добычу котика. Сильно истребляется на Камчатке бо- бер, добыча которого также регу- лируется особым законодательством. К столь же ценным мехам надо от- нести соболя, песца, чернобурую ли- сицу и горностая, добыча которых составляет один из существенных про- мыслов Сибири. К дорогим мехам, добыча коих имеет место в Европейской части Союза, надо отнести хорька и куницу. К менее ценным мехам относятся меха различной лисицы, которых на- считывается до 68 сортов, в зависи- мости от цвета, величины, времени и места добычи, меха белки, яв- ляющиеся из наиболее распростра- ненных сортов меха, вывозимых за границу, зайца беляка и русака, вол- ка, медведя, рыси и тюленя. Из шкур домашних животных наи- большее значение в качестве мехо- вого товара имеют овечьи шкуры, каракуль, мерлушка и прочая овчина разных сортов и наименований. Шкура северного оленя также перерабаты- вается на мех и имеет большое зна- чение для жителей севера как мате- риал для изготовления одежды. Местами скупки сырых мехов у нас являются специальные пушные ярмар- ки, к которым надо отнести, напри- мер, Ирбитскую. Часть мехов не по- падает на ярмарки и скупается на местах особыми скупщиками непосред- ственно. Сырые меха поступают в продажу или сухими или, что реже, мокросо- леными. После убоя животного шкура с него снимается или в виде чулка, при чем разрез делается лишь у хвоста, или же в распластанном виде с раз- резами по животу. Если шкура долж- на подвергнуться солению, то после снятия ее тщательно осматривают, сор- тируют и затем засаливают по мясной стороне и складывают одну шкуру на другую. Если же. для предохранения от порчи и гниения шкуру высуши- вают, то ее после осмотра отмывают от крови, отделяют жир и высуши- вают в тени на ветру. Обработка мехов, как уже сказано было выше, отчасти происходит за границей, частью же выполняется у нас, при чем отдельные губернии и районы специализировались на выдедке того или другого меха. Так, напри- мер, белку выделывают в Слободском
252 ИНЖ. И. А. МОШКИН уезде Вятской губ., зайца в селе Ду- лилове Шуйского уезда, Иваново-Воз- несенской губ. и в Арзамасском уезде Нижегородской губ., хорька — в Арза- масе, Дулилове и в Козлове. Выделка овчин носит кустарный характер и распространена в большом количестве местностей. Меха по толщине кожи разделяются на: тонкие, как то — меха белки, зайца и т. п., средние — меха лисицы, бобра, соболя, и т. п. толстые — волка, медведя, оленя и т. п. Заведения, занимающиеся обра- боткой мехов, носят название скор- няжных заведений. К скорняку шкура попадает в боль- шинстве случаев в сухом, редко в сы- росоленом виде. Первая операция, ко- торой она подвергается, это—легкая отмочка. Затем от нее отделяют жир, мясо и другие лишние части и под- вергают обработке органическими кис- лотами. Для этого шкуру намазывают тестом из овсяной муки и оставляют в пачках лежать некоторое время в теплом месте; при этом развивается брожение, в результате которого по- лучаются органические кислоты, дей- ствующие на шкуры. О конце обра- ботки кислым тестом, которую в за- висимости от толщины кожи повто- ряют несколько раз, судят по тому, что волос начинает ослабляться. Как только это будет замечено, немедленно счищают тесто иг подвергают шкуры окончательному мяздрению и просу- шиванию. В таком состоянии иногда шкура содержит все же значительное количество жира, который должен быть удален. Это достигается обработкой ко- жи веществами, извлекающими жир из шкуры. Такими веществами являются либо мыло, если обезжирование ведется мокрым путем, либо леквас (гипс), гли- на, если желательно произвести обез- жиривание сухим путем. В первом слу- чае всю шкуру промывают мыльным раствором, прополаскивают и сушат, во втором случае шкуры пересыпают тонко измельченным нагретым до 40° материалом и вращают в бочках. Измельченный материал, которым были пересыпаны шкуры, извлекает при этом из них жир. По окончании обезжиривания шкуры встряхивают, тщательно выколачивают для удаления названных материалов и подвергают механической обработке, как то: разми- нанию, чистке пемзой и мелом с мезд- ряной стороны. Иногда обработанная уже таким образом шкура подверга- ется дублению по одному из способов, указанных в главе о дублении кож. Растительное дубление шкур осу- ществляется либо как и при коже по- гружением в дубящий раствор — сок — либо путем смачивания мездреной сто- роны раствором дубителей. При этом мяздра кожи окрашивается в желтый цвет, и если необходимо, чтобы она впоследствии была белой или вообще светлой, то вместо растительного дуб- ления применяют квасцевание. Здесь также практикуются два способа; мех подвергают обработке квасцами с пова- ренной солью, либо погружая его в раствор, либо нанося последний лишь с мясной стороны. Выдубленную тем или иным способом шкуру подвергают сушке и полируют пемзой. Для придания меху белизны его иногда подвергают отбелке, что дости- гается обработкой различными веще- ствами: сернистым газом, перекисью водорода. Многие меха для придания им бо- лее красивого вида или для целей под- делки под более дорогие сорта мехов подвергаются окраске. Окраска мехов может быть произведена или погру- жением меха в раствор краски (когда получается одноцветная краска как самой кожи, так и волоса) или нане- сением красящих веществ лишь на волосяной покров посредством кистей, щеток и т. п. В последнем случае операция про- изводится от руки и стоит очень до- рого. Иногда, чтобы окрасить один волосяной покров, поступают следую- щим образом: шкуру помещают на доске шерстью вверх, переворачивают доску и опускают в красящий раствор настолько, чтобы погружен был только волос. Погружение повторяют не- сколько раз до придания нужной ин-
КОЖЕВЕННОЕ И СКОРНЯЖНОЕ ПРОИЗВОДСТВА тенсивности окраске. Этот метод зна- чительно ускоряет процесс окраски; так как здесь работа может быть ме- ханизирована и так как кожа не опу- скается в раствор, то допустимо упо- требление более крепких растворов. Для крашения мехов в значитель- ном количестве употребляются и до сих пор различные естественные красиль- ные материалы, к каковым надо от- нести: кампешевый экстракт, кверци- трон, кошениль, желтое дерево и др. Все эти материалы окрашивают меха при помощи протрав (см. .„Крашение тканей*), т.-е. необходимая окраска по- лучается на волосе при взаимодействии вышеуказанных веществ с некоторыми солями: квасцами, медным или же- лезным купоросом, солями олова, хро- ма и т. п. Получаемые при этом окра- шенные соединения, носящие название лаков, отлагаются на волосе, сообщая ему необходимую окраску. Кроме есте- ственных красильных материалов при крашении употребляются и искус- ственные красители. Рецептов окраски великое множество, при чем каждая фирма, производящая окраску, обычно имеет свой рецепт для окраски. 253 Окраска мехов с целью имитации более дорогих сортов является делом, требующим часто большого искусства и опыта. Из таких имитаций укажем, что под котик окрашивают стриже- ного кролика, выдру, выхухоль, под соболя окрашивают сурка, зайца, сло- вом, нет, кажется, такого дорогого меха, для которого не существова- ло бы более или менее хорошей имитации. Выделанные и окрашенные меха промывают и сушат при невысокой температуре. Затем шкуру смазывают небольшим количеством глицерина и подвергают размягчению. Последней операцией является обработка в ка- тальных барабанах, устроенных по- добно барабанам для обезжиривания сухим путем. Шкуры забрасывают в обогреваемый жестяной барабан и вра- щают с чистыми и сухими опилками которые от времени до времени пере- меняют. Вращение продолжают до тех пор, пока мех не перестанет окра- шивать белую бумагу. Тогда его вы- бивают от руки или механическим спо- собом^ мех приобретает уже вид гото- вого товара.
XV. РАЗНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ И ДРУГИЕ ПРОИЗВОДСТВА. Инж. П. А. Мошкин. ПРОИЗВОДСТВО КЛЕЯ И ЖЕЛАТИНА. Клеем называются вещества живот- ного происхождения, растворяющиеся в горячей воде, по охлаждении даю- щие студенистую массу — галлерту и обладающие склеивающей способно- стью. В холодной воде клей нераство- рим, однако набухает в ней. Клей не находится в животном организме как таковой, но получается из так назы- ваемых клееобразующих тел — колла- генов — обработкой горячей водой. К таким клееобразующим телам надо отнести костные хрящи, оленьи рога, соединительные ткани, рыбью чешую, рыбьи пузыри и др., дающие клей, но- сящий название „глутина“,— т.-е. то, что мы знаем под названием клея сто- лярного, шубного и желатина. Другие ткани животного организма, как то: неокостеневшие хрящи ребер, суста- вов, бронх, гортани и т. п.,— также дают при обработке водой клей, носящий название „хондрин“ (почему указан- ные ткани называются хондрогенами), но этот хрящевой клей обладает не- значительными склеивающими свой- ствами, и потому при выделке клея неокостеневшие хрящи должны быть отобраны. Желатином обычно называют тща- тельно и из лучших материалов изго- товленный клей. Природа клея и же- латина в полной мере еще не выяснена, но можно все же предполагать, что между желатином и клеем существует разница и в составе. Клей получается в дальнейшей стадии взаимодействия горячей воды на коллагены, тогда как желатин является как бы первичным продуктом при такой обработке. В качестве сырья для получения клея и желатина служат: 1) кости, 2) кожи и отбросы при кожевенном производ- стве, 3) рыбья чешуя, кости, пузыри и т. д. В зависимости от сырья, употреблен- ного на изготовление клея, последний носит название костяного, шуб- ного или рыбьего. Костяной клей получается путем обработки лишенных жира костей по двум методам: обработкой кислотами и обработкой паром. В первом случае процесс протекает так: обезжиренные кости (см. главу о жирах) подвергаются дополнительному измельчению и очистке. Последняя за- ключается в том, что кости помещаются во вращающемся барабане, где, пере- тираясь друг о друга, они отделяются от мелочи и посторонних примесей. Во время вращения мелочь отсеивается и собирается отдельно. Она поступает в продажу под наименованием костя- ной муки, служащей весьма ценным удобрением.
РАЗНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ И ДРУГИЕ ПРОИЗВОДСТВА 255 Подготовленные измельчением и чи- сткой обезжиренные кости подвер- гаются так называемой мацерации, обработке кислотамй. Наиболее употре- бительный способ, это — обработка сла- бой соляной кислотой. Кости помещают на 2—3 дня в 8°/0-й раствор соляной кислоты, при чем неорганическая часть костей — самый скелет их — раство- ряется в соляной кислоте, а костяной хрящ, „оссеин*, останется нетронутым; кости становятся мягкими, гибкими и просвечивающими. По окончании про- цесса мацерации раствор спускают и промывают оставшиеся хрящи сперва Рис, 229. Котел для варки клея. слабой кислотой, а затем водой до ис- чезновения кислой реакции. Иногда последнюю промывку ведут раствором соды, после чего переносят хрящи в клееварительный аппарат для получе- ния клея. Спущенный раствор, содержащий растворимые кальциевые соли фосфор- ной кислоты, осаждается известью, при чем выпадают нерастворимые каль- циевые соли фосфорной кислоты. Их отфильтровывают на фильтр-прессах, сушат и пускают в продажу в каче- стве фосфористого удобрения под на- именованием преципитата. На основании данных патентной литературы соляная кислота с большим успехом может быть заменена серни- стой кислотой, т.-е. водным раствором сернистого газа, или же непосред- ственно самим сернистым газом. В по- следнем случае ведут обработку под давлением. В результате такой обра- ботки, которая ведется при нагревании, получают раствор клея, а в осадке получают кальциевые соли фосфорной кислоты, идущие как удобрение. Сер- нистый газ обладает отбеливающими свойствами, и потому клеевые растворы получаются весьма светлыми. Недоста- ток этого способа заключается в том, что не удается вполне отделить клее- вой раствор от кальциевых солей фос- форной кислоты, и полученный клей или желатин всегда буду г содер- жать некоторое количество минераль- ных примесей. После обработки соляной кислотой костяной хрящ—оссеин, как уж было указано, переносится в клееваренный котел. Котел (рис. 229) делается из котель- ного железа и снабжается проводкой для острого пара. Хрящи накладывают на сетчатое дно котла, заливают их водой и подвергают действию пара. Пар разваривает хрящи и образует клей, переходящий в раствор. Когда последний достигнет необходимой кре- пости, его спускают, а котел вновь за- ливают водой и подвергают вторично нагреванию. Операцию повторяют до тех пор, пока костяной хрящ не будет использован полностью. В результате получаются клеевые растворы, подвергающиеся осветлению, упариванию и другим операциям, на которых мы остановимся ниже. Способ получения клея обработкой паром заключается в том, что обезжи- ренные, измельченные и очищенные, как и в предыдущем случае, кости под- вергаются обработке паром в железных закрытых цилиндрах. При этом костя- ной хрящ превращается в клей и рас- творяется в находящейся в цилиндре воде, давая клеевой раствор, а неор- ганическая часть кости, в противо- положность предыдущему способу, остается нетронутой. Когда будет до- стигнута нужная крепость раствора
256 ИНЖ. П. А. МОШКИН его выпускают, а кости вновь обраба- тывают подобным же образом, пока из костей не будет извлечен весь оссеин. Кости, лишенные своей органической составной части, просушиваются, пере- малываются и идут на удобрение. Цилиндры, в которых производится обработка, носят название диффу- зоров и соединяются обычно в бата- рею, при чем полученный клеевой рас- твор, переходя последовательно из диффузора в диффузор, концентри- руется. Этим достигается возможно полное выщелачивание с наименьшей затратой пара и получение наиболее концентрированных растворов. Одна из таких батарей диффузоров изображена на рис. 230. Полученный по тому или другому Рис. 230. Батарея диффузоров. способу клеевой раствор либо может итти непосредственно на выпарку, либо, если желают получить более светлые сорта клея, подвергается осветлению. Предварительно клеевой раствор от- стаивается в отстойниках, покрытых изоляцией или окруженных кожухом для уменьшения теплоотдачи, а затем смешивается с веществами, осаждаю- щими различные примеси. Для более дешевых сортов клея прибавляют из- весткового молока или квасцов, для бо- лее дорогих осветление достигается прибавкой яичного или кровяного аль- бумина. Эти белки свертываются при 90°, и если содержащий альбумин рас- твор нагреть до этой температуры, то свертывающийся альбумин осаждается хлопьями и увлекает с собой посто- ронние примеси. Осветленные клеевые растворы под- вергают сгущению, увеличивая кон- центрацию клея с 15°/0 до 40—45°/0. Выпарку ведут или в скороводах с двойными стенками, между которыми циркулирует пар, или, что предпочти- тельно, в вакуум-аппаратах. От про- должительного действия высокой тем- пературы клей портится и теряет свою склеивающую способность; поэтому чем ниже температуры выпарки и чем вы- парка протекает скорее, тем лучше получится клей. Эти условия и выпол- няются при выпаривании в вакуум- аппаратах. Вакуум-аппараты употребляются или однокорпусные или двухкорпусные. Устройство их совершенно подобно устройству вакуум-аппаратов, употре- бляемых в свеклосахарном производ- стве (см. главу о сахаре). Выпаренные до содержания 40— 45°/о клея клеевые растворы иногда вновь подвергаются осветлению дей- ствием сернистого газа, а затем раз- ливаются в деревянные или в цинко- вые формы, где и охлаждаются. Охла- ждение применяют искусственное или естественное. Клей застывает и дает галлерту, ее разрезают от руки или механическими приспособлениями на пластинки, раскладывают на хлопчато- бумажную или проволочную сетку и подвергают сушке. Сушка является ответственнейшей операцией в производстве. Температура сушилки не должна превышать 24° Ц, ибо при более высокой температуре клей может расплавиться, а при более низ- кой—сушка чрезвычайно замедляется, и появляется возможность порчи и за- гнивания клея. Устройство такой су- шилки ясно из рис. 231. Шубный клей. Другим исходным ма- териалом для получения клея являются шкуры животных и отбросы кожевен- ного производства, получаемые при мяздрении кож, а также стружки и обрезки кожи, не идущие в дубление. Отбросы продубленного товара могут быть употреблены для выделки клея лишь после ряда операций, уничто- жающих продубленность кожи.
РАЗНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ И ДРУГИЕ ПРОИЗВОДСТВА 257 Указанное сырье, будь то целые кожи или различные обрезки их, для удале- ния жира, крови и других посторон- них веществ подвергают в зольниках долговременной обработке известью. Обработка длится от 3 до 6 недель, при чем известковый раствор меняется 3—4 раза. Обработанное известью голье должно быть хорошо промыто сперва водой, а затем слабым раствором соляной кис- лоты для удаления последних следов извести. Промывка ведется в особой про- мывной машине, снабженной механи- ческой мешалкой. Хорошо промытое голье идет на вы- варку клея. Обычно ее производят голым паром в аппаратах, подобных указанному на рис. 232. Выварку ведут в несколько приемов, спуская получен- ный раствор и вновь заливая голье во- дой. Температуру выварки постепенно поднимают, начиная с 50° и доводя в последней порции раствор до ки- пения. Полученный раствор подвергают та- кой же операции, как и вываренный из костей, готовя таким образом твер- дый клей, носящий название шуб- ного или мяздреного. Желатин получается как из костей, так и из кожи. Из костей он полу- чается по способу выщелачивания кис- лотой, но полученный при этом оссеин подвергается добавочной операции — долговременному, в течение нескольких недель, взаимодействию с известью или с разбавленными растворами едких ще- лочей. Указанные растворы освобо- ждают оссеин от последних следов по- сторонних примесей, и после основа- тельной промывки последний может поступать на выварку желатина, кото- рая ведете# подобно вышеописанной выварке клея. Желатин из кожи животных полу- чается подобно клею, но для выделки его употребляют более тонкие и мягкие кожи опоек, жеребят, козлят, бараш- ков или отбросы кожевенных заводов, перерабатывающих это сырье. Рыбный клей. Наконец, последним источником сырья для получения клея и желатина являются различные рыбные отбросы: чешуя, шкуры, кости, головы разных пород рыб. Отбросы обрабаты- вают кислотой, промывают, подвергают действию извести и превращают в клей вываркой паром. Процесс выварки ана- логичен получению клея из костей. Рис. 232. Котел для выварки клея паром. Несколько особняком стоит произ- водство так называемого белужьего клея. Под таким названием подразу- мевают очищенную и обработанную кожицу пузыря осетровых пород рыб. Производство белужьего клея состоит в том, что свежие плавательные пу- зыри разрезают, отделяют от муску- лов, промывают и высушивают. От высушенного пузыря легко отделяется верхняя — серебристая кожица, остав- шийся средний слой режут на полоски, П, М. Лукьянов. Популярно-техническая энциклопедия. 17
ИНЖ. IL Л. МОШКИН 258 накладывают их друг на друга, прес- суют и в таком виде выпускают в про- дажу. Белужий клей употребляется для осветления напитков, для изготовления копировальной бумаги, специальных замазок для стекла и фарфора и ценит- ся довольно высоко. Он составляет пред- мет вывоза за границу. В продаже существует весьма значи- тельное количество разнообразных сор- тов клея, различающихся как по своему составу, так и по свойствам и удовле- творяющих те или иные предъявляемые к ним требования. Они изготовляются КАУЧУК, ГУТТАПЕРЧА Каучуком, или резиной, называется эластичное вещество, получаемое из сока особых растений и служащее для изготовления целого ряда изделий. Родиной каучука является Америка. Каучук был вывезен еще Колумбом, но долгое время не находил себе при- менения. В конце XVIII столетия было предложено употреблять каучук для стирания карандаша с бумаги. В начале XIX столетия начинают изготовлять непромокаемые ткани — макинтоши, — названные так в честь изобретателя их, англичанина Мак-Интоша,фабрика которого существует и до сих пор. В середине XIX столетия был найден способ так называемой „вулканизации “ каучука, т.-е. превращения его в такое состояние, при котором каучук сохра- няет свою эластичность, гибкость, упру- гость, но перестает быть Липкйм: С этих пор производство каучуковых изделий стало развиваться быстрым темпом, и в настоящее время трудно себе пред- ставить, как можно было бы обой- тись без резиновых изделий. Из ре- зины изготовляются непромокаемые ма- терии, приводные ремни, обувь, шины, игрушки, хирургические и медицинские предметы; твердый каучук — эбонит — идет, для изготовления различного рода галантерейных вещей, заменяя во мно- гих случаях рог и дерево; из эбо- нита же изготовляются хирургические из смеси основных указанных выше сортов, часто с прибавкой посторонних веществ. К таким сортам надо отнести: столярный клей, клей для позолоты, патент-клей, кельнский клей, клей для аппретуры, для проклейки бумаги и т. п. Жидкий клей получается обработкой клея азотной или уксусной ’ кислотой. Сахарно-известковый клей готовится смешением раствора сахара с известью и растворением в этом растворе клея. Клей в порошке получается размалы- ванием клея на мельницах и после- дующим просеиванием. И ИЗДЕЛИЯ ИЗ НИХ. приборы и инструменты, искусственные челюсти, различные изоляционные со- ставы, электротехнические принадлеж- ности и т. д. Для получения каучука служат до 80 видов различных растений, произ- растающих в жарком тропическом кли- мате. Из наиболее важных растений упомянем: 1) настоящее каучуковое де- рево — гевея, — растущее в Южной Америке и дающее наилучший сорт каучука — н а р а, 2) castilloa и manihot, произрастающие также в тропическом поясе Южной Америки, 3) ficus elasti- са (фикус) — главное каучуковое расте- ние, известное у нас как неприхотливое комнатное растение, 4) различного рода ползучие растения — лианы, — родиной которых является Африка. Каучуковые растения либо произрастают в диком состоянии, либо, в большинстве случаев, культивируются. Культура этих расте- ний, в виду колоссального спроса на каучук, является делом далеко не без- выгодным, получившим весьма широкое распространение. Опыты по культуре каучуковых деревьев были произведены и у нас, в Закавказьи, но пока еще не дали положительных результатов. В ка- кой мере сказалось влияние культуры каучукового дерева на добыче кау- чука, видно из следующей таблицы, в которой указана добыча каучука в тоннах по годам.
РАЗНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ И ДРУГИЕ ПРОИЗВОДСТВА 259 Африка, Мексика и др. местности } дики” каУчУк Плантации ................ В настоящее время добыча каучука на плантациях составляет около 95% всей добычи Добыча каучука. Каучук находится в млечном соке указанных выше расте- ний в виде мельчайших капелек, взве- шенных в жидкости. Для получения млечного сока дерево подсачивают, т.-е. снимают с него часть коры и соби- рают вытекающий млечный сок в под- ставленные небольшие сосуды, Различ- ные способы подсочки и прикрепления сборных сосудов показаны схематично на рис. 233. В зависимости от различных условий одно дерево дает в сутки от 40 до 150 г Рис. 233. Схематическое изображение раз- личных методов подсочки. млечного сока с содержанием сырого каучука около 7О°/о. Млечный сок мо- жет быть переработан на сырой кау- чук четырьмя методами: 1) копчением, 2) сушкой, 3) выделением химическими веществами и 4) механическим путем. Копчение состоит в том, что в собран- ный млечный сок обмакивают дере- вянную лопатку и затем начинают ее вращать в дыму сжигаемых веток и сучьев деревьев, При этом млечный сок отчасти подсыхает, отчасти же свертывается и образует на лопатке пленку. Когда последняя образовалась, лопатку вновь опускают в сок и подвер- гают затем копчению, повторяя эту опе- рацию до тех пор, пока не получится значительный слой каучука. Его сре- зают и несколько подсушивают. При этом способе каучук пропитывается ве- 1905 г. 1909 г. 1911 г. 1914 г. 1916 г. . . . 35000 42000 37730 37000 37220 . . . 27000 24000 23000 12000 13 600 . . . 145 3 600 14 419 71380 107 867 ществами, содержащимися в дыме, и таким образом подвергается консерви- рованию. Вместо того чтобы такого рода сушку вести на огне, ее ведут при обыкновенной температуре, разма- зывая сок по большой поверхности; иногда последней служит само дерево, иногда же туземцы обмазывают соком свое тело, и когда образуется пленка, ее сдирают и свертывают в комок. При этих способах выделения каучука в него попадают все те вещества, которые со- держались в соку, почему предпочи- тельнее вести выделение таким образом, чтобы по возможности удалить все при- меси. Это достигается тем, что сверты- вание и осаждение каучука из сока про- изводят прибавкой уксусной кислоты. Выделяющийся каучук отделяют на центрифугах, раскатывают в листы и в таком виде пускают в продажу. Механическим путем отделение кау- чука производят, пропуская сок через пористые тела; глину, дерево, землю и т. п., на которых каучук и оседает. Полученный тем или иным способом сырой каучук поступает на фабрики для переработки в изделия. Переработка каучука в изделия на- чинается с тщательной очистки и про- мывки его, для чего сырой каучук обрабатывают кипящей водой, резре- зают на мелкие кусочки и пропускают через вальцы, промывая в то же время водой. Хорошо промытый каучук вы- сушивают при невысокой температуре. Высушенный каучук при нагревании подвергают перемешиванию до образо- вания однородного теста, которое затем прессуют и охлаждают. Изделия из резины либо изготовляют вырезыванием и формовкой, либо про- питывают раствором каучука нужный материал, или наносят такой раствор на поверхность формы, а затем удаляют растворитель нагреванием. Раствор кау- чука приготовляют, размешивая его с растворителями, каковыми являются бензол, бензин, четыреххлористый угле- 17*
ИвО ИНЖ. 11, А. МОШКИН род. Этим раствором пропитывают ткани, делая их таким образом непромокае- мыми. Если желают сделать какие-либо изделия без шва, то опускают форму нужного предмета в раствор каучука; по удалении растворителя на поверх- ности формы остается пленка каучука, после чего процесс, в случае надобно- сти, повторяют до получения слоя нужной толщины, а затем подвергают холодной вулканизации и снимают с формы. Так приготовляются соски, ре- зиновые перчатки и т. п. При изготовлении резиновых изде- лий формованием или вырезыванием чистый каучук обычно не употре- бляется, а предварительно составляется смесь, рецепт которой изменяется в за- висимости от рода изделия. В качестве подмесей употребляют неорганические вещества: серу, окислы свинца, цинка, магния и кальция, минеральные краски, сернистые соединения и различные соли. Органическими примесями являются фактис (см. главу о жирах), твердые жиры, углеводороды: парафин, церезин, асфальт, пек и т. п., а также, полу- ченный из резиновых отбросов регене- рированный каучук. Примеси эти от- части придают готовому изделию те или иные требуемые качества, частью же служат для утяжеления товара, что ведет к его удешевлению. Все эти вещества употребляются тонко измельченными и в таком виде втираются на вальцах в каучуковые пла- стины до получения однородной массы. Из этой массы вырезаются по шабло- нам отдельные части нужного предмета, склеиваются по краям и подвергаются вулканизации. Так изготовляются га- лоши, шины и т. п. изделия. Если же изделия должны быть полыми, то ку- сками каучука нужных размеров напол- няют внутренность чугунной формы, помещая внутри некоторое количество воды или веществ, разлагающихся с вы- делением газов при сравнительно невы- сокой температуре, например углекис- лого аммония. Чугунную форму закрывают и на- гревают; вещество, находящееся внутри формы, образуя при нагревании газы или пары, оказывает давление на кау- чук и заставляет его выполнить в точ- ности все детали формы. Полученный предмет вынимают из формы горячим; если при этом употреблялась вода, то, прокалывая предмет, выпускают пары во избежание спадания формы при охлаждении; если нужно, его надувают воздухом и подвергают вулканизации. Таким путем изготовляются мячи, куклы, хирургические предметы и т. п. Чтобы сырые изделия не приставали к формам, поверхность последних по- сыпают тальком. Вулканизация резиновых изделий ве- дется горячим или холодным путем. В первом случае в состав массы, из которой приготовлено изделие, входит Рис. 234. Пресс для вулканизации резиновых изделий. обязательно сера, которая и производит вулканизацию. Изделие, приготовлен- ное из такой массы, помещают в гори- зонтальный котел и нагревают. В случае изготовления плоских предметов их вулканизируют не в котлах, а под прес- сами (один из таких прессов изобра- жен на рис. 234) между плитами, обо- греваемыми паром. При холодном способе предмет, под- лежащий вулканизации, помещают на короткое время в раствор хлористой серы в сероуглероде, затем промывают в воде и высушивают. Так как раствор
РАЗНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ И ДРУГИЕ ПРОИЗВОДСТВА 261 хлористой серы с трудом проникает внутрь изделия, а вулканизирует глав* ным образом снаружи, то по этому методу подвергаются вулканизации лишь небольшие предметы. Главным действующим веществом при вулкани- зации является сера, но сущность про- цесса вулканизации до сих пор еще не достаточно выяснена; есть основа- ние полагать, что при этом получается соединение серы с каучуком, и резко изменяются в нужную сторону свой- ства резины. Твердым каучуком, или эбонитом, называется кау- чук, измененный продол- жительным действием боль- шого количества серы. Под- готовка к получению эбо- нита протекает так же, как и при производстве мягких изделий. Затем из подгото- вленного каучука готовят смесь с большие содержа- нием серы и других веществ, как то: асфальта, углекисло- го магния, канифоли, мине- ральных красок и т. п., и подвергают продолжитель- ной вулканизации (от 2 до 10 часов). В зависимости от содержания серы—а оно колеблется от 18 до 40%— и продолжительности вулканизации по- лучают более или менее твердый рого- образный продукт, обладающий в то же время пластичностью. Эбонит плохо проводит электричество и служит вели- колепным изоляционным средством. Крепкие кислоты, серная и соляная, на него не действуют, а потому он употре- бляется в технике в качестве кислото- упорного материала* Ввиду легкости обработки и способности принимать полировку эбонит во многих случаях идет для замены дерева или рога при изготовлении галантерейных вещей, хирургических инструментов, зубных протезов и т. п. Гуттаперча является веществом, близко стоящим к каучуку* Добывается она из сока деревьев, произрастающих в Ост-Индии и на Зондских островах. Добыча ее ведется большей частью примитивно. Дерево срубают, выпу- скают сок, снимая кору, в подставлен- ный сосуд, а застывший сок снимают скребками. Такой способ получения гуттаперчи на Суматре изображен на рис. 235. В более редких случаях сок добывают подсочкой или же экстраги- рованием из листьев и молодых ветвей. Свернувшийся сок очищают кипяче- нием с водой, измельчением на различ- ных аппаратах и прессованием. Гутта- Рис. 23б. Добыча гуттаперчи. перча отличается от каучука упруго- стью. Она является дурным проводником тепла и электричества, водонепроницае- ма, хорошо противостоит действию кис- лот и щелочей. Гуттаперча идет для изготовления электрических кабелей (в качестве предохраняющей оболочки), для кислотоупорных изделий, для пла- стических орнаментов, зубных пломб, хирургических и т. п. предметов. Балата. Чрезвычайно похожим на гуттаперчу веществом является б а- л а т а, добываемая из сока дерева, рас- тущего в Гвинее и Венецуэле. Добыча ведется подсочкой, а обработка так же, как и при получении гуттаперчи. Ба- лата употребляется главным образом при изготовлении приводных ремней. Для этого ее растворяют в бензине и таким раствором пропитывают прочную
262 ИНЖ. П. А. МОШКИН ткань. По удалении растворителя опе- рацию повторяют до образования слоя нужной толщины и пропускают через каландр (см. „Писчебумажное производ- ство44), не подвергая вулканизации, кото- рая в данном случае является излишней. Ремни из балаты хорошо противостоят действию различных паров и газов, а потому находят себе применение, напри- мер в химических производствах. ЦЕЛЛУЛОИД И ИЗДЕЛИЯ ИЗ НЕГО. Целлулоидом называется вещество, получаемое из обработанной особым образом клетчатки и камфары. Клет- чатка (см. „Текстильная промышлен- ность44) в особо чистом виде содержится в хлопке. Такого рода клетчатку в виде тряпок, сырого хлопка, отбросов при прядении подвергают действию смеси серной и азотной кислот. При этом азотная кислота действует на клетчатку и образует продукт, называемый нитро- клетчаткой (см. „Взрывчатые веще- ства44.). Нитроклетчатка имеет большое применение; она употребляется как взрывчатое вещество и для изготовле- ния искусственного шелка и целлу- лоида. В последнем случае нитро- клетчатка, хорошо промытая, смеши- вается в тестомесильных машинах с камфарой в количестве 40—50% от веса нитроклетчатки. В случае на- добности сюда прибавляют краски, раз- личные минеральные вещества и т. п. примеси. Полученную массу Прессуют в гидравлических прессах или про- пускают через нагретые вальцы, из которых целлулоид поступает в виде пластин, палоки т. п. в про- дажу. Так как целлулоид обладает большой пластичностью, особенно при нагрева- нии, то изделия из него изготовляются путем формования и прессования в на- гретом состоянии. Пресс для изготовле- ния трубок из целлулоида изображен на рис. 236. Здесь целлулоид поме- щается в левой части аппарата в ци- линдре, обогреваемом горячей водой. Давлением поршня целлулоид протал- кивается через отверстие мундштука, в котором концентрически вставлен металлический штифт. Другим спосо- бом получения целлулоидных изде- лий является обработка на токарном станке. Несмотря на то, что целлулоид обла- дает крупным недостатком — он чрез- вычайно огнеопасен, а будучи нагрет до 150° даже взрывается от удара,— все же изделия из него получили ши- рокое распространение. В довоенное время к нам ввозилось свыше 600 т сырого целлулоида в год. Из целлулоида изготовляются раз- личные изделия: гребни, гребенки, щетки, разного рода галантерейные вещи, детские игрушки, манжеты, во- ротнички, фортепианные клавиши, ими- Рис. 236. Пресс для изготовления целлулоид- ных трубок. тации слоновой кости, коралла, чере- пахи, янтаря и пр. Целлулоид идет также для изготовления лаков. Особо широкое потребление целлулоид полу- чил в фотографии и кинематографии. Из него изготовляются прозрачные пленки, на которых воспроизводится изображение. Огнеопасность целлулоида вызвала целый ряд предложений различных веществ, могущих его заменить. Боль- шие старания были приложены к тому, чтобы сделать неогнеопасной кинемато- графическую пленку, которой прихо- дится находиться по близости с таким источником света и тепла, как воль- това дуга, но до сих пор вполне удач- ного разрешения этой задачи еще не найдено.
РАЗНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ И ДРУГИЕ ПРОИЗВОДСТВА 263 ПРОИЗВОДСТВО КАРАНДАШЕЙ <). Первые карандаши появились в XVI столетии в Англии. Они готовились из графита, добываемого в графитовых копях в Борродэле. Из графита выпи- ливали сперва тонкие пластинки, кото- рые затем разрезались на квадратные стержни. Эти стержни в дальнейшем вставлялись в деревянную оправу. В настоящее время применяют гра- фит низшего качества, графитовые от- бросы и графитовую мелочь. Процесс получения карандашей состоит из двух операций: 1) пригото- вление графитовых стержней, 2) при- готовление деревянной оправы. Для приготовления графитовых стер- жней графит измельчают и смешивают с белой глиной, смоченной водой до получения теста. Иногда вместо глины применяют клей, камедь и другие склеи- вающие вещества: Для лучшего сме- шения массу несколько раз пропускают между двумя вращающимися вальцами и затем плотно набивают ею стальной цилиндр, в дне которого имеется от- верстие, круглое или четырехугольное, в зависимости от того, какого сечения графитовый стержень желают полу- чить. В этот цилиндр вставляется itop- шень, который с силой давит на массу и выдавливает из цилиндра через от- верстие непрерывную сгибающуюся графитовую нить, которая укладывается рабочим на доску, снабженную с двух противоположных сторон бортами. Уло- жив нить по всей длине доски, рабо- чий обрывает ее и рядом снова укла- дывает другую нить и т. д. до тех пор, пока он не покроет всей доски. После этого уложенные на доске графитовые стержни слегка подсушивают на воз- духе с таким расчетом, чтобы они не гнулись, и режут их на отдельные стержни, соответствующие длине ка- рандаша. Подсушенные стержни в вертикаль- ном положении помещаются в цилиндры из обожженной глины, которые закры- ваются глиняной же крышкой и вно- г) Статья проф. И. М. Лукьянова. сятся в печь, где подвергаются силь- ному обжигу при температуре в 1 000— 1 100° Ц. Содержание глины колеблется в пре- делах от 0,6 до 2%. Чем больше глины, тем тверже получается карандаш. Для изготовления цветных ка- рандашей применяют смесь каолина (минерал) с минеральными красками: ультрамарином, киноварью и т. п. Цвет- ные стержни не обжигаются. Так называемые чернильные ка- рандаши готовятся из смеси графита с глиной с добавкой анилиновых красок. Приготовленные тем или иным спо- собом стержни, или как их называют „сердечники44, помещают в дере- вянную оправу. Для деревянной оболочки карандашей обычно применяются мягкие породы дерева, например виргинский кедр, ко- торый растет в Америке и расцени- вается очень дорого; применяют также более дешевый вест-индский кедр. В СССР карандашные фабрики поль- зуются местными деревьями с мягкой древесиной: лийой, ольхой, белым бу- ком: реже — сосноц и липой. Деревья режутся на поленья, длина которых немного превышает длину ка- рандаша. Эти поленья при изготовле- нии карандашей наиболее часто встре- чаемого размера разрезаются вдоль на дощечки длиною около 20 см и ши- риною около 5 см. Дощечки эти поме- щаются в стальные сосуды, в которые загружается раствор какой-либо краски (например нигрозина); в этих сосудах, называемых автоклавами, раствор крас- ки находится под давлением, благодаря чему в течение нескольких дней все дерево пропитывается краской, которая белой древесине придает приятный се- рый или розовый цвет, что зависит от цвета применяемой краски. При употреблении кедра нет смысла вести окрашивание древесины, так как кедр имеет сам по себе приятную ро- зовую окраску. Окрашенные дощечки поступают в особые деревообделочные машины.
364 ПРОФ. П. М. ЛУКЬЯНОВ Первая машина состругивает боковую крышку дощечки (рис. 237) а, вторая— остругивает одну поверхность дощечки Ъ и одновременно делает на этой по- верхности пять полукруглых канавок для графитового стержня. Эта поверхность с канавками нама- зывается столярным клеем, в канавки В случае выработки круглых ка- рандашей углубления делают иной формы, как это показано на рисун- ке 239. Полученные карандаши той или иной формы полируют, подвергают окраске и снабжают клеймом фирмы и указа- нием номера карандаша. Рис» 237. Рис. 238. Рис. 240. Последовательные стадии изготовления карандашей. Рис. 239. вкладываются графитовые стержни, и сверху накладывается такая же дощечка с канавками. Две склеенных таким обра- зом дощечки, между которыми нахо- дятся пять графитовых стержней (см. рис. 238), поступают в особую машину, которая в случае выработки шести- гранных карандашей выстругивает вдоль доски углубления, как это по- казано на рис. 240. Затем дощечку перевертывают и с противоположной стороны делают на машине такие же углубления (см. пунктир на рис. 240); благодаря этому дощечка разделяется на 5 карандашей, Чаще всего применяются карандаши, выпускающиеся под № 2. Чем выше номер, тем тверже карандаш. Для чер- тежных работ применяются карандаши № 4 и редко выше. Цветные каран- даши по своей крепости сильно усту- пают графитовым. Стержни последних при умелой чинке карандашей не ло- маются, в то время как стержень цвет- ных карандашей очень хрупок. При падении цветных карандашей стер- жень их внутри деревянной оправы разбивается, и при чинке такого карандаша вываливаются отдельные кусочки стержня,
РАЗНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ И ДРУГИЕ ПРОИЗВОДСТВА 36S ПРОИЗВОДСТВО ЧЕРНИЛ <). Те знания я завоевания в науке, которыми располагает человечество в настоящее время, не могли бы быть приобретены столь скоро, если бы люди не научились еще в древние времена записывать результаты своих опытов и исследований условными знаками (бук- вами) с помощью особых жидкостей, оставлявших прочный и видимый гла- зом след на различных твердых пред- метах,. Такие жидкости мы называем чернилами. Считают, что первыми фабрикантами чернил являлись егип- тяне. Следы письменных знаков егип- тян, нанесенные на различных пред- метах 4000 лет тому назад, сохрани- лись до настоящего времени. Это говорит за то, что чернила древних были очень устойчивы по отношению к воздей- ствию на них воздуха и влаги. Чернила египтян похожи на тушь * 2) китай- цев и японцев ц по своему составу представляют мельчайшие частицы углерода, взвешенные в особой жид- кости. Чернила прежде всего должны быть устойчивы по отношению к воздуху и воде и оставлять на бумаге резкую окраску. В прежние времена писали гусиными перьями, но с развитием ме- таллургической промышленности стали употреблять перья металлические; по- этому чернила не должны действовать разрушающе на стальные перья. Так как тушь, обладая большей устойчи- востью к воздуху и воде, все-таки мо- жет быть легко снята с бумаги острым ножем или другим режущим предме- том, то чернила должны обладать свой- ством проникать внутрь бумаги и быть устойчивыми по отношению к химиче- ским реактивам, что имеет весьма боль- шое значение при подписании важных документов. Чернила не должны содер- жать нерастворимых твердых веществ и должны легко сходить с пера, чтобы <) Статья инж. С. А. Ивлева. 2) Тушь — особые сорта чернил, применяе- мые для чертежей. можно было провести самую тонкую линию. Кроме того чернила не должны по- крываться плесенью. Получить чернила, на которые совершенно не действо- вали бы все химические реактивы, почти невозможно. В большей мере, чем другие чернила, этими свойствами обладает тушь; но она довольно легко, как ука- зано выше, может быть удалена подска- бливанием. Сорта чернил и их приме- нение весьма разнообразны. В больших количествах они применяются в канце- ляриях учреждений, в школах, частной жизни и пр. По цвету они разделя- ются на черные, красные, фиолетовые, зеленые и др Применяемые до настоящего времени черные чернила можно разделить на содержащие дубильные кислоты и не содержащие таковые. Дубильные кис- лоты (см. „Кожевенное производство*), применяемые при изготовлении чернил, получают главным образом из чер- нильных орешков. Сырыми материалами для получения черных чернил, содер- жащих дубильную кислоту, служат вода, дубильная кислота, железные соли (см. „Производство железного купо- роса*), загустители (вещества, которые делают чернила менее текучими), анти- септики (вещества, предохраняющие чернила от плесени) и пр. Вода, употребляемая при изгото- влении чернил, не должна содержать посторонних примесей, дающих нерас- творимые в воде соединения с дубиль- ной кислотой. Этому условию удовле- творяет дождевая или дестиллированная вода (т.-е. вода, полученная охлажде- нием пара). В качестве антисептика приме- няют фенол (карболовая кислота, см. „Сухая перегонка каменных углей*), салициловую кислоту, креозот, гвоз- дичное масло и др. Загустителями служат аравий- ская камедь — гумми-арабик, сахар, декстрин (см. „Крахмальное производ- ство*). 1
ИНЖ. С. А. ИВЛЕВ Укажем на один из многих рецептов приготовления черных чернил, содер- жащих дубильную кислоту: Чернильных орешков .... 120 г Железного купороса..... 80 „ Аравийской камеди . . . . 80 „ Воды..................... 2400 „ Креозота............... 1 „ Эти количества могут быть по же- ланию соответственно увеличены. Са- мый способ изготовления состоит в сле- дующем. Чернильные орешки расти- рают, а затем обливают 600 г воды. В остальных 1 800 г воды растворяют железный купорос, камедь и креозот и вливают этот раствор в настой орешков. Жидкость быстро окрашивается в тем- ный цвет, но становится устойчивой по прошествии не менее двух недель. По прошествии указанного времени от- стоявшуюся жидкость сливают через холщевый мешок и разливают в бу- тылки. Эти чернцла все-таки при про- должительном стоянии дают осадок. Чтобы избежать этого недостатка, в чер- нила вводят уксусную кислоту (см. „Су- хая перегонка дерева*), которая раство- ряет дающие осадок железные соедине- ния дубидьной кислоты. Такие чернила называются ализариновыми. По названию эти чернила должны со- держать как будто бы ализарин, дорого стоящее красящее вещество. Впервые изготовленные ализариновые чернила действительна содержали ализарин, но в-настоящее, время большинство этих чернил ализарина не содержит. Ализариновые чернила оставляют на бумаге след зеленого цвета, с тече- нием времени темнеющий. Они обла- дают большой текучестью. Недостатком их является временная светлая окраска после написания. Для устранения этого недостатка к ним добавляют искусствен- ные красящие вещества, например ин- дигокармин и др. Рецепт для получения ализариновых чернила таков: Чернильных орешков .... 1 000 г Железного купороса . . . 600 „ Аравийской камеди .... 100 „ Воды ..................... 2 000 „ Уксусной кислоты (пятипро- центной) .............. 10000 г Густого раствора индиго- кармина ................. 100 „ Способ приготовления следующий. Чернильные орешки размалывают, об- ливают уксусной кислотой и оставляют дня на 4—5. Раствор сливают через холщевый мешок. Растворяют в ука- занном количестве воды остальные со- ставные части и оба раствора смеши- вают; тотчас же получается окрашенная жидкость, годная к употреблению. Ан- тисептики не добавляется, так как уксусная кислота предохраняет чер- нила от плесени. Все разнообразные сорта чернил, приготовляемые из дубильных кислот, при загущении образуют студенистый осадок. Во избежание этого чернила готовят из таких веществ, которые да- вали бы растворы этих веществ и не выделяли бы вязких осадков. Одним из таких веществ является экс- тракт (вытяжка) синего сандала — де- рева, растущего в Америке. Этот экстракт, после добавления к нему хромовокислого калия, дает черные чернила. Состав их таков: Экстракта синего сандала . . 400 г Хромовокислого калия ... 2 „ Воды.................... 2000 „ Кроме чернил, главной составной частью которых являются вещества растительного происхождения, боль- шим распространением, особенно в на- стоящее время, пользуются чернила всех цветов, приготовляемые из искус- ственных красок (см. „Анилиновые краски*). Для изготовления черных чернил берут анилиновые краски чер- ного цвета, растворимые в воде или спирте: Нигрозина................ 200 г Спирта................... 800 „ Уксусной кислоты........... 1 „ Воды...................к 10 000 „ Красные чернила готовят растворе- нием фуксина или эозина в воде с до- бавкой загустителя (гумми-арабика),
РАЗНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ И ДРУГИЕ ПРОИЗВОДСТВА 267 синие — растворением анилиновой си- ней, зеленые — из метиловой зеленой и фиолетовые — из метиловой фиолето- вой. Количество растворяемой краски — примерно 2 весовых части краски на 100 или 200 весовых частей воды. Все описанные чернила обладают хорошими качествами: они устойчивы по отношению к воздуху и воде и бы- стро высыхают. Во многих случаях требуется снять копию с написанного. Для этой цели применяются так называемые копиро- вальные чернила. По своему составу эти чернила похожи на обыкновенные. Цвета копировальных чернил бывают самые разнообразные. Наилучшими считаются копироваль- ные черные, приготовляемые из ани- линовых красок. Они обладают свой- ством долгое время не усыхать; поэтому простым наложением копировальной бумаги (тонкой, иногда в общежитии называемой папиросной) получают отпечаток написанного. Вот состав одного из многих сортов копиро- вальных чернил: Синей анилиновой краски . 400 г Алюминиевых квасцов . . . 200 „ Глицерина................ 14 000 г Воды .................... 28 000 „ Большое применение находят чер- нила (краски) для печатей. Эти чернила не должны усыхать, а также не должны содержать твердых веществ, могущих забивать углубления резиновых печатей, пользующихся большим распростране- нием во всех учреждениях. Самой рас- пространенной краской для печатей является фиолетовая. Состав ее таков: Фиолетовой метиловой краски 250 г Декстрина................. 2000 „ Дестиллированной (перегнан- ной) воды............... 2000 ., Глицерина................ 96 000 „ Эти краски бывают различных цветов. Кроме описанных чернил имеются и другие, которые употребляются для самых разнообразных целей, как то: писания на стекле, металле, бельеце- реве. Существуют также специальные литографские чернила (тушь, см. „По- лиграфическое производство1*) и чернила для гектографов (размножающих аппа- ратов) и пр.
XVI. ТЕКСТИЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ. Иною. Н. Н. Малютин. Прядильные волокна. Растительные волокна» Рассматривая любую ткань, нетрудна заметить, что она состоит из нитей, переплетающихся между собой в строго определенном порядке. Отдельные нити ткани, на- зываемые пряжей, в свою очередь, легко разделяются на тонкие волоски— волоконца, В разных тканях эти во- локонца могут быть различного про- исхождения, но в общем все они на- зываются прядильными волок- нами и служат основным материалом для текстильной промышленности, пере- рабатывающей их в пряжу, ткани и другие изделия, необходимые главным образом для изготовления одежды. Удовлетворяя одну из самых насущ- ных потребностей человека, давая ему материал для одежды, текстильная промышленность в каждой культурной стране занимает одно из первых мест среди других отраслей промышленности как по числу занятых в производстве рабочих, так и по ценности произво- димых продуктов. Прядильные волокна, перерабатывае- мые текстильной промышленностью, можно разделить на две группы: во- локна растительные, например хлопковые, и волокна животного происхождения, как шерсть и шелк. Только для специальных технических целей применяется минерал — горный лен, или азбест, легко разделяющийся на отдельные волокна. Как известно, каждое растение и все части его построены из мельчай- ших ячеек — клеточек, соединен- ных между собой межклеточными ве- ществами. Стенки растительных клеток состоят из клетчатки, или целлюлозы,— вещества, содержащего в своем составе углерод, водород и кислород. Целлю- лоза принадлежит к группе химиче- ских соединений, называемой углево- дами (см. „Крахмал, сахар44). Каждое прядильное растительное волокно, яв- ляясь частью растения, точно так же представляет одну растительную клетку или целый их пучок. Далеко не все растительные клетки могут служить прядильными волокнами. Для прядения требуются узкие, длинные клеточки, гибкие, эластичные и в то же время достаточно крепкие; стенки клеток должны состоять по возможности из чистой целлюлозы, мало загрязненной другими веществами при чем необходимо, чтобы все загряз- нения легко удалялись и не мешали в дальнейшем крашению и отделке пряжи и ткани. Применяемые прядильные раститель- ные волокна можно разделать на две главных группы: 1) волокна, доста- вляемые семенами растений, например
ТЕКСТИЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 269 волокна хлопка, 2) волокна, получае- мые из стеблей растений,— в эту груп- пу войдут лен, пенька, джут и другие, менее важные волокна. Хлопком называют волоски, покры- вающие семена хлопчатника — растения, которое специально разво- дится для получения прядильного во- локна. Хлопчатник вызревает только в тех местах земного шара, где до- статочно тепла, солнца и влаги. Благоприятный климат и подходя- щая почва для произрастания хлопка Рис. 241. Хлопчатник. встречаются во многих местах земного шара, но для мировой текстильной промышленности особо важное значе- ние имеют плантации хлопка в Северо- Американских Соединенных Штатах, Индии и Египте. У нас в СССР хло- пок разводится в Туркменистане, Узбе- кистане и на Кавказе. Хлопчатник (рис. 241) дает плод- коробочку, которая по вызревании растрескивается, и из нее легко достать семена, сплошь покрытые волоконцами хлопка (рис. 242). Собирают хлопок вместе с семенами вручную. Предлагались различные машины для сбора хлопка, но они не получили распространения. В среднем, с 1 гектара собирают 900 кг хлопка (вместе с семенами), так называемого хлопка-сырца (или с одной де- сятины 985 кг). Собранный хлопок поступает на хлопкоочистительные заводы, где во- локна отделяются от семени при по- мощи машин, называемых джинами. Отделенное волокно прессуется в гид- равлических, или винтовых, прессах в кипы; хлопок, плотно спрессованный Рис. 242. Плод хлопчатника. в кипах, меньше занимает места при перевозке, чем рыхлое волокно, и, кроме того, не так легко сгорает и меньше впитывает воды. В виде кип, весом около 200 кг каждая, обернутых ме- шенной джутовой тканью и стянутых железными обручами, хлопок напра- вляется на прядильные фабрики. Из хлопка сырца очищается только */з по его весу чистого волокна, осталь- ные 2/3 приходятся на семя. Хлопко- вое семя богато маслом (около \/6 от веса семени), которое выделяется из него на маслобойных заводах. Хлопко- вое масло идет в пищу, на производ- ство мыла, для освещения, для сма- зочных материалов и других целей, а оставшийся после выделения семян жмых, содержащий некоторое коли- чество масла и белковые вещества, представляет ценное питательное ве- щество для скота. Перед выделением масла с хлопковых семян на особых
wo инж, И. Н. МАЛЮТИН машинах удаляются оставшиеся после обработки на джинах более короткие волоконца, которые идут для плохих сортов пряжи, для изготовления ваты и называются линтером. Самый ко- роткий пух с семян—делинт — по- лучается обработкой шелухи, которая удаляется с семян до выделения масла. Делинт идет для приготовления без- дымного пороха и искусственного шелка. Для дальнейшей переработки хлопка на пряжу весьма важное значение имеют длина, тонина, крепость, гиб- кость и эластичность волокна. Чем длиннее волокно, тем крепче, ровнее и глаже пряжа. Длина волокна бывает различна у различных сортов хлопка; изменяется она от 6 до 56 мм, Чаще других перерабатываются хлопки с длиной волокна от 20 до 30 мм. То- нина хлопка незначительна в сравне- нии с длиною и выражается сотыми долями миллиметра: 0,025—0,015 мм. Имеет значение для дальнейшией пере- работки и цвет волокон. Лучшие сорта американского хлопка чисто белого цвета. Обычно цвет хлопка белый с желтоватым оттенком. Кроме целлюлозы, которой в хлопке около 9О°/о, хлопок содержит около 8% воды. Вода может быть удалена высушиванием, но затем вновь при- тягивается из воздуха, всегда содер- жащего влагу. Указанный процент содержания воды можно считать нор- мальным, но хлопок может поглотить и значительно большее количество воды. Поэтому при покупке хлопка обращают внимание на его влажность, и если она превышает нормальную, то делают скидку. Остальные вещества содержатся в хлопке в незначитель- ном количестве: около 0,5°/0 воско- образных и жировых веществ, немно- гим больше азотистых веществ, а при сожжении хлопка получается около 1°/0 золы, что указывает на присут- ствие в волокне минеральных веществ. Хлопок выделяется среди других прядильных волокон простотой добы- вания, ценными прядильными свой- ствами и чистотой волокна, требую- щего сравнительно небольшой очистки для крашения и получения беленого товара. Поэтому неудивительно, что хлопка добывается больше, чем всех других волокон. Первое место по сбору хлопка при- надлежит Соединенным Штатам Сев. Америки. Значительное количество хлопка доставляют также Британская Индия и Египет. Остальные страны имеют меньше значение для мировой добычи хлопка; довоенная Россия по добыче хлопка занимала четвертое ме- сто. Были годы, когда у нас добыва- лось 356 000 т хлопка, что составляло 70—75°/0 хлопка, необходимого для русских фабрик. Остальные 20—15°/0 ввозйлись из Америки, Египта й дру- гих стран. За время революции пло- щадь посевов хлопка в Туркестане и Закавказье значительно сократилась, и в 1922 году было собрано лишь 50000 т волокон, но в настоящее время хлопководство в СССР посте- пенно восстанавливается, и в 1926 году было собрано около 180000 m. В по- следнее время принимаются энергичные меры для восстановления хлопковод- ства в Туркестане с тем, чтобы в бли- жайшее время довести его, по крайней мере, до прежних размеров. Лен. Льняное волокно добывается из стеблей льна, который может про- израстать во всех странах с умерен- ным климатом и представляет собою однолетнее растение с длинным (до одного метра) стеблем. На рис. 243 показан разрез льняного стебля. Во- локна льна заключены во втором лу- бяном Слое, который тесно связан с наружной кожицей и внутренним древесинным слоем. Таким образом льняное волокно не дается природой в готовом виде, как хлопковое; лен приходится выделять из стеблей растения, на что затрачи- вается много времени и труда. Лен разводится одновременно и на семя и на волокна. Хорошее волокно дает лен долгунец с прямым и длинным стеблем. На семя более при- годен лен кудряш ветвистый, дающий больше семян. Льняное семя
ТЕКСТИЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 271 также представляет большую ценность: получаемое из него льняное масло идет в пищу и для приготовления олифы, применяющейся в малярном и типографском деле. Когда лен созреет, его выдергивают, тягают вместе с корнем, сушат в са- раях или на поле, отделяют семенные головки и получившиеся стебли, на- зываемые трестой, подвергают моч- ке. Во время мочки межклеточные вещества, склеивающие лубяные во- локна с соседними слоями, подвер- Рис. 243. Разрез льняного стебля. гаются брожению, растворяются и освобождают пучки волокон, которые легко затем отделить механической обработкой от кожицы и древесины. Обычная сельскохозяйственная мочка производится двумя способами: при- меняют или росяную мочку — стла- ние, или водяную мочку. В первом случае треста расстилается тонким слоем на лугах в течение 4—8 недель и подвергается действию росы, дождя и воздуха. Водяная мочка производится в хо- лодной стоячей или проточной воде. Она продолжается меньше, чем росе- ние— около 8—14 дней, — при чем за ней можно следить, по пузырькам газа, который выделяется при броже- нии межклеточных веществ. Лен моче не ц получается крепче льна стланца, и мочка идет скорее, чем стлание. Вымоченный лен сушится и затем мнется для разделения древесины на мелкие части. Мятье льна производится или на ручных мялках, или на маши- нах, в которых пучки льна проходят между двумя зубчатыми вальцами, разламывающими на мелкие части дре- весину стебля. Удаление изломанной древесины — костры — достигается трепанием. Самым простым инструментом для этой цели является деревянный нож, уда- ряя которым по пучку льняных воло- кон отбивают костру. Быстрее идет трепание на машинах, в которых де- ревянные ножи насажены на вращаю- щееся колесо. Одновременно с кострой удаляются и более короткие волокна; их собирают и продают как паклю. Полученное техническое льняное волокно представляет небольшую по весу часть всего растения. Из 100 ве- совых частей растения 33 части при- ходятся на долю семенных коробочек и 67 частей на стебель. После мочки стебель теряет почти половину своего веса, а по удалении костры остается около 7 частей технического волокна. Техническое льняное волокно пред- ставляет собой пучок склеенных между собою небольших льняных волоконец. Длина технического волокна колеблется от 70 до 100 см. Отдельные волоконца имеют значительно меньшую длину: 20—40 мм при толщине от 12 до 30 тысячных долей мм. Льняное волокно не так эластично, как хлопковое, и лучше проводит тепло (льняные ткани холодят). Цвет волокна светлосерый с различными оттенками. В волокне содержится около 6—7% воды, но в сырых местах влаж- ность льна может значительно по- выситься. Так же, как хлопковое, льня- ное волокно состоит главным образом из целлюлозы. Но в льняном волокне ее содержится от 85 до 70%, и она сильно загрязнена так называемыми пектиновыми веществами. Кроме пек- тиновых веществ, льняное волокно со- держит жировые, воскообразные и минеральные вещества. Для нашей страны лен имеет осо- бенное значение. Из всего количества льна, добывавшегося до войны во всем
212 ИНЖ. И Н. МАЛЮТИН мире, 3/4 приходилось на долю России. В 1909—1913 годах Россия произво- дила 420 000 m льна. Из них 82 000 т перерабатывались русскими фабриками, около 50 000 т в крестьянских хозяй- ствах и около 290 000 т вывозилось за границу, где большинство льняных фа- брик работало на русском волокне. За годы войны и революции льноводство сократилось, но теперь оправляется и несмотря на отпадение нескольких льноводческих губерний, вошедших в состав Эстонии, Латвии, Литвы и Польши, дает лен не только для соб- ственного потребления, но и для вы- воза за границу. Описанный выше способ обработки льна по отдельным крестьянским хо- зяйствам сохранился с незапамятных времен и имеет целый ряд недостат- ков. Однородное неповрежденное во- локно с небольшой потерей на очески легче будет получить, если первичная обработка льна — мочка, мятье, тре- панье — перейдет в руки государствен- ных или кооперативных заводов, где эти операции могут производиться под наблюдением специалистов с примене- нием более усовершенствованных ма- шин и способов обработки. В настоя- щее время в СССР имеются заводы для тепловой мочки льна. Пенька. Пеньковое волокно добы- вается из однолетнего растения — конопли. Способ обработки конопли имеет много общего с обработкой льна. Техническое пеньковое волокно до- стигает до 1—2 м длины. Оно состоит из ряда маленьких волоконец длиной в 15—20 мм. Пеньковое волокно грубее, чем льняное, слабее его и идет для про- изводства грубых мешечных тканей, шпагата, веревок, канатов и пр. По количеству добываемой пеньки Россия стояла на первом месте, давая 2/3 мировой добычи. Приблизительно 72 (около 164000 т) вывозилась за границу, но за последние годы перед мировой войной русскую пеньку стал вытеснять джут. Лучшие сорта пеньки, отличающиеся тонкостью волокна, бле- ском и белизной дает итальянская конопля. Джут получается из особого ра- стения, разводимого в большом коли- честве в Британской Индии. Для от- деления волокнистого слоя, стебли растения подвергаются мочке и затем с них сдирают волокнистый слой в виде лент, которые поступают затем в пря- дильно-джутовые фабрики. Техниче- ское волокно достигает м длины. Оно прочно склеено из малень- ких волоконец, длиной всего в 0,8— 4 мм. Джут дает сильно одревеснелые волокна, по крепости и мягкости уступающие льну и пеньке. Джутовое волокно идет главным образом для производства мешечных тканей. Джут занимает видное место среди других прядильных волокон. У нас своего джута не имелось, и он ввозился в ко- количестве около 49000 т. На юге СССР ставятся опыты по разведению кенафа, который дает волокно, заме- няющее джут. Рами, или китайская крапива. Во- локна, получаемые из этого растения, разводимого в Китае и Японии, отли- чаются большой длиной, прочностью (превышающей прочность льна и дру- гих растительных и животных воло- кон), шелковистым блеском, легко под- даются отбелке и окраске и могут, в некоторых случаях, заменять шелк. (Всего добывается около 40 000 т в год.) Хлопок, лен, пенька, в меньшей степени джут, являются главными рас- тительными волокнами для наших прядильных фабрик. На Западе и в Америке применяется, кроме них, целый ряд других волокон, ввозимых из тропических стран. Но большая часть их идет на упаковочные ткани и для других технических целей (канаты, веревки и пр.). Из этих волокон следует упомянуть манильскую пеньку, ввозимую с Филиппинских островов и попадавшую в Россию в виде снопо- вязального шпагата, и сизаль, ново- зеландский лен, получающийся из ли- стьев растений тех же названий. В Туркменистане по берегам рек име-
ТЕКСТИЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 273 ются громадные заросли полукустар- ника кендыря. Кендырь дает хорошее прядильное волокно, и в настояще вре- мя тщательно изучаются свойства кен- дыря и способы выделения этого во- локна из стеблей растения. Шерсть и волос животных* Обычно под шерстью всегда разумеют овечью шерсть, так как шерсть и волос дру- гих животных применяются в неболь- ших количествах. Волос, покрывающий кожу живот- ного, состоит из кератина — вещества, близкого по составу к веществу рогов, копыт, перьев. Своим корнем волос укреплен в волосяном мешечке, который образует кожа животного, и обильно смазывается потом и жиром из потовых и жировых же- лез, выходящих в волосяной мешочек. Жиропот склеивает отдельные шерстинки в ко- сичку, несколько косичек образуют штапель, а затем и отдельные штапеля слипаются в сплошной волосяной по- кров, который при стрижке не разделяется и снимается с овцы в виде рыхлого вой- лока, называемого руном. Свойства шерсти зависят от породы овцы и от условий, в которых она живет. Одним из важных свойств шерсти является ее извитость. Лучшие сорта шерсти всегда изогнуты в виде волнообразной линии, и, чем больше витков приходится на единицу длины, тем выше ценится шерсть. Существен- ное значение имеет тонина шерсти. Ценится наиболее тонкое и в то же время достаточно крепкое волокно. Толщина волокна, измеряемая под микроскопом, изменяется в пределах от 0,011 до 0,085 мм. Длина шерсти, измеряемая в расправленном от витков волокне, доходит до 40—45 мм. Обра- щают внимание на гибкость, упругость и растяжимость шерсти. Шерсть долж- на выдерживать значительное растя- жение без разрыва и затем снова воз- вращаться к длине, близкой к прежней. Известная гибкость также необходима, чтобы из шерсти легко можно было получить пряжу. Имеет значение и внешний вид волокна. Шерсть с бле- стящим волокном ценится дороже. Для разных тканей не все эти свойства одинаково важны. Для приготовления суконных тканей необходимы сильная извитость и тонина, длина же имеет меньшее значение. Для гладких тон- ких тканей требуется мало извитая шерсть, но с длинным, крепким и бе- лым волокном. Такая шерсть назы- вается камвольной в отличие от кардной, идущей на суконные ткани. Рис. 244. Мериносовая овца. Лучшие виды шерстей дают мерино- совые овцы (рис. 244). Родиной этих овец считается Испания, но затем они были вывезены и в другие страны, где скрещением местных пород с мерино- сами получились новые породы тонко- рунных овец. Туземные породы овец дают обычно грубое волокно, качество которого можно улучшить удачным подбором производителей. В 1913 году мировая добыча шер- сти составляла 1 429 000 т (т.-е. шерсть занимала третье место среди других прядильных волокон); из них на долю России приходилось 12°/0—172 000 m. Козья шерсть идет на платки, ткани и другие изделия. Особенно це- нится (благодаря своей тонине, мягко- сти и длине) шерсть ангорских (Ма- лая Азия) и кашемирских (Тибет) коз. п. м. Л у к I. я п о п. Популярпо-техпичоекая пнциклопрдия. 18
274 ИНЖ. И. Н. МАЛЮТИН Верблюжья шерсть. Разли- чают верблюжью шерсть тонкую и длинную (до 100 лслс) и более грубую, короткую (до 60 лслс). Идет для про- изводства сукон, технических тканей и других изделий. Кроме шерстей коз и верблюдов, применяется красно-ко- ричневая вигонь, шерсть викунии — животного, разводимого в Южной Африке, и шерсть немногих других животных этого типа. Коровий, телячий, некоторые сорта собачьего волоса в смеси с овечьей шерстью также идут на производство грубой пряжи или вой- локов. Заячий и кроличий волос употребляется вместе с овечьей шер- стью на производство пряжи и фет- ровых шЛяп. Конский волос идет для производства сит, набивки матра- цев и т. п. Щетина, представляющая волося- ной покров свиньи, так же, как и конский волос, не применяется для прядения. Она идет для приготовле- ния щеток и кистей и в сапожном деле. Количество щетины и качество ее зависят от породы животного и тех условий, в которых оно разводится. Чем меньше ухода за животным, чем суровее климат, тем длиннее и тверже получается щетина. Поэтому Россия с ее низкой культурой свиноводства издавна занимала первое место в мире по качеству щетины и в значительных количествах (около 2 840 т в год) вывозила ее за границу. Лучшей ще- тиной считается так называемая зимняя, получаемая зимой выдергиванием во- лоса из кожи заколотого животного, С одной свиньи собирают около фунта щетины. Лучшая длинная щетина ра- стет по хребту животного. (Длина ее доходит до 150 мм и больше.) Собран- ную по деревням щетину сортируют по длине, цвету и степени твердости. За время войны китайская и индий- ская щетина не могли заменить за границей русского продукта. Мойка шерсти. Состриженная с овцы шерсть сильно загрязнена жиром, потом и другими посторонними веществами. В грубой грязной шерсти часто содержит- ся только около 40 % чистого волокна, остальное приходится на жир (7%), грязь и пот (25%) и влагу. В мери- носовой грязной шерсти чистого во- локна еще меньше (20—30%). Боль- шая часть этих загрязнений удаляется промывкой. Частично шерсть может быть отмыта на животных, для чего их перед стрижкой перегоняют не- сколько раз через реку или обмывают водой из рукава. Более тщательная промывка шерсти производится на спе- циальных шерстомойнях, которые име- ются и при шерстопрядильных фа- бриках. Перед мытьем шерсть предварительно сортируют, так как не только шерсть различных овец, но и шерстяное во- локно, снятое с одного животного в разных местах, неодинаково по каче- ству. Лучшая шерсть получается с бо- ков, передних и задних ляжек и шеи. В каждом руне насчитывают до 14 участков, отличающихся по качеству волокна. Все загрязнения легко смываются с шерсти щелочными растворами. Но не все вещества с щелочными свой- ствами пригодны для мытья шерсти. Сильные щелочи, например едкое кали, едкий натр (каустическая сода), сода и поташ, разрушают шерстяное во- локно. Для мытья чаще всего берут мыло, не содержащее свободной едкой щелочи. Для грубых шерстей берут соду, которая в сильноразведенных растворах при 40—50° слабо действует на шерсть, но хорошо отмывает грязь, пот и жир. Промывают или в простых чанах, или в специальных машинах с механическим передвижением и ме- ханическим отжимом промываемой шерсти. После промывки следует сушка. Шелк. Самое красивое, прочное и вместе с тем самое дорогое текстиль- ное волокно вырабатывается шелко- вичным червем, который называется также тутовым шелкопрядом. Это насекомое выходит из яйца в виде червя, который через некоторое время окутывает себя оболочкой из тонкой нити, выделяемой его организмом. В
ТЕКСТИЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 275 этой оболочке, называемой коконом, червь превращается в куколку, а за- тем в бабочку, которая выходит из кокона. Бабочки-самки откладывают яички, из них выводятся черви и т. д. Нить, получаемая при размотке кокона, и называется шелком. Дороговизна телка станет понятной, если принять во вни- мание, что из каждого кокона еыходит около 1/б г шелка, т.-е. для получения одного кг шелка нужно вывести около 5 000 червей, которые требуют за собой тщательного ухода и специаль- ного корма. Шелкопряд питается только листьями тутового дерева, ко- торое растет лишь в местностях с те- плым климатом, почему и шелководство возможно только на юге. Были предложены и другие расте- ния для выкормки червей, но промыш- ленного значения они не получили. Выкормка шелковичных червей на- чинается весной. Яички, называемые греной, большею частью покупают в гренерных заведениях, специально занимающихся заготовлением здоровой, не зараженной болезненными микро- бами грены. Она хранится в холодном месте, и весной, когда температуру поднимают до 17° Ц, из нее выводятся черви, которых кормят молодым туто- вым листом. Когда червь достигает длины 4—7 см (приблизительно через 30 дней), он перестает расти и при- ступает к завивке кокона на приго- товленных сухих ветках или вениках (рис. 245). Червь завивает кокон около трех дней. Чтобы получить целый, легко разматывающийся кокон, жизнь куколки прерывают, убивая ее нагре- ванием воздуха или горячим паром. Для размотки коконы размачивают в теплой воде (около 40°), отыскивают конец нити, соединяют вместе 4—6 ни- тей и мотают на мотовила. Размотан- ный шелк называется гр еж ей, или шелком-сырцом. Волокно состоит из двух склеенных нитей, окруженных общей оболочкой. Внутренняя часть состоит из веще- ства, называемого фиброином; ве- щество оболочки называется с е р и- цином. Серицин смывается в мыль- ных растворах, и чистый шелк состоит из фиброинных волокон толщиной от 0,015 до 0,08 мм. Средняя фиброин- ная часть шелка-сырца бесцветная, прозрачная, с блестящей поверхностью. Окутывающая его серициновая обо- Рис*245. Три стадии образования кокона. лочка мутна, окрашена в различные слабые оттенки желтого и зеленого цвета и придает всему шелку-сырцу соответствующий оттенок. Шелк плохо проводит тепло и электричество и так же, как и другие волокна, содержит влагу. Нормальной считается влажность в 11%. Крепость шелка значительна и превышает крепость не только дру- гих волокон, но и крепость стальной проволоки той же толщины. Дикий шелк получается разматыва- нием коконов шелкопрядов, водящихся в лесах. Китайские и индийские дикие шелкопряды дают шелк коричневого цвета, называемый туссором. Он служит для выработки чесучи. В 1923 году мировое производство шелка составляло 57 500 т. 7/]0 этого 18*
ИНЖ. Н. Н. МАЛЮТИН 976 количества дали Япония и Китай, 3/]0 приходится на Италию. В СССР шел- ководство развито слабо. В Туркестане и на Кавказе раньше добывалось всего 500—550 w, остальные 1 500 т, не- обходимые для наших фабрик, ввози- лись из-за границы. Искусственный шелк* Остановимся те- перь на волокнах, получаемых на за- водах химическими способами. Эти волокна получили название искус- ственного шелка, так как по внешнему виду и сильному блеску они весьма похожи на естественный шелк, доставляемый шелкопрядом. По своему химическому составу искусственный шелк резко отличается от естествен- ного. Последний состоит из белкового вещества, между тем как искусствен- ный шелк изготовляется из целлюлозы и продуктов ее переработки. Для фа- брикации искусственного шелка берут хлопок, линтер, концы пряжи; чаще же применяют короткие целлюлозные волоконца, непригодные для получе- ния пряжи. Таковы, например, волокна получаемые из древесины после очистки ее от лигнина и других загрязняющих целлюлозу веществ, делинт и пр. Производство искусственного шелка заключается в том, что из целлюлозы, обрабатывая ее различными химиче- скими веществами, получают вязкую массу, которую продавливают затем через тончайшие отверстия. Выдавлен- ные струйки протягивают через ряд растворов, в которых они свертываются и затвердевают, превращаясь в гибкую нить — искусственный шелк. Различают 4 вида искусственного шелка: 1 .— Нитратный шелк, называемый по имени изобретателя шелком Ш а р- д оннэ. 2 .—Так называемый целлюлозный шелк Паули. 3 .— Вискозный шелк. 4 .— Ацетатный шелк. Нитратный шелк. Для получения искусственного шелка по нитратному способу требуется чистое хлопчато- бумажное волокно, не содержащее жира и других загрязняющих веществ. Первая операция заключается в обра- ботке целлюлозы смесью азотной и серной кислот, отчего целлюлоза переходит в нитроцеллюлозу. По внеш- нему виду последняя мало отличается от взятого целлюлозного волокна, но свойства ее иные, чем у целлюлозы. Так, она обладает взрывчатыми свой- ствами, легко воспламеняется, раство- ряется в эфире, давая коллодий, и т. д. К нитроцеллюлозам относится известное взрывчатое вещество пиро- ксилин, бездымный порох. После про- мывки и осторожного подсушивания, нитроцеллюлоза растворяется в смеси спирта и эфира, раствор фильтруется, отстаивается и затем продавливается через тончайшие отверстия. Выходящая тонкая струйка проводится в теплую воду, которая отмывает спирт, испаряет жир, растворявший Нитроцеллюлозу, и она получается в виде тонкой гиб- кой нити, легко воспламеняющейся и еще непригодной для употребления. Ее поэтому обрабатывают сернистыми щелочами, которые снова превращают нитроцеллюлозу в целлюлозу. Этот способ приготовления искусственного шелка наиболее дорогой, так как спирт и эфир не удается уловить без потерь, а азотная кислота совсем не возвра- щается в производство. Шелк Паули получается из целлю- лозы, растворенной в аммиачно-медном растворе (готовится из медного купороса и аммиака). Растворенная целлюлоза вновь выделяется, если добавить в рас- твор кислоты или крепкой щелочи. Этими свойствами раствора и поль- зуются для получения искусственного шелка, выдавливая через тонкое отвер- стие струйки раствора в щелочь или кислоту. Затем образовавшуюся нить отмывают от медных солей Оба способа — нитратный и Паули— требуют чистого хлопка. Для вискоз- ного способа может итти в дело более дешевая, чем хлопок, целлюлоза, по- лучаемая из древесины. Сперва цел- люлозу обрабатывают крепким рас- твором едкого натра, отжимают и ос- тавляют на некоторое время для вызре- вания. Затем эту натронную целлюлозу
ТЕКСТИЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 277 обрабатывают сероуглеродом, с кото- рым она образует вискозу — оран- жево-желтую, вязкую массу, раство- римую в воде. После выдавливания массы через тонкие отверстия ее под- вергают обработке раствором солей, вы- деляющих из вискозы целлюлозу. За- тем образовавшуюся нить очищают от серы, промывают и сушат. В настоящее время вискозный спо- соб является наиболее выгодным, и большинство фабрик работает именно по этому способу. Ацетатный шелк только в послед- нее время получает некоторое зна- чение. Он представляет собой аце- тил-целлюлозу, получаемую из целлюлозы и уксусного ангидрида (готовится из ледяной уксусной кис- лоты). Длина искусственного шелкового во- локна, как видно из способа его при- готовления, может быть сколь угодно большой. Толщина зависит от вели- чины отверстия, через которое про- давливается масса. В общем отдельные нити немного толще, чем нити есте- ственного шелка. Так как искусственный шелк (за исключением ацетатного) представляет собой мало измененную целлюлозу, то его свойства одинаковы со свойствами целлюлозы. Но от целлюлозных есте- ственных волокон он отличается силь- ной набухаемостью в воде и способ- ностью сильнее, чем хлопок, притяги- вать. влагу из воздуха. Существенным недостатком искусственного шелка яв- ляется его незначительная крепость в сыром виде. Сухой искусственный шелк превышает по крепости хлопок, но в сыром виде он в несколько раз сла- бее последнего. Поэтому искусственный шелк не применяется для изготовления вещей, которые приходится стирать, так как они легко в сыром состоянии распол- зутся. Отсюда следует, что искусствен- ный шелк еще не может нацело за- менить естественного, но он с успехом идет для производства предметов укра- шения: галстухов, вышивок, кружев, декоративных тканей, трикотажа и пр., так как он раза в три дешевле натурального шелка. Вискозный шелк оказывается более прочным в мытье, если его обработать формалином1). Нити искусственного шелка уже при самом приготовлении объединяются по несколько штук, так как одна нить не выдерживает натяжения при мо- тании. Затем несколько нитей скру- чивают вместе, и в таком виде шелк поступает в продажу или на ткацкие фабрики. Его применяют, однако, и в виде небольших кусочков, длина которых соответствует, например, длине хлопчатобумажного волокна. Полу- чаемое таким образом штапель-во- локно прядется вместе с хлопком. Искусственный шелк появился в конце XIX века. В 1925 г. мировое производство его в два раза превысило мировую добычу естественного шелка. Первое место по качеству произво- димого искусственного шелка принад- лежит С.-А. Соединенным Штатам. В СССР имеется одна фабрика искус- ственного шелка (близ Москвы), рабо- тающая по вискозному способу. Прядение. Для получения пряжи из пучка волокон образуют сперва толстую рых- лую ленту, затем постепенно вытяги- вают ее до тонины нити и в то же время крутят, чтобы она получила крепость и не расползалась. Круче- ние — весьма важный процесс в полу- чении пряжи. Некрученая ленточка из волокон расползается при незна- чительном растяжении. После же кру- чения волокна теснее соприкасаются и сцепляются между собой, и при растяжении нить не растаскивается и не рвется, пока не разорвутся со- ставляющие ее волокна. К этим двум основным операциям —вытяжке и кру- чению —присоединяется предваритель- ная обработка волокна; разрыхление, *) Формалин представляет собою органиче- ское вещество, применяемое для целей дезин- фекции; он изготовляется из метилового дре- весного спирта (см. „Сухая перегонка дерева").
278 ИНЖ. Н. Н МАЛЮТИН очистка от грязи и пуха и чесание для правильного расположения воло- кон в ленте. Более ста двадцати пяти лет прошло с тех пор, как ручное прядение на станке-самопрялке было какие особенности имеет прядение других волокон. Прядение хлопка. Кипы хлопка осво- бождают от тары (железных обручей и пр.) и крупными кусками загру- Рис. 246. Трепальная машина. заменено машинным прядением. Теперь ручное прядение встречается только в крестьянских хозяйствах, на фабри- Рис. 247. Общий вид холстовой трепальной машины. ках же все прядение выполняется ра- ботой машин. Сначала мы остановимся на машин- ном прядении хлопка, а затем отметим, жают в кипоразбиватель — машину, растаскивающую их на более мелкие клочья. Из кипоразбивателя хлопок механическими транспортерами по- дается в штабеля, где он уклады- вается горизонтальными слоями, а берется для дальнейшей обработки вертикальными слоями, благодаря чему в каждый взятый слой попа- дает хлопок из нескольких кип, т.-е. получается лучшее перемеши- вание хлопка. Из штабелей хлопок поступает на трепальные ма- шины. Он подается движущимся бесконечным полотном а (рис. 246) к питательному приспособлению Л, которое автоматически выпускает в каждую минуту одно и то же коли- чество хлопка. Хлопок подвергается по пути ударам тупых ножей, наса- женных на вращающийся барабан В, разрыхляется, а сор проваливается
ТЕКСТИЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 279 через решетку Ь. Разрыхленный хло- пок по трубе CDE засасывается вен- тилятором в следующую трепальную машину. Здесь он снова разрыхляется ударами ножей барабана F и отбра- сывается к сетчатому барабану Z, из которого высасывается воздух венти- остренные крючки из стальной про- волоки, укрепляемые на ленте из плот- ной ткани. Этой лентой обертывают рабочие части машины: барабан д и шляпки q— бруски, огибающие часть барабана д бесконечным полотном. Волокно с холста подается сначала Рис. 248. Схема чесальной машины. ляторами М. Воздух проходит через отверстия сетки, а хлопок налипает на барабан, снимается с него и роли- ками N подается к трепалу О, быстро вращающиеся планки ко- торого вновь разрыхляют хлопок, выбивая из него пыль и сор, удаляющиеся через решетку; г затем хлопок поступает на вто- рой сетчатый барабан и выходит я с машины в виде толстого слоя, „холста*, который навертывается на скалку. Чтобы получить оди- V. наковые по толщине „холсты*, их снова пропускают через такую же машину, при чем для вырав- нивания берут 4 холста, накла- дывая их один на другой. На рис. 247 представлен общий вид холстовой тре- пальной машины. Разрыхленный хлопок в виде хол- стов поступает на чесальную или кард-машину (рис. 248, 249), на которой волокна хлопка прочесываются кардами. Так называются тонкие за- на вращающийся барабан /, покры- тый зубцами, и снимается с него вра- щающимся барабаном д. При дальней- Рис. 249. Общий вид чесальной машины. шем вращении барабана, когда он подойдет под шляпки будет про- исходить прочес волокна остриями кард, закрепленных на шляпках. Про- чесанное волокно снимается с барабана валиком А, также покрытым кардами, и уже с него счищается быстро ка- чающимся гребнем х в виде тонкого
280 ИНЖ. Н. Н. МАЛЮТИН слоя ватки. Эту ватку сжимают в уз- кую ленту и укладывают в таз стоя- щий у машины. При чесании волокна разделяются, располагаются более или менее парал- лельно и вместе с тем очищаются от коротких волокон, сора и пр. С чесальной машины хлопок в виде ленты поступает на ленточную ма- шину (рис. 257). Здесь ленточка вытя- гивается, проходя между 4 парами Рис. 250. Ленточная машина. рифленых валиков cv из которых пер- вая движется медленно, вторая быстрее, а самая большая скорость у послед- ней пары валиков. Между валиками происходит растяжение ленты, и во- локна принимают параллельное поло- жение. Одновременно с растяжением на ленточной машине происходит скла- дывание. На машину пускают сразу 6—8 лент с чесальных машин; пройдя вытяжные ролики, ленты вытягиваются приблизительно тоже в 6—8 раз, т.-е. толщина ленты, выходящей из лен- точной машины, будет равна средней толщине всех поступивших в машину лент. Таким образом здесь происхо- дит выравнивание случайных тонких мест в ленте, полученной с чесальной машины. Обработкой на ленточной машине заканчиваются подготовительные опе- рации, и затем следует прядение. Ока- зывается невозможным сразу пригото- вить пряжу из ленты; приходится пере- ходить к пряже постепенно, сперва приготовляя из ленты грубую толстую рыхлую нить, называемую ровницей, и затем уже из ровницы — желаемую пряжу. Постепенное утонение ленты и ровницы называется грубым прядением и производится на так называемых банкаброшах. На рис. 251 показан ход ленты на банкаброше. В вытяжные цилиндры J, е7, J заправляются по две ленты (для выравнивания). Вытянутая лента поступает в рогульку Л, насаженную на веретено, проходит через верхнее отверстие В и через одну из сторон рогульки, которая делается пустою внутри. При вращении веретена вместе с рогулькой вытянутая лента крутится около точки В и вместе с тем нави- вается на катушку так как послед- няя вращается быстрее веретена с ро- гулькой благодаря особой системе зубчатых колес. Катушка не только вращается: она периодически опус- кается и поднимается, благодаря чему вытянутая и закрученная ленточка — называемая ровницей — навивается пра- вильными слоями. С первого толстого или тазового банкаброша ровница поступает на вто- рой — перегонный — и затем на по- следний — тонкий, — постепенно ста- новясь тоньше. На рис. 252 предста- влен общий вид банкаброша. Ровнице дают слабую крутку, только чтобы она не рвалась при вытяжке. Окончательная крутка и вытяжение даются при тон- ком прядении. Для тонкого прядения применяют два типа машин — ва- тера и мюли. Различают рогульчатые и кольце- вые ватера. Рогульчатый ватер имеет сходство с банкаброшем. Так же, как
ТЕКСТИЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 281 на банкаброше, лента сперва вытяги- вается вытяжными валиками, затем по- падает на рогульку веретена, закру- тяжения нити вместе с веретеном и рогулькой. Но вращение катушки за- медляется трением ее нижней части Рис. 251. Ход ленты на банкаброше. чивается и наматывается на катушку. В отличие от банкаброша катушки на ватер-машине не получают вра- щения от привода. Они свободно на- деты на веретено и вращаются от на- о подставку, благодаря чему быстрее вращающаяся рогулька навивает на нее готовую нить. Значительное натяжение нити в ро- гульчатом ватере не позволяет изго-
282 инж. я. н. малютин товлять на нем очень тонкую пряжу, так как она рвалась бы при наматы- вании на катушку. Поэтому тонкую пряжу изготовляют на кольцевом Рис. 252. Общий вид банкаброша. ватере. Здесь шпуля (рис. 253), на которую навивается волокно, плотно сидит на быстро вращающемся вере- Рис. 253. Прядение нити на кольцевом ватере. тене, не имеющем рогульки. Из вытяж- ных валиков ровница проходит через глазок г, находящийся как раз над веретеном, захватывается скобочкой I (бегунком), скользящей по кольцу г, и поступает на веретено. Быстро вра- щающееся веретено тянет нить, которая двигает бегунок по кольцу, крутится и затем навивается на шпулю, так как бегунок трется о кольцо и с каждым оборотом немного отстает от веретена. Еще меньше натяжение ис- пытывает нить при прядении на мюль-машине, или сельфакторе. Сельфактор (рис. 254) — одна из самых сложных машин. Он состоит из неподвижной части А с при- водом, механизмами для дви- жения и вытяжными валиками и подвижной части В—ка- ретки, в которой расположены веретена. Сельфактор работает не непрерывно, как ватер, а периодически. В первый период ра- боты, движущиеся вытяжные валики выпускают вытянутую ровницу, и одновременно каретка В с веретенами отходит от машины, поддерживая ровницу на весу. Затем валики пере- стают работать, каретка останавли- вается, и начинается второй период — кручение; быстро вращающиеся вере- тена крутят выпущенный валиками участок ровницы, не наматывая ее на себя, что достигается особым распо- ложением проволок надниточника и подниточника: f и д. В третий период веретена делают несколько оборотов в обратную сторону, чтобы смотать нить с верхней части веретена. И, наконец, в четвертый период каретка возвращается на прежнее место, а на вращающиеся веретена навивается го- товая нить. Все эти движения выпол- няются автоматически самой машиной. Рабочий только присучает катушки с ровницей и снимает с веретен шпули с намотанной пряжей. На каждом ва- тере и мюль-машине работает одно- временно несколько сот веретен. Толщина пряжи определяется ее но- мером. Номером называется число мотков определенной длины, приходя- щихся на единицу веса. Система нуме- рации зависит от того, какую взять длину мотка и какую единицу веса. По международной (метрической) си- стеме номером пряжи называется число мотков по 1 000 лс, приходящихся на
ТЕКСТЙЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 283 1 1 кг. Таким образом, если 1 моток пряжи длиной в 1 000 м весит 1 о, то она пойдет под первым номером. С уменьшением толщины нити номер ее увеличивается. На русских фабри- ках пользовались английской нумера- цией, согласно которой номером на- зывается число петинок (мотков по 840 ярдов = 768 лс) в фунте (= 453,6 г, при- близительно на а/8 больше русского фун- та). Толстой пряжей считают пряжу от 1 до 24 №, номера 26— 50 считаются средни- ми. Пряжу высших номеров считают сред- нетонкой и тонкой. Бумажная пряжа, идущая на ткачество, разделяется на уток и основу. Основой называются нити, иду- щие по длине ткани. Для основы идет креп- кая, круто крученая, гладкая пряжа, изго- товляемая на ватерах. Уток, переплетающий нити основы поперек ткани, делается более слабым и рыхлым. На уток часто идет пряжа с сельфак- торов, так как на сельфакторе нить получается более пушистой. Разли- чают еще третий тип пряжи, зани- мающий среднее место между утком и основой. Крученой пряжей называется пряжа, скрученная из нескольких ни- тей обыкновенной пряжи. Она идет для швейных ниток, для производства три- котажных и вязальных изделий. Кру- чение нескольких ниток в одну произ- водится на машинах, устроенных подоб- но ватеру. Номер крученой пряжи выра- жается дробью; числитель соответствует номеру взятой пряней, знаменатель — числу нитей, взятых для кручения. , При одной и той же толщине пряжа считается тем лучше, чем она крепче, ровнее и глаже. Развитие прядильного дела в стране определяется по числу прядильных веретен. В 1922 г. во всем мире на- считывалось 139 000000 веретен, в 1923 г.—155 миллионов. В настоящее время в СССР имеется 7 000 000 ве- ретен. Бумажной пряжи в 1913 г. на рус- ских фабриках выработано 263 000 п<, английском Рис. 254. Сельфактор. при чем больше половины приходилось на № 38, идущий на самую ходкую ткань — миткаль. Центром прядиль- ного производства является Московская губерния, на прядильных фабриках ко- торой считается около 2 000000 ве- ретен. Значительное часло прядильных фабрик расположено также в Ива- ново-Вознесенской, Владимирской, Ле- нинградской и Костромской губерниях. Прядение льна. Прядение других текстильных волокон—льна, шерсти и пр. похоже на прядение хлопка, но все же есть некоторые отличия в уст- ройстве прядильных машин и в по- рядке прядения для каждого вида во- локна. Лен, поступающий на прядиль- ные фабрики, не так однороден, как хлопок. Поэтому его прежде всего сортируют по тонине, длине, цвету и
284 ИНЖ. Н. И. МАЛЮТИН другим признакам. Затем льняное во- локно чешется для отделения более коротких волокон и оставшейся в нем кострики. Чесание производится вруч- ную и на машинах. При ручном че- сании пучки льна протягивают через гребни, сделанные из железных игол, укрепленных на доске. Сперва протя- гивают через редкий гребень, затем чешут на более частых. На гребнях отделяется короткое волокно — очес, более грубое — с толстых и более тон- Рис. 255. Мокрое прядение льна. кое — с частых гребней. При чесании выделяется много пыли и коротеньких волоконец, которые удаляются венти- лятором. В машинах для чесания пучки льна проходят между двумя бесконеч- ными ремнями, на которых укреплены гребни, производящие прочес. Ма- шинный прочес идет быстрее руч- ного. После чесания лен попадает на раскладочную машину. На этой машине пучки льна раскладываются длинной лентой так, что один пучок немного налегает на другой. Лента захватывается двумя вращающимися валиками, уплотняется, прочесывается и захватывается другой парой валиков, вращающейся быстрее, чем первая, благодаря чему лента растягивается и делается тоньше. С раскладочной машины лен, по нескольку лент вместе, поступает на ленточные машины, которые устроены так же, как ленточные машины для хлопка, с той лишь разницей, что меж- ду двумя вытяжными парами валиков движутся гребни, расчесывающие льня- ные волокна. После выравнивания, вытяжки и прочеса на трех ленточных машинах лента поступает на банка- брош для грубого прядения. Банка- брош устроен подобно банкаброшу для хлопчатобумажной пряжи. Тонкое прядение производится на ватерах су- хим и мокрым способом. Сухое пря- дение ведется так же, как прядение хлопка. При мокром прядении на ва- тере (рис. 255) имеется корыто с го- рячей водой (50—70°), через которое проходит ровница. В горячей воде размягчаются, разбухают склеивающие волоконца вещества, благодаря чему волоконца скользят, а не рвутся при вытягивании ровницы вытяжными ва- ликами с и d. Поэтому на мокром ва- тере можно получить более тонкую более крепкую и гладкую пряжу, чем при сухом прядении. Полученная пряжа идет для изготовления тканей; если же требуется получить нитки для шитья и т. п., то пряжу скручивают по 2— 4? нитки на крутильных ватерах, уст- роенных подобно обыкновенному ва- теру, при чем для получения более гладкой нитки скручиваемые нитки проводят через горячую воду. После прядения пряжа разматы- вается в мотки и сушится, если работа шла на мокрых ватерах. Производство канатов и веревок. Из пенькового волокна вырабатывается более тонкая пряжа для тканей и более грубая для бечевы, веревок и канатов. Производство веревок и канатов явля- ется весьма распространенным кустар- ным промыслом. Для приготовления веревки или каната сперва готовится грубая толстая нить. Для изготовления грубой нити масгер набирает в перед- ник протрепанную и прочесанную пень- ку, скручивает начало нитки и заце-
ТЕКСТИЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 28Ь пляет ее за крючок, вращающийся в деревянном станке. Пятясь от станка, мастер правой рукой образует нить, а левой выглаживает ее поверхность куском полотна или сукна. Одновремен- но нить крутится вращающимся крюч- ком. Из толстых нитей свиваются шну- ры, из шнуров веревки и затем канаты. Прядение шерсти. Прядение камволь- ной шерсти для тонких тканей и пря- дение кардной шерсти для суконных тканей производится различными спо- собами. Рассмотрим сначала прядение кардной шерсти. Вымытое волокно прежде всего раз- рыхляется, перемешивается и очищает- ся трепанием на трепальных ма- шинах, в которых клочки шерсти разделяются и растаскиваются зубьями, насаженными на вращающийся бара- бан. Трепание повторяется нёсколько раз, и на последней трепальной машине шерсть намасливается эмульсией олеиновой кислоты в растворе мыла. Намасленная шерсть лучше прядется, так как волокна легче скользят при вытягивании и чесании. Намасленная шерсть чешется на чесальных или кард-машинах, которые разделяют во- локна и вычесывают посторонние при- меси. Обычно шерсть проходит три чесальных машины. На последней че- сальной машине шерстяная вата раз- деляется на узенкие полоски, которые выходят с машины закатанными в тол- стую рыхлую нить — ровницу. Ровница сразу идет на тонкое прядение, минуя ленточные машины и банкаброш, так как в кардной пряже не важно парал- лельное расположение волокон. Из пушистой пряжи с торчащими кончи- ками легче получить суконную ткань. Ирядение камвольной шерсти слож- нее, так как здесь требуется получить гладкую нить с параллельно располо- женными волокнами. Также, как и в случае кардного прядения, камволь- ная шерсть проходит трепальные ма- шины, намасливается, чешется, но за- тем после прочесывания кардами она идет на гребенное чесание. Машина для гребенного прочеса вычесывает из ровницы короткие волоконца. Затем шерсть в виде рыхлой ленты посту- пает на ряд машин, превращающих ее в грубую, рыхлую нить — ровницу, которая перерабатывается в тонкую пряжу на машинах, устроенных по- добно машинам для тонкого прядения хлопка. На территории СССР насчи- тывается 382 000 шерстопрядильных веретен. Прядение шелка. Шелк получается в виде длинной нити и без всякой подготовки может служить для изгото- вления тканей, но, так как он легко путается, то его подготовляют, круче- нием. Крученый шелк, идущий для основы, называется органзином, для утка — трамом. Поступающая на шелкокрутильные фабрики грена предварительно перематывается на ка- тушки. Во время перемотки шелк очищается от всяких узелков, рвани и пр., после чего крутится на ма- шинах, называемых карасями. При кручении отдельные шелковинки, из которых состоит шелковая нить, тес- нее соприкасаются друг с другом, и нить становится от этого крепче и не путается так легко, как некрученый шелк. Затем для приготовления осно- вы — органзина — две крученые нити скручиваются вместе. Для утка подго- товка проще: скручивают две некру- ченые нити. Все обрывки, получаемые при раз- мотке и кручении шелка, а также не- размотанная часть коконов и повре- жденные коконы, идут для приготовле- ния пряденого шелка, сорта которого носят названия: шапп, бурдесуа, бу- ретт. Прежде всего эти отбросы варят на мыле для удаления шелкового клея, промывают, сушат и полученную шелковую вату обрабатывают на специ- альных чесальных машинах. Прочесан- ную ленту с чесальных машин пус- кают сперва на банкаброш, а затем на кольцевой ватер для окончательного прядения. Ткачество. Ткачество хлопчатобумажных, шерстя- ных и др. тканей. Ткани получаются переплетением нитей. На рис. 256
286 ИНЖ. Н. Н. МАЛЮТИН в сильно увеличенном виде пока- зано, как образуется ткань. Между нитями основы продевается нить утка таким образом, что в одном ряду она покрывает, например, все чет- ные нити и подходит под все не- Рис. 256. Как образуется нить. четные; в соседнем ряду, наоборот, подходит под четные нити и перекры- вает нечетные нити. На рис. 257 по- Рис. 257. Изготовление ткани в древнем Египте. казано, какими простыми приспосо- блениями изготовлялась ткань за не- сколько сот лет до начала нашего летосчисления. Между нитями натяну- той основы продевалась нить утка, сматывающаяся с катушки, а затем одна уточная нить прибивалась к дру- гой планкой. В настоящее время по- добным образом готовятся некоторые специальные ткани, например ковры художественной работы, обычные же ткани из текстильных волокон ткутся на ткацких станках. Почти все без исключения поступающие в продажу ткани сотканы на механических ткац- ких станках. Ручные ткацкие станки применя- ются, главным образом, в крестьянских хозяйствах. Мы рассмотрим сначала ручной ткацкий станок ввиду его более простого устройства (рис. 258). Он строится из деревянных брусьев, Рис. 258. Схема ручного станка. на которых укрепляются необходимые рабочие части. Нити основы навива- ются на деревянный вал (навой d) и сматываются с него понемногу для образования ткани, так что можно получить ткань значительной длины (например 40 лс). Переплетение осно- вы уточной нитью облегчается при- менением ремизок. Так называются рамки, на которых натянуты нитки с глазками. При самом простом пере- плетении применяют две ремизки: в глазки одной продевают, например, четные нити, в глазки другой — нечет- ные. Если при помощи рычагов Рп Р2 поднять одну ремизку и опустить дру- гую, то нити разделятся на два слоя, между которыми протаскивают нить утка. Затем положение ремизок ме- няется: та, что была внизу, поднимается, а другая опускается вниз; поэтому следующая уточная нить будет подхо- дить под те нити, которые покрывала предыдущая нитка утка и покрывать все нити, под которые она подходила, или, иначе говоря, образуется простое переплетение. Уточные нити приби- ваются друг к другу особым гребнем,
ТЕКСТИЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 987 который укреплен на раме, называе- мой батаном $; готовая ткань нави- вается на вал f. Уточная нитка, на- мотанная на шпулю, помещается в челнок — узкую деревянную коробку с заостренными концами, которая перекидывается по батану с одной стороны ткани на другую. Во время движения челнока нить сматывается и остается между нитями основы. Вначале ткачу приходилось работать двумя руками: подавать челнок с одной челнок передвинется на правую сторону станка, погонялка с силой отклоняется механизмом влево, ударяя по челноку, и от удара он летит влево, где его ударяет вторая погонялка, толкая его вправо, и т. д. После каждого удара челнок оставляет между нитками ос- новы нить, которая плотно прибивается к предыдущей уточной нити б ер дом. Так называется решетка, через кото- рую проходят нити после ремизок. Бердо укреплено на батане, по кото- Рис. 259. Передний вид механического ткацкого станка. стороны и ловить его с другой. Но затем был устроен челнок-самолет: ткач одной рукой мог толкать челнок в ту или другую сторону. На механическом ткацком станке имеются те же части, но все движе- ния выполняются механически. Рабо- чий только следит за обрывом нитей и вставляет в челнок новые шпули. На рис. 259 изображен вид механи- ческого ткацкого станка спереди. Здесь видно приспособление для передвиже- ния челнока. По обеим сторонам станка имеются качающиеся на оси деревян- ные планки-погонялки и, и, которые пружиной оттянуты от станка. Когда рому летает челнок. Батан не остается неподвижным, а качается взад и впе- ред; когда пролетает челнок, батан останавливается ближе к ремизкам; когда же челнок приходит в крайнее положение, батан наклоняется вперед и прекрепленным к нему бердом при- бивает нить к сотканной части ткани. Механический ткацкий станок имеет еще целый ряд приспособлений для растягивания ткани по ширине, чтобы она не садилась, для автоматического останова в случае, если оборвется уточная нитка, для навертывания го- товой ткани и т. д. Чтобы придать прочность и гладкость основе, которая
2Я8 ИНЖ. Н. И МАЛЮТИН испытывает натяжение и трение при проходе через глазки ремизок, ее про- клеивают шлихтой, состоящей из разваренного крахмала с добавкой жи- ровых веществ С двумя ремизками работают ткани с самым простым переплетением, ко- Рис. 260. Саржевое переплетение. торое называется полотняным, или гроденаплевым. На рис. 260 изображено более сложное переплетение — сарже- 1 2 3 4 5 8 Рис. 261. Саржевое переплетение. вое. Здесь уточная, а также и основ- ная нить занимает одинаковое поло- жение в ткани не через одну нить, как в полотняном переплетении, а через две. Поэтому этот узор придет- ся работать с тремя ремизками. На ткани с саржевым переплетением по- лучаются полоски оттого, что основа правильно перекрывает то одну, то две уточные нити. В полотняном перепле- тении изнанка и лицо одинаковы; в саржевом переплетении на рис. 260 на лице больше основных нитей (2/3) и меньше нитей уточных р/з); на рис. 261 показано саржевое переплетение где на лицо ткани выступает только 76 часть утка и 5/в частей основы. Часто применяется атласное пере- плетение. В такой ткани нитки пере- плетаются друг с другом еще реже, и места переплетения расположены в разбивку, не по прямой линии, так что рубчиков не получается, и ткань имеет гладкий вид. Такое перепле- тение позволяет, например, полушел- ковым тканям придавать вид шелко- вых, если брать, например, для основы бумагу, а для утка шелк и постро- ить переплетение таким образом, что- бы большая часть шелка выступала на лице. Атласное переплетение тре- бует не менее пяти ремизок. Когда ткацкий узор занимает более двадцати нитей, работать с ремизками неудобно, так как 20 ремизок с меха- низмом для их движения займут много места на ткацком станке. В таких случаях каждый глазок, в который продевается нить основы, укрепляется на отдельном шнурке. К нижнему концу шнура привязывается груз, а верхний конец перекидывается через блок. Перед каждым ударом челнока, чтобы поднять те или иные нити ос- новы, натягивают соответствующие им шнуры. После пролета челнока шнуры под действием груза вместе с основ- ными нитями возвращаются в прежнее положение. Прежде эта работа—оты- скивания и поднимания шнурков, производилась ручным способом, что, конечно, требовало много времени и удорожало стоимость ткани. Но еще в конце XVIII века француз Жак- кард устроил к станкам приспособ- ление, которое упростило эту сложную работу. В механизм Жаккарда вста- вляется лента из картонных карт с отверстиями, расположенными в опре- деленном порядке. Эти карты автома- тически сменяются перед каждым уда- ром челнока и направляют механизм, поднимающий нити основы. В зависимости от числа и располо- жения отверстий в карте, механизм
ТЕКСТИЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 289 поднимает те или иные нити, чтобы получилась часть вырабатываемого узора. В настоящее время все слож- ные ткацкие узоры работается на жа ккардовских станках. Пользу- ясь механизмом Жаккарда, на ткани можно выполнить любой рисунок, вплоть до портретов, видов и пр. Бархатом называется ткань, сплошь покрытая ворсом — торчащими кончи- ками нитей, совершенно закрывающи- ми поверхность ткани. Для получения Рис. 262. Петли для образования ворса. ворса работается ткань, в которой или основа или уток состоят из двух сортов нитей. Одни нити служат для скрепления ткани, другие — более тол- стые — образуют на ткани петли (рис. 262), которые после разрезания обра- зуют ворс. Нити, назначенные для Рис. 263. Газовое переплетение. получения ворса, пускают по утку или по основе. Шелковый бархат имеет, основной ворс, бумажный бархат — уточный. Газовое переплетение получается, когда нити основы и утка располо- гаются на некотором расстоянии друг П. М. Л у к ь я н о н. Популярно-техн 4 ческая вцциклопедия. от друга (рис. 263). Для закрепления нитей, чтобы они не сдвигались, при- меняют двойную основу; ее нити, пе- ревиваясь вокруг утка, закрепляют его на месте. Кнужсва получаются ручным или машинным переплетением хлопчато- бумажных или льняных нитей. При ручной работе кружева с более слож- ными узорами плетутся по рисунку, который накладывается на подушку; по контуру рисунка накалываются булавки, и затем работница перепле- тает нити, перекидывая коклюшки — небольшие палочки, на которые на- мотаны нитки. Простые кружева с не- сложным узором плетутся без рисунка, на-глаз. Ручное плетение кружев рас- пространено у нас среди кустарей Вологодской, Рязанской, Новгородской и др. губерний. Беление, крашение, печатание и отделка хлопчатобумажных тканей. Снятая с ткацкого станка ткань называется суровой тканью, или просто суровьем. Суровые ткани применя- ются в редких случаях. Обычно они предварительно очищаются от загряз- нений — отбеливаются, красятся в раз- ные цвета, или же по ним печатают красками разноцветные узоры. Беле- ная, окрашенная и напечатанная ткань перед выпуском в продажу подкрах- маливается, гладится; ей придают при- ятный внешний вид, или, как говорят, ткань отделывается. Таким образом процесс превращения суровья в го- товые ткани проходит три ступени: отбелку, крашение или печатание и отделку. Очень часто отделкой назы- ваются все эти три операции вместе, и фабрики, перерабатывающие суровье в готовые ткани, называют отделоч- ными фабриками. Отбелка. Хлопчатобумажная ткань проходит через целый ряд машин и подвергается многим обработкам, прежде чем получит белоснежно-белый вид чистой целлюлозы. Между тем вся обработка суровой ткани: беление, крашение, печатание и отделка обхо- 19
290 ИНЖ. Н. Н. МАЛЮТИН дятся всего лишь в несколько ко- пеек на метр. Понятно, что эта низкая стоимость может быть получена толь- ко в том случае, если ткань обраба- тывается на машинах, без задержки переходя от одной обработки к другой. Быстрая передача ткани достигается тем, что ее сшивают в длинную ленту (в несколько сот кусков по 40 л«); в таком виде она проходит весь про- цесс беления, и ее не приходится переносить от одной машины к другой. Куски суровой ткани сперва про- сматривают, отбирают ткань с недо- статками — брак, а остальную ткань сшивают в длинную ленту и пускают на опальную машину. В опаль- ных машинах быстро движущаяся ткань слегка касается или раскален- ной медной или чугунной плиты (плитные палилки) или же проходит над пламенем газовых горелок (газо- вые палилки). Волоски, торчащие на поверхности ткани, опаливаются, ткань становится глаже и ровнее. После опалки следует отбелка. Зна- чительная часть загрязнений удаляется с ткани во время варки ее с щелочны- ми жидкостями, но предварительно до варки стараются, насколько воз- можно, очистить ткань более простыми и дешевыми способами. Прежде всего ее замачивают в теплой воде и оста- вляют лежать на некоторое время. В замоченной ткани шлихта, удаление которой представляет большие труд- ности, размягчается и при долговре- менной лежке закисает, сбраживается, переходит в растворимое состояние и после промывки удаляется с ткани. Промывка производится на мойных машинах, устройство которых видно из рис. 264. Жгут ткани заправляется петлями, как показано на рисунке, между валами машины и промывается водой, поступающей в ящик Е. Верх- ний вал С отжимает ткань от захвачен- ной воды и облегчает таким образом промывку. Кроме замочки в горячей воде, для предварительной очистки применяют также и другие способы: замочку в слабой кислоте, в слабых растворах едкого натра, обработку солодом, который переводит крахмал в растворимое состояние, и пр. Промытая после предварительной подготовки ткань варится на щелоках. Варку продолжают около восьми-де- сяти часов. Варят или на известковом молоке или на едком натре, соде. Рань- ше варили два раза: один раз на из- вестковом молоке и второй раз на соде. Теперь часто ограничиваются одной варкой на едком натре или на едком натре с содой, которых берут от 2 до 5°/0 от веса товара. Рис. 264. Промывная жгутовая машина. Под действием щелочи вещества, загрязняющие целлюлозу, частью пере- ходят в раствор или же распределя- ются в растворе тонкой мутью, как говорят, образуют эмульсию. Часть жи- ровых веществ превращается в мыла, которые также легко удаляются с ткани. Отваренная и промытая ткань почти не содержит загрязнений, но цвет ее остается желтоватым. Для получения чистой, белой ткани после варки ее обрабатывают слабыми растворами бе- лильной извести, которая разрушает вещества, окрашивающие волокна. Для беления берут слабые растворы бе- лильной извести, так как крепкие
ТЕКСТИЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 291 растворы разрушают не только окра- шивающие вещества, но повреждают и целлюлозу волокна, ослабляя его крепость. Хлопчатобумажное волокно может потерять крепость и при обра- ботке кислотой, если вести ее недоста- точно осторожно. Щелочи оказываются менее опас- ными для растительных волокон, но при высокой температуре кипения даже слабые растворы едкого натра могут испортить ткань, если в вароч- ном котле имеется воздух. Неудален- ный из котла кислород, находящийся в воздухе, может сильно ослабить ткань при отварке на щелочах. Поэтому, прежде чем закрывать котел, стараются выгнать из него весь воздух парами кипящего рас- твора. Обработка тканей белильной из- вестью производится на машинах, по своему устройству похожих на машины для промывки. Пропитан- ную белильным раствором ткань оставляют на несколько часов на воздухе. Углекислота, содержащая- ся в воздухе, действует на белиль- ную известь, ускоряя отбелку. После лежки отбельная ткань промывается сперва водой, затем слабой кисло- той для удаления нерастворимых в воде известковых солей, отла- гающихся на ткани при белении, снова промывается несколько раз, от- жимается и сушится. Вместо белиль- ной извести в тех случаях, когда есть возможность пользоваться дешевой электрической энергией, применяют электролитический белиль- ный раствор, который получается пропусканием электрического тока че- рез раствор поваренной соли. Промытую ткань отжимают жгутом или в расправленном виде между двумя тяжелыми, прижатыми друг к другу валами. Расправленная ткань отжимается лучше и меньше требует тепла и времени для полного высу- шивания. Самый дешевый способ, высушива- ние на открытом воздухе, не пригоден для фабричной работы. Такая сушка идет медленно, зависит от погоды и требует много рабочих рук. Поэтому на фабриках пользуются сушильными машинами, позволяющими в день вы- сушивать несколько тысяч кусков товара. На рис. 265 изображен общий вид самой распространенной машины для сушки тканей. Ткань проходит по поверхности вращающихся бараба- нов из тонких медных листов. Бара- баны изнутри обогреваются паром, который, превращаясь в воду, отдает тепло высушиваемой ткани. Число барабанов бывает от 16 до 32, при чем они либо располагаются в два горизон- Рис. 265. Сушильные барабаны. тальных ряда, либо же их располагают вертикальными рядами по нескольку штук в каждом ряду (вертикальные сушильные барабаны). Воздух, насы- щенной испаряющейся с ткани влагой, удаляется вентилятором или естествен- ной тягой через вытяжную трубу. Мерсеризация. В пятидесятых годах прошлого века англичанин Мерсер открыл, что хлопчатобумажное во- локно, обработанное крепким раство- ром едкого натра, садится по длине, становится крепче, разбухает и округ- ляется. Затем оказалось, что если растягивать пряжу или ткань, про- питанную едким натром, и промыть ее в растянутом положении, то волокна хлопка приобретают блеск, подобный блеску шелковой нити. Эта обработка крепкой щелочью, по имени изобрета- 19*
292 ИНЖ. И И МАЛЮТИН теля, получила название мерсери- зации и широко применяется как для получения блеска на тканях, так и для лучшего их окрашивания. Для мерсеризации ткань пропиты- вают раствором едкого натра крепостью в 30° Боме (23°/0-й), сильно отжи- мают между двумя валами и затем пускают в ширильную раму, которая растягивает ее понемногу до прежней ширины. После этого с ткани тща- тельно смывается едкий натр, который используется для варки товара в бу- чильных котлах, для изготовления мыла и пр. Крашение. В красильном деле при- меняется несколько сот красящих ве- ществ, с помощью которых можно получить на ткани самые разнообраз- ные окраски. До половины XIX века пользовались преимущественно при- родными красящими веществами, до- бывая их из растений, насекомых и пр. Теперь природные красящие ве- щества применяются мало — их за- менили искусственные краски, изготовляемые на специальных заво- дах из продуктов, содержащихся в каменноугольном дегте, который по- лучается наряду с газообразными веществами и коксом при сухой пере- гонке каменного угля. Каменноуголь- ный деготь содержит чрезвычайно много различных веществ, из которых для красочной промышленности осо- бое значение имеют бензол, нафталин, антрацен, фенол и ряд других. Пу- тем химической переработки эти со- единения превращают в более слож- ные промежуточные продукты, из которых готовят затем красящие ве- щества. Первые искусственные краски (фук- син и пр.) были получены из ани- лина — промежуточного продукта, из- готовляемого из бензола1). И теперь еще искусственные краски называют иногда анилиновыми красками, хотя лишь немногие из них готовятся из анилина. <) Анилин впервые получен по этому способу русским ученым Зинины м. Первое время „анилиновые*4 краски по прочности значительно уступали старым растительным краскам, но за- тем удалось получить и искусственным путем прочные красящие вещества. Из растительных красок особенно важное значение имели ализарин, получавшийся из корня марены, и индиго — из листьев растения того же названия. Ализарин дает прочную красную, индиго — прочную синюю (кубовую) окраску. После долгой и упорной научной работы в лаборато- рии удалось приготовить индиго и ализарин искусственным путем. В на- стоящее время искусственные индиго и ализарин почти вытеснили природ- ные продукты, так как оказались и дешевле и чище последних. Центром красочной промышленности до войны была Германия. Она по- ставляла краски во все страны света. Во время мировой войны нужда за- ставила и другие государства органи- зовать красочное производство. Теперь Америка, Франция и Англия имеют собственные краски. В России также было положено начало красочной про- мышленности, руководимой теперь го- сударственным Анилтрестом. Но пока еще русские красочные заводы не могут полностью удовлетворять нужды текстильной промышленности, и при- ходится в значительных количе- ствах выписывать краски из других стран. По способам применения красящие вещества можно разделить на несколь- ко групп. 1. — Субстантивные, или со- ляные красящие вещества, — красят и растительные и животные волокна. 2. - Основные - красят живот- ные волокна непосредственно, а рас- тительные волокна должны быть подготовлены к крашению протравой, состоящей изтаннина и рвотного камня (сурьмяная соль). 3. -- П р о т р а в н ы е - красят и рас- тительные и животные волокна толь- ко после поотравления, т. е. нане- сения на волокно металлических окислов.
ТЕКСТИЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 293 4. — Кислотные — применяются только для крашения без протрав животных волокон. 5. — Кубовые красящие веще- ства — красят и растительные и живот- ные волокна. 6. — Сернистые — применяются главным образом для крашения расти- тельных волокон. 7. — Черный анилин — краска, образуемая на волокне,— имеет ши- рокое применение в крашении рас- тительных волокон. 8. —Ледяные краски; так на- зываются красящие вещества, также образуемые на растительном во- локне, при чем для их образования требуется охлаждение, на что и указывает их название. * 9. — Кроме органических крася- щих веществ, применяются также для окрашивания цветные со- ли различных металлов, осаждаемые непосредственно на во- локнах. Десятая группа красок приме- няется главным образом в печата- нии по тканям. Эти краски пред- ставляют собой окрашенные по- рошки, нерастворимые в воде; они закрепляются на волокне простым при- клеиванием альбумином, почему и на- зываются альбуминными крас- ками. Крашение хлопчатобумажных тка- ней субстантивными, или соляными, красками. Крашение этими красками очэнь несложно, и небольшой кусок ткани можно выкрасить при помощи самого простого оборудования. Краску, продающуюся в виде порошка, раство- ряют в мягкой воде (жесткую воду умягчают содой), добавляют соли, слегка нагревают, вносят ткань, греют почти до кипения и красят при кипении около часа, все время переворачивая ткань, чтобы она ровнее прокрасилась, после чего ее промывают и сушат. Краски берут от 2/г Д° 3°/0 от веса ткани, для светлых цветов; если же хотят получить темный цвет, прихо- дится брать больше краски (до 5 и 8% от веса ткани). Соляные краски никогда не переходят на волокно пол- ностью. Часть их всегда остается в воде. Прибавка поваренной или глау- беровой соли уменьшает растворимость краски, заставляя ее переходить на волокно. Краски остается в растворе тем больше, чем больше взято воды для крашения. Поэтому стараются всегда работать с возможно меньшим количе- ством воды. Обычно берут воды в 20—25 раз больше, чем весит окрашиваемый Рис. 266. Джиггер. материал. Соли добавляют 10—50% от веса ткани; для светлых окрасок ее берут меньше, для темных — больше. На рис. 266 представлен один из аппара- тов для фабричного крашения тканей— красильная барочка,или джиг- гер. Красильный раствор наливается в барочку, внизу которой расположен паровой змеевик, нагревающий его. Во время крашения ткань свивается с одного ролика и перекатывается на другой, делая в красильном растворе несколько петель. Когда вся ткань перейдет на другой ролик, переклю- чают движущий ролики механизм, и ткань переходит обратно на свободный ролик. Так несколько раз гоняют то- вар через раствор с ролика на ролик, пока не закончится окрашивание тка- ни. После этого ткань промывают, от- жимают и сушат. В продаже имеются субстантивные краски самых разнообразных цветов.
294 ИНЖ. Н. Н. МАЛЮТИН Смешивая краски между собой, можно получить на ткани любой оттенок, но в общем они недостаточно ярки и не- достаточно прочны к мытью—„линя- ют* при стирке. Прочность некоторых красок повышается при обработке окрашенной ткани солями меди и других металлов. Крашение основными красками. Ос- новные краски отличаются особой яркостью, благодаря чему ими часто пользуются для крашения и печатания, хотя прочность их очень невелика. Они быстро выгорают на солнце и понемногу сходят при мытье. На окрашиваемой ткани предварительно образуют соединение из таннина и и сурьмы, которое, соединяясь с крас- кой, дает окрашенное соединение, не смывающееся с ткани. Протравленную ткань промывают и красят на джиг- гере или жгутом на гарансинных барках, которые будут описаны ниже. Кроме краски в красильную ванну добавляют уксусной кислоты, которая, замедляя крашение, дает возможность получить более ровное накрашивание. Из основных красок наиболее часто применяются: красные — фуксин и ро- дамины, метиленовая голубая, яркая зеленая и желтая — аурамин. Протравное крашение. Так называет- ся крашение красящими веществами, которые закрепляются на ткани при помощи протрав — металлических сое- динений, отлагаемых предварительно на волокне. В качестве протрав чаще всего применяются соли алюминия, железа, хрома и олова. Из солей алюминия следует отме- тить уксуснокислые соли алюминия, которые получаются из сернокислого алюминия, а также из обыкновенных квасцов. В виде железной протравы приме- няется древесный настой, получаю- щийся при действии неочищенной уксусной кислоты на обломки старого железа. При этом образуется уксусно- кислое железо, которое и является действующим началом в этой про- траве. Из хромовых протрав чаще всего пользуются уксуснокислой солью хро- ма, которую готовят из хромпика. Для получения оловянных протрав берут двухлористое олово — так на- зываемую оловянную соль, из которой приготовляют оловянные протравы сложного состава. В крашении протравными красящи ми веществами кроме металлических применяются также жирные протравы, из которых особенно часто пользу- ются ализариновым маслом. Ализариновое масло получается из касторового масла обработкой его крепкой серной кислотой; полученный продукт промывается и нейтрали- зуется едким натром и аммиаком. По своему внешнему виду ализариновое масло похоже на масла, но легко рас- творяется в воде и по своим свойствам напоминает мыло. Свое название али- зариновое масло получило от ализа- рина, так как впервые применялось при крашении ализарином в яркие красные цвета. Ализарин является одним из самых важных протравных красящих ве- ществ. Сам по себе ализарин пред- ставляет собой порошок желтого цвета, не окрашивающий непротрав- ленную ткань, но по протравам он дает прочные окраски, цвет которых зависит от состава протравы. По алю- миниевым и оловянным протравам получаются красные окраски различ- ных оттенков, по железным — фиоле- товые, по хромовым — коричневые окраски. Крашение ализарином в красный цвет, или так называемое пунцовое крашение, известно с давних времен, и вначале для него применялся али- зарин, полученный из растения ма- рены. До недавнего времени только с помощью ализарина можно было по- лучить прочную красную „кумачевую* окраску. Приготовление пунцового ализари- нового товара, или кумача, начи- нается с подготовки ткани ализари- новым маслом. Пропитанная раствором ализаринового масла ткань завеши-
ТЕКСТИЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 295 вается в теплых помещениях на не- сколько часов при температуре, по- степенно поднимаемой от 35° до 65°. При этом масло изменяется и прочно закрепляется на ткани. После масловки ткань пропитывается раствором серно- кислого алюминия, в который доба- ляется сода, облегчающая закрепление протравы на волокне. Пропитанная протравой ткань снова завешивается в теплых и влажных камерах. Через некоторое время из протравы отде- ляются на ткани нерастворимые со- единения алюминия, которые оконча- тельно закрепляются на ткани обра- боткой мелом, разболтанным в воде. При меловке в состав протравы вхо- дит кальций7), без которого не по- лучается яркого красного цвета. Крашение ведут обычно в гаран- синных барках. На рис. 267 пред- с гав лен общий вид барки. Красильный раствор наливается в барку, где имеется паровая труба для подогре- вания, отверстие для спуска исполь- зованного раствора и подводящая воду труба. Стезки железной барки обкла- дываются медными листами, так как железо, давая с ализарином фиолето- вый цвет, может испортить красную окраску. Ткань заправляется жгутом в виде петель, перекидываемых че- рез вращающийся над баркой дере- вянный барабан. Концы жгута связы- ваются, и при вращении барабана петли товара будут то погружаться в красильный раствор, то вытяги- ваться из него. Для крашения али- зарин, взятый в количестве 2 — 3°/0 от веса товара, разбалтывают в воде, на- литой в барку, и начинают гонять в барке протравленную ткань, по- степенно поднимая температуру до 90°. Во время крашения ализарин образует с протравой на ткани окра- шенное вещество — лак. Окрашенный товар обрабатывают затем оловянными соединениями, и только после этой оживки он приобретает яркость, свойственную кумачу. *) По химическому составу мел, а также и известь, представляет собою углекислый каль- ций. Производством кумача занимались специальные „пунцовые* фабрики, изготовлявшие только этот товар. В настоящее время они насчитываются единицами, так как в гладком краше- нии ализарин вытесняется другими красящими веществами (см. ледяное крашение), которые дают окраски, не- много уступающие по прочности пун- цовому, ализариновому, но более де- шевые и выполняемые более простыми способами. Из протравных красок, кроме опи- санного ализарина, часто применяется Рис. 237. Красильная барка. кампеш — растительное красящее ве- щество для получения черных цве- тов, синий ализарин, ализарин-бордо, церулеин и др. красящие веще- ства, крашение которыми ведется бо- лее простым путем, чем кумачевое: ткань протравляется протравой, про- трава закрепляется на ткани заве- шиванием во влажных, теплых ка- мерах и меловкой, после чего следует крашение. Описанный способ крашения назы- вается заварным. Теперь протрав- ными красками красят запарным способом, суть коорого заключается в том, что ткань пропитывается рас- твором, содержащим и красящее вещество и протраву, сушится и за- тем подвергается действию пара — за- паривается. Под действием пара и высокой температуры протрава соеди- няется с красящим веществом и дает прочную окраску.
ИНЖ. Н. Н МАЛЮТИН 296 Протравные красящие вещества от- личаются высокой прочностью к мылу и свету, но немного дороги, не дают ярких оттенков, и крашение ими сложнее, чем красящими веществами других групп. Кислотные красящие вещества при- меняются только для крашения жи- вотных волокон. Крашение кубовыми красящими ве- ществами. Из кубовых красящих ве- ществ наиболее употребительным явля- ется синее индиго, дающее на волокнах ярко синюю кубовую окраску. Индиго издавна применялось в краше- нии, но прежде брали природное ин- диго, получаемое из листьев растения индигоноски. Теперь главным образом идет для крашения искусственное индиго. Индиго — вещество синего цвета, нерастворимое в воде, щелочах и кислотах. Для крашения его переводят в белое индиго — бесцветное, раство- римое в щелочах соединение, погло- щаемое волокном. Белое индиго — не- стойкий на воздухе продукт: стоит только ткань, пропитанную раствором белого индиго, оставить на воздухе, как она быстро синеет; под действием кислорода воздуха белое индиго снова превращается в синее нерастворимое индиго, прочно закрепляющееся на ткани. Раствор белого индиго, кото- рым пропитывают накрашиваемую ткань, называется кубом: отсюда по- шло название и самого способа кра- шения. Для превращения синего ин- диго в белое могут служить различные вещества. Раньше часто пользова- лись для этой цели железным купо- росом и известью, теперь на фабриках работают с гидросульфитом, который получается при действии бисульфита натрия на цинк. По старому способу окрашиваемую ткань окунают на несколько минут в красильный раствор, затем выни- мают и дают повисеть на воздухе, чтобы белое индиго окислилось в си- нее, затем снова погружают, снова дают окислиться и так постепенно накрашивают ткань, пока не получат желаемой глубины тона. Этот способ требует брльше времени, чем приме- няемое теперь крашение в „ходовыхи аппаратах, где ткань проходит аппа- рат, не останавливаясь, в виде длинной ленты. Кроме индиго имеется целый ряд дру- гих кубовых красок самых разнообраз- ных цветов и оттенков, по своей проч- ности часто превосходящих индиго, но они не получили еще широкого применения для гладкого крашения, так как по цене они мало доступны. Черно-анилиновое крашение. Чер- ным анилином называется красящее вещество красивого черного цвета, получаемое обработкой анилина раз- личными окисляющими веществами. Способ крашения черным анилином отличается от других описанных спо- собов крашения тем; что красильщик, приступая к крашению, не имеет в руках готовой краски; она полу- чается прямо на волокне во время крашения, которое заключается в том/ что ткань пропитывают на плюсовке раствором „анилиновой солии ^соеди- нение анилина с соляной кислотой) и окисляющего вещества, сушат и затем обрабатывают паром в особых каме- рах-зрельниках. В зрельнике анилин окисляется, дает вещество темнозеле- ного цвета, после обработки слабым раствором хромпика переходящее в вещество глубоко черного цвета, — черный анилин. Черный анилин не растворяется пи в воде, ни в щелочах, ни в слабых кислотах и, выделяясь в порах волокна, образует весьма прочную окраску. В виде окисляющего вещества берут обычно хлорновато- кислый натрий. Эта соль окисляет анилин только в присутствии или ми- неральной кислоты или катализатора (см. производство серной кислоты)- Так как минеральная кислота при высушивании пропитанной ткани раз- рушает волокно, обычно работают с катализаторами, которыми могут служить соли меди, желтая кровяная соль и соли некоторых других метал- лов. Катализаторы добавляются в рас- твор анилиновой соли вместе с хлорно- ватокислым натрием.
ТЕКСТИЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 297 Ледяное крашение. Подобно черному анилину красящие вещества, приме- няемые в этом способе, образуются из своих составных частей непосред- ственно на волокне. Крашение ведется в два приема. Сперва ткань пропи- тывается раствором одной из составных частей, сушится и затем пропускается через раствор другого химического соединения, которое дает с веществом на ткани нерастворимую, прочно за- крепляющуюся краску. Этот способ крашения получил название ледяного, или холодного, так как второй рас- твор содержит химическое соединение, разлагающееся даже при обыкновен- ной температуре, и для его сохране- ния требуется постоянное охлаждение льдом. Ледяное крашение применяется по- чти на всех красильных фабриках для получения ярких красных, бордовых, коричневых и др. оттенков. Особенное распространение полу- чила ледяная красная из бета-нафтола и пара-нитранилина 2). По яркости она приближается к ализариновой красной и во многих случаях заме- нила ее. Образование на волокне окрашенных нерастворимых минеральных соединений. Це- лый ряд нерастворимых минеральных красок может быть образован не- посредственно на волокне, и таким пу- тем можно получить довольно прочные окраски. Теперь этот способ крашения при- меняется редко; чаще применяются готовые минеральные краски для пе- чатания и закрепления на волокне, при помощи альбумина (см. печатание). Ситцепечатание. Наряду с гладко- окрашенными тканями большое рас- пространение получили ситцы — хлопчатобумажные ткани с одноцвет- ными и многоцветными узорами, по- 9 Бета-нафтол получается из нафталина, а пара-нитранилин из анилина. По внешнему виду и бета-нафтол и пара-нитранилин ни- сколько не напоминают образующуюся из них краску. Первый представляет собой порошок серого цвета, второй — желтого. лученными при помощи печатания. В крашении вся ткань обрабатывается красильным раствором, в печатании красящее вещество наносят только на те места ткани, где должен полу- читься узор. Часто комбинируют пе- чатание с крашением: сперва окраши- вают ткани в ровные цвета и затем печатают по ним разноцветные узоры. Самый простой и старый способ ручного печатания формами или ма- нерами уступил теперь место машин- ному печатанию и применяется только в специальных случаях. Ручные формы представляют собой деревянные пла- стины, на поверхности которых рель- ефно вырезаны части узора. В случае мелких рисунков форму изготовляют при помощи штифтиков и изогнутых по рисунку медных пластинок, вкола- чиваемых в деревянную доску. Формы для очень сложных рисунков отли- ваются из легкоплавких металлов. Печатная краска должна содержать значительное количество загустки (крахмального клейстера или камеди), так как только в виде густой массы она мояСет удержаться на форме и дает на ткани узор с резким, нера- стекающимся контуром. Рабочий при- кладывает форму к сукну, на котором растерта краска, и затем отпечаты- вает— набивает узор на ткани, уда- ряя по форме деревянным молотком. К форме прикрепляются проволочные шпильки, дающие на ткани уколы, которые помогают набойщику пра- вильно прикладывать форму при даль- нейшей набивке. Каждая краска на- бивается особой формой. Ручная набивка идет весьма медленно и при- меняется теперь только в тех случаях, когда нельзя напечатать узор на пе- чатной машине: напр., когда требуется напечатать очень крупный узор, не- умещающийся на печатном валу ма- шины, для набивки штучного то- вара— салфеток, скатертей и в не- которых других случаях. Для ускорения набивки рельефными формами были предложены различные приспособления и машины. Наиболее совершенная из них, „перротина*,
298 ИНЖ. И. Н. МАЛЮТИН печатала в три-четыре краски. В на- стоящее время перротины заменили цилиндрические печатные машины, позволяющие весьма быстро и точно печатать многоцветные сложные узоры. Вместо рельефной деревянной формы в печатной машине применяются ци- линдрические медные валы с углублен- но вырезанным рисунком. Во время Рис. 238. Расположение валов и движение то- вара на четырехвальной печатной машине. работы он сперва весь обмазывается краской, затем тонкий стальной нож— ракля— счищает с него избыток краски, — она остается только в углу- бленной гравюре и переносится на ткань, прижимаемую к валу. На рис. 268 показано расположение ва- лов и движение ткани на 4-вальной печатной машине. Печатные валы с сильно прижаты к вращающемуся чу- гунному цилиндру а. Между цилин- ром и валами движется ткань вместе с тканью по цилиндру идет сукно о и подкладка из сурового миткаля t. Сукно о служит упругой подстилкой, а подкладка защищает сукно от за- грязнения печатными красками. Краски помещаются в ящиках и щетками на- мазываются на движущиеся медные валы; избыток краски счищается рак- лями Л, после чего при дальнейшем повороте вала он, прижимаясь к ткани, отпечатывает узор. Каждый вал пе- чатает только одну краску. Существен- ной частью печатной машины явля- ются приспособления для установки валов таким образом, чтобы каждая краска печаталась на свое место и из частей рисунка, печатаемых отдель- ными валами, получился правильный узор. Одновальные печатные машины в 8-часовой рабочий день могут сра- ботать до 800 кусков ткани по 42,3 м в куске. Рисунки для печатания изготовля- ются сперва на бумаге в рисовальных отделениях ситценабивных фабрик. На выбор рисунков обращается большое внимание. Необходимо, чтобы рисунок нравился потребителю, иначе товар не будет находить сбыта. Рисунки на печатных валах изго- товляются тремя способами: их или вырезают от руки, или выдавливают, или же вытравляют. Первый способ применяется редко, по второму спо- собу работают более мелкие, по третьему — более крупные рисунки. Для выдавливания сначала гравируют небольшую повторяющуюся часть ри- сунка углубленно на стальном ва- лике— матке, закаливают ее и на особой машине выдавливают маткой узор на другом валике — м о л ет е, где он получается выпуклым. Молету также закаливают и затем применяют ее для выдавливания узора на медном валу. Для вытравления рисунка вал сперва покрывается лаком, на который не действуют кислоты. Затем при помощи сложной машины — пантографа — ал- мазными резцами процарапывают на лаковом слое требуемый узор и тра- вя т вал азотной кислотой, которая растворяет медь в прочерченных ме- стах, образуя на валу углубленный узор. В последнее время, перед войной, некоторые фабрики начали применять фотографический способ получения рисунков. С помощью этого способа
ТЕКСТИЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 299 можно получать на ткани портреты, картины и пр. Представляет интерес аэрогра- фический способ образования узо- ров на ткани, который заключается в том, что ткань закрывается шабло- нами с вырезанным рисунком и обрыз- гивается мельчайшими каплями кра- сильного раствора. Этот способ при- меняется для художественной расцветки скатертей, шарфов и пр. Способы образования узоров на ткани печатанием весьма разнообразны. Часто применяется вытравной способ, который заключается в том, что по окрашенной ткани печатается состав, разрушающий окраску, — по- лучается белый узор по окрашенному полю. Можно ввести в вытравной со- став красящее вещество — тогда вы- травленные места закрасятся, и полу- чится цветной узор. Белые и цветные узоры можно получить резерв- ным способом, печатая по неокра- шенной ткани вещества, защищающие ткань от накрашивания в напечатан- ных местах. После крашения и про- мывки остается белый узор или цвет- ная фигура, если в резервный со- став входило красящее вещество. Все группы красящих веществ, применяющиеся для крашения, могут быть использованы и в печати. Отделка хлопчатобумажных тканей. После промывки и сушки ткани отде- лываются, или аппретируются. Отделкой тканям придается более кра- сивый внешний вид, известные свойства на ощупь: мягкость или, наоборот, же- сткость и другие внешние качества, в зависимости от товара и требований потребителя. Первая операция отделки заключается в пропитывании ткани аппретом. В состав аппретов входят клеящие вещества — крахмалы, декс- трины, камеди и др., составляющие основу аппрета. К клеящим веществам, в зависимости от желаемого эффекта, добавляют вещества для придания товару мягкости (жировые вещества, мыла и глицерин), глянца (воск, пара- фин, стеарин), для утяжеления (као- лин, тальк, гипс), а при отделке окрашенных тканей в аппрет иногда вводят подцветку из красящих веществ. Для беленых тканей в аппрет до- бавляют ультрамарина или органиче- ские синие краски — для подсиньки. Вводят иногда гигроскопические веще- ства, удерживающие в товаре влагу, добавляют также антисептики — ве- щества, предохраняющие аппретиро- ванную ткань от развития плесени при хранении в сырых местах, и пр. Пропитанная аппретом . ткань су- шится на сушильных барабанах или в сушилке горячим воздухом и затем слегка увлажняется опрыскиванием мелкой водяной пылью. После увлаж- нения ткань легче поддается дальней- шим механическим обработкам: ши- рению и глажению. Ширение имеет целью вытянувшейся во время обра- ботки ткани вернуть первоначальную ширину и выровнять ее по всей длине куска. Глажение ткани производится на каландрах. В этих машинах ткань выглаживается, проходя между не- сколькими прижатыми друг к другу вращающимися валами. Чтобы ткань не пострадала от сильного давления, в каландрах применяются два рода валов: чугунные полированные чере- дуются с валами спрессованными из бумажной массы или другого упру- гого материала. Обычно средний вал каландров делается пустым и обо- гревается паром или газами. Серебри- стый блеск, напоминающий блеск шелковой ткани, получается на так называемых серебристых каландрах, имеющих металлический вал с частыми тонкими параллельными штрихами (8—10 штрихов на л<лс). Отпечаты- ваясь на ткани, штрихи отражают свет, подобно блестящим нитям шел- ковой ткани. Вместо штрихов на валу можно награвировать рисунок, — тогда на ткани выдавится соответствующий узор. Некоторые сорта костюмных и одежных хлопчатобумажных тканей делаются с начесом — их поверхность покрывается ворсом, который придает им вид шерстяных тканей. Для по- лучения ворса ткань пропускается на
300 ИНЖ. Н. Н. МАЛЮТИН особые чесальные машины, в кото- рых карды своими остриями вычесы- вают, выдирают кончики волокон из ниток на поверхность ткани. Полу- ченный начес выравнивается, подстри- гается и приглаживается на стригаль- ных и так называемых декатирных машинах. Для получения особого блеска не- которые сорта тканей перекладываются глянцевым картоном и прессуются в горячих гидравлических прессах. Отделанная ткань складывается, сперва петлями определенного раз- мера (1 лс), промеряется, затем ей придают форму кусков, в виде кото- рых она и поступает в продажу. Чтобы куски занимали меньше места и не так мялись при перевозке, их прессуют на холодных гидравлических прессах. Самой употребительной и дешевой тканью является миткаль, изготовляю- щийся простым полотняным пере- плетением из №№ 34—38 и основы. Миткали различаются по ширине, плотности, весу. Из более тонких тканей с полотняным переплетением часто употребляется батист, из более толстых — бязь. Из тканей с атлас- ным переплетением большое употре- бление находят сатины, ластики, деми- котоны, различной плотности, веса и ширины. Для тяжелых костюмных тканей работаются молескин, бумажное сукно. На жаккардовых ткацких стан- ках работаются фасонные ткани с сложными ткацкими узорами: пикэ, фасоннэ, рубчики и пр. Льняные ткани. Отбелка льня- ных изделий представляет больше затруднений, так как льняное во- локно содержит больше загрязняю- щих веществ, чем хлопок. Для полу- чения беленого полотна ткань при- ходится несколько раз варить на извести, соде и едком натре. Обра- ботка белильными растворами также повторяется несколько раз, чередуясь с отваркой, при чем для получения большей белизны полотна в летнее время расстилают на луга „бель- никии, где они подвергаются действию лучей солнца, воздуха и влаги. Зна- чительная часть льняных тканей по- ступает в продажу в суровом или же в полубелом виде, после частичного уда- ления загрязняющих веществ. Окрас- ка льняных тканей ведется так же, как окраска хлопчатобумажных тканей, но применяется сравнительно редко: льняные ткани чаще применяются в беленом полусуровом и суровом виде. Для брезентов и палаток льня- ная парусина пропитывается веще- ствами, делающими ее непроницаемой для воды. Непромокаемость дости- гается, напр., последовательной обра- боткой ткани растворами алюминие- вой соли и мыла, образующими на волокне нерастворимое соединение, которое защищает ткань от быстрого намокания и проникновения воды. Обработка шерстяных тканей. Два главных вида шерстяных тканей — ткани камвольные и валяные — отличаются как по материалу и вы- работке, так и по дальнейшей от- делке. Камвольные ткани имеют глад- кую поверхность, на которой можно видеть переплетения нитей. В тканях валяных, типичным при- мером которых может служить сукно, отдельных нитей не видно: волоконца нитей тесно соприкасаются друг с дру- гом, образуя сплошной слой, напо- добие войлока. Для валяных тканей идет мшистая, слабо крученая пряжа, при чем для изготовления пряжи редко берут шерсть одного сорта. Обычно смеши- вают несколько сортов шерстей, для удешевления сукна добавляя очесы и так называемую искусственную шерсть, получаемую раздергиванием на волокна старых отношенных шер- стяных изделий. Ткани из пушистой, слабо кру- ченой пряжи, легче поддаются валя- нию, которое заключается в том, что ткань, пропитанная раствором мыла, мнется между валами валяльной ма- шины. При валянии волокна шерсти слипаются, и ткань получает вид войлока, на котором уже не за- метно переплетения. Эта способность
ТЕКСТИЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 301 шерстяных волокон свойлачиваться объясняется чешуйчатым строением их поверхности, которой они сцепляются между собой. После валки следует основательная промывка, удаляющая с ткани мыло, жир и другие загрязняю- щие ее вещества. Для удаления рас- тительных частичек, мешающих ровно- му накрашиванию, ткань пропитывают слабой серной кислотой и высушивают при 110°. При сушке вода испаряется; кислота становится крепче и разру- шает, обугливает растительные частич- ки, остатки которых после обработки, получившей название карбонизации, удаляются затем при промывке. Ворс на сукнах получается при помо- щи ворсильных машин, в которых ткань обрабатывается ворсильными шишками, выдирающими кончики волокон на по- верхности ткани. Ворсильные шишки получаются с растения ворсянки и не вполне могут быть заменены кардами, которые применяются в прядении во- локон. Для выравнивания ворса ткань подстригают на стригальных машинах. Валяные ткани часто подвергаются декатировке — пропариванию па- ром в закрытых котлах. Обработанные паром ткани не садятся при намачива- нии и получают некоторый блеск. Обработка камвольных тканей до крашения состоит в опаливании торчащих кончиков волокон и затем в мытье на мыле с содой, удаляющих с ткани жир и грязь. Применяется также карбонизация и декатировка. .Беление шерстяных товаров про- изводится при помощи сернистого газа, для чего влажную ткань заве- шивают в камеру, наполненную сер- нистым газом, который получают в са- мой камере, сжигая серу. Эта опера- ция, называемая окуриванием, может быть заменена обработкой раствором сернистого газа в воде. Крашение шерсти. Для крашения шерсти чаще других применяются так наз. кислотные и протравные крася- щие вещества. При крашении кислот- ными красками в раствор краски доба- вляют глауберову соль и кислоту (сер- ную или уксусную), без которой не происходит накрашивания. Красят на кипу, при чем время крашения зави- сит от толщины ткани. Более толстые ткани труднее прокрашиваются, чем тонкие. Протравные красящие веще- ства дают более прочные окраски. Перед крашением ткань предваритель- но протравляют, обрабатывая ее на кипу слабым раствором хромпика с щавелевой кислотой или с кислым виннокислым калием. Протравленную ткань, на волокнах которой закрепи- лась окись хрома, красят в растворе краски. Кроме хромовых применяют железные, алюминиевые и другие про- травы. Некоторыми протравными крас- ками красят как кислыми и затем уже после крашения закрепляют на волокне обработкой в растворе хромпика. Из естественных красящих веществ часто применяется кампеш— экстракт из кам- пешевого дерева, который по железно- медным протравам дает черные окраски. Так называемые субстантивные кра- сящие вещества для хлопка приме- няются и для крашения шерсти. Осо- бенно удобны они для крашения полушерстяных товаров. Индиго также может служить для крашения шерсти. Она лучше накра- шивается в теплых кубах, при чем в растворе не должно содержаться избытка щелочи, иначе пострадает крепость волокна. Шерсть красится в виде волокна, пряжи и ткани, а также в виде лент с чесальных машин. Так называемые меланжевые сукна получаются из пряжи, выпряденной из смеси шерстей, окрашенных в разные цвета. После крашения сукна снова вор- суются и стригутся; затем они выгла- живаются нагретым чугунным валом и прессуются в гидравлических прессах между плитами, нагреваемыми паром. Отделка окрашенных камвольных тканей заключается в проклейке легким аппретом, стрижке, глажении и прессо- вании в гидравлических прессах. Кроме чисто шерстяных товаров вы- рабатывают полушерстяные ткани из бумажной или льняной основы и шерстяного утка.
302 ИНЖ. Н. И. Обработка шелковых тканей. Ткани, приготовленные из невареного шелка, до крашения отвариваются на мыле. Беление шелковых тканей ведут или при помощи сернистого газа, подобно шерсти, или же перекисью водорода. Для крашения шелка применяются те же красящие вещества, что и в крашении шерсти. Черные шелка получают крашением кампешем по железной протраве. При крашении очень часто дают шелку привес, т.-е. осаждают на шелковом волокне раз- личные нерастворимые соединения, уве- личивающие его вес. Привес утолщает нить, и ткань из такого шелка кажется более добротной. Сильный привес (ино- гда привес весит втрое больше, чем во- локно) портит волокно: оно становится более хрупким и менее прочным. Производство ковров. Коврами назы- ваются плотные тяжелые ткани для покрывания стен, полов, мебели и т. д. Ковры получаются подобно хлопчато- бумажному бархату (стр. 289). Ткань, на которой держится ворс, ткется из джутовой или бумажной основы с льняным утком, а разрезные нити, образующие ворс, делаются из толстой шерстяной пряжи. Для дешевых узорчатых ковров бе- рут две основы: одну, напр., бумаж- ную— для скрепления ткани, и дру- гую — шерстяную — для образования ворса, — по которой напечатан цвет- ной узор. В более дорогих коврах цвет- ной узор получается на ткацком станке при помощи жаккардова механизма. Коврами ручной работы всегда сла- вились восточные страны. У нас в Союзе кустарное производство ковров развито в Туркменистане и на Кавказе. Производство войлочных тканей. Вой- локом называется грубая шерстя- ная ткань, получаемая не перепле- тением нитей, а сцеплением между собой отдельных шерстинок. В за- висимости от сорта и назначения войлоков (различают строительные, технические и др.) смешивают раз- личные сорта шерсти, применяя гру- бую и тонкую овечью шерсть, очески, МАЛЮТИН угары, козий и заячий пух, ко- ровью и собачью шерсть. Шерсть предварительно разрыхляют, ударяя по ней струной, натянутой в лучке („битье шерсти*). Теперь битье шер- сти заменяют обработкой на чесальной машине. Разрыхленную шерсть укла- дывают толстым слоем на холст, за- мачивают подогретой подкисленной серной кислотой водой, закатывают на валик, катают и мнут ногами до полного свойлачивания волокон. Свой- лачивание идет медленно, и эта опе- рация требует от рабочего значитель- ной затраты энергии. Для получения валеной обуви слой шерсти заверты- вают в виде сапога, прокладывают внутри холстину, закатывают на ва- лик, мнут и катают, обдавая горячей водой. Затем вставляют колодку и по ней выправляют форму валенка. По- добным образом изготовляются простые войлочные шляпы. В машинах для формовки шляп шерсть накидывается на дырчатый колпак, из Которого вы- сасывается воздух, прилипает к поверх- ности колпака, смачивается горячей водой и мнется руками до образова- ния войлока. Затем следует отделка: крашение, проклейка, глажение. Добывание мочала. Для добывания мочала липовую кору, снятую с де- ревьев в виде длинных труб, мо- чат в ямах с стоячей водой в тече- ние 6—9 недель. Во время мочки удаляются вещества, склеивающие пучки лубяных волокон. Вымоченная кора легко отделяется от лубяного слоя, который и представляет собой мочало, легко разделяющееся на ши- рокие ленты. Мочало идет на произ- водство рогож, кулей, щеток, для на- бивки матрацев и пр. Рогожи ткутся на ткацком станке из жердей и палок самого простого устройства. В виде осно- вы натягивают мочальные ленты и про- девают деревянной иглой мочальный уток, прибивая его деревянным ножом. Мочальный и рогожный промысел осо- бенно распространены в Уфимской, Пермской, Вятской, Тамбовской, Казан- ской, Костромской и др. губерниях.
XVII. ПРОИЗВОДСТВО БУМАГИ. Иною. Н. Н. Малютин. Бумага представляет собой тонкий слой волокон, так тесно перепутанных и спресованных друг с другом, что этот слой обладает известной крепостью и имеет более или менее гладкую по- верхность, на которой почти невоз- можно различить отдельные волокна. Кроме хлопка, льна, пеньки, джута, употребляемых в производстве тканей, для изготовления бумаги в большом количестве применяются волокна,, пору- чаемые из древесины ели, сосны, и оси- ны. Древесина является наиболее деше- вым материалом для приготовления бу- маги, но древесинные волоконца недо- статочно длинны и не могут дать такую прочную бумагу, какая получается из льняных или хлопковых волокон. По- этому для особо хороших сортов бу- маги древесинные волокна не приме- няются. Хлопок, лен и другие прядильные волокна вследствие своей высокой стоимости не могут применяться для изготовления бумаги в виде волокна. Обычно они поступают на бумажную фабрику уже после того, как они от- служили свою службу в виде ткани и превратились в никуда не годное тряпье, которое собирается по го- родам и деревням тряпичниками, до- ставляющими их через скупщиков на бумажные фабрики. Производство бумаги из тряпья. На фабрике тряпье сортируется по роду волокна, по окраске, по степени за- грязненности и т. д. Предварительно тряпье очищается от пыли и грязи выколачиванием на трепальных маши- нех и дезинфицируется пропариванием, чтобы предохранить рабочих от воз- можной заразы при дальнейшей ра- боте с ним. При сортировке отрезаются пуговицы, крючки, швы, очень круп- ные куски разрезаются на мелкие, и затем тряпье поступает на тряпкоруб- ные машины, разрезающие его на от- дельные мелкие кусочки (около 6—7 см в квадрате). Эта операция имеет целью облегчить равномерную обработку тряпья при дальнейших операциях. Разрезанное тряпье снова пропускается на трепальную машину для выколачи- вания оставшейся в нем пыли и грязи, а затем поступает на химическую об- работку. Химическая очистка тряпья заключается в обработке его щелочными растворами, удаляющими с тряпья жир, крахмал, окраску и пр. вещества, загрязняющие волокно. Для варки тряпья обычно берут из- весть в виде известкового молока (8—1О°/о извести от веса тряпья) и варят 3—12 часов в закрытых котлах под давлением от 3 до 5 атмосфер. На рис. 269 изображен котел для варки тряпья. Обычно применяют же- лезные клепаные шарообразные котлы. Шарообразная форма лучше сопроти- вляется давлению, т.-е. оказывается наиболее прочной, и при данном объеме имеет наименьшую поверхность, отчего
304 ИНЖ. Н. Н. МАЛЮТИН шарообразной формы котел теряет меньше тепла в окружающий воздух. Во время варки котел медленно вра- щается при помощи зубчатого коле- са г. Цапфы С нВ, которыми котел опирается на подшипники, сделаны полыми, и через них с одной стороны котла подается пар для варки, а с дру- гой — приводится и удаляется щелок и голландерами, или роллами, и достигается в два приема. Сперва из- мельчают тряпье до разделения на во- локна, получая так называемую полу- массу, а затем уже на особом ролле ведут измельчение до получения го- товой бумажной массы. Ролл представляет собой чугунную, железную или бетонную ванну оваль- Рис. 269. Котел для варки тряпья. вода для промывки после варки. За- груженное через лазы М тряпье при вращении котла перемешивается, а же- лезные полосы <7, прикрепленные внутри котла, облегчают перемешивание, не- обходимое для равномерной очистки тряпья. После варки следует промывка на промывных машинах, которые будут описаны ниже. Вываренное и промытое тряпье еще имеет вид ткани, которую для про- изводства бумаги необходимо разде- лить на отдельные волокна, а самые волокна для тонких сортов требуется расщепить по длине на более тонкие волоконца. Работа измельчения про- изводится на машинах, называемых ной формы (рис. 270). По середине ванны имеется перегородка, кру- гом которой передвигается тряпичная масса. По одну сторону перегородки дно ролла поднимается и образует горку, перед которой расположен ме- ханизм для измельчения тряпья. Он состоит из барабана А с бронзовыми или железными ножами, расположен- ными по его поверхности, и находя- щейся под барабаном на дне ролла коробки О, в которой укреплена пачка таких же ножей. При вращении ба- рабана тряпье попадает между бара- баном и коробкой, растаскивается ножами на более мелкие части, под- нимается на горку, падает с нее, дви- жется кругом перегородки, снова за-
ПРОИЗВОДСТВО БУМАГИ 306 хватывается ножами и так гоняется в ролле до получения однородной массы, разделенной на отдельные во- локна. Измельчение ведут постепенно, понемногу опуская барабан А и тем самым сближая движущиеся и непо- движные ножи. Перед барабаном на дне ролла устроены два углубления: по другую сторону перегородки. Гряз- ная вода проходит через сетчатую стенку вращающегося барабана, за- черпывается черпаками, расположен- ными внутри барабана, и отводится через пустотелую цапфу в сточную канаву. Промывка тряпья до помола также производится в полумассных Рис. 270. Ролл. одно 25, закрытое сеткой, для улавли- вания песка, а другое F —ловушка для более крупных предметов: пуго- виц, петель и т. п., могущих попор- тить ножи. В ролле производится также и про- мывка измельчаемой массы. Чистая вода поступает из водопровода, а для удаления грязной устроен сетчатый промывной барабан ТС, расположенный П. М Лукьянов. Популярно-техническая энциклопедия. роллах, но барабан А во время про- мывки поднимается над коробкой, чтобы ножи не измельчали тряпье, а только передвигали и перемешивали его для лучшего вымывания грязи. Полученная полумасса для удаления красящих веществ и других загрязне- ний, оставшихся на волокне, после от- варки и промывки отбеливается раство- рами белильной извести или белящими 20
306 ИНЖ. Н. И. МАЛЮТИН растворами, получаемыми при разло- жении электрическим током раство- ров поваренной соли. Беление про- изводят в роллах, устроенных подобно полумассному роллу; продолжается оно 6—8 часов и требует значительного расхода белильной извести (до 12°/0 от веса тряпья), если тряпье было сильно окрашенным. По окончании отбелки полумассу основательно про- мывают, а к последним промывным во- дам добавляют немного „антихлора* — гипосульфита — вещества, разрушаю- щего невымываемые остатки белильных растворов, которые могут повредить волокно при хранении его в виде массы или бумаги. Полученную тря- пичную полумассу спускают в сточ- ные ящики с мелкими отверстиями на дне, через которые из полумассы удаляется избыток воды. Из сточ- ных ящиков полумасса для окон- чательного помола поступает на массный ролл и затем идет на бумаж- ную машину. Бумага редко готовится из одной тряпичной массы; для удешевления к ней примешивают древесную массу или древесную целлю- лозу. Большая же часть сортов бу- маги совсем не содержит тряпичной массы и целиком состоит из волокон, вырабатываемых из древесины. Производство бумаги из древесины и соломы. Составляющие древесину удли- ненные клеточки — волоконца — тесно спаяны между собой межклеточным веществом, а стенки клеточек кроме целлюлозы содержат значительное количество (1/3) лигнина, который при- дает жесткость и ломкость древесин- ному волокну. Таким образом для вы- деления чистого целлюлозного волокна из древесины необходимо удалить меж- клеточные вещества, лигнин и другие загрязняющие целлюлозу вещества. Это достигается обработкой древеси- ны химическими составами, не дей- ствующими на целлюлозу, но нацело разрушающими или растворяющими другие составные части древесины. Таким путем получается древес- ная целлюлоза, называемая чаще просто „целлюлозой*, пред- ставляющая собой волокнистую массу, легко разделяющуюся на отдельные волокна (длиной от 1 до 4 леж) и вполне пригодную для выработки бу- маги. Ha-ряду с химическими приме- няется и более простой механиче- ский способ переработки древесины на бумагу. Он состоит в простом исти- рании дерева о шероховатую поверх- ность вращающегося камня. Получается так называемая „дре- весная масса*, состоящая из ме- ханически оторванных друг от друга волокон древесины. Древесная масса содержит много разорванных и недостаточно разделен- ных волокон; затем в волокнах остается лигнин и др. вещества, отчего бу- мага из древесной массы получается более ломкой и менее прочной. Для производства древесной массы употребляется ель, осина. Чаще при- меняется ель: она не так смолиста, как сосна, и ее волоконца длиннее, чем у осины (длина волокон осины — 1 мм, ели — 3—4 л<л<). Лес подвозится на древесномассный завод в виде „балансов*—бревен дли- ной от 2 до 6 м. Балансы очищаются от коры на корообдирной машине, распиливаются на более короткие куски и поступают на дефибре р—машину, истирающую дерево в волокнистую массу (рис. 271). Главной рабочей ча- стью машины является быстро вращаю- щийся песчаниковый камень, диаметром около 1,5 м. Вокруг камня располага- ется несколько коробок, в которые че- рез боковые дверцы закладываются распиленные на поленья балансы и прижимаются к камню гидравлическим давлением. В настоящее время приме- няются непрерывно действующие де- фибреры, в которых распиленные ба- лансы поступают в высокую шахту и истираются камнем, вращающимся внизу шахты. Отделенная волокнистая масса смывается с камня струйками воды. При трении дерева о камень во- да сильно нагревается и размягчает древесину, отчего последняя легче раз- деляется на волокна.
ПРОИЗВОДСТВО БУМАГИ 307 Масса, полученная на дефибрере, поступает на сортировочные машины, состоящие из ряда сеток, отделяющих грубые части — щепки, сучки и недо- статочно тонко истертую грубую массу. Последняя вновь истирается на рафинерах — машинах, по своему устройству похожих на обыкновенный мельничный постав из двух жер- новов. Отсортированная древесная масса или непосредственно поступает на дальнейшую переработку или же идет Рис, 271. Дефибрер. на так называемую папочную ма- шину, удаляющую из массы большую часть воды и превращающую древес- ную массу в толсгые листы, в виде которых она хранится до перера- ботки. Бурая древесная масса. Если дерево предварительно обработать па- ром в закрытых котлах под давлением, то оно легче поддается истиранию на дефибрере, получается меньше рваных волокон, благодаря чему из такой массы можно выработать более креп- кие бумаги, отличающиеся своим бу- рым цветом, который приобретает дре- весная масса, полученная из запарен- ного дерева. Производство бумаги из древесной целлюлозы. При обработке дерева хи- мическим способом его предварительно измельчают, чтобы химические раство- ры легче проникали в древесину. Для этой цели очищенные от коры ба- лансы рубят на особой машине на кружки толщиной около 20 мм. Круж- ки уже во время рубки разлетаются на более мелкие части и оконча- тельно измельчаются на щепу на осо- бых дробилках. Затем щепу пропус- кают через сетки, отделяющие опилки и сучки. Для приготовления целлюлозы щепа отваривается или на щелочных раство- рах (растворы едкого натра, соды, сер- нистого натра) или на растворе солей сернистой кислоты. Последний способ, называемый „сульфитным4*, получил наиболь- шее распространение, и почти все за- воды СССР работают по сульфитному способу. Из солей сернистой кислоты обычно берут кислый сернистокислый кальций, который готовится непосредственно на целлюлозных заводах из сернистого газа и известняка. Куски известняка закладываются в высокую деревян- ную или железобетонную башню; снизу пускают сернистый газ, а сверху орошают известняк водой. Сернистый газ входит в химическую реакцию с известняком и водой, образуя ра- створ кислого сернистокислого каль- ция — бисульфита, который стекает вниз бащни. Варка щепы на растворе суль- фита производится в железных котлах емкостью до 250 м3. Стенки котла изнутри обкладываются кислотоупор- ными плитками, так как сернистая кислота разъедает железо. Постепенно повышая температуру до 140—150°, щепу варят от 12 до 20 часов. Отваренная целлюлоза по выходе из котла сохраняет форму щепы, со- держит сучки и остатки непроварив- шейся древесины. Поэтому отваренная масса после промывки поступает на сепаратор — машину, раздробляющую массу на отдельные волокна ударами вращающихся бил, и затем после раз- бавления водой в жидкую кашицу пропускается через сучколовитель — сетчатый цилиндр, улавливающий сучки и пропускающий через сетку только 20*
308 ИНЖ. И. II МАЛЮТИН чистую массу. Затем масса проходит ряд приспособлений для отделения песка, комочков, освобождается от избытка воды на вращающихся ситах, и поступает в отбелку. Отбелка ве- дется растворами хлорной извести, которой требуется до 10—15°/0 от веса сухой массы. Готовая масса от- жимается от воды, сушится и в виде листов поступает в продажу как ма- териал для изготовления бумаги. Производство соломенной массы» Из соломенной массы изготовляется жел- тый картон и грубая оберточная бумага. Для получения соломенной массы нарезанную солому варят на известковом молоке *) и затем из- мельчают на роллах или бегунах. Более ценный материал — соломенная целлюлоза — получается отваркой со- ломы на едком натре. На фабриках при изготовлении бу- маги получается много обрывков, об- резков и брака. Весь этот материал истирается на бегунах и добавляется в массу для дешевых бумаг. Приготовление бумажной массы. Окончательный размол про- изводится на массных роллах, устроен- ных подобно полумассным. В зависи- мости от сорта получаемой бумаги в ролл загружается или тряпичная, или целлюлозная масса, или же смесь их с древесной массой в различных пропорциях. Во время помола к массе добавляются проклеивающие и мине- ральные вещества; к концу помола вводят подсиньку или красящие ве- щества. Проклейка имеет целью сделать бумагу непроницаемой для чернил, типографской краски, туши и пр., растекающихся на непроклеенной бу- маге, образцом которой может слу- жить, напр., пропускная или фильтро- вальная бумага. Проклеивают или готовые листы бумаги или бумажную массу. Листами проклеивают особые *) Известковое молоко получается дей- ствием большого количества воды на обож- женную известь. сорта бумаги, применяя в качестве проклеивающего вещества животный клей — желатину. Обычно применяется проклейка массы канифольным или смоляным клеем. Из канифоли (стр. 26) и соды готовят мыло — клей, содер- жащий избыток канифоли. Клей вли- вают в ролл с бумажной массой, пе- ремешивают и затем добавляют к массе раствор квасцов или сернокислого алюминия. Получаются сложные не- растворимые соединения из канифоли и сернокислого алюминия, обволаки- вающие отдельные волокна. Наполнение, или отяжеле- ние, массы нерастворимыми тонко и мельченными минеральными веще- ствами имеет целью увеличить вес бу- маги, уменьшить ее просвечиваемость и, в случав белых бумаг, придать ей белизну. Наполненная, или отяжелен- ная, бумага стоит дешевле, так как на изготовление ее требуется меньше во- локна, но добавление минеральных ве- ществ в большом количестве мешает сцеплению волокон и понижает кре- пость бумаги. Для наполнения в мас- сный ролл вводят каолин, гипс, тальк, тяжелый шпат 3). Окрашивание бумаги в боль- шинстве случаев также производится в массе. В случае белых бумаг массу слабо подкрашивают синей краской— подсинивают, — чтобы замаскировать слабый желтоватый оттенок беленой массы. Для подсинивания и окраски берут или минеральные или искус- ственные органические красящие ве- щества. Изготовление бумаги. Готовая масса перерабатывается на бумагу или руч- ным или машинным способом. Ручной способ требует много вре- мени и в настоящее время применяется только для некоторых специальных сортов бумаги (бумага для документов, банковских билетов и пр.). Для ра- боты применяется форма, состоящая из рамки с натянутой ва ней медной сеткой, которая поддерживается снизу <) Все эти вещества относятся к мине- ралам, добываемым из недр земли.
ПРОИЗВОДСТВО БУМАГИ 309 несколькими планочками. На рамку с сеткой накладывается вторая рамка, образующая кругом сетки бортик. Ра- бочий погружает форму в размешан- ную бумажную массу, зачерпывает массу, поднимает форму в горизон- тальном положении и, слегка встря- хивая форму, распределяет волокна равномерно по всей сетке. Вода сте- кает, а волокна садятся на сетку, об- разуя сплошной слой. Затем накладная рамка снимается, форма накладывается на сукно, к которому и прилипает во- локнистый слой, отделяясь от сетки. Образовавшийся лист покрывается сукном, на сукно накладывается новый лист бумаги и т. д., пока не обра- зуется целая пачка, которую поессуют шине выглаживается, разрезается по длине и накатывается на ролик. Для получения бумаги одинаковой толщины бумажная масса должна-по- даваться на машину равномерно, оди- наковыми порциями. Для этой цели служит вращающееся колесо с чер- паками, которые захватывают массу из чана и подают ее на машину. В ма- шине масса для окончательной очистки проходит песколовитель и узлолови- тель. Песколовитель представляет со- бой лоток с целым рядом невысоких поперечных перегородок, между ко- торыми при медленном движении массы осаждаются и застревают песчинки и другие тяжелые посторонние ча- стички. Рис. 272. Схема бумажной машины. JTUC. vxcjna и у ма&цип шашппш. в гидравлических прессах для удале- ния воды. Отжатая бумага сушится нагретым воздухом. Проклейка бумаги ручной вычерпки обычно производится в готовых листах, а не в массе. Це- лую пачку листов погружают в теплый раствор желатина с квасцами, затем отжимают, перебирают и сушат. Ручным способом отливается незна- чительная часть бумаги. Вся масса бумаги, поступающей на рынок, выде- лывается машинным способом на бу- мажных машинах-самочерпках. В бумажной машине производство бумаги идет непрерывно. Бумажная масса широкой струей льется на дви- жущуюся медную сетку, образующаяся бумага, прямо с сетки непрерывной лентой проходит приспособления для отжима и сушки и на этой же ма- Узелки и комочки отделяются в узло- ловителе, который состоит из сетки или сетчатого барабана, пропускающих на машину только чистую массу. Очи- щенная масса сливается у А (рис. 272) на движущуюся медную сетку, натя- нутую в виде бесконечного полотна между роликами В, С. Чтобы сетка не прогибалась от $еса бумажной массы, в горизонтальном положении она поддерживается роликами Т. По краям сетки вместе с нею движутся 2 толстых резиновых ремня, натяну- тых между роликами Т. Т, Ремни по- добно рамке, накладываемой на ручную форму, не дают массе стекать с краев сетки и ограничивают ширину бумаги. Во время движения сетка все время испытывает небольшие толчки то вправо, то влево, благодаря чему масса
310 ИНЖ. Н. Н. МАЛЮТИН встряхивается, равномернее распреде- ляется по сетке и волокна лучше пе- реплетаются между собой. Вода из массы сперва стекает самотеком через пает на каландр, сетку, а затем, когда сетка проходит над ящиками Ъ Ь, отсасывается насосом, выкачивающим воздух из ящиков. Ролик с выравнивает верхнюю сто- рону бумаги и слу- жит также для вы- давливания на бу- маге так называе- мых водяных зна- ков, которые в виде рельефного узора наносятся на по- верхность ролика. Перец выходом с сетки бумага отжи- мается гауч-прес- сом Е — чугунным валом, обернутым сукном и плотно прижатым к сетке. Затем бумага под- хватывается бес- конечным сукном (рис. 273), отжи- мается прессом Рг прилипает к вто- рому сукну, отжимается вторым прес- сом Р3 и поступает на сушильные барабаны (рис. 274) для испарения оставшейся воды. Сушильные бара- баны обогреваются изнутри паром и имеют гладкую полированную поверх- ность, к которой высушиваемая бумага плотно прижимается бесконечными сукнами. С барабанов бумага посту- выглаживающий ее поверхность тяжелыми поли- рованными вала- ми. После калан- дра бумага ре- жется вдоль на ленты требуемой ширины и нака- тывается на ро- лик. Производи- тельность бу- мажной машины зависит от ши- рины сетки и скорости ее дви- жения; при ши- рине в 4 лс в 24 часа машина может выработать до 25—30 т бумаги сред- него качества. На рис. 275 предста- влен общий вид бумажной машины. Рис. 274. Сушильные барабаны бумажной машины. Отделка бумаги заключается в глажении ее на каландрах. Неко- торые бумаги проклеиваются в гото- вом виде. Для проклейки их пропу- скают через раствор животного клея и сушат. После отделки бумагу режут
ПРОИЗВОДСТВО БУМАГИ 311 на листы на особых машинах и от- считывают по стопам (500 листов). Сорта бумаги. Ббльшая часть всей выработки бумажных фабрик при- зеты не требуется особенной проч- ности, она прежде всего должна быть дешева, — поэтому находят возможным вводить в газетную бумагу до 75°/0 ходится на долю печатных бумаг, из коюрых первое место по количеству принадлежит бумаге газетной. От га- дровесной массы. Состав других пе- чатных бумаг чрезвычайно разнообра- зен, но только лучшие сорта готовят из
312 ИНЖ. Н. Н. МАЛЮТИН одной целлюлозы или целлюлозы с тряпьем* В большинство печатных бумаг входит древесная масса. Обыч- ные сорта писчих бумаг также со- держат древесную массу (до 6О°/о), лучшие готовятся из чистой целлю- лозы, и только самые дорогие бумаги работаются из чистого тряпья. От писчей бумаги требуется хорошая про- клейка, не позволяющая растекаться чернилам, и затем гладкость,— чтобы перо легко скользило по бумаге. Для лучшего впитывания краски печатные бумаги проклеиваются слабее, чем писчие и могут иметь шероховатую по- верхность, но на гладких бумагах по- лучается более резкая печать. Для художественной печати применяется меловая бумага, на поверхность которой нанесен слой каолина, гипса или барита, замешанных с клеем. После сушки и выглаживания на ка- ландрах получается гладкая поверх- ность, дающая отчетливый оттиск. В большом количестве вырабаты- вается оберточная бумага для завертывания и упаковки товаров. Бюварная (пропускная, промока- тельная) бумага должна хорошо впитывать чернила. Поэтому ее делают более рыхлой и не проклеивают. Филь- тровальная бумага должна, кроме того, обладать известной крепостью в намоченном виде, а для специальных целей требуется полное отсутствие в бумаге минеральных ве- ществ. Пергамент (растительный) пред- ставляет собой слегка просвечиваю- щую, плотную, не пропускающую влагу и воздух бумагу; готовится он из не- проклеенной бумаги из хлопка обра- боткой концентрированной серной кис- лотой. Волокна бумаги при этом набу- хают, слипаются и образуют сплошной слой. Затем бумага промывается и су- шится. Искусственный перга- мент получают из очень тонко измо- лотой бумажной массы. Картон. Бумаги весом выше 250г в 1 м2 называются картоном, или пап- кой. Картон готовится из целлюлозы, древесной или соломенной массы. Худ- шие сорта картона работаются из мо- лотой старой бумаги. Работают картон непосредственно из массы или же спресовывают и склеивают из отдель- ных тонких бумажных листов. Здесь перечислены только самые важные сорта бумажных товаров. Кроме них работается масса специаль- ных бумаг, напр. спичечная (для об- клейки спичечных коробков), чайная, курительная, мундштучная, папирос- ная и т. п. В Германии получили некоторое применение изделия из бумажной пряжи, которая готовится закручи- ванием узкой бумажной ленточки. Там же готовится „текстилоза“ — пряжа из бумажной ленточки, на ко- торую предварительно наклеены во- локна льна, хлопка, пеньки и пр. Изделия из бумажной пряжи дешевы, но недостаточно прочны к воде. П а п ь е - м а ш е. Из бумажной массы можно приготовлять, кроме бумаги и картона, самые разнообразные вещи. Для производства различных мелких предметов — игрушек, табакерок и пр. пользуются папье-маше, которое представляет собой измолотую старую бумагу, пропитанную раствором клея и смешанную с каолином и мелом. Масса под сильным давлением сжи- мается в формах, затем готовые изде- лия сушатся, промасливаются и лаки- руются* Обои печатаются по бумаге пе- чатными машинами, по своему устрой- ству напоминающими машины для пе- чатания тканей. Только в печатании обоев печатные валы делаются из дерева и режутся рельефным вы- пуклым узором. Дешевые сорта обоев печатаются по белой или цветной бу- маге. Для более дорогих сортов обоев бу- мага предварительно загрунтовывается краской на крахмале. Для загрунтовки и печати применяются и органические и минеральные красящие вещества. Производство кровельного толя. Кро- вельный толь представляет собою картон, пропитанный пеком, остаю- щимся после перегонки каменно-
ПРОИЗВОДСТВО БУМАГИ 313 угольной смолы. Для приготовления толя берут дешевые сорта картона и каменноугольный пек, который нагре- вают в котлах, прибавляют к нему дешевые масла и затем выпускают в особые чаны, в которых и совер- шают пропитывание картона. Через эти чаны картон прогоняется с по- мощью вальцов, через которые про- пускают картон. Излишек смолы вы- жимается вальцами. Выходящий из вальцов пропитанный картон проходит по плоскости, обсыпанной песком; одновременно обсыпается и верхняя сторона картона. Охлажденный картон свертывают в роли, в которых он и поступает в продажу. В СССР за 1925/26 г. было выра- ботано 268000 т бумаги и ввезено из-за границы еще 135 000 т. Потреб- ление бумаги на 1 человека составляет около 3 Kt, между тем так другие страны потребляют бумаги значительно больше. Так, в 1924 г. на человека приходилось: В Соед. Штатах...........63 кг „ Германии ........ 20 « „ Канаде.................31 „ „ Англии.................41 ,, В Финляндии............9,2 кг „ Норвегии.............11,1 „ „ Швеции...............16 „ Обладая громадной лесной пло- щадью, СССР мог бы занять одно из первых мест по выработке древесной массы и целлюлозы. В действитель- ности же Россия продавала за границу балансы и получала готовую бумагу. Причина этого ненормального явления заключалась в общей промышленной отсталости страны и в малом исполь- зовании водной энергии, применение которой значительно удешевляет пе- реработку дерева на бумажные про- дукты. К концу 1925/26 г. в СССР насчитывалось 87 действовавших пред- приятий с 111 машинами-самочерп- ками, при 30198 тыс. рабочих. В на- стоящее время строятся и проекти- руются к постройке новые бумажные фабрики с таким расчетом, чтобы в 1929/30 году на 1 душу в СССР приходилось 5,7 кг бумаги. За 1923/24 год фабрики выработали 98 500 т бумаги, 14100 т картона, 38 800 т целлюлозы и 47 000 т дре- весной массы.
ХУШ. ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА. Иною. В. М. Куликов и инж.И. М. Щербаков. ХЛЕБНЫЕ ПРОДУКТЫ. Иною. И. Л. Щербаков, К хлебным продуктам относятся зерна хлебных растений: пшеница, рожь, ячмень, овес, просо, гречиха, кукуруза, рис и продукты их обра- ботки: мука, крупа и т. п. Для СССР, как страны сельско- хозяйственной, где почти % всего населения занято различными отра- слями сельского хозяйства, производ- ство зерновых продуктов имеет осо- бенно важное значение. Общий мировой урожай главнейших хлебов в 1912,1920 и 1921 годах в мил- лионах тонн достигал в круглых цифрах: Хлебные продукты в СССР служат не только для внутреннего потребления, но являются одним из главнейших предме- тов внешней торговли— приблизительно 40% всей ценности русского вывоза падали на хлебные продукты. Довоен- ный экспорт на внешний рынок состав- лял около 10—20% всего нашего уро- жая, при чем вывозилась главным об- разом пшеница, затем ячмень и овес; ржи вывозилось очень мало. По экспор- ту хлебных продуктов Россия до войны занимала второе место (первое место приходилось на долю Америки). Хлебные продукты 1912 год 1920 год | 1921 год 1 Пшеница . . .* 103,85 65,05 75,41 Рожь • . . 49,50 15,00 20.50 Ячмень 33,46 21,00 30,70 Овес 1 68,80 50.50 45,54 ВСЕГО . . . . | 205,61 151,55 172,15 В 1912 г. 1/3 (28%) всего урожая приходилась на долю России, а именно (в милл. тонн): Пшеницы............................19,80 Ржи...................-............26,54 Ячменя.............................10,20 Овса . . 15,51 Всего........72,05 Несмотря на огромный абсолютный урожай хлебных растений, культура их в СССР развита очень слабо. Она может быть значительно увеличена не только за счет введения в обра- ботку новых земель, но главным обра- зом за счет улучшения методов полевой культуры — поднятием урожайности,
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 315 Россия 6,9 9,0 8,7 8,5 81,7 введением минеральных удобрений и пр. Средняя довоенная урожайность с единицы площади в России была очень низка; она составляла всего лишь */2 и даже % урожайности стран Западной Европы. Так, например, в 1912 году урожайность с 1 гектара (0,9 десятины) в России и в Германии, в среднем, выражалась следующими цифрами, в двойных центнерах (1 цент- нер = 0,1 тонны = 6,1 пуда): Германия Пшеница............... 22,6 Рожь.................. 18,5 Ячмень................ 21,9 Овес.................. 19,4 Картофель............ 150,3 Больше всего, в СССР засеивается ржи (32% всей посевной площади), затем идет пшеница (25%), овес (19%), ячмень (10%), картофель (4,2%), просо (3%), гречиха (2,5%), куку- руза (1,5%) и горох (1,2%). Посев производится или осенью или весной. Хлеб, посеянный осенью и перезимовавший зиму в поле, назы- вается о з и м ы м, а посеянный весной— яровым. По мере созревания, зерно в колосе желтеет — делается все более твердым и сухим и приобретает способность выпадать из колоса; поэтому жатву производят немного ранее созревания, чтобы избежать потери зерна от вы- сыпания. Жатва производится серпами, или косами, или лучше жатвен- ными машинами. Сжатый хлеб связывают в снопы и дают стоять некоторое время в поле для просушки. Иногда (особенно, если стоит очень дождливая погода) просушку ведут не на поле, а в овине. Последний представляет собою небольшое дере- вянное здание, разделенное решеткой на два этажа. В верхний этаж на ре- шетку раскладывают снопы, а в ниж- нем имеется печь. Тепло из печи под- нимается вверх, просушивает снопы и вместе с влагой уходит в трубу. Смотря по способу сушки, и полученное зерно носит соответствующее название: овин- ного, или сыромолотого, сушенного в поле. Сжатый и подсушенный хлеб для отделения зерна от остальных частей растения поступает в обмолот. Молотьба еще и до сих пор в СССР ведется очень часто цепами, которыми ударяют по снопам, разложенным на току — плотной и ровной поверхности земли. Лучше всего молотьба произво- дится в молотилках — ручных, конных или с применением механической силы. Главною частью молотилки является быстро вращающийся барабан с на- саженными на его поверхность зу- бьями. Такими же зубьями снабжена и внутренняя поверхность кожуха, окружающего барабан. Колос захваты- вается вращающимся барабаном, уда- рами зубьев освобождается от зерна и выкидывается с другой стороны об- молоченным. Обмолоченное зерно, для удаления легких примесей и пыли, провеивается. Провеивание ведется или на ветру, с лопаты, или лучше в особых машинах — веялках. Про- веянное зерно обычно еще сорти- руется по величине и тяжеловесности на сортировке, называемой млынком. Иногда веялки и сортировка при- соединяются непосредственно к моло- тилке, и тогда сразу, за одну операцию, получают готовый продукт. По химическому составу хлебное зерно является смесью большого ко- личества сложных химических ве- ществ. Зерно, кроме воды и минераль- ных солей, содержит в себе и очень ценные для питания вещества. Из азот содержащих органических со- единений сюда относятся главным об- разом белковые вещества — в большинстве хорошо перевариваемые и усвояемые нашим организмом. Из этих соединений наибольшее значение имеет клейковина. От качества клейковины зависит пригодность муки для хлебопечения: она обусловливает подъем теста и рыхлость получаемого хлеба. Общее количество белков в зерне составляет, в среднем, 11—14% от веса зерна.
316 ИНЖ. И. М. ЩЕРБАКОВ Из безазотистых органических ве- ществ, относящихся главным образом к трупе углеводов, ббльшая часть (почти 95% всех углеводов) прихо- дится на долю крахмала. Содер- жание крахмала в зерне доходит до 70%. Другой углевод зерна—клет- чатка содержится в сравнительно небольшом количестве (в среднем от 2 до 4%); он находится главным образом, в оболочках зерна. Клетчатка является бесполезной составной частью, так как нашим организмом не усваи- вается, почему при приготовлении муки стараются возможно полнее освободить зерна от оболочки, в ко- торой и заключается ббльшая часть клетчатки. Воды содержится в свежем сжатом зерне около 25°/0, в высушенном — около 13°/0. Содержание воды, или, как ее называют, влажность зерна имеет огромное влияние на сохрани- мость; чем больше влаги в зерне, тем хуже оно сохраняется. Обычно принято, что зерно, предназначенное для хранения, не должно содержать влаги свыше 14%; при большем со- держании влаги зерно легко подвер- гается порче. Минеральная часть зерна, обнару- живаемая при сжигании (озолении) зерна в виде несгораемого остатка — золы, состоит из большого коли- чества различных неорганических со- единений. В золе хлебных зерен на- ходятся соединения калия, натрия, магния и железа, главным образом, в виде соединений с фосфорной, сер- ной, соляной и кремневой кислотами. Большая часть, почти % всех соеди- нений, приходится на долю фосфорно- кислого кальция и магния ’). Вообще химический состав зерна, даже одного и того же вида, под- вержен широкому колебанию; он *) В главе „Искусственные удобрения" мы видели, что для правильного развития растений, в частности хлебных злаков, необходимо в поч- ву вводить минеральные удобрения, из которых одно из первых мест принаделжит фосфорно- кислым удобрениям—суперфосфату, томас- шлаку и др. находится в зависимости от различ- ных условий (почвы, сорта, клима- тических условий, способа обработки и т. п.). Пшеница. Пшеница принадлежит к числу важнейших и наиболее рас- пространенных хлебных злаков. В от- ношении климата и почвы пшеница — растение сравнительно требовательное. Культура ее у нас в СССР на севере до- стигает 62° северной широты, на юге Рис. 276. Разрез пшеничного зерна (сильное увеличение). она распространяется далее, чем рожь, так как легче переносит жару. Пше- ница сеется как озимая, так и яро- вая, при чем количество яровой почти вдвое превышает озимую. Так, в 1912 г. было засеяно яровой 13,14 милл. иг, а озимой всего лишь 6,66 милл. Сортов пшеницы известно очень много. Они разделяются на два основ- ных класса: настоящие — дающие
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 317 при молотьбе голое зерно, и на пол- бы,— зерна которых покрыты плен- ками колосков. Настоящие пшеницы разделяются на твердые, мягкие, ан- глийские и пр., которые, в свою оче- редь, подразделяются еще на несколько сортов. При рассмотрении разреза пшенич- ного зерна при сильном увеличении— под микроскопом, мы можем обна- ружить, что зерно состоит из трех частей (рис. 276): 1) оболочек (a, й, с), 2) зародыша (Z?) и 3) мучнистого тела (е). На эти же три части зерно разделяется и при обработке его на жерновом поставе (при приготовлении муки), но только при этом с оболочкой отходит и так называемый алейроно- вый слой клеток (рис. 277), находя- щийся непосредственно под оболочкой и богатый азотистыми веществами и отчасти жиром. Относительное коли- чество этих составных частей зерна находится приблизительно в следую- щем отношении: Оболочка......................14,36% Зародыш...................... 1,43% Мучнистое ядро................84,21% Рожь. Для СССР рожь является главнейшим хлебным злаком. Под рожь засевается почти п/3 всей по- севной площади. Рожь — растение умеренного, климатического пояса и в почвенных и климатических отно- шениях менее требовательна, чем пше- ница. Разводится она почти исклю- чительно озимая, так как яровая дает меньший урожай. По анатомическому строению и хи- мическому составу зерно ржи мало отличается от пшеничного. Отличие главным образом заключается в форме зерна и его большей плотности и су- хости и меньшем содержании усвояе- мого белка. Ячмень. Ячмень — растение яро- вое. Вследствие короткого периода времени, необходимого для его произ- растания (всего лишь 85—120 дней), он может разводиться значительно се- вернее всех других хлебов (до 70° сев. широты). Различают сорта ячменя: шестирядный, четырехрядный и двух- рядный, отличающиеся расположением колосков. В СССР разводят главным образом 4-рядный и 2-рядный; пер- вый называется кормовым, а второй, более ценный,— пивоваренным; послед- ний идет на пивоварение и для при- готовления солода. По строению и химическому составу ячмень отличается от пшеницы и ржи. В среднем пивоваренный ячмень со- держит: Воды........................... 14,0% Азотистых веществ •....... 9,0% Крахмала....................... 62,0% Проч, безазотистых веществ . . 3,5% Клетчатки....................... 6,5% Жира............................ 2,5% Золы............................ 2,5% т.-е. отличается меньшим содержанием азотистых и безазотистых веществ и значительным содержанием клетчатки. Ячмень не содержит вязкой клейко- вины, а потому ячменная мука не годна для выпечки хорошего пори- стого хлеба. Ячмень употребляется для пригото- вления перловой и ячневой кру- пы, питательного кофе, служит кор- мовым средством для скота, но наи- большее количество его идет на пиво- варение и приготовление солода. Овес. Овес — растение исключи- тельно яровое и весьма невзыскатель- ное к почве и удобрению. Сорта овса различаются: 1) по цвету пленок — белые, жел- тые, черные; 2) по ости — остистые и безости стые; 3) по форме соцветия — метельчатые, с раскинутой во все стороны метелкой, и одногривые, — у которых метелка направлена в одну сторону. В торговле различаются сорта: 1) сы- рОмолотый, т.-е. молоченый после сушки на поле; 2) овинный, т.-е. молоченный после овинной сушки; 3) шишкованный — пропущенный один раз через шастальную машину; 4) шастанный, т.-е. пропущенный
318 ИНЖ. И. И. ЩЕРБАКОВ несколько раз через шастальную ма- шину. Шастанье овса заключается в от- делении от зерен остей и кончиков обо- лочки; при этой операции зерно также очищается и отчасти полируется, чем питательная ценность его повышается. В среднем овес содержит: Воды......................14,О°/о Азотистых веществ.........12,0°/о Жира...................... Ь,О°/о Крахмала..................56,О°/о Клетчатки................... 9,0®/о Золы......................... 2,5% т.-е. характеризуется большим содер- жанием жира и отчасти клетчатки. Овес, помимо корма лошадей, при- меняется для приготовления круп, толокна и употребляется на-ряду с яч- менем для приготовления солода. Для приготовления толокна овес замачи- вается, затем парится, высушивается и измельчается в муку. Просо. По отношению к климату и почве — растение требовательное. Оно требует от почвы большого содержа- ния питательных веществ и поэтому хорошо растет только на черноземных почвах. В СССР под просо засеивается около 3% всей посевной площади. В 1912 году общий урожай проса составлял 2,42 миллиона т. Большая часть посева производится в местно- стях, расположенных на юго-востоке от Москвы, главным образом в губер- ниях Курской, Воронежской, Тамбов- ской и Саратовской. Лучшим сортом по содержанию питательных веществ считается „пластовое*, производимое на новоподнятых степных почвах в Оренбургском и Уральском районах. По химическому составу просо от- личается от прочих хлебных зерен большим содержанием жира и мень- шим содержанием азотистых веществ. Зола содержит очень много (более половины) кремневой кислоты. Сред- ний химический состав проса таков: Воды...............................12,7о/о Азотистых веществ..................1О,6°/о Жира............................... 3,У°/о Крахмала..................61,0% Клетчатки . •........... 8,О°/0 Золы..................... 3,8°/о Просо главным образом перераба- тывается в крупу — пшено. Гречиха. Почти 1/2 всего миро- вого урожая гречихи приходится на долю СССР. Гречиха требовательна и к климату и к почве, но вследствие очень короткого периода времени, не- обходимого для ее произрастания,— 75—85 дней,— культура ее заходит далеко на север. Главная житница гречихи лежит на юге-западе от Москвы. Гречиха почти исключительно перерабатывается на крупу. Кукуруза. Кукуруза, или маис, в СССР разводится сравнительно в не- больших количествах. Под нее занято около 1,5% всей посевной площади. Наоборот, в других странах она куль- тивируется в огромных размерах. В Америке культура кукурузы пре- вышает культуру пшеницы. Общий мировой сбор кукурузы в 1912 году достигал 104,6 миллиона т, на долю же России приходилось всего лишь 1,73 миллиона т, т.-е. менее 2%. Кукуруза — растение южное, и для своего созревания требует много тепла. Разводится она в СССР главным обра- зом на Кавказе. По своему анатомическому строению зерно кукурузы (рис. 277) отличается очень развитым зародышем. Зародыш по объему занимает 1/3 зерна, а по весу составляет около 12%. Химиче- ский состав кукурузы в среднем сле- дующий: Воды........................II—12о/о Азотистых веществ........... 10®/0 Крахмала.................... 62—65% Кле1чатки....................3,5 —5,О’*/о Жира........................5,5—6,0°/а Золы........................... 2,О®/о Как видно из вышеприведенных цифр, кукуруза отличается большим содержанием крахмала и жира. Ббль- шая часть всего жира находится главным образом в зародыше. Со-
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 319 держащийся в кукурузе жир де- лает муку мало пригодной для хра- нения. Кукуруза используется главным об- разом как кормовое средство для скота. Человеком она потребляется в виде похлебок и каш. Во многих странах, особенно в Америке, она слу- жит единственным источником для технического получения крахмала. (Рис. 577. Разрез зерна кукурузы (сильно увеличено). Рис. Рис имеет большое значение в питании народов Востока. Культура риса в СССР имеет второстепенное значение; разводится он главным об- разом, в закавказских республиках, Туркестане и отчасти на Дальнем Востоке. Всего в 1910 году под куль- турой риса в России было занято около 222 тысяч гектаров и собрано около 0,27 миллионам. Главным произ- водителем его является Индия, произ- водящая около 3/4 всего мирового урожая риса. Рис требует для своего произраста- ния теплого и влажного климата и бы- вает двух разновидностей — „болот- ный* и „суходольный*. Наиболее распространенный „болотный* рис требует очень влажной почвы и 5—6 месяцев теплой погоды. Для посева риса поле сначала затопляют водой, затем, спустив воду, пашут один или два раза и вновь затопляют водой. Когда почва достаточно насытится влагой, рис сеют прямо в грязь. Во время роста риса стебли должны быть по крайней мере на половину своей высоты покрыты водой. Созревший рис жнут серпами или иногда просто вырывают с корнями. Сжатый рис су- шат и обмолачивают. Зерна риса по- крыты твердой оболочкой (около 21°/0 по весу зерна); для удаления ее рис лущится. Отделяющиеся при этом от риса оболочки и рисовая мука (от- руби) идут в корм скоту, а ободранные зерна полируются на особых машинах и сортируются. Очень часто при по- лировке риса употребляется порошок талька, а для придания ему красивого вида рис подсинивают красками. Прибавка талька и подсиньки счита- ются недопустимыми примесями. Очи- щенный рис содержит: Воды........................ 11—12о/о Азотистых веществ...........7,5—8,5»/0 Жира........................0,5—2,О°/о Крахмала.................... 75— 79<>/0 Клетчатки...................0,5— 1 % Золы........................0,5- 1,5°/0 По содержанию крахмала рис зани- мает первое место среди всех хлебных злаков. Отходящие при очистке и сорти- ровке риса битые и ломаные зерна — сечка — идут как сырой материал для приготовления рисового крахмала. Стручковые плоды. К хлебным про- дуктам могут быть отнесены и струч- ковые плоды — плоды бобовых расте- ний; горох, фасоль, бобы, чечевица и соя. Большого промышленного зна- чения они не имеют. Их химический состав представлен в нижеследующей таблице:
320 ИНЖ. И. М. ЩЕРБАКОВ Наименование плода Вода % Азотистых веществ ®/о Жир <7. Крахмал ®/о Клетчатка ®/о Зола % Бобы полевые 14,0 25,68 1,68 47,29 8,25 з,1 „ садовые 11,24 23,66 1,96 55,60 3,88 3,66 Горох 13,80 23,35 1,88 52,65 5,57 2,75 Чечевица 12,33 25,94 1,93 52,84 3,92 3,04 Бобы сои . . . 8,0 32,3 19,1 29,60 4,7 5,5 Несмотря на значительное содержа- ние питательных веществ, большого питательного значения стручковые плоды не имеют вследствие их труд- ной усвояемости организмом человека. Хранение зерна производится или в амбарах самими сельскими хозяе- вами, или в особых общественных зернохранилищах большой вместитель- ности, называемых элеваторами. Рис. 27S. Элеватор (разрез). Хранение хлеба. Не все зерно после молотьбы и сортировки посту- пает сразу в потребление; бблыпую часть урожая приходится хранить более или менее продолжительное время. На рис. 278 представлен в разрезе такой элеватор, находящийся у нас на станции Грязи и вмещающий около 28 000 т зерна. Подвезенное к элева- тору зерно помощью ковшевых само-
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 331 тасок подается в верхний этаж здания, в лари j; отсюда оно проходит через целый ряд очистительных и сортиро- вальных машин (веялки С, весы В, шасталка ZZZ, куклеотборник Т) и ссы- пается в закрома — силосы, откуда по мере надобности и берется. Для выгрузки зерна в закроме открывают люк, и зерно ссыпается вниз; снизу помощью ковшевых самотасок оно подается вверх, взвешивается на весах и по трубе выводится из элеватора. Для того чтобы зерно при хране- нии не портилось, зернохранилища должны быть чистыми, сухими и хо- рошо проветриваемыми. При нерацио- нальном хранении, особенно если зерно очень влажно, оно может испортиться и потерять свою питательную цен- ность. Зерно плесневеет, и в нем могут завестись различные насеко- мые—вредители, поедающие питатель- ные части зерна; кроме того они за- соряют его и делают хлеб из такого зерна неприятным, а иногда даже и вредным. Мерами борьбы с этими вре- дителями служат частое проветривание зерна и дезинфекция помещений (чаще всего сероуглеродом). Поступающее на хранение зерно в свою очередь должно быть сухим и по возможности мало загрязненным. Свежеобмолоченное зерно имеет раз- личную влажность, зависящую от со- стояния погоды во время жатвы и способа сушки снопов. Зерно, пред- назначенное для хранения, должно иметь влажность не свыше 14%. Для доведения влажности до требуемых пределов в большинстве случаев при- ходится прибегать к искусственной сушке. Удаление влаги из зерна — операция довольно трудная, так как зерно покрыто довольно плотной обо- лочкой. Сушка производится в сушил- ках обычного устройства помощью горячих продуктов горения или на- гретым воздухом. Зерно, предназна- ченное для посева, должно сушиться при сравнительно низкой темпера- туре, иначе зерно может потерять всхожесть. Обычно зерно сушат при температуре 40—50° Ц и только Ц. M. Лукьянов. Попз'лярно-техническая энциклопедия. 21 под конец повышают ее на корот- кое время до 60—70° Ц. Различных видов сушилок очень много, о них будет сказано подробнее в гла- ве о консервировании пищевых про- дуктов. Оценка зерновых хлебов. Зерно хлебных растений потребляется главным образом для питания в виде муки или крупы (для животных — не- посредственно), поэтому к зерну в тор- говле предъявляются особые требова- ния. О качестве продукта судят по внешнему виду—„натуре*, влажности, весе 1 000 зерен и засоренности. Если же зерно предназначается для посева, то бывает очень важно установить его всхожесть. Внешние признаки могут дать в большинстве случаев исчерпывающие данные о качестве зерна. Неприятный, затхлый запах, темные пятна, полосы, отсутствие блеска и наличие сломан- ных и частью проросших зерен указы- вают на плохое качество зерна или на плохое хранение. Натура зерна есть вес единицы его объема, например четверти в пудах и фунтах. Натура зерна определяется помощью особых аппаратов, называе- мых пурками. Систем пурок очень много; мы опишем самую простую из них и наиболее распространен- ную — гамбургскую пурку, предста- вленную на рис. 279. Зерно ссыпается в воронку с, помещаемую над ста- каном Ъ. Когда воронка наполнена зер- ном, ее помещают на определенной высоте (около 2,5 сл«) над стаканом Ъ (стакан Ъ на рисунке показан пере- вернутым вверх дном), помощью ры- чажка откидывают подвижное дно воронки, и зерно ссыпается в стакан Ъ. Излишек зерна из стакана Ъ снимают гребом, и стакан с зерном взвешивают. Вес выражается в золотниках; этот вес и обозначает натуру, напр.: „рожь натурой в 120 золотников*. Для опре- деления веса четверти золотники умножают на 3 и делят на 40, по- лучая вес четверти в пудах,— в нашем 120X3 о случае —^—=9 пудов.
322 ИНЖ. И. М. ЩЕРБАКОВ Одна „натура* зерна не дает пол- ного представления о качестве про- дукта — она зависит от многих факто- Рис. 279, Гамбургская пурка. ной фальсификацией. Сюда относятся: комочки земли, песок, солома, оболоч- ки зерна, семена сорных растений (куколь, горошек и др.), насекомые и пр. Некоторые из примесей, как, на- пример, спорынья, головня, опьяняю- щий плевел и ку- коль, делают дан- ное зерно вредным для употребления в пищу. Спорынья появляется на ко- лосьях зерновых растений (чаще все- гона ржи) особенно в сырые годы. Спо- рынья очень ядо- вита, и при употре- блении хлеба с ее примесью у челове- ка появляются при- знаки особой бо- лезни —„злой кор- чи*. Из сорных трав чаще всего при- сутствует куколь— растение с лило- выми цветами. Ку- коль чаще всего поражает яровые посевы. Очищение ров, не учитываемых при определении натуры: влажности, засоренности, фор- мы зерна и пр. Вес 1 000 зерен характеризует круп- ность зерна. Средний вес 1 000 зерен в граммах для пшеницы 34,6, для ржи— 23,8, для ячменя — 42, и для овса — 30. Для определения всхожести про- ращивают определенное количество хорошо смоченных зерен. Через некоторое время (дней через 10) определяют количество проросших зерен. Наибольшее значение при оценке зерна имеет засоренность, т.-е. содержание в зерне посторонних при- месей, обусловливаемых частью недо- статочной очисткой, частью и умышлен - производится на куклеотборниках, зерна от куколя особых аппаратах— или триерах. Мука. Мука вырабатывается почти исклю- чительно из пшеницы и ржи. Как выше было указано (стр. 317), зерно пшеницы и ржи состоит из трех ча- стей: оболочек, зародыша и мучнистого ядра. Из этих частей наибольшую пи- тательную ценность имеют мучнистое ядро и зародыш, оболочки же, наобо- рот, содержат мало питательных ве- ществ и много трудно пёреваримой клетчатки. Поэтому при производстве муки стараются не только измельчить
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 323 зерно, но и освободить его от мало- питательных оболочек. Обычно при размоле отделяют также и зародыш; в зародыше содержится очень много жира (12,5%) и особое красящее вещество — желтый пигмент; жир, пе- реходя в муку, при хранении про- горкает, чем портит муку, а пиг- мент сообщает муке темный цвет. Так как зародыш составляет около 1,5% от веса зерна, то удаление его Рис. 280. Мельница с жерновым поставом. не очень отражается на уменьше- нии общего количества питательных веществ. Мука вырабатывается на мельни- цах. Мельницы бывают разнообразного устройства; они различаются: 1) по способу приведения в движение аппа- ратов (ветряные, водяные или с меха- ническими двигателями), 2) производи- тельностью и 3) способом работы (валь- цовые и жерновые). На мельнице с жерновым поставом зерно измельчается между двумя жер- новами. На рис. 280 изображен такой постав. Главною частью постава явля- ются жернова; они изготовляются или из естественного камня (песчаниковые, кварцевые) или искусственно. Ниж- ний — л — неподвижен п называется лежнем, а верхний — б, называемый бе- гуном, насажен на вертикальный вал в и вместе с ним вращается от привода. Зерно засыпается через воронку м и через отверстие в верхнем жернове е попадает в пространство между жерно- вами, где и измельчается. Помощью маховичка з можно изменить расстоя- ние между жерновами. Чтобы зерно быстрее измельчалось, а также и не сильно нагревалось (что вредно отра- жается на качестве муки), на поверх- ностях жерновов делаются борозды, при чем эти борозды делаются на лежне в противоположном направлении, чем на бегуне. На рис. 281 изображен Рис. 281. Жернов с насеченными бороздами. жернов с насеченными на его поверх- ности бороздами. Иногда к жерновому поставу при- соединяют еще так называемое „пек- леванноеи устройство — мешок из шерстяной ткани, приводящийся осо- бым приспособлением в качательное движение. Мука просеивается через ткань и выходит лучшего качества; этот сорт муки называется „пекле- ванной*. Вальцовые постава употребляются для получения высоких сортов муки и отличаются тем, что вместо жерно- вов вращается одна или несколько пар валиков. Валики бывают чугунные, стальные или фарфоровые, с гладкой или рифленой поверхностью. Валики вращаются в разные стороны с оди- наковой или различной скоростью, отчего зерно не только раздавливается, 21*
324 ИНЖ. И. М. ЩЕРБАКОВ но и разрывается. Существует много различных конструкций вальцовых поставов. На рис. 282 схематиче- ски изображен такой постав. Зерно загружается в воронку Д, откуда по- мощью двух маленьких валиков ссы- пается равномерным током на вальцы Рис. 282. Вальцовый постав. (этими валиками зерно отчасти и раз- рыхляется). Вальцы А и Б вращаются в противоположные стороны с раз- личной скоростью. Как скорость вра- [цения вальцев, так и расстояние между ними помощью особого при- способления могут изменяться. Ка- ждый валец снабжен тремя скребками е, прижимаемыми к вальцам помощью грузов f; они служат для очище- ния поверхностей вальцов от при- ставшей муки. Помол. Способов размола зерна много; применение того или иного способа за- висит от того, какого качества желают получить муку. В большинстве случаев перед помолом зерно подвергается предварительной очистке. Для удале- ния случайно попавших в зерно ме- таллических предметов, могущих ис- портить поверхности мукомольных аппаратов, в желобах, по которым проходит зерно, помещают сильные магниты, на полюсах которых они и задерживаются. Очищение для удаления легких примесей — пыли, мякины, соломы, щуплых зерен и т. п.— производят в т а р а р е, который разделяет материал по плотности, отдувая, как в вейках, легкие примеси. Помощью триеров (куклеотбор- ников) зерно освобождается от семян сорных трав. Для удаления грязи, а также зародыша и оболочек зерно пропускают через обойку. Обойка состоит из быстро вращающегося ко- нического барабана с шероховатой или покрытой слоем наждака поверхно- стью. Этот конус помещен в другом неподвижном конусе. Зерно попадает на верхнюю часть вращающегося ко- нуса, под влиянием центробежной си- лы откидывается и ударяется о по- верхность неподвижного конуса, затем падает вниз и снова попадает на поверхность вращающегося конуса; от этих ударов и трения зерно и обдирается. После обойки зерно про- пускается через щеточную ма- шину, где очищается щетками от пыли. При размоле очень сухого зерна оболочки также могут измельчиться и перейти в муку; чтобы избежать этого, зерно перед помолом смачивают водой, отчего оболочки делаются эла- стичными, труднее измельчаются и легко могут быть удалены отсеива- нием. Кроме этого на большинстве благоустроенных мельниц для пра- вильного учета производства зерно перед помолом взвешивается. Взвеши- вание обычно ведется на автоматиче- ских весах, принцип устройства ко- торых будет описан при сахарном производстве. Основных способов размола суще- ствуют два: простой и круп- чатый. Простой помол дает большой выход муки, но невысокого качества; крупчатый помол употребляется для
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 325 получения высоких сортов муки. Опи- санная выше предварительная очистка зерна производится только при круп- чатом помоле, при простом же помоле или не производится совсем или про- изводится только частично. ский помол (схема 1) представляет со- бою не что иное как, простое измель- чение зерна. При сеяном помоле (схема 2) зерно не только измельчает- ся, но от муки отделяются просеива- нием и оболочки (отруби). Просеивание Схема 1 Разовый помол зерно 4 жернов 4 мука Простые помолы Схема 2 Сеяный помол зерно 4 жернов 4- сито —> отруби 4 мука Схема 3 Улучшенный разовый помол зерно 4/ жернов 4 сито —> отруби — 4 мука Схема 4 Улучшенный простой помол зерно 4 жернов 4 сито------------> промежуточный продукт 4 жернов мука ф (50%) сито------------> промежуточный продукт Ф жернов мука ф (20%) сито-----------> отруби 4 мука .(Ю%) Простой помол бывает нескольких видов: 1) разовый (крестьянский), 2) се- яный, 3) улучшенный разовый и 4) улучшенный простой помол. Отли- чие этих видов понятно из прилагае- мых схем 1, 2, 3 и 4. Простой, или, как его часто называют, крестьян- производится или помощью вращаю- щихся цилиндрических или призмати- ческих сит — буратов или помощью рассева — плоских сит, имеющих одновременно сотрясательное и вра- щательное движения. Улучшенный разовый помол представляет собой тот
ИНЖ. И. М, ЩЕРБАКОВ 326 же крестьянский помол — все оболочки зерна здесь также переводятся в муку, сито только контролирует крупность помола. Способ работы по улучшенному про- стому помолу ясен из схемы 4; при нем достигаются хорошее измельчение зерна и отделение от муки оболочек (отрубей). Такой помол особенно при- годен для размола „мягкой* пшеницы, оболочки которой эластичны и менее способны к измельчению. Число пропу- сков через жернова бывает от 2 до 5; на схеме показан 3-кратный помол. Большое влияние на качество муки оказывает сито: чем реже оно, тем больше выход муки, но зато она гру- бее и содержит много оболочек. Сита обычно применяются шелковые газо- вые. Тонина их обычно обозначается парижскими или цюрихскими № №. По парижскому обозначению № пока- зывает число нитей на 1 погонный парижский дюйм ( = 27 льм). Цюрих- ский № произволен. Крупчатый, или повторный, помол употребляется главным обра- зом для твердой пшеницы, иногда ме- лют этим способом и рожь, а за гра- ницей также кукурузу и овес. Сущ- ность помола заключается в следующем: зерно осторожно измельчают (обычно на вальцах) и просеивают через не- сколько сит; при этом получают не- много муки и крупки различной вели- чины. Самую крупную часть крупок, называемую „драньем*, вторично измельчают на вальцах, пропускают через несколько сит и опять получают немного муки и крупку. Наиболее крупную крупку — 2-е дранье — снова пускают на вальцы и т. д. Эту опера- цию повторяют от 5 до 10 раз, при- чем каждый раз вместе с драньем от- ходят и оболочки, так как крупки, по- лучающиеся при измельчении зерна, со- держащие оболочки, всегда большего размера, чем остальные крупки (без оболочек), почему они легко и отде- ляются на сите. В результате этих повторных операций получается четыре продукта; мука (немного), передирная крупа, крупки и дунсты. Передирная крупа подвергается такой же обра- ботке, как и дранье, и дает, муку, крупки и дунсты. Дунста и крупки сначала сортируются по величине, а затем по добротности в круповейках или ситовейках. Действие круповеек аналогично веялкам, а в ситовейках одновременнно провеивают и просеи- вают продукт. Из полученных после этих операций продуктов простым помолом получают муку разных сортов и отруби. Сортов муки при этом по- лучают очень много, и количество их на различных мельницах различно, обычно от 2 до 12. При таком по- моле на хорошо оборудованных мель- ницах из 100 весовых частей зерйа получают около 82 частей муки раз- ных сортов и 16—17 частей отрубей; потери составляют около 1,5 части. Сортов муки очень много; опре- деленной, общей классификации нет, они различны в различных районах и даже мельницах. Пшеничная мука делится на 3 основных сорта: 1) Крупичатая — самая лучшая по качеству, дает хороший хлеб. За границей такой муки не готовят. 2) Первач — менее чиста, нежели крупичатая, готовится из более мелких крупок. 3) Выбойка — низший сорт, цвет серый, содержит много отрубей. Ржаную муку можно разделить на 6 основных сортов: 1) Обыкновенная, или попе- речная,— самый низкий сорт; гото- вится простым размолом. Содержит от 18,5 до 25% отрубей. 2) Обойная — перед помолом зер- но пропускают через обойку для уда- ления примесей и усиков. Выход из зерна около 95%. 3) Обдирная — перед помолом очищается от примесей и пропускается через обойку и драный жернов (для удаления оболочек). Выход муки около 10—85%. Отрубей в муке от 9 до 15%. 4) Отсевная — перед помолом более тщательная очистка. Выход 70— 75% от веса зерна. 5) Сеяная — выход 55 — 60%. Со- держит отрубей около 6%.
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 327 6) Пеклеванная — самый высо- кий сорт ржаной муки. Выход 40— 45°/0 от веса зерна; содержит только около 3°/0 отрубей. Крупа. Зерновые хлеба идут не только на выработку муки, но часть их перера- батывается и на крупу. Крупы выра- батываются из проса, гречихи, пше- ницы, ячменя и овса. В отличие от мукомольного производства при про- изводстве крупы стараются не измель- чить зерно, а только освободить его от шелухи, оболо- чек и зародыша и в некоторых слу- чаях только рас- колоть его. Из проса приго- товляется крупа — пшено. Обыч- но предварительно очищенное и от- сортированное зер- но для освобожде- ния от шелухи (лузги), а также и от оболочек „ру- шится44 на аппара- тах, называемых крупорушками или просоруш- ками. На рис. 283 показана такая крупорушка. Зерно через воронку ? по- ступает в простран- ство Л, где по- мощью быстро вра- щающегося вала с деревянными била- ми (а, а1, а2, . . . .) освобождается от шелухи. Далее помощью вен- тилятора d производится сортировка: шелуха отвеивается и через отвер- стие f выкидывается из аппарата, пшено собирается в #, а ломаное и не обрушенное зерно — в h. Но эти машины работают несовершенно, дают много лома, почему чаще пользуются другим способом: рушение ведут помощью жерновов. Давая большее расстояние между жерновами, можно добиться того, что лузга проса будет колоться, а зерно измельчаться не будет. Жернова употребляются более мягкие (иногда глиняные или с кожа- ными поверхностями), при чем опера- цию рушения ведут не в одинприем, а в£3 или 4 приема. При первом про- пуске зерно только обивается от грязи и пыли, почему и продукт этот назы- вается „обойкой14. Затем растстояние между жерновами уменьшают и „обой- ку44 пропускают вторично; при этом зерно не только обивается, но частично и рушится — получается смесь обрушенного и необрушенного зерна, называемая „пестро44. При третьем пропуске получается Pwe. 283. Крупорушка. „полубелка44, а после четвертого — „белка44. Этот продукт сортируется и идет в потребление, но чаще всего перед выпуском он подвергается еще одной операции — толчению (или шли- фованию). Толчение имеет целью осво- бодить зерно от оболочек, а отчасти и зародыша. Толчение производится в деревянных толчеях помощью дере- вянного песта или лучше в шлифо-
ИНЖ. И. М. ЩЕРБАКОВ вальных горшках. Шлифовальный горшок представляет собою чугун- ный, внутри точеный сосуд. Вну- три горшка вращается вал с располо- женными по винтовой линии лопа- стями. Поступающее в горшок пшено помощью винта приводится в движе- ние, трется о стенки горшка и по- верхности лопастей винта, чем освобо- ждается от оболочек и большей части зародыша. Толченое пшено имеет ма- товый вид, нетолченое — блестящий. Цвет бывает от серовато-белого до яркожелтого. Лучшее по питательным качествам пшено,— приготовленное из „пластового* проса; оно яркожелтого цвета, и поэтому нередко подкраши- вают пшено различными красками. Подкрашивание, как вредная для здо- ровья примесь, считается недопусти- мым. Аналогичными же приемами приго- товляется гречневая крупа из гречихи и ячневая — из ячменя. Манная крупа есть не что иное как крупки — промежуточные продукты крупчатого помола пше- ницы. Кукурузная крупа готовится так же, как и манная,— по способу крупчатого помола кукурузы. Производство крупы из овса осо- бенно развито в Америке и ведется иначе. Очищенный от примесей по- мощью тараров и сит овес сушится и поджаривается на больших сковоро- дах, вмазанных в печь и снабженных мешалками. Поджаривание ведется для сообщения крупе аромата. Поджарен- ный овес пропускается несколько раз через обдирки (жернова), при чем после каждого пропуска смесь для удале- ния шелухи и муки пропускается че- рез тарар и сито и затем на резаль- ной машине режется на части. После этого крупа пропаривается паром и дробится на вальцах или давится. Так готовится крупа „Геркулес* и др. При приготовлении простой „овсянки* ра- боту несколько упрощают: овес осво- бождают от оболочек, раскалывают на части на жерновах и отсеивают на ситах. Хлеб. Хлеб готовится из муки. Если про- сто замешать муку в тесто и испечь его, то получится так называемый „пресный* хлеб. Такой хлеб не вкусен и мало питателен — он плохо усваи- вается организмом. Для того чтобы хлеб хорошо усваивался организмом, он должен быть рыхлым. Чем рыхлее (пористее) хлеб, тем лучше он смачи- вается слюной и другими пищевари- тельными соками и, следовательно, тем лучше и полнее усваивается ор- ганизмом. Разрыхление теста чаще всего до- стигается помощью брожения или, что реже, помощью различных хими- ческих веществ. Брожение теста вы- зывается или прибавкой к нему дрож- жей или так называемой „закваски*— части теста, оставленной от преды- дущей выпечки хлеба. Главным действующим началом за- кваски являются дрожжи, благодаря жизнедеятельности которых в тесте развивается „спиртовое брожение* (о брожении и дрожжах будет сказано в соответствующей главе). В резуль- тате спиртового брожения образуются спирт и углекислый газ. Вследствие плотности клейковины углекислота за- держивается тестом, отчего последнее вздувается — поднимается. В закваске обычно, кроме дрожжей, находятся и другие микроорганизмы; поэтому на- ряду со спиртовым брожением под влиянием микроорганизмов, вырабаты- вающих молочную и уксусную кисло- ты, идет и закисание теста. Образую- щиесякислоты, помимо придания хле- бу своеобразного вкуса и запаха, име- ют еще и то значение, что препятствуют развитию в тесте вредных микробов. Поднятие теста с помощью хими- ческих веществ или так называемых пекарных порошков очень развито в Америке и Англии; у нас в СССР ими пользуются только при пригото- влении заводским путем (на кондитер- ских фабриках) бисквитов и разного рода печения и пряников. Наиболее распространены следующие смеси: дву-
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 329 углекислая сода и соляная кислота, двууглекислая сода и виннокаменная кислота, углекислый аммоний и дру- гие. Действие их основано на том, что они, будучи прибавлены к тесту, взаимодействуют друг с другом и дают углекислый газ; так, например, двуугле- кислая сода и соляная кислота дают в результате взаимодействия углекис- лый газ, подымающий и разрыхляю- щий тесто, воду и поваренную соль. Углекислый аммоний действует не- сколько иначе: он при высокой темпе- ратуре выпечки разлагается и дает два газообразных продукта: углекис- лоту и аммиак. Такой свежеиспечен- ный хлеб будет вначале иметь запах аммиака (нашатырного спирта), но после остывания хлеба запах исчезает. Но вследствие необходимости точного отвешивания порошков, а отчасти и сообщаемого ими иногда дурного при- вкуса они не получили широкого рас- пространения. Приготовление хлеба ведется сле- дующим образом: сначала пригото- вляется „расчин*, или „опараи, для чего закваску или дрожжи размеши- вают с водой и частью муки, пред- назначенной для хлеба, и дают по- стоять 1—2 часа в теплом месте. За- тем в расчин прибавляется вся осталь- ная мука, и всю массу тщательно перемешивают. От тщательности пе- ремешивания зависит качество хлеба, но эта операция, особенно при зна- чительных количествах, очень трудна. В хорошо оборудованных пекарнях для этой цели применяются особые тестомесильные машины. Перемешан- ному тесту дают некоторое время стоять — обычно оставляют на ночь. Дрожжи быстро развиваются, в тесте возникает брожение, и оно подни- мается. Когда тесто хорошо подойдет, то отделяют от него небольшой кусок в качестве закваски для следующей порции хлеба, а к остальной части прибавляют соли, а иногда еще муки или воды, смотря по конси- стенции, и снова тщательно перемеши- вают, а затем вторично оставляют стоять некоторое время, после чего уже и приступают к формовке. Формо- вание ведется обычно вручную, в больших же пекарнях — помощью делительной машины. Приготовленное к выпечке тесто почти никогда не помещается сразу в печь; обычно ему дают немного постоять, при чем смя- тое при формовании тесто в силу своей эластичности расправляется и отчасти еще несколько подходит. Выпечка хлеба ведется в различно устроенных печах при температуре 230—300°. Продолжительность выпе- кания зависит от величины хлебов и колеблется в пределах от несколь- ких минут до нескольких часов. Посаженный в печь хлеб вначале прогревается; от повышения темпе- ратуры усиливается (правда, на корот- кое время) процесс брожения, от вы- деляющейся при этом углекислоты тесто еще немного разрыхляется. По мере дальнейшего прогревания хлеба и повышения внутри его температуры погибают микроорганизмы, вызываю- щие брожение, но поднятие теста продолжается, так как углекислота при нагревании расширяется; второй продукт брожения — спирт — перехо- дит в парообразное состояние и также отчасти разрыхляет тесто. При дальнейшем повышении температуры начинается испарение из хлеба спирта и воды, отчего хлеб теряет в своем весе от 15 до 30%; белки при этом свертываются, клейковина теряет свою вязкость и делается более твердой, благодаря чему выпеченный хлеб со- храняет свою пористую форму. Крах- мал под влиянием нагревания и содер- жащихся в хлебе кислот переходит частично в декстрины и отчасти в ви- ноградный сахар (глюкозу). Внутри хлеба температура редко превышает 100—105°, но наружные части хлеба прогреваются почти до температуры печи. Под влиянием этого нагрева идет усиленное высыхание и образование из крахмала декстринов и глюкозы и да- лее разложение этих продуктов и белков — поджаривание, вследствие чего хлеб приобретает приятный вкус и золотисто-желтую окраску.
330 ИНЖ. И. М. ЩЕРБАКОВ Слишком медленное печение или недостаточно высокая температура дают толстую корку; наоборот, чрез- мерно высокая температура дает плохо пропеченный сырой мякиш и более или менее сгоревшую корку. Для по- лучения хорошей корки часто хлеб перед посадкой в печь смазывают яйцом, раствором сахара или просто смачивают водой. Систем печей существует очень много. Каждая печь должна иметь камеру для выпечки хлеба и топку для нагревания этой камеры. В обык- новенной русской печке обе эти части соединены о одну. Вначале камера прогревается, для чего в ней сжи- гаются дрова; после сгорания и доста- точного прогревания под печи очи- щается от углей, и в нее помещают хлеба. Такая печь для большого за- водского производства хлеба не го- дится: она малопроизводительна и расходует много топлива. Коэффи- циент полезного действия ее соста- вляет всего лишь 13—15%; это зна- чит, что только 13—15% всего раз- виваемого топливом тепла тратится на выпечку хлеба, а остальные 85— 87% теряются бесполезно. В завод- ских печах камера обычно обогре- вается отдельно, или имеется самостоя- тельная топка, где сжигается топливо, а дымовые газы обогревают камеру, или камера обогревается помощью перегретого пара. Выпеченный хлеб оставляют мед- ленно охлаждаться. Оставшаяся в мяки- ше влага равномерно распределяется по хлебу, при чем мякиш делается несколько суше, а корка влажнее. Свои нормальные качества хлеб при- обретает только через 5 — 6 часов после вынутия из печи. Хлеб составляет основу народного питания, поэтому к нему должны предъявляться строгие требования в отношении его доброкачественности, усвояемости, вкуса и пр. „П р и п е к“, т.-е. увеличение выхода хлеба, не должен превышать определенного пре- дела. Увеличение припека произво- дится за счет прибавления к тесту воды. Обычно принимается нормаль- ным припек в 30%, т.-е. из 100 ве- совых частей муки должно получиться не свыше 130 весовых частей хлеба. Кислотность и зольность также не должны переходить известных границ. Хлеб должен быть пористым, приго- товленным из доброкачественной муки и не содержащим вредных для здо- ровья примесей. При хранении хлеб черствеет; про- цесс этот очень сложный и еще мало изученный. В некоторых случаях на- греванием в печи черствого хлеба его можно сделать свежим. При хранении хлеба в сыром месте, особенно плохо приготовленного, он покрывается пле- сенями; употребление такого хлеба в пищу рискованно, так как обычно при этом развиваются и другие вредные микроорганизмы. Усвояемость организмом хлеба раз- лична; она зависит от качества хлеба и от количества отрубей. Чем больше отрубей, тем менее усвояется хлеб, но, с другой стороны, в отрубях со- держатся особые соединения — вит- амины, очень ценные для питания. Отсутствие их в пище вызывает целый ряд заболеваний, как-то: цынгу, скор- бут и т. д. В общем может быть принято, что в хорошем белом хлебе усваивается до 95% содержащихся в нем пита- тельных веществ, в ржаном — ниже — до 85%. В отрубях, кроме ценных витаминов, содержатся и белковые и углеводные питательные вещества, но толстые оболочки клеток, заклю- чающие эти питательные вещества, де- лают их недоступными для пище- варительных соков организма; поэтому наука и техника стремятся найти та- кой способ обработки зерна, при ко- тором и питательные вещества обо- лочек могли бы быть доступными пере- вариванию. В неурожайные, голодные годы при недостатке хлеба в последний часто добавляют различные вещества; такой хлеб называется суррогатом. Примеси эти могут быть двух родов. Иногда к хлебу прибавляют муку других хлеб- ных злаков; этот хлеб по сравне-
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 331 нию с нормальным уступает послед- нему только по вкусовым качествам, а по питательности мало отличается от него. Сюда относятся примеси муки кукурузной, гречневой, овсяной, крахмала, картофеля и т. п. Другие примеси ухудшают не только вкусо- вые качества хлеба, но и делают его очень мало питательным; сюда можно отнести лебеду, жолуди, солому, из- мельченную древесную массу и др. Макароны и вермишель. Из муки го- товят макароны и вермишель. Лучше всего они получаются из твердой пшеницы, содержащей много клейко- вины; иногда употребляют и мягкую пшеницу, но в этом случае к ней прибавляют клейковину, остающуюся при производстве крахмала (см. Крах- мальное производство). Манная крупа (крупки крупчатого помола) замешивается в тесто. Тесто помещают в особый аппарат, где оно поршнем продавливается через целый ряд отверстий; полученный продукт сушится в сушилках. Благодаря боль- шому содержанию азотистых веществ (белков) макароны и вермишель явля- ются очень ценным питательным сред- ством. ДРОЖЖЕВОЕ ДЕЛО. Инж. В. М. Куликов С самых древних времен люди умеют готовить хлеб и вино при помощи дрожжей, которые вызывают брожение в тесте или в сладком виноградном соке. Вообще брожением называют такой процесс, при котором происходит из- менение состава какого-либо вещества (например сахарного раствора) при действии на него различных микро- организмов (т.-е. мельчайших жи- вых существ, видимых лишь в микро- скоп). Эти микроорганизмы находятся повсюду — ив воздухе, и в воде, и в почве. Бывает брожение спиртовое, ксгда образуется винный спирт, бывает бро- жение уксусное, дающее уксус; бро- жение молочнокислое дает молочную кислоту. Каждое брожение произво- дится специальными микроорганиз- мами. Спиртовое брожение происхо- дит в жидкости, содержащей сахар, если к ней прибавить микроскопических грибков — дрожжей. Дрожжи раз- лагают сахар на винный спирт и угле- кислый газ, который и выделяется при брожении в виде маленьких пу- зырьков. Вот от этих-то пузырь- ков и поднимается тесто, заквашен- ное дрожжами. Дрожжевой грибок очень мал и при рассматривании в микроскоп предста- вляет клеточку, большей частью оваль- ной или круглой формы, диаметром около 0,01 мм. Дрожжи размножа- ются „почкованием" (рис. 284). Видно, что у некоторых клеток образуются маленькие шарики („почки*), кото- рые постепенно растут, и через 2 часа из одной дрожжевой клетки полу- чаются уже 2 клетки. Известно много Рис. 284. Дрожжи (увеличено в 1 000 раз). различных сортов дрожжей. Вокруг нас, даже в воздухе,— много зароды- шей дрожжей („дикие дрожжи*). Оказалось, что для разных целей надо брать разные сорта дрожжей, чтобы получить хорошие результаты Такие специальные сорта чистых дрож- жей разводят в особых лабораториях для винокуренной промышленности, для пивоваренных заводов, для хлебо- печения и для виноделия. За границей
332 ИНЖ. И. М. ЩЕРБАКОВ готовят также дрожжи питательные, которые употребляются в пищу как суррогаты мясных продуктов и сыра. Дрожжи для хлебопечения выра- батывают на специальных дрожжевых заводах. Очевидно, что производство дрожжей основано на их размно- жении. Дрожжи, как все живые организмы, нуждаются в необходимом для них питании (см. главу о пита- нии). Им нужны и углеводы (сахар), и азотистые, и минеральные вещества. Наилучшее питание для дрожжей—это „солодовое сусло*, т.-е. водный раствор всех питательных веществ, полученный из хлебных злаков и со- лода. Обыкновенно на заводах упо- требляют для получения сусла ячмень, рожь, кукурузу, реже — картофель, и др. Ячмень для получения солода по- сле мойки проращивают около 10 дней (см. Винокуренное производство). Дру- гие хлебные злаки либо сперва дробят особыми вальцами, либо разваривают паром под давлением. Распаренную массу охлаждают и смешивают („зати- рают*) при температуре около 60° в особом затерном чане с измель- ченным солодом. Чтобы в получен- ном сусле не развивались вредные ми- кроорганизмы, сусло подкисляют. Для этого получают в сусле молочную кис- лоту при помощи молочнокислого бро- жения. Наконец, подкисленное сусло- нагревают, чтобы уничтожить остав- шиеся микроорганизмы. Полученное таким образом сусло фильтруют (т.-е. отделяют от остатков разваренного и раздробленного зерна — „дробины*). Это сусло разбавляют чистой водой так, чтобы оно содержало около 3 % сахара и др. питательных веществ. К нему прибавляют в небольшом ко- личестве чистые дрожжи. Оказалось, что воздух сильно ускоряет размно- жение дрожжей. Без воздуха дрожжи начинают рано производить спирто- вое брожение, и дрожжей получается мало. Поэтому через сусло продувают чистый воздух. Когда размножение закончится, продувание воздуха пре- кращают, дрожжи отделяют от сбро- женного сусла сепаратором 2), промы- вают водой и отжимают на фильтр- прессах. Так как дрожжи часть сахара раз- ложили на спирт, то из сброженного сусла можно выделить спирт пере- гонкой. Дрожжи с фильтрпресса снимают в виде плотной прессованной массы, которую смешивают с крахмалом, фор- муют, режут на куски и упаковывают. Хорошие прессованные дрожжи должны иметь желтовато-белый цвет, приятный, не гнилостный запах, не должны при хранении размягчаться и сильно темнеть. Хорошие прессован- ные дрожжи содержат около 50% воды и 25—30% крахмала. Из 100 кг взятых материалов (ячменя, ржи и пр.) получается 25—50 кг прессованных дрожжей. МОЛОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ Инж. И, М. Щербаков. К животным пищевым средствам относятся и молочные продукты, т.-е. молоко и продукты его переработки: масло, сыр и пр. Молоко есть продукт выделения груд- ных желез животного и является цен- ным пищевым средством, составляю- щим в известном возрасте единствен- ную пищу растущего организма. Мо- локо содержит в легко усвояемой форме все необходимые для организма пита- тельные вещества: белки, жиры, угле- воды и минеральные соли, а также в свежем, состоянии и такие ценные для обмена веществ соединения, как витамины. 9 Сепаратор, отделитель — аппарат, дей- ствующий центробежной силой (центрифуга) и применяемый для отделения какой либо состав- ной части жидкости, наир, для отделения сли- вок от молока.
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 333 Химический состав молока очень сложен и не может быть выражен определенными цифрами, так как подвержен сильным колебаниям в за- висимости от целого ряда-факторов — породы животного, корма, времени года и т. д. Наибольшее значение в питании человека имеет молоко коров, коз и лошадей; их средний химический состав приблизительно таков: ферментов может быть осажден из молока. Из углеводов в молоке содержится почти исключительно молочный сахар (лактоза). Из минеральных (неорганических) веществ в молоке находятся: натрий, калий, магний, кальций и железо в виде соединений с соляной, серной и главным образом фосфорной и лимон- ной кислотами. Вода <•/• Жир °/о Азотистые вещества (белки) °/о Углеводы (молочный сахар) °/о Минераль- ные соли (зола) °/о Коровье молоко .... 87,3 3,7 3,4 4,9 0,7 Козье » .... 86,7 4,1 3,8 4,6 0,8 Кобылье » .... 90,5 1,1 2,1 5,9 0,4 Все составные части молока, кроме жира, находятся в растворенном со- стоянии. Жир же находится в форме мельчайших шариков, взвешенных в жидкости в виде так называемой эмуль- сии, чем и обусловливаются характер- ный для молока вид и белый цвет. Величина жировых шариков коле- блется в довольно широких пределах; в среднем их поперечный размер (диа- метр) составляет всего лишь 2—3 микрона (микрон = тысячной доле мм), т.-е. во много раз мельче крах- мальных зерен. Такое физическое со- стояние молока имеет огромное зна- чение в питании. Пищеварение, а сле- довательно, и усвоение организмом питательных веществ совершаются тем скорее и полнее, чем большею поверх- ностью они соприкасаются с пище- варительными соками; жир же молока, находясь в таком распыленном состоя- нии, имеет огромную поверхность. Из азотистых органических соеди- нений (белков) в молоке находятся: кайеин, альбумин и глобулин. Из них казеин находится в преобладающем количестве; он нерастворим в воде, но в присутствии незначительных количеств минеральных солей лег- ко переходит в раствор. При на- гревании или в присутствии различ- ных минеральных кислот, а также и Молоко,. особенно парное, является очень хорошей средой для развития микроорганизмов; поэтому оно часто служит распространителем различных инфекционных (заразных) заболева- ний. Молоко больных животных (сибир- ской язвой, ящуром, туберкулезом) уже заражено и опасно для потре- бления в пищу; молоко же здоровых животных почти не содержит микро- организмов и заражается ими боль- шею частью вследствие неопрятного доения, нечистой посуды, неправиль- ного и неопрятного хранения, а так- же и от смешения с молоком уже зараженным. Поэтому торговля моло- ком, особенно в больших городах, находится под строгим санитарным надзором. Молоко при стоянии, особенно при повышенной температуре, закисает. Закисание происходит под влиянием особых микроорганизмов (молочно- кислых бактерий), попадающих в мо- локо из воздуха. Молочнокислые бак- терии разлагают сахар, в результате чего образуется молочная кислота, свертывающая белковые вещества мо- лока. Поэтому, чтобы предохранить молоко от закисания, а также и от развития в нем вредных микроорга- низмов, его хранят на холоду, при
334 ИНЖ. И. М. ЩЕРБАКОВ температуре немного выше 0°. Низ- кая температура значительно задер- живает развитие бактерий. Но такой способ действует не надолго. Если же желают сохранить молоко более или менее продолжительное время, то при- бегают к консервированию молока — стерилизации, пастеризации или сгу- щению. О способах консервирования молока будет сказано в главе о кон- сервировании пищевых продуктов. Часто для придания молоку боль- шей прочности его кипятят. Для того чтобы сделать молоко стерильным, т.-е. освободить его от бактерий, не- обходимо держать его нагретым 2/2 часа при 130°Ц, или 2 часа при 120 Ц, или 4 часа при 103 Ц, но такое сильное и долгое нагревание значительно ухудшает вкус молока и делает его малоусвояемым. Молоко при продолжительном стоя- нии теряет свою однородность — раз- деляется на два слоя. Верхний, содер- жащий большую часть жира, назы- вается „сливками44. Но такое разделе- ние молока может быть достигнуто значительно скорее помощью особых аппаратов —„сепараторов44. Сепаратор состоит из быстро вращающегося бара- бана, одетого снаружи кожухом. Мо- локо поступает внутрь барабана и под влиянием центробежной силы отки- дывается к стенкам барабана. Жир, как самая легкая часть молока, пре- терпевает меньшее влияние центро- бежной силы, чем все остальные части молока. По этой причине обезжирен- ное молоко, или, как его называют, обрат (снятое молоко), распределяется ближе к стенкам барабана, а богатые жиром сливки — ближе к центру. Для отвода сливок и обрата из барабана имеются в соответствующих местах отводящие трубки, при чем трубка для отвода сливок может перемещаться ближе или дальше к центру, чем до- стигается большая или меньшая жир- ность сливок. Хорошо работающий сепаратор оставляет в обрате около 0,1°/0 жира. Сливки потребляются или в непосредственном виде или употре- бляются для приготовления сметаны и масла. Обрат идет в корм скоту, или из него готовят сухое молоко. Сметана готовится заквашиванием сливок. Масло. Жир в молоке находится в форме шариков. Соединение их в об- щую массу — масло может быть до- стигнуто двумя способами: топлением, т.-е. нагреванием жирных продуктов молока, или сбиванием. По первому способу получается топленое масло, а по второму способу — сливочное. Для получения сливочного масла сливки (а иногда молоко) подвергают сбиванию. При сбивании отдельные жировые шарики слипаются в зерна. Сбивание масла обычно длится от а/2 до 3/^ часа и зависит от температуры. Разные сорта масла и разные времена года требуют разной температуры, которая колеблется от 10 до 20 °Ц. При высшей температуре масло сби- вается скорее, но зато получается мягкое, мажущееся, непрочное и не- имеет хорошего вкуса; выход ниже нормального. Если сбивать масло при температуре ниже нормальной, то оно сбивается дольше обыкновенного, вы- ходит твердым, сухим, и зерна при последующей операции трудно соби- раются в общий кусок. Кроме температуры на скорость сбивания имеет влияние и густота (т.-е. жирность) сливок. Чем гуще сливки, тем сбивание идет скорее, и наоборот. Сбивание масла производится в ма- слобойках. Они делаются или металли- ческими или деревянными и суще- ствуют нескольких систем. Полученное в маслобойке масло от- деляется от жидкой части — пахтанья сначала промывкой холодной водой, а затем отжиманием. Отжимание в мелком производстве производится ру- ками, в больших — помощью машин. Ручное отжимание негигиенично и дает масло невысокого качества. Чаще от- жимание производят на особом столе, где масло отжимается помощью ри- фленого бруска, могущего двигаться как вверх и Бниз, так и вправо и влево. Обработка ведется при темпе-
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 335 ратуре около 10—15° Ц и продол- жается до тех пор, пока в масле останется не более 16% воды. При приготовлении соленых сортов сливочного масла во время отжима на столе прибавляют около 5% по- варенной соли. Приготовленное масло формуется в куски в 4—8 кг, которые для пред- охранения от порчи обертывают пер- гаментом. Масло экспортное упако- вывается в боченки, которые тща- тельно закупоривают и хранят в хо- лодных и сухих помещениях. Боченки тщательно вымачиваются, пропарива- ются, натираются солью, обклады- ваются внутри пергаментом и затем уже набиваются маслом. Сортов масла много; они различа- ются по качеству исходного мате- риала и способу приготовления. Мас- ло, приготовленное из обыкновенных сливок, называется сладким, а из за- квашеных — кислым. Сладкие масла бывают: 1) из свежих сливок, 2) из пастеризованных (подогретых при- близительно до 80 0 Ц) сливок (париж- ское масло). Кислые масла различа- ются по способу заквашивания: 1) са- москвашиванием, 2) прибавкой кислого пахтанья, 3) помощью закваски, 4) по- мощью чистой культуры молочнокис- лых бактерий. Кроме этих сортов существует еще так называемое „топленое маслопо- лучается оно перетопкой вышепоиме- нованных сортов. Сливочное масло содержит до 16% воды, около 82% жира, около 0,2% золы и 0,8—2% молочного сахара и прочих веществ. Соленое масло кроме этого содержит около 2% поварен- ной соли. Топленое масло состоит почти исключительно из жира (98—99,5 %). Цвет масла зависит от разных при- чин: времени года, корма и пр.; зимой масло имеет обыкновенно слабожел- тый или белый цвет, а летом — жел- тый. Для того чтобы масло всегда имело одинаковый цвет, его подкра- шивают. Подкрашивание должно ве- стись безвредными красками; чаще всего для этого употребляются краски растительного происхождения. Сыр. Сыр готовится из молока свер- тыванием его помощью сычужной закваски — ферментом, содержащимся в сычуге животных (телят). Скваши- вание молока помощью сычужного фермента отличается от самоскваши- вания. При самосквашивании в молоке развиваются молочнокислые бактерии, превращающие молочный сахар в мо- лочную кислоту, которая и свертывает казеин молока. При действии же сы- чужного фермента молочный сахар не изменяется, а закваска действует только на казеин молока, почему свер- нувшееся молоко остается сладким. Сычужная закваска получается на- стаиванием мелко изрезанных телячих сычугов в соленой воде. Способ приготовления зависит от сорта сыра; в общих же чертах он состоит в том, что к подогретому до 30—35° Ц молоку прибавляют сы- чужной закваски. После свертывания молока, которое наступает через 25— 30 минут, полученный сгусток, назы- ваемый калье, измельчается. Измель- чение ведется особыми ножами, и де- лается это для того, чтобы можно было отделить сыворотку. Полученное калье солится и прессуется. Для созревания сыр выдерживается различное время, смотря по сорту, в подвалах. На со- зревание сыра большое влияние ока- зывают температура и влажность по- мещения. В начале созревания в под- вале держится сухой воздух при темпе- ратура около 15 0 Ц; по мере же созре- вания температуру понижают, а влаж- ность воздуха увеличивают, дабы сыры не слишком усыхали. Во время созревания сыр несколько раз солится натиранием солью или опусканием в соляной рассол. Кефир и кумыс. Из других продук- тов молока мы упомянем еще о ке- фире и кумысе. Кефир — густая шипучая жид- кость, похожая на жидкую сметану, приятного кисловатого вкуса. Гото- вится кефир помощью кефирного грибка. Под влиянием этого грибка
336 ИНЖ. И. М. ЩЕРБАКОВ молочный сахар отчасти разлагается на молочную кислоту, а отчасти под- вергается спиртовому брожению. Кумыс готовится из кобыльего молока и является продуктом молочно- кислого и спиртового брожения. Бро- жение ведется в „сабах44. Саба пред- ставляет собою мешок из конской шкуры. Он имеет коническую форму и сверху заканчивается узким рука- вом, в который вставляется длинная палка. Для лучшего сбивания к концу палки прикрепляется дырчатый дере- вянный диск. В сабу наливают молоко, прибавляют закваски (старого кумыса) и оставляют в теплом месте бродить, время от времени перемешивая жид- кость палкой. По мере того как кумыс- в сабу расходуется, доливают свежего молока, и брожение продолжается. ПРОИЗВОДСТВО САХАРА. Иною. И. М. Щербаков. Сахар (сахароза) содержится во многих плодах и ягодах, но ранее всего он был обнаружен в соке сахар- ного тростника, благодаря которому и получил название „тростникового44. Знакомство человека с сахаром, как пищевым средством, относится к глу- бокой древности. Индусы и китайцы за 200 лет до нашей эры уже упо- требляли в пищу сладкий сок сахар- ного тростника. Из этих стран культура сахарного тростника и получила рас- пространение по другим странам зем- ного шара. Почти до конца XVIII века единственным источником для получе- ния сахара служил сахарный тростник, произрастающий исключительно в жарких странах, где и было сосредо- точено все производство сахара. 11осле открытия немецким химиком Маркгра- фом в 1747 году такого же сахара в свекловице начало развиваться про- изводство свекловичного сахара. Од- ной из главнейших причин возникно- вения свеклосахарной промышленности послужил сахарный голод в Европе, происшедший вследствие войны Фран- ции с Англией в начале XIX века. Но и после войны производство свекло- вичного сахара не остановилось, а продолжало быстро развиваться и к 80-м годам прошлого столетия зна- чительно опередило производство тро- стникового сахара. За годы европей- ской войны производство свеклович- ного сахара сильно сократилось, в то время как производство тростниково; о значительно возросло. По отдельным странам до войны про- изводство свекловичного сахара распре- делялось приблизительно так (по дан- ным 1913/14 г.): Германия — 31,2%, Австро-Венгрия — 19,3 %, Россия — 17,1%, Франция—9,0%, Америка — 8,4%, Италия—3,5 °/0, прочие евро- пейские страны —11,5%; по произ- водству свекловичного сахара довоен- ная Россия занимала, следовательно, третье (а по некоторым годам и вто- рое) место. Война внесла резкое из- менение в производительность отдель- ных стран: в 1922 году по добыче свекловичного сахара первое место занимала Германия (1 300,0 тысяч т), 2-е — Америка (1054,2 тысячи т), 3-е — Чехо-Словакия (700,0 тысяч т), 4-е—Голландия (370,0 тысяч т); на долю СССР приходилось 13-е ме- сто (50,6 тысяч т), так как ббльшая часть сахарных заводов была в обла- стях, вошедших в состав современ- ной Польши. Но производство сахара в СССР быстро возрастает, и уже в 1922/23 году производительность увеличивается в 4 раза (добыто 207,1 тысячи т), и СССР занимает уже 9-е место. Свеклосахарная промышленность в СССР сосредоточена в южных губер- ниях — Киевской, Подольской* Харь- ковской, Курской и др. Из общего числа 240 заводов 200 заводов на- ходятся на Украине, и только прибли- зительно 40 заводов — в других райо- нах СССР, так как по климатическим и почвенным условиям Украина яв-
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 337 ляется для культуры свекловицы наи- более подходящей. Сырым материалом дя производства сахара в СССР (а также и других европейских странах) служит сахар- ная свекловица (рис. 285) — разновид- ность дикой свеклы, растущей по бе- регам Средиземного моря. От хорошей вырастает стебель, дающий цвет и семя. Клубень, называемый также бураком, состоит из клеточной ткани и сосу- дистых пучков (видимых только при сильном увеличении под микроско- пом). Как клеточки, так и сосудистые пучки заполнены соком, в котором в растворенном состоянии и содержатся сахар, а также и другие органиче- ские и минеральные вещества. Нерас- творимую в воде клеточную ткань называют клетчаткой, а все раство- ренные в клеточном соке орга- нические и минеральные вещества, кроме сахара, называются несахаром. Бурак (клубень) ценится тем выше, чем больше в нем содержится сахара и чем меньше несахара и клетчатки. Свекла считается хорошей, если са- хара содержится 17 °/0 и больше;— среднего качества, если сахара около 15 %, и низкого — при содержании сахара в 13% и ниже. Средний со- став свеклы можно принять таковым: Воды............ 75—80 °/о Сахара..............12—18% Клетчатки...........4— 6 % Несахара............2— 3% I / Рис. 285. Сахарная свекловица. свеклы требуется по возможности большее содержание сахара при воз- можно меньшем содержании прочих веществ, называемых общим именем — несахаров, а также и большая уро- жайность. Улучшением приемов куль- туры и главным образом отбором на семена только лучших корней (селек- ция) были получены сорта сахарной свекловицы с большим содержанием сахара и большей урожайности. Благодаря уходу и культуре из пер- воначально однолетнего растения она превратилась в двухлетнее: в первом цоду семя дает клубень и листья, и и только на втором году из клубня Сока в свекле содержится от 90 до 96%. Для суждения о качестве свеклы служит „доброкачественность сока. Под доброкачественностью подразу- мевается количество сахара, выражен- ное в процентах от всего количества растворенных в соке веществ; так, например, если сок содержит 17% сахара и 3 % несахара, т.-е. всего растворено 17 + 3 = 20 % веществ, то из всего количества рас- творенных в соке веществ на долю 17-100 q^oz сахара приходится —— — 85 %. Число 85 и выражает собою добро- качественность. Доброкачественность тем выше, чем меньше содержится в соке несахара. Свекловичный сок вы- сокого качества имеет доброкачествен- ность около 90, т.-е. 90% всех раство- римых в соке веществ представляют собою сахар; сок же, имеющий добро- П. М. Лукьянов. Популярно-техническая энциклопедия. 22
338 ЙНЖ. И. М. ЩЕРБАКОВ качественость в 80 или ниже,— низ- кого качества. Содержание сахара в соке и чистота его зависят от многих причин и глав- ным образом от сорта свекловицы, почвы, удобрений, климатических ус- ловий во время роста и от многих других причин. Когда свекловица созреет, т.-е. на- копление сахара прекратится, присту- пают к копке бурака. Копка в СССР обычно производится в половине сен- тября. Выкопанная свекла с поля под- возится к заводу и складывается для хранения в большие кучи, которые называются „буртами*, или „кагатами*. Для предохранения свеклы от морозов бурты покрываются соломой, и поверх нее насыпается слой земли. Из бур- тов свекла по мере надобности под- возится в склад завода, называемый бурачной. Бурачная представляет со- бою каменное здание, примыкающее к заводу. Так как производство сахара идет непрерывно круглые сутки, то и свекла из бурачной поступает в за- вод непрерывно. Обычно эта подача производится помощью сплава водой или так называемым водяным или гидравлическим транспортером. Для этого на полу бурачной делается ка- нава с закругленным дном и уклоном по направлению к заводу. Рабочий лопатой сгребает свеклу в канаву, где она помощью воды продвигается в завод. Поступившая в завод свекла моется в аппаратах, устроенных так же, как и картофелемойки. Сахар в свекле находится в клеточ- ном соку в растворенном состоянии; поэтому раньше сок получали прес- сованием, для чего свеклу измельчали на терках в кашку, которая заверты- валась в холст и подвергалась силь- ному давлению в прессах; сок выте- кал, а в холсте оставалась отжатая мезга. Так как в мезге при таком спо- собе остается много сахара и он те- ряется, то в настоящее время прес- сование заменено другим способом, называемым „диффузионным*. Этот способ, как показывает название, основан на способности сахара про- никать через клеточные стенки, если последние окружены водой. Сущность способа состоит в том, что мелко на- резанную свеклу загружают в особые котлы, называемые диффузорами, и заливают водой, которая и выще- лачивает сахар. Выщелачивание сахара идет тем скорее и полнее, чем выше температура воды и чем больше воды употребляется на диффузию; первая до- стигается тем, что вода на диффузию подается горячей (60 °Ц), а второе — особым способом работы, так как упо- требление большого количества воды нежелательно: сок получается очень разбавленным и для сгущения требует много топлива. Кроме этого для воз- можно полного удаления сахара не- обходимо, чтобы стружка лежала рых- ло, и поверхность, омываемая водой, была возможно большей. Это дости- гается тем, что резке придают особую форму. Вымытая свекла для учета произ- водства взвешивается на автоматиче- ских весах и после этого поступает в резальные машины. Резальная машина, или резка, представляет собою цилиндр, дно которого на- сажено на оси, помощью которой он и приводится во вращательное движе- ние. В дне имеются прорезы, куда вставлены особой формы стальные ножи. Свекла, находящаяся в цилин- дре, своим весом прижимается к вра- щательному дну и режется ножами. Стружка благодаря своеобразной форме ножей имеет зигзагообразную форму. Полученная стружка (резка) помощью транспортера поступает на диффузию. Диффузия ведется в диф- фузорах, соединенных в диффузион- ную батарею. Диффузор (рис. 286), это — большой железный котел цилинд- рической формы, верх и низ которого суживаются на конус. В верхней части имеется лаз для загрузки резки, а внизу — лаз для выгрузки выщелочен- ного жома; кроме того он снабжен необходимыми трубопроводами для сока, воды и пара. 8—14 таких диф- фузоров соединены в батарею. Для
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 339 выяснения работы диффузии допустим, что батарея состоит из 12 диффузоров. Обычно в каждый данный момент два диффузора бывают выключенными (один разгружается, а другой загру- жается свежей резкой), так что в ра- боте находятся 10 диффузоров. До- пустим, что в данный момент диффу- зоры с 1-го по 10-й работают, 11-й вы- гружается, а 12-й загружается свежей Рис. 286. Диффузор. резкой. После того как 12-й диффу- зор будет загружен, его присоеди- няют к 1-му, т.-е. сок 1-го диффу- зора, уходивший ранее с диффузии как конечный, теперь поступает в 12-й. В это же время выключают 10-й и приступают к его разгрузке; пока разгружается 10-й, 11-й будет уже наполнен свежей стружкой и присо- единен к батарее после 12-го, т.-е. сок из 12-го, уходивший ранее с диффу- зии, теперь поступаете 11-й, со све- жей резкой. В это время выключается 2-й диффузор, как отработавший, и т. д. Таким образом диффузор, содер- жащий свежую резку, будет выщела- чиваться сначала крепким соком, а за- тем, по мере включения новых диффу- зоров, выщелачивание будет произво- диться соком все меньшей и меньшей концентрации, и, наконец, когда этот диффузор будет последним (перед вы- грузкой), в него будет поступать уже чистая вода. Этим достигается почти полное выщелачивание сахара при сравнительно малом количестве воды. Скорость выщелачивания зависит от разности концентраций; она идет тем скорее, чем меньше сахара содержится в выщелачиваемом соке. Свежая вода поступает почти на обессахарен- ную стружку; хотя в этой стружке и очень мало сахара, но в воде его совсем нет, а потому часть сахара все-таки переходит в воду. Далее сок поступает в следующие диффузоры, встречает стружку, более богатую сахаром, чем он сам, все более и бо- лее обогащается сахаром и из послед- него диффузора выходит немного мень- шей концентрации, чем клеточный сок. Для того чтобы выщелачиваемый сок имел достаточную температуру (60—80° Ц), его подогревают. Это достигается тем, что при пергкачке сока и одного диффузора в другой его заставляют проходить предварительно через нагревательный аппарат, назы- ваемый калоризатором. На рис. 286 рядом с диффузором изображен та- кой калоризатор; он состоит из ряда трубок, которые по обоим концам плотно закреплены в крышки и окру- жены цилиндрическим кожухом; сок течет по трубам, а пар вводится в про- странство, окружающее трубы. В результате диффузии получаются два продукта: диффузионный сок, содержащий почти весь сахар свеклы, и жом, т.-е. выщелоченая резка.. Жом, содержащий, кроме клетчат- ки, жир, белок, соли и около 0,3—О,4°/о сахара, является очень хорошим кор- мовым средством. Его употребляют в корм свежим, заквашенным или же для большей сохраняемости предва- рительно сушат. Сок, получаемый с диффузии, содер- жит, кроме сахара, и все растворимые в воде вещества свеклы (несахар), а кроме того, волокна и мелкие частицы стружки. От взвешенных частиц (мезги) сок очищается пропусканием через ло- вушки, представляющие собою боль- 22*
340 ИНЖ. И. М. ЩЕРБАКОВ шею частью закрытые или открытые сосуды, сквозь сетчатые стенки кото- рых протекает сок. Освобожден- ный таким образом от механиче- ских примесей сок поступает на очистку. Для очищения диффузионный сок сначала нагревают до 80—85° Ц в особых аппаратах — решоферах, по устройству сходных с калоризаторами, и затем в особых железных котлах с мешалкою обрабатывают известью. Известь чаще всего прибавляют в виде известкового молока; она оса- ждает и отчасти разлагает несахар, а вследствие высокой температуры сока белковые вещества свертываются и переходят в осадок. Эта операция называется „дефекацией*. Дефе- кованный сок для удаления избытка извести обрабатывается углекислым газом — „сатурируется*. Так как при дефекации известь отчасти действует и на сахар, образуя с ним сахараты, часть которых может быть в осадке, то сатурацию ведут вслед за дефека- цией, не отделяя осадка от сока, или даже одновременно с ней. Отсатури- рованный сок для отделения от осадка фильтруется через фильтр - прессы (смотри паточное производство) и по- ступает на сгущение. Для лучшего очищения сока дефекацию и сатура- цию ведут не в один прием, а в 2 или 3 приема, при чем после каждой опе- рации сок фильтруется через фильтр- прессы. Часто при последней сатура- ции употребляют вместо углекислого газа рернистый; он действует анало- гично углекислому газу и также вы- деляет растворенную известь в осадок. Сернистый газ получается сжиганием серы или сернистых руд в особых печах (см. производство серной кисло- ты), а углекислый газ — прокалива- нием известняков в известково-обжи- гательных печах (см. производство вяжущих веществ) Отделенная на фильтр-прессах грязь содержит, кроме известковых солей, и все растворимые соли свеклы, главным образом фосфор- нокислые, а потому может служить для удобрения. Обработанный таким образом сок еще не достаточно чист; фильтрация через фильтр-прессы ведется под да- влением, почему сок получается не всегда прозрачным; с другой же сто- роны, в соке имеются различные со- единения несахара, могущие при сгу- щении его переходить в другие со- единения и выпадать в осадок. Для окончательного очищения сок после дефекации и сатурации (обычно двух- кратной) фильтруется сначала через фильтр-прессы, а затем через меха- нические фильтры и кипятится в ап- парате, называемом „соковаром*. В ме- ханических фильтрах сатурационный сок фильтруется или через песок или, чаще, через ткань, но под малым да- влением. Соковар представляет собой котел, где сок помощью пара нагре- вается до кипения. Так как При кипя- чении сока часть солей разлагается и переходит в осадок, то сок после соко- вара вторично фильтруется через ме- ханические фильтры. Очищенный и подготовленный таким образом сатурационный сок поступает на сгущение (выпаривание). Из 100 весовых частей свеклы обычно полу- чается 125 весовых частей сатураци- онного сока, доброкачественностью около 93 и плотностью около 15° Брикса (т.-е. в 100 весовых частях такого сока содержится 15 частей растворенных веществ и 85 частей воды). Обыкновенно сгущение сока ведут до 65° Брикса, т.-е. до содер- жания сухих веществ в 65%. Из 100 весовых частей перерабатываемой свек- лы получается выпаренного сока около 25е частей; таким образом на каждые 100 кг переработанной свеклы приходится выпарить 125—25=100и« воды. При переработке в заводе обыч- ной производительности, 600 000 кг свеклы в сутки, при сгущении сату- рационного сока приходится выпари- вать около 600 ОиО о, или 600 м3 воды в 24 часа. Выпаривание такого количества воды обычными приемами потребовало бы громадного количества топлива. Нагревание паром происхо- дит в аппаратах, в которых пар отде-
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 341 лен от кипящей жидкости металли- ческими стенками. Такие нагреватель- ные приспособления делаются или в форме труб (медных, латунных или железных) или в форме змеевиков, и кипение сока происходит или в них или кругом них. Поступающий в на- гревательную камеру пар сгущается в жидкость—конденсируется, выделяю- щаяся при конденсации пара скрытая теплота нагревает через стенки сок, превращая содержащуюся в нем воду в пар. Так как для обращения воды в пар требуется то же количество тепла, которое выделяется при конденсации пара в воду, то одним кг греющего пара возможно выпарить приблизи- тельно 1 кг воды. Для выпаривания 600000 кг воды потребуется не менее 600000 кг греющего пара, а так как в современных котельных установках 1 кг хорошего каменного угля дает максимум 8 кг пара, то для выпарива- ния вышеуказанного количества воды потребуется 600 000: 8 = 75 000 кг угля в сутки или 75 000 • 2,5 = 187 500 кг хороших дров, так как 1 кг угля равноценен 22/2 кг дров. В современных сахарных заводах, той же суточной производительности,общий расход топлива на все нужды произ- водства составляет всего только поло- вину указанного количества топлива. Эта экономия достигается двояким пу- тем: 1) использованием отработанного пара паровой машины или турбины для целей нагревания и 2) примене- нием многокорпусных выпарных аппаратов, работающих под умень- шенным давлением (разрежением). Смотря по конструкции паровой машины или турбины, средний расход на одну лошадиную силу составляет около 10—12 кг пйра в час. Только 10—15% этого количества пара те- ряется, а ббльшая часть его полно- стью сохраняет свою теплоту и обладает лишь немного меньшей упругостью. Этот отработанный пар, количество ко- торого достигает 25 кг на каждые 100 кг переработанной свеклы, имеет давление около 1,5 атмосфер и служит для це- лей выпаривания и нагревания. Работа вакуум-аппарата заключает- ся в том, что пар, образующийся при сгущении жидкости (соковой пар), по- ступает в конденсатор, где благодаря охлаждению холодной водой он сгу- щается в жидкость (конденсируется), чем и создается разрежение; так как пары содержат еще газы, то для под- держания разрежения они выкачива- ются насосом. При конденсации паров и выкачивании воздуха создается разрежение, благодаря которому тем- пература кипения жидкости пони- жается. При такой работе тепло, со- держащееся в соковом паре, теряется бесполезно. В многокорпусной выпар- ке соковой пар не идет прямо в кон- денсатор, а направляется в нагрева- тельную камеру другого такого же аппарата, где он конденсируется, а за счет выделяющегося при его кон- денсации тепла происходит испарение находящегося в этом аппарате сока. На рис. 287 представлен трехкорпус- ный выпарной аппарат. Сок из сбор- ника d поступает в I корпус, откуда трубами fy и f2 последовательно во II и Ш корпуса. Греющий пар трубой с подается в нагревательную камеру (6) I корпуса, где благодаря его конден- сации происходит испарение сока. Со- ковой пар I корпуса поступает в на- гревательную камеру II корпуса, где в свою очередь конденсируется и про- изводит испарение сока. Соковой пар II корпуса соответственно нагревает сок Ш корпуса. Наконец, соковой пар 111 корпуса поступает, как и в вакуум- аппаратах обычного устройства, в конденсатор. Благодаря конденсатору и воздушному насосу в последнем (III) корпусе создается разрежение. В остальных корпусах (I и II) разре- жение создается за счет конденсации соковых паров в нагревательных ко- робках последующих корпусов (П и Ш). Обычно в многокорпусной выпарке первый корпус работает под атмосфер- ным давлением а остальные корпуса работают под разрежением, при чем раз- режение, начиная ср П, постепенно воз- растает, а, следовательно, температура кипения сока постепенно понижается.
342 ИНЖ. И. М. ЩЕРБАКОВ Для нагревания необходимо, чтобы температура греющего пара была всегда на несколько градусов выше температуры испаряющихся паров; в многокорпусной выпарке это дости- гается тем, что температура кипения сока благодаря разрежению посте- пенно понижается, т.-е. температура греющего сокового пара всегда выше температуры кипения нагреваемого всегда сокового пара бывает избыток, поэтому часть его употребляется для различных целей нагревания на дру- гих станциях завода. Сгущение сиропа ведется до 65° Брикса, т.-е. до содержания сухих веществ в 65°/0. Благодаря сгущению часть несахара, находившаяся ранее в растворе, выделяется, отчего густой сок имеет мутный вид. Для очистки Рис. 287. Трехкорпусный выпарной аппарат. им сока. Таким образом в много- корпусной выпарке 1 кг греющего пара, введенный в нагревательную камеру I корпуса, выпаривает столько килограммов воды, сколько корпусов имеется в выпарке (т.-е. в пятикор- пусной выпарке одним килограммом пара выпаривается 5 кг воды). В са- харном производстве наиболее распро- странена 4-корпусная выпарка, так как большее количество корпусов хотя со- здает экономию, но значительно затруд- няет уход и наблюдение. В некоторых других производствах употребляются 10- и более корпусные системы. При многокорпусной выпарке бла- годаря большей разности температур он нагревается и подвергается третьей сатурации, а затем фильтруется. Эту сатурацию обычно ведут помощью сер- нистого газа. Сатурация и фильтрация такого густого сиропа бывает иногда затруднительна; поэтому чаще эту опе- рацию производят не с конечным си- ропом, а с промежуточным, т.-е. с соком из Ш или IV корпуса. Очищенный и сгущенный сок по- ступает на уваривание. Цель уварива- ния— довести сахарный раствор до кристаллизации. Уваривание ведется в обычных вакуум-аппаратах. Сироп сначала уваривается до появления нужного количества кристаллов са- хара, после чего в вакуум-аппарат
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 343 вводят новое количество густого си- ропа. Введение новых порций сиропа или подкачка производится несколько раз и имеет целью создать надлежа- щие условия для роста кристаллов и получить массу нужной конси- стенции. Выпущенная из аппарата масса — утфель для дальнейшего наращивания кристаллов спускается в кристаллизаторы — сосуды с ме- шалками. Отделение сахара от межкристаль- ной патоки производится на центри- фугах обычного устройства. Для пол- ного отделения сахара от патоки он промывается (пробеливается) на цен- трифугах клерсом (крепким раствором чистого сахара) и под конец паром. При такой обработке получается са- хар-сырец, зеленая патока (1 оттек) и белая патока (оттек при пробелке). Сахар-сырец сушится и затем посту- пает в потребление. Белая патока употребляется частью для пробелки сахара и частью добавляется в ваку- ум-аппарат (к утфелю 1-й кристаллиза- ции). Зеленая патока уваривается в отдельных вакуум-аппаратах и кри- сталлизуется в мешалках; полученный утфель 2-й кристаллизации подвергает- ся фуговке на центрифугах, при чем получается желтый сахар, или 2-й про- дукт, и черная патока,. или мелясса. Желтый сахар растворяется в сатура- ционном соке и добавляется к соку первой сатурации. Черная патока—мелясса—является отбросом сахарного производства и идет в корм скоту или на винокуре- ние. Мелясса содержит около 50% сахара, но этот сахар благодаря на- личию в ней большого количества не- сахара не может быть выделен кри- сталлизацией. В настоящее время су- ществует много различных способов выделения сахара из меляссы, но все они мало экономичны. На следующей схеме показан по- следовательный ход свеклосахарного производства: Свекла Мытая свекла жомЧ---------------------свекловичная резкач- диффузионный сок вода фильтрпрессная грязьЧ- фильтрпрессн. грязьЧ- испаренвая врдаЧ----- дефекациояный сок I “Тр"“ дефекационный сок II сок II сатурации колеровка -густой сироп вахарн. яесокЧ—сахарн. сырецЧ—утфель I кристаллизации- >белая патока—- зеленая патока мелясоач- утфель II кристадлизацо —>желтый сахар
344 ИНЖ. И. М. ЩЕРБАКОВ Сахар-рафииад. Большая часть по- лученного таким образом сахара в виде сахарного песка поступает в потребление, другая же часть перера- батывается на твердый сахар. При переработке сахарного песка на твердый последний еще очищается— рафинируется. Эта операция ведется на отдельных заводах, называемых рафинадными. Сахарный песок растворяется в го- рячей воде (операция эта называется клеровкой и производится в больших открытых котлах, обогреваемых паром). Полученный сахарный раствор филь- труется через механические фильтры, а затем пропускается через угольные фильтры. Работа угольных фильтров описана в главе о производстве па- токи из крахмала; действие их заклю- чается в способности костяного угля (приготовленного обжиганием обезжи- ренных костей) поглощать красящие вещества и несахар из сиропа. Сироп, профильтрованный через угольные фильтры, бесцветен и почти не со- держит несахара. Фильтрованный си- роп уваривается на утфель в обычных вакуум-аппаратах и, в случае приго- товления головного сахара разли- вается в железные формы, имеющие форму головы. При уваривании к утфелю часто прибавляют синьки (ультрамарина) для придания сахару белого цвета. Уваренный утфель сна- чала спускается в сосуд, имеющий полушаровую форму, откуда помощью особого распределительного устройства разливается в формы, подвозимые на вагонетках. Наполненные утфелем фор- мы оставляют на некоторое время стоять. Застывшая в формах масса со- стоит из сросшихся кристаллов, про- межутки между которыми заполнены патокой. Патока эта содержит все примеси и имеет темный цвет; для удаления ее формы пробеливаются, для чего в формы наливают сверху раствор чистого сахара; он стекает по промежуткам между кристаллами и вытесняет патоку. Для стока патоки снизу в форме имеется отверстие (на время заливки утфелем оно затыкается Рис. 288. „Банка44. гвоздем — „штопкой*). Раствор, упо- требляемый для пробелки, называется „клерсом*; он должен быть пригото- вленным из чистого сахара и быть насыщенным, дабы при пробелке не происходило растворения кристаллов. Пробелка идет тем быстрее, чем выше температура; поэтому в пробелочных помещениях поддерживают высокую температуру (около 35° Ц). Заливка клерса производится или из бака по- мощью рукава или помощью „банок*. Банка представляет со- бою железную луже- ную коробку(рис. 288) с отверстием; банка наполняется клерсом и опрокидывается от- верстием вниз на фор- му; клере вытекает и закрывает отверстие банки. Пока вылив- шийся клере не прой- дет через форму, т.-е. не откроет отверстия банки, до тех пор не будет происходить вы- ливания клерса из банки, — таким обра- зом банка действует автоматически. Пробеленные таким образом головы переворачиваются и оставляются на некоторое время стоять. За это время клере равномерно распределяется по всей массе головы и закристаллизо- вывается. Вынутые из форм головы сушатся. Так как сахар плохо пере- носит высокую температуру, то сушку ведут обычно в вакуум-сушилках под разрежением. После сушки нижняя не- ровная поверхность голов спиливается, после чего они завертываютеяв толстую бумагу (сахарную) и идут в продажу. Ввиду того, что пробелка головного сахара идет медленно и продолжается несколько дней, часто форме дают мень- шие размеры (в форме плит или брус- ков) и пробелку ведут в центрифуге. При пробелке получается несколько оттеков; первый, самый темный, назы- вается „лумпом*, а последний, почти чистый клере,— белой патокой, Белая
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 345 патока уваривается на утфель и обра- батывается на центрифугах. Получае- мый при фуговании песок — „мелис44 очень чист и идет на приготовление заливочного клерса; стекающая при этом патока — зеленая патока—соеди- няется с лумпом, уваривается на утфель и фугуется. Песок лумпа воз- вращается в клеровочные котлы, а сгекающая патока—„подлумп44 снова уваривается последовательно несколько ПРОИЗВОДСТВО КРАХМАЛА. Инж. И. М. Крахмал нужен человеку не только как пищевое средство, но необходим и во многих производствах. Крахмал употребляется при производстве тка- ней, бумаги, колбасных изделий; он служит исходным материалом при по- лучении патоки, декстринов, глюкозы и искусственных саго и меда. Крахмал в значительном количестве содержится во многих растительных продуктах, но в технике пользуются только теми, из которых крахмал может быть получен сравнительно легко и по возможности в чистом виде. В настоящее время в технике употребляются клубни картофеля, зерна пшеницы, кукурузы (маиса) и риса, а в тропических стра- нах — стволы саговой пальмы и корни маниока и маранты. Зеленые части растений под влия- нием солнечных лучей вырабатывают крахмал из углекислоты воздуха и воды, всасываемой корнями из почвы. Крахмал откладывается в тех частях растения, из которых в будущем будет расти новое растение, т.-е. в клубнях и плодах; эти части растений и слу- жат исходным материалом для полу- чения крахмала. Содержание крахмала в указанных продуктах колеблется сравнительно мало; так, в сухом веществе 3) содер- жится крахмала: В очищенном от оболочек рисе .... 89°/о В зернах пшеницы.................78% <) Сухим веществом называется сумма всех веществ, содержащихся в данном продукте за вычетом воды. раз и фугуется; в результате полу- чается несколько продуктов, называе- мых „бастрами14. Последний оттек, из которого сахар уже не может быть по- лучен кристаллизацией, является от- бросом рафинадного производства и под названием „рафинадной патоки44 употребляется в кондитерском деле. Пески бастров, как и лумпа, прибав- ляются к начальному песку в кле- ровку. Щербаков. » ржи.................... • • . 78о/о „ кукурузы...................75О/о клубнях картофеля.................75% Крахмал состоит из очень малень- ких зернышек, видимых только под микроскопом. Крахмалы, добытые из различных растений, по химическому составу одинаковы, но размеры и фор- ма зернышек различны. На прила- гаемом рисунке представлены зерна крахмала при увеличении в 300 раз, добытые из различных растений. На рис. 289 — зерна картофельного крах- мала, на рис. 290 — пшеничного, на рис, 291—кукурузного и на рйс. 292— рисового крахмала. Зерна картофель- ного крахмала наиболее крупные и достигают 100 g 2) в поперечнике; они обладают ясно выраженной слоисто- стью, при чем слои расположены „экс- центрично44, т.-е. центр их наслоений находится не в средине, а сбоку зерна. Зерна пшеничного крахмала мельче (до 30 g) и чечевицеобразны. Маисовый (кукурузный) крахмал еще мельче (до 20 g), зерна его многоугольны и имеют в середине звездообразную тре- щину. Зерна рисового крахмала тоже многоугольны, но еще мельче — всего около 6 g в поперечнике. Крахмал в холодной воде не рас- творяется, но в горячей разбухает и дает густую, очень вязкую жидкость— клейстер. С иодом крахмал дает очень характерное соединение темносинего цвета, пропадающее при нагревании 2) pt — микрон (f/iooo миллиметра).
346 ИНЖ. И. М. ЩЕРБАКОВ и вновь появляющееся при охлажде- нии. Этой реакцией пользуются для открытия примеси крахмала в различ- ных продуктах. Содержание крахмала в картофеле колеблется в пределах от 14 до 24% и зависит главным образом от сорта, способа обработки почвы и от состоя- Рис. 289. Зерна картофельного крахмала. Рис. 291. Зерна кукурузного крахмала. Рис. 290. Зерна пшеничного крахмала. Рис. 292. Зерна рисового крахмала. У нас в СССР большая часть крах- мала вырабатывается из картофеля: на долю картофельного крахмала при- ходится свыше 90% от всего выра- ботанного количества. Производство кукурузного крахмала развито глав- ным образом в Америке. Картофельный крахмал. Производ- ство картофельного крахмала сосредо- точено в районах с хорошо развитой культурой картофеля, главным обра- зом в губерниях: Ярославской, Кос- тромской, Тульской, Владимирской и Рязанской. ния погоды во время роста. Состав картофеля в среднем следующий: Воды...............................7 6,0 Vo Азотистых веществ..................2,1% Жира.............................О,20/о Крахмала......................... 18,7% Других безазотистых веществ . . . . 1,0% Клетчатки..........................0,5% Минеральных веществ (золы).........1,2% Работа по выработке крахмала ве- дется следующим образом. Поступаю- щий в завод картофель моется в особых мойках. На рис. 293 представлена
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 347 наиболее распространенная кулачная мойка; она представляет собою дере- вянный или каменный ящик, разде- ленный перегородками на камеры. Камер бывает, смотря по производи- тельности, от 2 до 4. Над ящиком лежит вал, на котором по винтовой Рис. 293. Кулачная мойка. линии расположены била. На несколь- ко сантиметров ниже бил находится решетчатое дно, имеющее цилиндри- ческую форму. Попав в 1-е отделение, картофель полощется в воде, уда- ряясь о била и клубень о клубень и Рис. 294, Пильная терка. перемещаясь благодаря косой установ- ке бил; дойдя до лопат, картофель пере- брасывается ими во 2-е отделение и т. д. Грязь и мелкие камешки провали- ваются через решетку на дно ящика, откуда по временам выгребаются через люки, крупные же камни остаются на решетке и после остановки мойки выбрасываются. Далее вымытый кар- тофель измельчается на терке. Назна- чение терки — разорвать клетки и освободить крахмал. Для этой цели чаще употребляется пильная терка (рис. 294). Главную ее часть предста- вляет быстро вращающийся барабан, наружная поверхность которого со- стоит из большого числа зазубренных стальных пилок (рис. 295). Пилки чи- редуются со стальными прокладкаме так, что над поверх- ностью прокладок выступают только одни зубья. Карто- фель поступает в воронку х и соб- ственным весом при- жимается к бара- бану s. Истертый картофель — каш- ка, поступающий вместе с водою че- рез трубу/', захватывается поверхностью барабана и выкидывается в яму через отверстие у. Упор д помощью махо- вика р устанавливается на нужное расстояние от поверхности барабана, чем достигается нужная степень из- мельчения кашки. Из полученной кашки крахмал вы- мывается водой на особых ситах, назы- ваемых экстракционными.. В большин- стве случаев сита имеют цилиндриче- Рис. 295. Стальная пилка. скую форму; внутри сита на валу насажены щетки. Эти щетки, приводи- мые в движение от привода, и проти- рают кашку через сито, чем способ- ствуют выделению крахмала и пред- охраняют сито от засорения. Для более полного выделения крахмала кашку, промытую на сите, снова из- мельчают на терке и вторично про- пускают через второе, более частое сито. Стекающее с сит крахмальное мо- локо большею частью пропускают еще через третье, очень частое сито — ра- финировальное—и затем собирают в большие деревянные или каменные
348 ИНЖ. И. М. ЩЕРБАКОВ чаны, где его оставляют часов 8—12. Сначала оседают вещества с наиболь- шим удельных весом — песок и тяже- лая грязь, затем — крахмал, а верхний слой представляет собою главным образом легкую грязь и обрывки клеток, случайно прошедших через сита. Отстоявшуюся жидкость — соко- вую воду — сливают и соскабливают верхний грязный слой отстоявшегося крахмала. Полученный в отстойных чанах крахмал промывают, для чего его взбалтывают с водой, дают осесть, сливают грязную воду, а крахмал вы- гружают в склад. Иногда вместо отстоя в чанах молоку дают медленно течь по длинным слегка наклоненным желобам, где и происходит осаждение. За последнее время начали с успехом употреблять непрерывные механиче- ские способы выделения крахмала из молока с помощью центрифуг системы Яна. Полученный таким способом крахмал содержит в среднем 5О°/о воды и носит название сырого крах- мала. Крахмал с таким содержанием воды неудобен для перевозок и плохо сохраняется. Для получения карто- фельной муки (сухого крахмала) сырой крахмал сушат в особых су- шилках до содержания в нем воды не свыше 20%. Так как крахмал с водой при высокой температуре обра- зует клейстер, то его предвари- тельно обезвоживают в дырчатых центрифугах. Кукурузный (маисовый) крахмал. Про- изводство кукурузного крахмала в СССР развито очень слабо; наоборот, в Америке большая часть крахмала вырабатывается из кукурузы. Состав кукурузы в среднем таков: Воды..........................10— 13°/о Крахмала...................... 62 — 65% Азотистых веществ (белков) .... 1О°/о Минеральных веществ (золы) . . . 2% Клетчатки...................' . 3,5—5,0% Жира..........................5,5—6,0% Из всех культивируемых сортов кукурузы для крахмального произ- водства наиболее подходящим являет- ся „белый зуб“, имеющий светло- желтые или беловатые зерна. В зерне различаются: оболочки, зародыш и мучнистое тело — эндосперм. Для про- изводства крахмала имеет значение только эндосперм, содержащий весь способный к выделению крахмал. В зародыше также содержится немного крахмала, но это содержание не имеет практического значения. Несмотря на большое содержание крахмала, получение его из кукурузы много сложнее, чем из картофеля. Зерно кукурузы более твердо и тре- бует более сложных измельчающих аппаратов; кроме того содержание значительных количеств примесей, особенно белка, называемого глютеном, усложняет очищение крахмала. Процесс производства заключается в следующем. Поступающее в произ- водство зерно предварительно очи- щается на обычных зерноочиститель- ных машинах от посторонних приме- сей— соломы, земли, камешков и пр. Очищенное зерно замачивается, этот процесс называется мацерацией и бы- вает теплым или холодным. При те- плой мочке очищенное зерно подается (обычно элеватором) в деревянные чаны, где и замачивается в теплой воде в течение 3—4 дней. Мочка закан- чивается тогда, когда зерно насквозь пропитается водою. Но большой рас- ход воды и необходимость ее подо- грева делают теплый способ невыгод- ным; поэтому чаще употребляется хо- лодная мочка, которая не требует ни подогрева ни смены воды. При холод- ной мочке к воде, идущей на зама- чивание, прибавляется от 0,3 до 0,4% сернистого газа. Мочка длится обыч- но от 2 до 7 дней, а иногда продол- жается и до 15 суток. Размоченное и разрыхленное тем или иным способом зерно измельчает- ся. Измельчение ведется на жерно- вах, вальцах или на дезинтеграторах; чаще всего для этого пользуются ап- паратами Уланда. После измельчения кукурузной мас- сы производится отделение оболочек, зародышей и прочих грубых частей па ситах. Сита употребляются такие
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 349 же, как и при производстве картофель- ного крахмала. Остающаяся на ситах кашка, для более полного извлечения крахмала, иногда измельчается вторично и вто- рично пропускается через сита. Схо- дящее с сит крахмальное молоко со- держит, кроме крахмала, еще клет- чатку, жир и глютен (белок), при чем крахмальные зерна большею частью не свободны, а склеены глютеном в большие группы. Для отделения крах- мала от этих примесей раньше молоко отстаивали в отстойниках, куда при- бавлялось около 0,1 % едкого натра; в последнее время вместо едкого натра стали применять сернистый газ. Преимущества применения сернистого газа заключаются в том, что он не только растворяет глютен, но и отбе- ливает крахмал, а также и предохра- няет его от загнивания, что нередко наблюдается при щелочном способе. После этой обработки крахмальное молоко вторично пропускается через сита, но с более мелкими отверстиями, чем первые. Для окончательного вы- деления крахмала чаще всего пользу- ются желобами. Желоба представляют собою каменные или деревянные ко- рыта шириною от 0,4 до 0,8 м и глубиною до 0,25 м; длина их дохо- дит до 45 м. Желоба имеют неболь- шой уклон; поступающее с одного конца молоко медленно течет, нахо- дящиеся в нем частицы крахмала, глютена и пр. постепенно оседают на дно, при чем сначала оседает крахмал, как наиболее удельно тяжелый, а в конце желоба — глютен и прочие ве- щества. Стекающая с желобов жид- кость собирается в отстойниках, где окончательно и улавливается остаток крахмала и глютена. Сточная вода идет на удобрение полей, а мезга с сит употребляется в свежем или су- хом виде в корм скоту. Зародыши содержат значительное количество масла, которое и выделяется из них способами, описанными в маслобойном производстве. Иногда вместо желобов для выделения крахмала пользуются центрифугами. Полученный сырой крахмал, со- держащий 5О°/о влаги, обезвоживает- ся на дырчатых центрифугах и вы- сушивается в особых сушилках. Пшеничный крахмал. Средний состав п ш ен и цы с л е ду ющи й: Воды............................13,4% Азотистых веществ (белков)......12,0% Жира............. ..............1,8% Клетчатки........................2,3% Крахмал.........................63,3% Прочих безазотистых экстрактивных ве- ществ ....................... 5,4% Золы (минеральных солей).........1,8% Пшеница, помимо крахмала, содер- жит также ценное вещество — белок (клейковину); поэтому и способов выде- ления крахмала два: сладкий и кислый. Первый способ — сладкий—употребля- ют тогда, когда хотят, кроме крахмала, получить и клейковину. Если же в пе- реработку поступает испорченное зерно, из которого хорошей клейковины по- лучить нельзя, употребляется второй способ — кислый. Производство крахмала по кисло- м у способу ведется так: зерна пше- ницы сначала замачиваются в дере- вянных чанах. Замочка, в зависимости от сорта пшеницы, продолжается летом 3—4 дня, а зимой — от 8 до 10 дней. Замоченное зерно давится в так называемой вальцовке между чугун- ными валками, гладкими или, лучше, мелко рифленными. Расстояние между валками дается такое, чтобы каждое зерно было расплющено, но чтобы крахмальные зерна не были повре- ждены. Полученную массу разбалтывают с водой и оставляют бродить. Чтобы ускорить развитие брожения, особенно зимой, прибавляется закваска — кислая вода от предыдущего брожения или кислое тесто. Если температура не очень низкая (15—20° Ц), то броже- ние длится от 10 до 14 дней. В жид- кости сначала появляется спиртовое брожение, а затем уксуснокислое, маслянокислое и молочнокислое. Обра- зующиеся кислоты частью растворяют клейковину, частью так ее разрыхляют,
350 ИНЖ. И И. ЩЕРБАКОВ что она теряет свою вязкость. После отстаивания кислая жидкость спу- скается, а масса промывается водой во вращающихся дырчатых барабанах. Полученное сырцовое крахмальное мо- локо пропускается через сотрясатель- ное сито (рис. 296) и собирается в отстойных чанах. После отстоя жид- кость спускается, верхний грязный слой, содержащий все примеси и клей- ковину, удаляется, а оставшийся крах- мал повторным взбалтыванием с водой и отстоем очищается и затем идет гично описанному и отличается только тем, что стараются получить не только крахмал, но и клейковину хорошего качества. Для этого давленной массе не дают бродить, а тотчас же энер- гично промывают с большим коли- чеством воды (в дырчатых барабанах или в чанах с мешалками). По мере вымывания крахмала масса делается вязче. Перемешивание и поворачива- ние массы в промывном аппарате должны быть возможно более интен- сивными, чтобы сильные водяные струи Рис. 296. Сотрясательное сито. в сушку. Спускаемые из чана жид- кости и снимаемая с отстоявшегося крахмала грязь, содержащие клейко- вину частицы оболочек и немного крахмала обрабатываются на наклон- ных желобах, где и выделяют остатки крахмала и клейковины. Быстрее ве- дется отделение крахмала на центри- фугах. Эти центрифуги отличаются от обычных тем, что стенки барабана не дырчатые, а сплошные. Если вра- щать в барабане крахмальное молоко, содержащее клейковину, то сначала на стенках барабана осаждается крах- мал, затем крахмал с клейковиной (клейковинный крахмал) и, наконец, клейковина; внутренний слой состоит из воды. При остановке барабана вода стекает на дно и отсюда спускается вон. Слой примесей соскабливают, а затем снимают с барабана и крахмал. Работа по другому способу — слад- кому (без брожения) — ведется анало- могли повсюду выбить крахмальные зерна из вскрытого зерна. Выделение крахмала и клейковины из получен- ного сырцевого молока ведется так же, как было описано выше, чаще всего на центрифугах со сплошными стен- ками. Полученный и очищенный по тому или иному способу крахмал для под- сушивания обрабатывается на дырча- той центрифуге и сушится в особых сушилках. Сушка пшеничного крах- мала ведется в кусках, вырезываемых проволокою или формуемых в особых формах. Сушка ведется в два приема. Сначала сушат при низкой темпера- туре, затем куски вынимают, оскабли- вают верхний грязный слой, режут на маленькие кусочки и, завернув их в бумагу, высушивают окончательно при температуре не выше 75° Ц. При сушке каждый кусок трескается на отдельные столбики, в виде которых
ПИТАТЕЛЬНЫЕ, ВЕЩЕСТВА 351 крахмал и поступает в продажу. Эти столбики образуются благодаря тому, что в крахмале остается очень неболь- шое количество клейковины, которая и склеивает зерна. Если крахмал со- вершенно отмыть от клейковины, то столбиков не получится, и сухой крах- мал будет в виде порошка, как кар- тофельный; поэтому клейковина из пшеничного крахмала никогда не отмы- вается дочиста. Сточные воды идут на удобрение полей, а клейковина, полученная по кислому способу, употребляется в корм скоту. Клейковина, получаемая при про- изводстве крахмала по сладкому спо- собу, очень чиста и является по со- держанию в ней усвояемого белка очень ценным пищевым средством. В безводном состоянии такая клейко- вина содержит: Минеральных солей.................1,75 % Жира..............................5,65 % Безаэотистых веществ..............14,15% Клетчатки.........................0,42 % Азотистых веществ (белков) ... 78,02% и обычно употребляется в смеси с мукой при производстве макарон и вермишели. Другое применение клейковины—это производство сапожного клея. Для этого клейковину оставляют на не- сколько дней в воде, где она слегка бродит, теряет вязкость и разжижает- ся. Затем наливают ее тонким слоем на цинковые листы и высушивают; при этом образуются тонкие, хрупкие листочки клея. Рисовый крахмал. Производство ри- сового крахмала является самым труд- ным из всех крахмальных произ- водств благодаря тому, что зерно риса наиболее плотно, и крахмал в нем очень прочно связан с белком — кле- бером. Сырым материалом для крах- мального производства служит рисо- вый . лом—„сечка*, получающийся при очистке риса. Сечка обычно со- держит от 72 до 77% крахмала и от 7 др 11,5% белка, при чем заме- чено, что, чем больше данный мате- риал содержит белка (клебера), тем меньше выход крахмала. Поступающий в завод рис подвер- гается мочке в щелоке, т.-е. в воде, содержащей от 0,2 до 0,6% (иногда и более) едкого натра. Во время мочки зерно делается мягким и более спо- собным к измельчению, и кроме того щелок частично растворяет белок, благодаря чему крахмал освобождает- ся. Замочка ведется в железных или цементированных (реже деревян- ных) чанах и производится в два приема. Первая мочка продолжается около 18 часов, затем жидкость сли- вается, заменяется свежим щелоком и замачивается еще 12 часов. Затем жидкость спускают и сечку споласки- вают водой. Замоченную сечку пере- малывают с прибавкой щелока на жерновах или вальцах. Кашка после измельчения промывается на ситах. Остающиеся на ситах крупные ча- стицы идут в корм скоту, а крах- мальное молоко очищается обыч- ным порядком, т.-е. в промывных ча- нах или центрифугах. Сточные воды щелочные содержат белок, который при нейтрализации щелочи кислотой выделяется и употребляется в корм скоту. Получающийся крахмал имеет жел- товатый оттенок; для придания ему красивого белого цвета его обесцве- чивают сернистым газом или чаще подсинивают ультрамарином (синькой). Очищенный крахмал обезвоживают и сушат. Для обезвоживания крахмал в виде густого молока разливается в ящики с дырчатым дном, выложенные материей, где вода и стекает. Для лучшего отделения воды фильтрацию ведут под давлением в несколько ат- мосфер. Вынутые из ящиков глыбы режут на куски и сушат в два приема: сначала при температуре 30—40° Ц, под конец при 40—50° Ц. При пер- вой сушке куски крахмала желтеют с поверхности; этот желтый слой оскребывают. После сушки крахмал распадается на лучи или куски и на- зывается в продаже лучистым и ку- сочным крахмалом. Рисовая пудра
352 ИНЖ. И. М. ЩЕРБАКОВ получается размалыванием сухого крахмала. В продаже существует еще спе- циальный сорт крахмала для крахма- ления белья— глянец-крахмал; он пред- ставляет собою смесь рисового крах- мала с бурой, стеарином и декстрином. ПРОИЗВОДСТВО ПАТОКИ И КРАХМАЛЬНОГО САХАРА (ГЛЮКОЗЫ). Инж. И. М. Щербаков. Крахмал при нагревании в присут- ствии минеральных кислот присоеди- няет воду и переходит в глюкозу (на- зываемую также крахмальным сахаром, виноградным сахаром, декстрозой). Этот процесс, называемый осахариванием или гидролизом крахмала, был открыт в 1811 г. адъюнктом Российской Ака- демии Наук Кирхгофом. При гидролизе (осахаривании) крах- мал превращается в глюкозу не сразу, а постепенно, переходя через целый ряд промежуточных продуктов, до сих пор еще мало изученных и носящих общее название декстринов. Сущность производства патоки и глюкозы и заключается в осахарива- нии, при чем в случае производства глюкозы стараются осахаривание про- вести возможно полнее, т.-е. чтобы весь крахмал перешел в глюкозу; на- оборот, при производстве патоки оса- харивание ведут так, чтобы только 1 /3 крахмала превратилась в са- хар, а остальная часть осталась в виде промежуточных продуктов —де- кстринов. У нас в СССР, а также в Германии и. Голландии исходным материалом слу- жит главным образом картофельный крахмал, в Америке же почти исклю- чительно кукурузный крахмал. До войны в различных странах вы- рабатывалось патоки и глюкозы при- мерно следующее количество (в ти): Страны: Патоки Глюкозы Россия...............боб 10 1160 Германия............. 65463 11343 С.-А. Соед. Штаты . . .400000 120 000 В среднем до войны потребление па- токи и глюкозы на душу населения составляло (в о): в Америке в Германии в России 4,8 1,1 0,4 Сущность паточного производства заключается в трех основных процес- сах: 1) осахаривание крахмала, 2) очи- щение осахаренного сиропа и 3) сгу- щение сиропа. Поступающий в завод крахмал взве- Рис. 297. Арео- мето. шивается и разводится в ка- менных чанах с мешалками в крахмальное молоко с содержа- нием приблизительно около 4О°/о безводного крахмала. Кре- пость, т.-е. концентрация мо- лока, определяется помощью приборов, называемых арео- метрами. Ареометр предста- вляет собою полое стеклян- ное тело с тонкой шейкой с делениями; снизу полого тела имеется шарик, наполнен- ный ртутью (рис. 297). Если ареометр поместить в жидкость, то он будет плавать в отвесном положении, погру- зившись на некоторую высо- ту. По степени погружения ареометра судят о плотности (т.-е. удельном весе) данной жидкости. Чем больше в дан- ной жидкости растворено ве- щества, тем она плотнее, и тем меньше погрузится в нее ареометр. Поэтому, зная плот- ность данной жидкости, можно судить о содержании в ней растворенного вещества. В паточном производстве наибольшее распространение имеют ареометры с градусами Брикса и Боме. Ареометр Брикса приготов- лен по сахарным растворам так, что его деления пока- зывают прямо содержание са- хара, растворенного в воде, в процентах. В чистой воде
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 353 он опустится до деления, против которого стоит 0, в 15% растворе сахара он опускается до черты, против которой стоит цифра 15, и т. д. Если пользоваться ареометром Брикса для других жидкостей (не сахарных растворов),то его показания можно при- нять за приблизительное содержание сухих веществ в процентах. Ареометр Боме имеет шкалу произвольную (1° Боме соответствует 1,8° Брикса). Так как на показание ареометра имеет большое влияние температура жидко- сти, то определение плотности произ- водится при температуре, указанной на каждом ареометре (обычно при 15 или 17,5° Ц). Можно пользоваться ареометром и при других температу- рах, но потом по особым таблицам приводить его показания к нормальным. Крахмальное молоко обычно разво- дят до 22—23° Боме, или 39,4—41,2° Брикса. Это крахмальное молоко и по- ступает на осахаривание. Осахарива- ние в СССР ведется двумя способами: 1) в заварных чанах или 2) в авто- клавах (более совершенный и быстрый способ). Заварной чан представляет собою деревянный чан, в котором имеются нагревательные паровые трубы. В чан наливается немного воды и кислоты, обычно серной1). Кислоты берут от 0,3 до 0,5 кг на каждые 100 кь без- водного крахмала. Когда вода с кис- лотой сильно закипит, в чан начинают лить медленной струей крахмальное молоко. После того как все молоко прилито, жидкость продолжают кипя- тить еще некоторое время до надле- жащей степени осахаривания. За про- цессом осахаривания следят с помощью иодной пробы; в начале осахаривания иод дает синее окрашивание, затем фио- летовое и красное и в конце осахари- вания совершенно не дает окраски. Осахаривание длится обычно от 4 до 6 часов; за это же время вследствие выки- пания жидкость сгущается приблизи- тельно до 46,8° Брикса (или 26° Боме). <) Вместо серной кислоты у нас в СССР в последние годы стали применять и соляную кислому. П. М. Лукьянов. Популярно-техническая энциклопедия. Осахаривание крахмала в автоклаве (конверторе) много рациональнее. Этот способ отличается от предыдущего тем, что процесс ведут в закрытых медных сосудах под давлением в одну или две атмосферы. При этом способе время осахаривания сокращается до 1 часа и менее. По окончании осахаривания сироп спускают в другой, ниже стоящий чан с мешалкой, куда для удаления сер- ной кислоты прибавляют мел, разбол- танный с водой в виде густого молока. Мел соединяется с серной кислотой и образует нерастворимую соль — серно- кислый кальций (гипс). Этот процесс носит название нейтрализации. Для удаления гипса, а также и сора сироп фильтруют. Для фильтрации употре- бляют или механические фильтры или чаще всего особые фильтр-прессы. Сироп, прошедший фильтр-прессы, мутноват и окрашен в желтоватый цвет; для окончательной фильтрации и обес- цвечивания сироп пропускают через угольные фильтры. Эта фильтрация основана на свойстве угля поглощать из сиропа красящие и пахучие веще- ства. Когда уголь насытится этими веществами, он перестает обесцвечи- вать сироп. Для восстановления обес- цвечивающей способности отработан- ный уголь промывают горячей водой, затем выгружают из фильтра и кипя- тят сначала в слабом растворе соды, а потом в растворе кислоты. После этого уголь промывают в воде, высу- шивают и прокаливают в особых печах. Профильтрованный и обесцвечен- ный сироп сгущается до 74—78° Брикса (или 40—42° Боме) и разливается в бочки. Так как глюкоза при высокой температуре разлагается, то сгущение ведут в особых выпарных аппаратах, называемых вакуум-аппаратами. Кипение всякой жидкости тем выше, чем выше дагление, под которым она находится, и наоборот: когда желают понизить температуру кипения, то по- нижают давление. Вода при нормаль- ном атмосферном давлении, соответ- ствующем высоте ртутного столба в 76 см, кипит при 100° Ц, а при 23
354 ИНЖ. И. И. ЩЕРБАКОВ давлении, соответствующем высоте столба ртути в 60 см, она кипит уже при 61,6° Ц. На этом принципе и ве- дется сгущение сиропа. Патока вырабатывается двух сортов: карамельная и варенная. Ка- рамельная патока идет главным обра- зом для изготовления карамели (кон- фект), а варенная — для варенья, мар- мелада и пр. Наиболее ценной является карамельная патока; она должна быть по возможности бесцветна и не тем- неть при нагревании до 145° Ц, а также давать хорошую карамель. Чтобы обладать этими качествами, па- тока не должна содержать, кроме де- кстринов и глюкозы, никаких других примесей, т.-е. должна быть пригото- влена из хороших сортов крахмала; кроме этого для получения хорошей ка- рамели патока не должна быть сильно осахаренной. Обычно содержание глю- козы и декстринов колеблется в отно- шении 1:1,5 или 1:2. Наоборот, ва- ренная патока должна быть более сладкой, окраска же ее большой роли не играет. Производство глюкозы — твердого крахмального сахара — в СССР развито очень слабо. До войны в небольшом количестве вырабатывали только „тех- ническую глюкозу*, применявшуюся исключительно для технических на- добностей; готовилась она из плохих сортов крахмала. Выработка пищевой глюкозы начала развиваться только с 1918/19 года; наоборот, в других странах, особенно в Америке, выра- ботка ее достигает значительных раз- меров. Производство глюкозы отличается от паточного производства только более полным осахариванием крахмала, кото- рое обычно ведут в конверторах. Далее процесс ведется так же, как и при производстве патоки, т.-е. сироп обесцвечивается на угольных фильтрах и сгущается. Сгущенный в вакуум- аппарате до 38° Боме сироп разли- вается в бочки или формы, где и за- твердевает. Такая глюкоза не обладает высокими вкусовыми качествами, так как, кроме глюкозы и небольшого коли- чества декстринов, содержит еще и все примеси, перешедшие из крахмала, а также и продукты разложения глюкозы, придающие товару горький вкус. Получение чистой глюкозы осно- вано на отделении глюкозы от всех посторонних веществ. Для этого сироп уваривают только до 35—36° Боме и разливают его в чаны, где оставляют кристаллизоваться. Через некоторое время в жидкости начинают появляться кристаллы глюкозы, и количество их быстро возрастает. Для ускорения кри- сталлизации прабавляют немного чистой твердой глюкозы. Когда кристаллиза- ция достигнет надлежащей степени (до консистенции жидкой кашицы), глюкозу обрабатывают на обычных дырчатых центрифугах. Отжатые кри- сталлы промывают в центрифуге водой или крепким раствором чистой глюкозы, а стекающую жидкость и промой снова сгущают, кристаллизуют и вновь отде- ляют кристаллы от патоки на центри- фугах. Полученную глюкозу сушат. Такая глюкоза белого цвета, очень чиста и похожа на сахарный песок. Для получения глюкозы в виде кусков к полученному порошку глюкозы при- бавляют немного воды и нагревают осторожно до 60—70° Ц, при чем она расплавляется. Расплавленную глюкозу разливают в формы, где она и затвер- девает. Производство декстринов. Как было указано ранее, декстрины представляют собой промежуточные продукты осахаривания крахмала. Де- кстрины применяются в технике чаще всего как клеющие вещества; они употребляются также при крашении (как загустители для красок), при про- изводстве типографской краски и пр. Для производства декстрина могут быть применены различные виды крах- мала, но чаще всего применяют кар- тофельный крахмал и только в Аме- рике — кукурузный. Декстрины приготовляются двумя способами: 1) поджариванием крахма- ла; способ этот основан на способно-
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 355 сти крахмала переходить в декстрин при высокой температуре и 2) одновремен- ным действием на крахмал кислоты и высокой температуры; способ этот но- сит название „кислотного способа*. Получение декстрина поджариванием. При нагревании крахмала до 170 — 220° Ц он переходит в декстрин, при чем, чем ниже в этих пределах будет температура и чем менее времени он подвергается нагреванию, тем светлее получится продукт. Более светлые сор- та получаются при осторожном нагре- вании крахмала до 180—190°Ц, а более темные (лейогом, гоммелин) — при нагревании до 190—200° Ц. На- гревание до более высокой темпера- туры хотя и ускоряет процесс, но не- выгодно, так как продукт получается очень темным. Так как обыкновенный продажный сухой крахмал содержит до 20% влаги, которая при быстром нагревании может частично оклейсте- ризовать крахмал и склеить его, то необходимо крахмал предварительно “высушить до содержания влаги не свы- ше 1О°/о. Систем аппаратов для под- жаривания существует много, но наи- большее распространение имеют две: аппарат Уланда и вращающаяся ци- линдрическая печь. Опишем здесь аппарат Уланда, который представлен на рис. 298 в разрезе; он предста- вляет собой двустенный железный со- суд; промежуток между стенками со- суда заполняется маслом, в которое погружен термометр. Во внутреннем сосуде имеется мешалка для переме- шивания крахмала. Внизу, под аппа- ратом, находится топка. Горячие газы нагревают масло, которое равномерно обогревает внутренний сосуд. Так как при поджаривании образуются газы, то для отвода их в крышке аппарата имеется вытяжная труба. Существуют аппараты этой системы, обогреваемые паром, т.-е. вместо масла между двой- ными стенками пропускают пар. В Америке чаще пользуются бара- банным аппаратом, который предста- вляет собой железный медленно вра- щающийся барабан, помещенный в несколько наклонном положении. Ап- парат этот действует непрерывно; крахмал поступает с одного конца, проходит барабан, поджаривается в нем и с другого конца выходит в виде готового продукта. Барабан обогре- Рие. 298. Аппарат Уланда (разрез). вается горячими газами, идущими из топки, расположенной под ним. Поджариванием готовят только низ- кие сорта декстринов — лейогом, гом- мелин и др., так как при этом трудно получить светлые сорта. Для получе- ния высших (светлых) сортов работу ведут по кислотному способу. По это- му способу работа ведется следую- щим образом: высушенный крахмал смешивается с кислотой, которой берется от 0,1 до 0,15 кг на каждые 100 кг крахмала. Кислота берется летучая, в большинстве случаев со- ляная (реже — азотная). Температуру поджаривания при кислом способе держат ниже; так, для получения светлого декстрина массу нагревают не выше 150°Ц. Продолжительность на- гревания различна и зависит от сорта: темные сорта требуют более продолжи- тельного нагревания*— до 4 и более часов, а светлые — около 1—2 часов. Полученный тем или иным способом декстрин охлаждают, для чего рас- сыпают его по железным плитам или цементному полу, и затем просеивают и упаковывают в мешки. 23*
ИНЖ. И. М. ЩЕРБАКОВ 366 КОНСЕРВИРОВАНИЕ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ. Инж. И. М. Щербаков. Большинство пищевых продуктов не может выдерживать продолжитель- ного хранения. Они под влиянием раз- личных биологических и химических процессов разлагаются, изменяют свой состав, теряют вкусовые и питатель- ные качества, а в некоторых случаях приобретают даже ядовитые свойства. Пищевые продукты, содержа в себе все необходимое для поддержания существования живого организма, яв- ляются прекрасной средой для разви- тия всевозможных микроорганизмов (бактерий), в результате жизнедеятель- ности которых в них и происходят различные процессы разложения. Под влиянием различных микроорганизмов происходит заплесневение, брожение и гниение. Заплесневение вызы- вается особыми грибками — плеснями, которые, поселяясь на пищевом про- дукте, постепенно уничтожают его питательные вещества. При броже- нии происходит изменение главным образом углеводов; по конечным про- дуктам разложения брожение разли- чают: спиртовое, молочнокислое, мас- лянокислое и уксуснокислое. Третий процесс — гниение, — наиболее опа- сен: в результате его пищевой продукт приобретает дурной запах и делается совершенно непригодным для питания, вследствие образования ядовитых ве- ществ. Под влиянием некоторых видов бактерий, а также благодаря химиче- скому процессу — окислению — жиры разлагаются — прогоркают, приобрета- ют дурной вкус, теряют свои пи- тательные свойства и т. д. Поэтому для более или менее продолжительного хранения пищевые продукты должны находиться в таких условиях, при ко- торых развитие этих процессов не мог- ло бы иметь места. Создание этих усло- вий и составляет задачу консервиро- вания. Все известные до сих пор методы консервирования могут быть разбиты на следующие основные группы: 1) консервирование помощью охла- ждения, 2) консервирование нагрева- нием и последующим хранением в закрытой посуде, 3) консервирование обезвоживанием (сушка) и 4) консер- вирование помощью различных хими- ческих веществ (антисептиков). Консервирование помощью охлажде- ния. Применение охлаждения для со- хранения пищевых продуктов является одним из старых и наиболее простых способов. Применение естественного холода ограничено, поэтому чаще всего пользуются искусственным охла- ждением. Простейшим типом искус- ственного охлаждения являемся обыч- ный ледник. Охлаждение в этом случае достигается за счет тепло- ты, поглощаемой льдом при его таянии. Как известно, всякое тело при пе- реходе из твердого в жидкое или газообразное состояние поглощает тепло. Так, если сосуд, наполненный льдом при температуре ниже 0°, на- гревать, то температура льда будет повышаться, пока не достигнет 0°; затем она сделается постоянной, и термометр во все время таянья льда будет показывать 0°, несмотря на бес- прерывный приток тепла. Повышение температуры начнется только после того, как весь лед растает. Тоже са- мое наблюдается и для других тел. Это тепло называется „скрытой те- плотой таяния* (или плавления). Такое же явление происходит и при пере- ходе тела из жидкого состояния в газообразное; это тепло называется „скрытой теплотой парообразования*. Для воды скрытая теплота таяния = 80 калориям, а скрытая теплота паро- образования = 537 калориям. Для дру- гих веществ она иная. При охлаждении больших помеще- ний (складов) лед неудобен, так как он сам занимает много места, а с другой стороны, не допускает регулировки
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 357 температуры, что очень важно при хранении различных пищевых продук- тов. В этих случаях пользуются осо- быми холодильными установками, где вместо льда употребляются другие вещества. В качестве охладителей мо- гут употребляться различные вещества, но в практике предпочитают те, ко- торые легко переходят из одного физического состояния в другое, так как переход этот в холодильных установ- ках совершается применением меха- нической силы. Чаще всего для этой цели служат аммиак, углекислота и сернистый газ. Работа холодильной установки заключается в следую- щем: компрессор, представляющий собою всасывающий и нагнетатель- Рис. 299. Схема непосредственного охлаждения. отнятием тепла от окружающей среды. Из испарителя газообразный холодиль- ный агент снова засасывается ком- прессором, сжимается и опять нагне- тается в конденсатор для ожижения. Таким образом процесс возобновляется снова, при чем количество холодиль- ного агента не уменьшается, если не считать некоторых потерь вследствие неплотностей в соединениях. ный насос, производит сжатие охлади- теля (холодильного агента), находяще- гося в газообразном состоянии, и нагне- тает его с повышенным давлением в конденсатор. Конденсатор представляет собой систему трубчатых змеевиков и служит для охлаждения сжатого газа, так как при сжатии газа температура его сильно повышается. Охлаждение производится помощью холодной воды. В конденсаторе, благодаря охлаждению и наличию сильного давления, газ переходит в жидкое состояние. Ожи- женный холодильный агент поступает далее в систему трубчатых змеевиков — испаритель (рефрижератор), где да- вление падает и происходит испарение жидкости. Превращение жидкости в газ — испарение ее — сопровождается Охлаждение помещения помощью такой установки может быть достиг- нуто различно: можно прямо помещать трубы испарителя (рефрижератора) в охлаждаемом помещении. Но этот спо- соб неудобен, так как в случае порчи труб или плохого их соединения газ (холодильный агент) может проникнуть в помещение и испортить сохраняемые продукты. Поэтому чаще пользуются другим способом, при котором помощью испарителя сначала охлаждают рас- твор какой-либо соли — рассол (можно и воздух) и затем насосом прогоняют его по системе труб, расположенных в охлаждаемом помещении. Нагрев- шийся рассол возвращается снова в испаритель, где охлаждается, и снова употребляется в дело. При такой цир-
358 ИНЖ. И. №. ЩЕРБАКОВ куляции возможно широкое регули- рование температуры. На рис. 299 схема- тически изображен первый способ охлаждения, а на рис. 300—второй — с помощью рассола. Для каждого продукта практикой установлены наивыгоднейшие, или так называемые „ оптимальные температу- ра и влажность, при которых данный продукт может сохраняться опреде- ленное время. Поэтому холодный склад имеет различные отделения, где скоропортящихся пищевых продуктов. Для этой цели служат вагоны-ледники, часто называемые „ изотермическими и, т.-е. вагонами, в которых должна поддерживаться некоторая определен- ная, наивыгоднейшая для перевозимого продукта, температура. В водном транспорте существуют соответственно „баржи-рефрижераторыПрименение для вагонов холодильных машин не рационально, так как они представляют поддерживаются наивыгоднейшие ус- ловия для сохранения данного пище- вого продукта. Некоторые пищевые продукты (мясные продукты), прежде X ОМПРЕССОР- ОХЛАЖДАЕМАЯ КАМЕР* РЕФРИЖЕРА ?./. ТП Р / U Г п DU1 Рис. 300. Схема охлаждения КОНДЕН НАСОС ДЛЯ РАССОЛА J холодным соляным раствором. С С чем попасть в холодный склад для хранения, подвергаются предваритель- ной обработке. Предварительная обра- ботка заключается в том, что продукт сначала сильно охлаждают или замо- раживают. Эта операция ведется в особых отделениях склада. Охлажде- ние производится тогда, когда требует- ся хранить продукт сравнительно недол- гое время или перевозить на небольшое расстояние. Для продолжительного хранения или дальней перевозки мяс- ные продукты замораживают. Замора- живание ведется в особых отделениях склада — морозилках при темпера- туре от 10 до— 12°Ц, и только после совершенного замораживания продукты помещаются в камеру для хранения, в которых для мясных и рыбных продуктов поддерживается темпера- тура в — 6° Ц. Искусственное охлаждение имеет широкое применение при перевозке собой большой мертвый груз и для обслуживания требуют постоянного персонала. Поэтому в этих случаях почти исключительно пользуются льдом или для достижения более низкой температуры смесью льда с солью. Схематически такой изотермический вагон в разрезе и плане представлен на рис. 301. По бокам вагона в осо- бых помещениях находятся железные баки со льдом, смешанным с солью. Лед и соль загружаются через крышу вагона. Холодный рассол, образую- щийся от таяния льда, остается в ниж- ней части отделения, чем также ис- пользуется для охлаждения вагона. Избыток его помощью особых слив- ных труб удаляется вон. Стрелками показана циркуляция воздуха. Холод- ный воздух, как более тяжелый, по- ступает снизу, охлаждает груз и, на- гревшись, поднимается вверх; пройдя мимо баков со льдом, он охлаждается
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 359 и снова охлаждает груз. Для того чтобы температура внутри вагона оставалась достаточно низкой и по- стоянной, он тщательно изолируется. Это достигается помощью двойных стенок, между которыми оставляют пустое пространство (воздух — плохой проводник тепла), или это пустое про- странство заполняют каким-либо дру- гим плохим проводником тепла — вой- локом, пробкой и пр. В таких вагонах производится пере- возка экспортных скоропортящихся пищевых продуктов. Так, например, сибирского сливочного масла было вывезено в таких вагонах за границу в 1912 году 72 416 т на сумму 68,1 миллиона рублей, а в 1913 году— 77 641 т на сумму 71,2 миллиона рублей. Лед для таких вагонов пригото- вляется большею частью искус- ственно. Консервирование нагреванием с по- следующим хранением в закрытой посуде. При охлаждении микроорга- низмы не уничтожаются, а только лишь замедляются их жизненные про- цессы. Наоборот, нагревание их уби- вает. Выдерживая пищевой продукт при достаточно высокой температуре более или менее продолжительное йремя, можно достигнуть его полной стерильности, т.-е. полного освобо- ждения от микроорганизмов. Влияние нагревания на различные микроорга- низмы различно, оно зависит от вида бактерий, продолжительности нагре- вания, способа нагревания и от рода продукта. Так, например, для полного уничтожения бактерий молока необ- ходимо держать его 3/2 часа при 130°Ц, или 2 часа при 120°Ц, или 4 часа при 1ОЗ°Ц; для мяса же до- статочно полуторачасового выдержи- вания при 115°Ц. Почти такие же результаты могут быть достигнуты и нагреванием до более низкой темпе- ратуры — 60° — 80°Ц, если нагревание будет сменяться быстрым охлаждением и если эта операция будет повторена несколько раз. Первый способ — про- должительное нагревание до высокой температуры — называется „стери- л и з а ц и е й“, а второй — „п а с т е р и- з а ц и е й по имени применившего его впервые французского ученого Луи Пастера. При 10-минутной па- стеризации бактерии туберкулеза поги- бают при 70°, бактерии тифа — при 60°, а холеры — при 57° Ц. Применение того или иного способа консервирования зависит главным об- разом от способности продуктов вы- держивать высокую температуру. Не- которые пищевые продукты при про- должительном нагревании до высокой температуры ухудшают свой вкус, и значительно уменьшается их усвояе- мость, а в некоторых случаях может происходить даже разложение их. Сюда относятся молоко, вино, расти- тельные сока и пр. Наоборот, другие продукты, как, например, мясо, рыба и пр., потребляются человеком в пищу только после более или менее продол- жительного нагревания (варение, жа- рение). Как пример стерилизации опишем способ приготовления жестяночных мясных консервов тушеного мяса. Впервые этот способ был предложен в 1798 году французским поваром Аппертом. В настоящее время на за- водах СССР мясные консервы при- готовляются следующим способом: от- деленное от костей мясо режется на порции и накладывается в жестяные банки, куда прибавляют определенное
360 ИНЖ. И. М. ЩЕРБАКОВ количество сала, лука, перца, соли и лаврового листа; жестянки закрыва- ются крышками, и помощью специаль- ной закаточной машины края крышки и банки закатывают, чем достигается плотная закупорка банок. На рис. 302 представлена такая закаточная ма- шина для маленького производства, а на рис. 303 — большая машина, ра- ботающая от привода. Для большей герметичности под крышку кладут кольцо из резины с асбестом. Для Рис. 302. Закаточная машина. контроля плотности закупорки, банки опускаются в горячую воду; оставший- ся в банке воздух расширяется, и по- этому в случае существования в же- стянке отверстия из нее поднимаются в воде пузырьки воздуха; такие банки бракуются, а остальные помещаются в большой цилиндр из дырчатого же- леза, и цилиндр этот опускается в автоклав. Автоклав представляет собой котел, плотно закрывающийся крыш- кой и могущий выдержать большое да- вление. Жестянки с мясом выдержива- ются в автоклгвэ Р/2 часа при тем- пературе 112°Ц; при этом происходит варка мяса и одновременно стерили- зация. Вынутые из автоклава жестянки контролируются на стерильность; для этого их выдерживают дней 14 в по- мещении, имеющем температуру около 30° Ц. Такая температура является наиболее благоприятной для развития бактерий, почему в случае [плохой стерилизации в мясе развиваются микроорганизмы; выделяющиеся в ре- зультате их жизнедеятельности газо- образные продукты раздувают жестян- Рис. 303. Большая закаточная машина. ки. Раздутые банки бракуются, а остальные, выдержавшие испытание на стерильность, лакируются, упа- ковываются в ящики и поступают в потребление. Сохраняемость таких кон- сервов теоретически неопределенно долга, практически же измеряется во всяком случае годами. Другой способ консервирования мясных продуктов состоит в том, что куски жареного мяса тотчас же за- ливаются сильно нагретым салом; на-
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 361 гревание убивает бактерии, а жир мешает доступу их к мясу. Сюда же относится и приготовление колбас. Колбасы готовятся большею частью из говядины или свинины с добавкой соленого свиного сала (шпиг). Некоторые сорта готовятся из печени (ливерная), легкого, мозга, крови и пр. Для удешевления продукта часто прибавляют крахмал, муку и хлеб (сосиски). Производство ведется сле- дующим образом: кишки тщательно промываются и набиваются мелко из- мельченным мясом (фаршем) с нарезан- ным шпигом и с добавкой различных вкусовых веществ; концы кишки завя- зываются веревкой. Набитая колбаса поджаривается, а затем варится в те- чение 1—Р/2 часов. Сортов колбас очень много, отличаются они главным образом исходным материалом. Так, например, копченая колбаса готовится почти исключительно из соленого во- ловьего мяса и, кроме того, еще коп- тится, а вареная — из смеси свиного и говяжьего мяса. Консервирование пищевых продук- тов, не выдерживающих высокой тем- пературы, производится помощью па- стеризации. Сущность пастериза- ции, как выше было указано, состоит в повторном быстром нагревании продукта до 70 — 80эЦ и в после- дующем быстром охлаждении. Пастеризация молока в малом про- изводстве ведется так: свежее молоко разливается в предварительно стери- лизованные бутылки, бутылки накры- ваются пробками и ставятся в сосуд (котел) с горячей водой, где нагре- ваются до 70° Ц в продолжение 10— 15 минут. Во время нагревания воздух расширяется, а так как бутылки заткну- ты пробками не плотно, то он выходит наружу; при последующем же быстром охлаждении в бутылках создается разрежение, пробки сами собой втя- гиваются в горлышко и плотно их закрывают. При больших размерах производства употребляют специаль- ные непрерывно действующие пастери- заторы. На рис. 304 схематически изображен непрерывно действующий пастеризатор Бергфордского завода. Молоко через воронку (1) и трубку (2) льется в цилиндр (3), нагревается, а затем через слив (4) поступает прямо в холодильник. Обогрев производится паром; пар поступает через трубку (5) и, прежде чем попасть в обогреватель- ную камеру (9) (паровую рубашку), вращает паровую турбинку (6), а с нею и вал (7) с мешалкой (8). Нагре- Рис. 304. Непрерывно действующий пастери- затор. вание молока идет через стенки паро- вой рубашки (9) и пустотелую мешалку. Аналогичными же приемами стерили- зуются и пастеризуются и другие пи- щевые продукты. Консервирование обезвоживанием (сушка). Порча продуктов, как мы уже знаем, вызывается главным обра- зом различными микроорганизмами, для развития которых, кроме пита- тельных веществ, необходимо и нали- чие воды. Поэтому, удаляя воду, мы создаем неблагоприятные условия для развития микроорганизмов, т.-е. кон- сервируем продукт. Отнятие воды, как способ консер- вирования, известен давно: сухие плоды и овощи, сухая рыба, мясо, грибы и пр. с давних пор известны в
362 ИНЖ. И. М. ЩЕРБАКОВ народном обиходе. Высушивание, т.-е. отнятие воды, может быть произведено различными способами. В странах с теплым и сухим климатом применяют естественную сушку, т.-е. пользуются теплом солнечных лучей и сухим вет- Рис. 305, Гейзенгеймская сушилка. полученный сухой продукт мог сохра- няться возможно более продолжитель- ное время. Это достигается действием на высушиваемый продукт нагретым воздухом, почему каждая сушилка, кроме сушильных камер, должна иметь еще и приспособление для нагре- вания воздуха. Нагревание воздуха произво- дится в калорифере, предста- вляющем собою систему каналов (каменных или железных), по которым проходят горячие газы из топки прежде чем уйти в дымовую трубу. Вдоль этих ка- налов движется воздух, нагре- вается и горячим поступает в сушильную камеру. Ток воздуха поддерживается вентилятором или помощью вытяжных труб; насытившийся влагой воздух уходит из сушилки через вытяж- ные трубы, а на место его по- ступает свежий горячий воздух; этим и создается движение воз- Рис. 306. Карусельная сушилка (разрез). ром, но такие благоприятные условия существуют не везде; поэтому чаще применяется искусственная сушка в особых сушилках. Главной задачей сушки является извлечение из продукта путем испа- рения такого количества влаги, чтобы духа. Нагревание воздуха может про- изводиться не только сжиганием го- рючего (дров, каменного угля, торфа и пр.) в топке, но также и паром, для чего в воздушных каналах проклады- ваются трубы, по которым проходит пар из парового котла.
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 363 Систем сушилок очень много. Опи- шем только наиболее типичные из них. Самой простой сушилкой промыш- ленного типа является „ шкафная *. На рис. 305 изображена такая сушил- ка (гейзенгеймская) переносного типа; работа ее ясна из рисунка. Сушиль- ный материал располагается на вы- движных полках, дно которых сделано из сетки из оцинкованного железа. Рис. 307. Карусельная сушилка (план). Воздух нагреваясь около стенок печи, поднимается вверх, проходит по пол- кам и сушит материал. Большим распространением поль- зуется сушилка „карусельного* типа. Она очень распространена в Ярослав- ской и Костромской губерниях. На рис. 306 представлена карусельная сушилка в разрезе, а на рис. 307 — в плане. Сушилка эта представляет собой этажерку, насаженную на ось и могущую вращаться. Этажерка, как видно из плана, имеет основание в виде правильного десятиугольника и по высоте делается обычно в двена- дцать ярусов. Вся сушильная камера покоится на кирпичной печи — калори- фере. Наружный воздух через боковые отверстия печи входит в калорифер, по системе каналов движется вдоль дымоходов, нагревается и поступает в сушильную камеру. Насытившийся влагой отработанный воздух помощью вытяжной трубы удаляется из су- шильной камеры. Подлежащий сушке материал накладывается на сита, имеющие форму трапеции, которые помещаются на полках этажерки. Для выгрузки и разгрузки с одной из сторон сушильная камера снабжена по высоте тремя дверями, позволяю- щими производить загрузку и раз- грузку отдельных третей этажерки (по высоте). Вращение карусели до- стигается простым приспособлением, состоящим из конической шестерни, насаженной на ось карусели, и другой шестерни, сцепленной с первой и си- дящей на валу. На другом конце вала насажен шкив, который соединен ремнем с другим шкивом внизу камеры. К нижнему шкиву приделана руко- ятка, вращением которой и можно привести карусель в движение. Недостаток этих сушилок заклю- чается в том, что они работают перио- дически и требуют много ручного труда. К непрерывно действующим су- шилкам относятся сушилки с беско- нечными полотнами, канальные и ба- рабанные. В сушилке с бесконечными полот- нами материал, подлежащий сушке, подается непрерывно через загрузоч- ную воронку на движущееся полотно (или сетку). Полотно натянуто на ролики, которые помощью зубчатой передачи вращаются и заставляют двигаться полотно, при чем одни полотна движутся в одну сторону, другие — в другую. Материал, попавший на полотно, движется с ним до конца, затем ссыпается на ниже лежащее, движется далее, затем ссыпается на следующее и т. д. и, наконец, выходит наружу. Обогрев производится по- мощью паровых труб. Скорость дви- жения регулируют так, чтобы выхо- дящий материал был достаточно высушен.
364 ИНЖ. И. М. ЩЕРБАКОВ В сушилках канального типа сушиль- ная камера представляет собою длинный канал, с одного конца которого вдви- гается в вагонетках материал, а с дру- гого он выкатывается высушенным. Температура сушки различна и за- висит от свойства сырья. Некоторые продукты легко переносят высокую температуру, другие же, наоборот, — легко подгорают, теряют сбой вкус и усвояемость. Вообще, чем выше тем- пература воздуха в сушилке, тем бы- стрее идет сушка, но, сдругой стороны, чем ниже температура, тем менее из- меняет продукт свои качества. Одной из лучших систем сушилок, особенно для продуктов, не переносящих высокой температуры, является вакуум-су- шилка. Вакуум-сушилка представляет собою вращающийся барабан с двой- ными стенками, между которыми пус- кается пар для обогревания. Из бара- бана помощью конденсатора и насоса все время удаляются воздух и пары воды; этим в барабане создается раз- режение, благодаря чему удаление воды идет быстрее и при более низкой температуре. Описанные выше сушилки употре- бляются для сушки различных про- дуктов: овощей, плодов, крахмала, муки и пр. Некоторые продукты (мука, крахмал и пр.) прямо поступают в сушку, другие же, как, например, овощи, подвергаются предварительной обработке — моются, очищаются от ко- жицы, режутся на части и обвари- ваются. Мойка ведется в аппаратах, устроенных аналогично описанным в производстве крахмала и сахара. Ре- зальных аппаратов существует много систем, большинство их устроено так же, как и „резка* для свеклы (сахар- ное производство). Обваривание имеет целью убить живую протоплазму кле- ток и энзимы, чем достигаются более легкое удаление при сушке влаги и красивый вид продукта; без обварки продукт в большинстве случаев меняет свой вид — темнеет; это происходит благодаря энзимам. Сушка некоторых продуктов значи- тельно отличается от обычной схемы. Приготовление сушеного картофеля в виде хлопьев, сухого молока и яиц ведется иным способом. Картофель является хорошим пи- щевым и кормовым средством, но на- личие в нем большого количества воды (около 80%) делает его малостойким при хранении. Обычно 10—15% всего урожая картофеля при хранении портится; этот процент в некоторых Рис,308. Схрма картофельно-сушильного завода. случаях значительно увеличивается и иногда доходит до 30. С другой стороны, при хранении в картофеле, хотя и медленно, продолжают проте- кать жизненные процессы — дыхание, в результате которых часть пищевых веществ разлагается; при благоприят- ных условиях картофель во время хранения может прорастать, та- кой картофель для употребления в пищу не пригоден, так как при прорастании в нем образуется веще-
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 365 ство — „соланин*, — обладающее ядо- витыми свойствами. Сушеный картофель вырабатывается или в виде ломтиков (резки) в сушил- ках обычного устройства или чаще— в виде хлопьев. Производство сухого картофеля в виде хлопьев очень раз- вито в западных странах, особенно в Германии; так, например, в 1914 году в Германии было пересушено на хлопья около 600000 т картофеля. В СССР в настоящее время имеется только два картофелесушильных завода: один в Костромской губернии (в Шунгейской волости), построенный в 1920 г., и один в Ярославской губернии (в Ростовском уезде), построенный в 1923 году, мо- гущие переработать около 25 т сы- рого картофеля в сутки каждый. Ра- бота на этих заводах ведется следующим способом (рис. 308). Вымытый в мой- ке (А) картофель помощью ковшевого элеватора (В) подается в закром (С), находящийся в верхнем этаже завода, откуда определенными порцрями по- ступает в запарник (О). Запарник представляет собой железный котел; в нем картофель запаривается паром, т.-е. нагревается паром в течение нескольких минут при давлении 0,5— 1,5 атмосфер. При этой операции картофель разрыхляется и отчасти варится. Подготовленный так карто- фель сушится в особом аппарате (В), откуда помощью целой системы транс- портеров (К, Z и F) подается в упа- ковочное отделение. Иногда сушеные хлопья картофеля измельчаются на мельнице в картофельную муку. Самой существенной частью такого завода является сушильный аппарат; его общий вид показан на рис. 309. Он состоит из двух полых чугунных ба- рабанов, внутри которых пускается пар или сильно нагретое масло. Ссы- пающийся из воронки разваренный картофель захватывается барабанами, растирается и ложится на их поверх- ность тонким слоем. Так как барабаны сильно нагреты, то картофельная мас- са сушится. На противоположной стороне барабанов имеются ножи, помощью которых высушенная масса снимается в виде тонкой пленки; при падении она разбивается на мелкие рыхлые хлопья. Сушка ведется таким образом, чтобы готовый продукт со- держал не свыше 16% влаги; опыты показывают, что такая степень сухости совершенно достаточна для хорошей сохраняемости продукта. Сушеный картофель по сравнению с другими кормовыми средствами очень богат углеводами и содержит мало трудно усвояемой клетчатки. Рис. 309. Сушильный аппарат. Остальных питательных веществ (бел- ков и жира) он содержит в меньших количествах. Сухое молоко и сухие яйца. За по- следнее время, особенно в крупных промышленных центрах, получили широкое распространение сухой мо- лочный порошок и сушеные яйца. На рисунке 310 схематически показан аппарат для приготовления молочного порошка. Молоко из резер- вуара, стоящего наверху, через трубу L льется на поверхность медлен- но вращающихся металлических бара- банов (направление вращения показано стрелками). Эти барабаны помощью пара в 3 атмосферы давления на- греваются выше 100° Ц. Молоко ска-
366 ИНЖ. И. М. ЩЕРБАКОВ пливается в пространстве а, прогревает- ся и затем распределяется по поверх- ности барабанов, где быстро испаря- ется, превращаясь в пленку. Помощью скребков г пленка отделяется от бара- бана и измельчается в тонкий порошок. Другой способ получения молочного порошка состоит в том, что молоко помощью особого приспособления (форсунки) вдувают в пространство с горячим воздухом. Сушка помощью Рис. 310. Аппарат для приготовления молоч- ного порошка. такого распыления идет значительно быстрее и при низкой температуре. Этот способ дает продукт лучшего качества; полученный таким способом молочный порошок легко растворяется в воде и по вкусовым и питательным свойствам вполне заменяет свежее молоко. Молочный порошок, получен- ный по первому способу, хуже, он нерастворим в воде, так как высокая температура сушки свертывает белки молока. Аналогичными же способами приготовляется и яичный порошок. Сухой молочный порошок обычно приготовляется из снятого молока. Порошок, приготовленный из цельного молока, содержит очень много жира, который при хранении прогоркает. В Америке приготовляют еще мо- лочный порошок из кислого молока для кормления кур и кондитерских изделий. Такой порошок носит на- звания „буффловак* (Буффло-вакуум). Большие промышленные центры снабжаются молоком из окружающих их районов; по мере роста населения этих центров, увеличивается и радиус доставки свежего молока. Увеличение радиуса имеет предел, свыше которого доставка молока в свежем состоянии делается невозможной. Недостаток в свежем молоке покрывается за счет консервированного. В последнее время в Берлине стал ощущаться острый недостаток в свежем молоке; этот недостаток с 1920 года с успехом по- полняется так называемым „эмуль- сионным молоком*. В настоя- щее время выработка такого молока в Берлине достигает 200 000 литров в день и ведется следующим образом: в молочных районах Германии свежее молоко сепарируется (обрабатывается на сепараторах); полученные сливки идут на приготовление сливочного масла, а обрат (снятое молоко) пере- рабатывается в молочный порошок, при чем для сохранения большей растворимости порошка сушку ведут распылением при сравнительно низкой температуре. Как порошок, так и масло являются продуктами, хорошо выдерживающими хранение. Сухой молочный порошок и масло напра- вляются в Берлин, где из них снова готовят жидкое молоко. Ход обратного приготовления молока состоит в сле- дующем. В сосуд с мешалкой нали- вается вода и подогревается до 27° Ц. В подогретую воду кладут соответ- ствующее количество тощего молоч- ного порошка и помощью мешалки хорошо перемешивают; после этого температуру быстро повышают до 63° Ц, продолжая мешать; затем малы- ми порциями прибавляют нужное ко- личество масла. Когда смесь сделает- ся более или менее однородной, ее пропускают через особые аппараты — быстро вращающиеся цилиндры (на- подобие центрифуг). В этих аппара- тах происходит раздробление жира и остальных частей молока, и жидкость выходит совершенно однородной и имеет все свойства свежего молока. Сходящее с цилиндра молоко охла-
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 367 ждают в холодильнике и хранят в особых резервуарах при 4°Ц. Эмуль- сионное молоко совершенно не отли- чается от свежего, оно так же при стоянии выделяет сливки и способно к скисанию. Сгущенное молоко. Обезвоживание (сушка) никогда не ведется до пол- ного удаления влаги; это делается по той причине, что полное удаление влаги может резко изменить питатель- ные свойства продукта, а с другой стороны, и выполнение его предста- вляет некоторые технические затрудне- ния. Опытным путем для каждого продукта найдено то предельное со- держание влаги, выше которого более или менее продолжительное хранение делается невозможным. Предельная влажность различна для различных продуктов; колеблется она в пределах от 4 до 16%. При приготовлении некоторых продуктов, как, например, сгущенного молока, влагу удаляют частично; для придания же стойкости его запаивают в банки или прибавля- ют сахара. Таким образом пригото- вление сгущенного молока является комбинированным способом консер- вирования (нагревание, прибавление антисептиков и хранение в закрытой посуде). Приготовление сгущенного (конденсированного) молока, возник- шее впервые в Америке около 1856 года, в настоящее время приняло широкие размеры: так, например, в 1919 году в Америке уже существо^ вало 240 заводов, выработавших за год около 1 000 000 т сгущенного молока. Много таких заводов суще- ствует и в западных странах. В СССР это производство развито слабо, и сгущенное молоко готовится главным образом на заводах Моссельпрома и Госмолока в Москве. Конденсирован- ное молоко готовится двух сортов: с сахаром и без сахара. Главная операция приготовления обоих сортов состоит в выпаривании молока. Вы- паривание ведется или в открытых чанах помощью нагретого воздуха, проходящего непосредственно через молоко, или, чаще, помощью вакуум- аппарата. Работа в вакуум-аппаратах описана в паточном и сахарном производствах. За последнее время во многих западных странах, а главным образом в Америке, для выпаривания начали применять способ более эко- номный, чем выпаривание в вакуум- аппарате. В вакуум-аппарате получа- емые от сгущения жидкости пары конденсируются в конденсаторе, а воз- дух выкачивается насосом; этим со- здается в аппарате разрежение, благо- даря которому понижается температура кипения жидкости. В современных же установках выделяющиеся пары не конденсируются, а помощью насоса или инжектора сжимаются; вследствие сжатия повышается их температура, и они служат для обогревания аппарата. При таком способе свежий пар рас- ходуется в очень небольших количе- ствах и идет главным образом на при- ведение в движение насоса и на покрытие потерь аппаратом тепла через лучеиспускание; это создает большую экономию в топливе, а сле- довательно, удешевляет продукт. При приготовлении сладкого молока при сгущении к молоку прибавляют свекловичного сахара. Конденсирован- ное молоко без сахара обычно после сгущения разливается в жестянки (весом около 500 г), запаивается и стерилизуется или пастеризуется. Консервирование с помощью различ- ных веществ (антисептиков). Суще- ствует очень много различных веществ, в присутствии которых не происходит развития микроорганизмов, вызываю- щих порчу продукта. Все эти веще- ства могут быть разделены на два резко отличающихся друг от друга класса: вредных и безвредных. Прибавка к пищевому продукту таких веществ, как сернистая, борная, салициловая и бензойная кислоты и их соли и других подобных веществ, ввиду их вредного действия на ор- ганизм человека считается недопусти- мой и преследуется законом, тем более, что прибавка таких сильно действующих веществ производится главным образом с целью маскировки
368 ИНЖ. И. М. ЩЕРБАКОВ дурных качеств продукта или начав- шегося уже разложения. Ко второй группе относятся такие вещества, как сахар, спирт, уксусная кислота, молочная кислота и др. Не- которые из этих веществ непосред- ственно прибавляются к продукту, дру- гие же получаются в результате предварительной обработки (как со- ление, квашение, брожение, марино- вание и копчение). Приготовление продуктов помощью брожения (вино, пиво, кумыс, кефир, уксус и пр.) описано в соответствую- щих главах; здесь мы опишем только соление, квашение и копчение. Соление имеет широкое применение как для растительных, так и для жи- вотных пищевых продуктов. Операция посол ки в общем не сложна. Напри- мер, при посолке или квашении ка- пусты последнюю рубят или шинкуют, накладывают сдоями в деревянную кадку и пересыпают слои солью. Для того чтобы капуста скорее закисла, или прибавляют кислого молока или кладут несколько ломтей кислого хлеба. Когда кадка заполнится, сверху капусты кладут кружок и прижимают его грузом. При посолке огурцов их моют и накладывают в кадку, а затем заливают прокипяченной и остуженной водой с прибавкой соли и различных пряностей (укроп, чеснок и пр.). При квашении развивается главным образом молочнокислое брожение; получаю- щаяся в результате этого брожения молочная кислота и является консер- вирующим средством. Но и одна соль является хорошим консервирую- щим веществом. Посолка мясных продуктов произво- дится или помощью сухой соли или в рассоле. В первом случае куски мяса (или рыбы) моются в воде, об- валиваются в соли й укладываются в кадку, где они еще пересыпаются солью; сверху кладется кружок с гру- зом. При посолке мяса в рассоле куски мяса моются, обваливаются в соли, а через сутки перекладываются в рас- сол (30 частей соли, 0,5 частей се- литры и 1 часть сахара в 100 частях воды). Необходимо, чтобы куски не соприкасались с воздухом, т.-е. были совершенно покрыты рассолом. Се- литра как в том, так и в другом случае прибавляется для сохранения красного цвета мяса. В частности для мяса существует еще способ посолки, так называемый скорый посол (Моргана). Сущность его состоит в том, что соляной рас- твор (34%) накачивается в кровенос- ную систему (через аорту) убитого животного. Рассол вытесняет кровь и заполняет всю кровеносную систему, чем достигается равномерность посолки всей массы туши. На тушу быка, смотря по величине, расходуется от 50 до 100 литров рассола. Сущность копчения заключается в том, что мясо подвергается действию дыма и пропитывается им. От этого мясо приобретает особый специфиче- ский вкус и благодаря присутствию в дыме некоторых антисептических веществ (главным образом креозота) консервируется. Самое копчение ве- дется очень просто: мясо подвеши- вается в особой камере, внизу кото- рой разводят огонь. Для этого главным образом употребляются лиственные породы, как дающие при горении много дыма. Дым не должен быть горячим, дабы жир не вытапливался. Пред копчением обыкновенно мясо засаливается. Сахар в больших концентрациях является очень хорошим консерви- рующим средством; на этом основано приготовление варенья, пастил, сиро- пов и пр. Процессы брожения проте- кают наиболее благоприятно тогда, когда продукт содержит не свыше 25% сахара; при больших концен- трациях брожение замедляется, а при содержании сахара в 60% и выше прекращается совершенно. Не всегда при консервировании пищевого продукта прибегают только к одному какому-либо способу кон- сервирования, обычно пользуются не- сколькими. Так, например, при приго- товлении колбас действуют не только
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 369 высокий температурой, но часто при- бегают и к посолу и копчению. При приготовлении сгущенного молока часто прибегают к прибавке сахара, что делается для большей устойчивости продукта, и т. д. Задача консервирования заключает- ся в том, чтобы сделать продукт спо- собным к сохранению, но почти все продукты, подвергшиеся консервиро- ванию, значительно изменяют свои питательные и вкусовые качества и нередко теряют свои наиболее суще- ственные составные части. Так, при солении мяса некоторые питательные вещества его переходят в раствор, нагревание изменяет вкус и делает продукт менее усвояемым; то же самое относится и к сушеным продуктам. Кроме этого при консервировании те- ряются такие важные соединения, как витамины. При продолжительном пи- тании исключительно консервирован- ными продуктами нарушается правиль- ный обмен веществ в организме, след- ствием чего могут происходить даже серьезные заболевания (бери-бери, цынга и т. д.) В настоящее время единственным рациональным способом консервиро- вания, мало изменяющим питатель- ные достоинства продукта, является охлаждение. В СССР с ее громадными расстояниями, с ее естественными бо- гатствами холодильное дело для хра- нения и перевозки пищевых продук- тов должно занять одно из важнейших мест в промышленности. ВИНОКУРЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО. Иною. В. М. Куликов Винокуренная промышленность име- ет громадное значение для государств, в которых развито сельское хозяйство. Растение создает крахмал и сахар из углекислоты, воздуха и воды. Вино- куренные заводы превращают в спирт только крахмал и сахар, а остальные составные части зерновых хлебов и картофеля в виде остатков (барды) идут на корм скоту. От скота эти со- ставные части растения переходят в навоз и идут на удобрение полей. Значит, винокуренные заводы спо- собствуют развитию скотоводства и ни- чего не отнимают от почвы, не исто- щают ее. Поэтому винокурение в свя- зи с земледелием дает высшую форму сельскохозяйственного производства спирт надо рассматривать как народ- ное богатство. В довоенное время Россия получала (выкуривала) спирта больше всех дру- гих государств. 85% всего спирта рас- ходовалось на приготовление водки и только 7’/2% расходовалось на тех- нические цели. В Германии же на технические цели расходовалось более 45%. Спирт, как горючий материал, может служить источником тепла, све- п. М. Лукьянов. Популярно-техническая энициклопедия. та и силы. Существует множество ма- шин и сельскохозяйственных орудий, приводимых в движение спиртовыми моторами. Картофель, собранный с одной де- сятины и переработанный на спирт, дает столько спирта, что на нем спир- товой двигатель в 5 лошадиных сил будет работать три месяца без пере- рыва, по 8 часов в день. Спирт кроме того употребляется во многих химических производствах (про- изводство взрывчатых веществ, ле- карств, уксуса, эфира, духов, одеко- лона, лаков, хлороформа, различных эссенций и др.). Спирт, идущий для технических це- лей, делают негодным для питья (де- натурируют) прибавлением древесного спирта, краски и кетонового масла, ко- торые придают спирту противный за- пах и вкус. Спирт можно получать из карто- феля, хлебных злаков, патоки и дру- гих крахмалистых или сахаристых ма- териалов. Есть способы получения винного спирта из древесных опилок, мха, тор- фа, отбросов писчебумажного произ- 24
370 ИНЖ. В. М. КУЛИКОВ водства и других непищевых мате- риалов. Для этого их сперва пре- вращают в сахаристые вещества (на- греванием с минеральной кислотой), а потом сбраживают, как описано ниже. Выход спирта из 100 кг разных ма- териалов дан в следующей таблице: Картофель (крахмала 2О°/о).............11,5 л спирта в 100° Кукуруза (крахмала ЬЗо/о).............36,2 л „ „ „ Солод сухой (крахмала 68о/о).............39,0 л „ „ „ Опилки древесные сухие...........от 8 до 11 л „ . „ Обыкновенно для винокурения упо- требляют картофель и ячменный солод. Солод необходим потому, что дрожжи не могут сбраживать крахмал. Солод Рис. 311. Парник. обладает способностью превращать крахмал в особый сорт сахара, который легко сбраживается дрожжами. Для производства солода берут хороший ячмень, замачивают его в чистой воде и рассыпают на полу в особых поме- щениях (солодовнях). Мокрое зерно насыпают грядками, и для поддержания равномерной влаж- ности его несколько раз в сутки пе- реворачивают лопатами. Зерно начинает прорастать, и недели через 2 полу- чается готовый „зеленый* солод, содержащий около 50°/0 воды. Этот солод содержит много особого вещества (диастаза), превращающего картофельный крахмал в сахар. Картофель, поступающий на вино- куренный завод, сперва моют, как и в крахмальном производстве. Мытый картофель превращают в кашицу, иначе солод не сможет его осахарить. Для этого картофель загружают в кониче- ский железный котел (рис. 311), или Рис. 312. Заторный чан. парник. В котел снизу (слева) впускают пар до 3% атмосфер. Когда карто- фель распарится, его выдувают через нижнюю трубку справа, причем он превращается в кашицу. Во время выдувания кашицу охлаждают током холодного воздуха и спускают в за- торный чан (рис. 312). Заторный чан снабжен крестообразной мешалкой и холодильным змеевиком. В заторный чан помещают часть дробленого солода с водою, пускают в ход мешалку и холодильник. За- тем , прибавляют из парника карто- фельную кашицу и остальной со- лод, при чем температура в чане не должна быть выше 65°. Во время это- го процесса затирания крахмал пре- вращается в сахар. Получается слад- кий затор, содержащий 15 — 20%
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 371 сахара1). Его охлаждают до 26—27° и переводят в квасильные (бродильные) чаны. Винокуренные дрожжи готовят сле- дующим образом. Приготовляют густой солодовый затор и заквашивают его молочнокислыми бактериями при 50°. м Рис. 313. Брагоперегонный аппарат. лоты. Затем к охлажденному кислому затору прибавляют чистую культуру дрожжей, полученную из специальной лаборатории. Когда дрожжи размножатся, их при- бавляют к сладкому затору, находя- щемуся в квасильных чанах. Дрожжи iHtllll IhH j там тоже сперва раз- множаются, а потом производят сильное брожение. Сахар пре- вращается в спирт, а углекислый газ не- прерывно выделяется, образуя пену на по- верхности жидкости. Через 1 3 суток брожение заканчи- Образовавшаяся молочная кислота пре- дохраняет затор от заражения посто- ронними микроорганизмами. Но можно подкислять и прибавлением серной кис- <) Концентрацию затора определяют арео- метром (сахарометром) Баллинга. Обыкно- венно сладкий затор показывает 18 24° балл. вается, получается зрелая бражка, со- держащая 8—12% спирта. Этот спирт выделяется перегонкой. Чистый спирт кипит при 78,4°, а вода — при 100°. Если, например, кипятить зрелую бражку, содержащую 10% спирта, то перегонится спирт не без- 24*
372 ИНЖ. В. М. КУЛИКОВ водный (чистый), а слабый, крепостью в 25%. При новой перегонке полу- ченного спирта (в 25%) получится спирт крепостью в 5О°/о. Путем неоднократной перегонки можно полу- чить. спирт крепостью 96—97%. Вместо многократной перегонки зре- лую бражку перегоняют в особых сложных перегонных аппаратах, в ко- торых жидкость как бы подвергается многократной последовательной пере- гонке в отдельных частях аппарата. Мытый картофель (20 % крахмала) Ячмень 4 кг превращают в солод Маточные дрожжи для следую- щего загора Брожение V 11,5 л 150 л барды спирта (9 кг сухой барды.)
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 373 На рис. 313 изображен непрерывно действующий брагоперегонный аппа- рат. Принцип перегонки состоит в тем, что в колонке А сверху течет бражка, а снизу впускают пар, который на- гревает бражку до кипения и отни- мает у нее по пути спирт. Постепенно пары приобретают все большую крепость, поднимаются вверх и проходят в ректификационную ко- лонну В, где происходит отделение спирта от воды и примесей (сивуш- ного масла). В дефлегматоре („сгустителе*) пары спирта отчасти сгущаются и посту- пают в холодильник Д а оттуда — в контрольный аппарат, где опреде- ляется крепость и количество спирта. Бражка, лишенная спирта, назы- вается „бардой* и стекает вниз в ко- лонке А через регулятор Л. Барда служит прекрасным кормом для скота, хотя и содержит много воды (90—94%). Она не выносит долгого хранения; поэтому виноку- рение обычно связывают со скотовод- ством. Впрочем, на сушильных аппаратах получают и сухую барду. Таким об- разом получается следующая схема винокуренного производства: (см. схе- му на стр. 372). Полученный спирт называется „сыр- цом* и содержит кроме воды 2 сор- та примесей: 1) кипящие ниже 78°, которые на- зываются „эфирами*, и 2) сивушное масло, кипящее выше 78°. Спирт очищают от них „ректи- фикацией*, т.-е. сложной перегон- кой в ректификационных аппаратах, похожих на вышеописанный брагопе- регонный аппарат. Сперва отгоняются эфиры, затем собирают чистый спирт — „ректификат* крепостью около 96° и, наконец, сивушное масло. Сивушное масло употребляется при изготовлении искусственных фруктовых эссенций (грушевой, яблочной и др.), а также при производстве дорогих сортов лаков (запоповый и аэропланный лаки). Определение крепости спирта про- изводится ареометром — спиртомером. Спиртомер, опущенный в безводный чистый спирт, погружается до верхней черты с цифрой 100. Это значит, что в 100 частях спирта содержится 100 объемных процентов градусов спирта при 15°. В чистой воде спиртомер показывает 0. В спиртовом деле гра- дусом называется 0,01 ведра безволь- ного чистого спирта (что соответ- ствует 123 куо. см). Виноделие. Виноградное вино получается сбра- живанием виноградного сока. Известно до 2000 сортов винограда, который культивируют во многих странах. В СССР виноградники занимают обшир- ную площадь (десятки тысяч десятин), главным образом на юге: в Крыму, на Кавказе, в Донской области и др. местах. Виноградная лоза может достигать больших размеров. Но обыкновенно, чтобы увеличить урожайность, ее об- резают. Разводят виноградную лозу черенками, равномерно рассаживая их рядами. Черенки разрастаются, и лозе придают обрезкой различные формы. Лоза приносит плоды на 4-й год. Ягоды образуют виноградную кисть (гроздь) и состоят из кожицы, мякоти и зерен. Собранные виноградные кисти раз- давливают для получения сока. Давка ягод производится на виноградных мельницах. Чугунные эмалированные валы с рифленой поверхностью (рис. 314) расположены так, что они давят ягоды, не повреждая косточек и греб- ней (веточек, на которых сидят ягоды). Впрочем, иногда ягоды давят прямо ногами. Полученную мезгу после от- деления гребней подвергают прессова- нию на винтовых или на гидравличе- ских прессах под давлением 6—9 ат- мосфер. Из 110 кг винограда полу- чается 100 литров мезги, а из 100 кг мез- ги получается 60—80 кг сока (сусла) и 40—20 кг виноградных выжимок. Вино - градное сусло содержит 70— 80% во- ды, 10—30°/0 сахара, некоторое коли- чество винной кислоты и др. веще- ства.
374 ИНЖ. В. М. КУЛИКОВ Приготовленное сусло переливают в дубовые бочки. Бочки должны быть совершенно чистыми, без следов пле- сени. Для этого их окуривают серой. При этом опускают на дно бочки со- суд с горящими углями и насыпают поверх их серу. Образующийся при горении серы сернистый газ убивает плесневые грибки, которые могли на- ходиться внутри бочки. Отверстие бочки Рис, 314» Виноградная мельница. вина, теперь стали употреблять чистые культуры винных дрожжей, которые всегда дают вино заранее из- вестного качества. Как и в винокуренном производстве, дрожжи размножаются и вызывают спиртовое брожение с выделением угле- кислого газа. Обыкновенно бурное брожение ведется при 16—20° и про- должается от 1 до 2 недель, при чем большая часть сахара переходит в спирт. Постепенно углекислого газа выделяется все меньше и меньше, и дрожжи осаждаются на дно бочки. Тогда молодое вино сливают в другие бочки. Если готовят красное вино, то после сливания вина с мезги ее прес- суют и полученное вино смешивают со слитым вином. Бочки опять закры- вают бродильным шпунтом и оставляют Рис 315. Бродильный шпунт. после наполнения ее суслом закры- вают особым приспособлением — бро- дильным шпунтом (рис. 315), бла- годаря которому воздух не может про- никать внутрь бочки, но образую- щаяся в бочке углекислота может выходить из бочки. Сусло предохра- няют от воздуха, потому что с ним могут попасть вредные микробы, ко- торые превращают вино в уксус. При изготовлении красного вина сок из мезги не выжимают, а прямо сбраживают всю мезгу, при чем красное красящее вещество, находящееся в ко- жице, переходит в раствор. Брожение начинается без прибавле- ния дрожжей, так как они всегда нахо- дятся на кожице винограда и с нее попадают в сусло. Такие дикие дрож- жи и производят брожение сусла. Чтобы избежать попадания в' сусло неизвестных рас дрожжей, иногда вы- зывающих неприятный вкус и запах вино дображивать несколько месяцев при температуре 10—12°. Во время дображивания оставшийся сахар так- же превращается в спирт и углекис- лый газ. Кроме того вместе с остат- ком дрожжей на дне собирается оса- док некоторых веществ (напр. белки, винный камень, красящие вещества и др.). После дображивания вино пере- ливают в другие бочки и хорошо за- бивают деревянной втулкой. Б( чки необходимо наливать вином до самой втулки. Если с течением времени за- мечают „усушку* вина (от испарения через стенки бочки), то бочки опять доливают доверху. Воздух может спо- собствовать прокисанию вина. В боч- ках происходит окончательное дозре- вание вина: появляется приятный вкус и „букет* вина, который образуется очень медленно из спиртов и кислот, на- ходящихся в молодом вине, а также и из других, еще не исследованных веществ.
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 375 Готовое выдержанное вино филь- труют, если оно мутное, разливают в бутылки, закупоривают пробками и хранят в лежачем положении в под- вале. Впрочем, такое натуральное вино встречается все реже и реже. Уже во время изготовления вина прибегают к различным приемам, чтобы получить побольше вина путем прибавления к суслу различных веществ. 1) Если сусло слишком кислое (при- готовленное из незрелого винограда), то к нему для уничтожения кислоты прибавляют измельченный мрамор, а затем сахар (иногда даже картофель- ную патоку) и воду. 2) Виноградные выжимки обливают сахарным раствором и оставляют его бродить. Полученную жидкость при- бавляют к первому вину, а на остаток опять наливают новый сахарный рас- твор (способ Петио). Конечно, по та- кому способу вино получается водя- нистое, плохо сохраняющееся. 3) Вместо виноградного сусла берут изюм, размачивают его в теплой воде, измельчают и сбраживают (изюмное вино). Иногда смешивают для улуч- шения вкуса разные сорта вин (купаж). Для сдабривания вин применяют различные способы. Наиболее частая и простая подделка—разбавление вина водою, при чем для маскирования при- меси воды прибавляют спирт. Для улучшения вкуса прибавляют глице- рин, для уменьшения кислотности при- бавляют поташ, соду и др. щелочи. Для осветления вина, для смягчения его вкуса и увеличения его прочно- сти вино обрабатывают гипсом. Для увеличения прочности и крепости вина прибавляют также спирт. Наконец, фабрикуют „виноградные вина*, в которых нет ни капли нату- рального вина: их делают из воды, сахара, спирта, краски и искусствен- ных эссенций. Видное место в фабри- кации таких вин занимала Москва, которая ежегодно вывозила вина боль- ше, чем ввозила (не считая громадного потребления вина миллионным населе- нием). Продажные названия вин происхо- дят от местности произрастания вино- града (напр. крымские, кавказские, бургундские, бордосские вина), от сор- та винограда (бордо, мускатные и др.) и от способа приготовления. Вина можно разделить на 4 главных группы: 1. Столовые вина (белые и крас- ные). Из заграничных вин особенно славятся французские: бордосские и бургундские, а также рейнские, мо- зельские, шабли и др. У нас наиболее известны вина кахетинские (на Кавка- зе), а также крымские и донские вина. Столовые вина содержат 7—12% спир- та, десятые доли процента (т.-е. меньше 1%) сахара и 0,5—1,5% органической кислоты (винная и другие органиче- ские кислоты). Кроме того все вина со- держат небольшое количество (0,01 — 0,1%) дубильных веществ, а также гли- церин, всегда образующийся при бро- жении. 2. Дессертные вина. К ним отно- сится портвейн, который ранее произ- водился в Португалии, а теперь гото- вится во многих винодельческих стра- нах (у нас готовится портвейн в Крыму). Портвейн содержит 18—24% спирта и 3—6% сахара. Так как естественным путем (т.-е. сбражива- нием сусла) нельзя получить в вине более 16%, спирта, то для получения „крепкого вина* к натуральному ви- ну прибавляют спирт. Мадера, херес и марсала тоже от- носятся к дессертным винам с боль- шим количеством спирта — до 25%— и часто подвергаются самым грубым подделкам. 3. Ликерные вина готовятся из вя- леного винограда или вообще из су- сла, богатого сахаром (до 35%). При брожении такого сусла получается предельное количество спирта (16%), а часть сахара остается не изменен- ной, придавая вину сладкий вкус. Наиболее известны вица: мускатное, токайское и малага. 4. Шипучие вина. Вначале их из- готовляли только во Франции, в Шам- пани, откуда и происходит название „шампанское*, Для получения щам*
376 ИНЖ. В. М. КУЛИКОВ панского из виноградного сусла сна- чала приготовляют сбраживанием бе- лое столовое вино, содержащее около 10% спирта, прибавляют к нему са- хара и разливают в бутылки. Хорошо закупоренные бутылки ставят пробкой вниз в специальном подвале. Вино в бутылках продолжает бродить, при чем образующийся углекислый газ насыщает вино и вызывает сильное давление в бутылк.е. Когда дрожжи осядут в горлышке бутылки, то рабо- чий на мгновенье приоткрывает проб- ки, чтобы давлением выбросило дрож- жи, а затем бутылку доливают лике- ром, хорошо закупоривают и засмали- вают. Впрочем, теперь часто стали делать шипучие вина искусственным насыщением подслащенного столового вина углекислым газом (см. Производ- ство фруктовых вод). Кроме винограда можно готовить вино из яблок, груш и других плодов, а также из ягод (смородина, крыжов- ник, малина и др.) Плоды или ягоды сначала измельчают, мезгу прессуют и полученный сок сбраживают, как и виноградное сусло. Но так как сок часто содержит много кислоты и мало сахара, то приходится сок разбавлять водой и прибавлять сахар. Часть кислоты можно удалить прибавле- нием углекислого кальция (мрамо- ра). Для грушевого сока, наоборот, приходится прибавлять кислоту. Кроме того плодовый и ягодный сок не со- держат дубильных веществ (таннин), и их также приходится прибавлять. Особенно хорошее вино получается из крыжовника и смородины. У нас плодово-ягодное виноделие развито слабо, но во Франции и других стра- нах производят громадное количество яблочного вина — сидра. Плодово-ягодные вина можно гото- вить всевозможные. Они разделяются на слабые и крепкие вина (от 5 до 11 % спирта). Готовят и шипучие вина, при чем вино из крыжовника, умело приготовленное, очень похоже на настоящее шампанское. ПИВОВАРЕНИЕ. Инж. В. ЛГ. Куликов. Пивом называется напиток, который получается из солода при помощи воды, хмеля и дрожжей. В настоящее время пиво приготовляется заводским способом, который вытесняет домашние способы изготовления пива. Сол^д для пивоварения пригото- вляется обыкновенно из ячменя, реже из пшеницы или других злаков. Осо- бенно пригоден яровой двурядный яч- мень, содержащий около 62% крах- мала и около 11% белков. Ячмень не должен быть лежалый и засоренный и должен обладать хорошей всхоже- стью (т.-е. из 100 смоченных водою зерен ячменя должно прорасти не ме- нее 95 Зерен). Вода, на которой приготовляется пиво, должна быть хорошей, здоровой питьевой водой (см. стр. 3). Лучше всего употреблять воду средней жест- кости. Так как рода для замачивания ячменя берется сырая, то она должна содержать очень мало микробов и за- родышей плесени, которые могут раз- множиться в пиве и испортить его. Хмель, или хмелевые шишки, это — неопло- дотворенные цветки вьющегося растения „хмеля". Хмель — рас- тение многолетнее. Шишки собирают, ко- гда они начинают жел- теть. Хмелевая шишка (рис. 316) содержит между чешуйками: желтые крупинки — Гис. 316. хмелевую муку, кото-* Хмелевая шишка. р0Й в хмеле содержит- ся 6 -17%. Это важ- нейшая составная часть хмеля. Шиш- ки содержат особое эфирное масло, которое придает пиву аромат, и
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 377 смолистые и горькие вещества, при- дающие пиву приятный горький вкус и большую прочность. Наконец, хмелевые шишки содержат дубильные вещества, которые осветляют пиво и придают ему особый вкус. Собранные шишки осторожно высушивают, чтобы не улетучилось эфирное масло. Иногда шишки окуривают серой. Такой хмель сохраняется больше года. Приготовление пива состоит из не- скольких отдельных операций: ^при- готовление солода (соложение), 2) при- готовление пивного сусла из солода и воды (затирание), 3) варка и приба- вление хмеля, 4) брожение сусла и 5) выдержка пива. Для получения солода ячмень очи- щают, сортируют и вымачивают 2—4 дня в воде, при чем ячмень впиты- вает до 50% своего веса воды. Замо- ченный ячмень рассыпают тонким слоем в особом помещении — в солодовне. Можно проращивать солод в особой пневматической солодовне, где замо- ченный в верхнем чане ячмень посту- пает в барабан. Этот барабан очень медленно вращается (30—40 оборотов в сутки), и зерно при этом поворачи- вается. Справа в барабан поступает холодный влажный воздух (темпера- тура его от 7° до 11°), слева испор- ченный воздух удаляется вентилято- ром. Через 7—9 дней корешки про- рощенного зерна становятся в 172 раза длиннее зерна, а стеблевой росток до- стигает 2/3 длины зерна. Дальнейшее прорастание прекращают высушива нием солода. Сырой солод содержит 40% воды и называется зеленым солодом. Сушку солода производят в солодосушильнях (особые овины). Солод рассыпают на решетках и через него пропускают горячий воздух, ко- торый отнимает у солода влагу и ухо- дит в вытяжную трубу. Температуру сушки поднимают осторожно до 50°. Под конец перелопаченный солод до- сушивают при 75°, даже при 100°. Для придания пиву темного цвета солод поджаривают при 170°. Высушенный солод становится хруп- ким. При вращении его в цилиндре ростки отламываются, и их отделяют от солода просеиванием, так как они портят вкус пива. Наконец солод из- мельчают на мельнице, после чего из него можно готовить сусло. Для этого солод замешивают с во- дой и помещают в заторный чан с механической мешалкой. В полу- ченную смесь („затор*) прибавляют столько горячей воды, чтобы темпера- тура затора поднялась до 40°. Через несколько минут останавливают ме- шалку и 1/3 затора спускают в кипя- тильный котел. Эта первая треть зато- ра называется „первой гущей*. Ее кипятят и перекачивают назад в затор- ный чан, отчего температура затора повышается до 55°. Затор опять раз- мешивают мешалкой, дают немного от- стояться и снова берут 7з затора, ко- торая называется „второй гущей*. С ней проделывают то же самое, чю и с пер- вой гущей, отчего температура затора поднимается до 65°. Затем после от- стаивания спускают в кипятильный котел „жижу*, т.-е. жидкую часть за- тора, нагревают и перекачивают в за- торный чан. После этого температура затора достигает 70°. Во время про- цесса „затирания* крахмал солода переходит в растворимый декстрин и особый вид сахара—„мальтозу*, способный сбраживаться дрожжами. Белки также частью переходят в ра- створ. Из заторного чана готовый затор переливают для отстаивания в осо- бый чан, при чем вся шелуха („дро- бина*) оседаег на ситчатое дно. От- деленное от дробины прозрачное сусло поступает в пивоваренный котел. Про- мытая дробина служит прекрасным питательным кормом для скота. В пивоваренном котле сусло варят с хмелем при чем на 1 л пива идет 1%—87, г хмеля. После кипячения от сусла отделяют хмелевые шишки, про- пуская его через сито. Готовое сусло охлаждают различными способами до температуры, при которой ведется бро* жение. Для сбраживания сусла употребля- ются дрожжи для верхового и низо- вового брожения. Верховое броже- ние происходит очень быстро при 13—
378 ИНЖ. В. М. КУЛИКОВ 19°, но дает непрочное пиво. Чаще применяется низовое брожение, при чем надо брать чистую культуру дрожжей. Брожение ведется в бродильных чанах в подвале, где поддерживают низкую температуру посредством ис- кусственного охлаждения. В дубовые чаны емкостью 1800—3000 л с охла- жденным суслом прибавляют дрожжи. На гектолитр 3) сусла берут % литра до 2 месяцев. Постепенно пиво освет- ляется и приобретает вкус и аромат готового пива. Тогда его фильтруют и разливают в бутылки и бочонки* По описанному способу пиво сбра- живается в открытых чанах, при чем сусло легко заражается микробами и ди- кими дрожжами. Проф. Натан предло- жил способ, по которому все операции, начиная с охлаждения и кончая раз- ливом готового пива, ведутся в закры- СХЕМА ПИВОВАРЕНИЯ густых дрожжей, и брожение ведут при 5—10°. Менее чем через сутки начинается брожение, появляется пена, и происходит период главного бро- жения. Сахар сусла (мальтоза) пре- вращается в спирт и углекислоту. Бро- жению не дают дойти до конца, и, когда большая часть дрожжей осядет, молодое пиво сливают в бочки, где происходит период дображивания. До- браживание ведут также при низ- кой температуре, и оно продолжается <) Гектолитр равен 1.00 литрам. тых сосудах. Кроме того благодаря ряду усовершенствований готовое пи- во по способу Натана получается скорее, при чем полученное пиво очень хорошо сохраняется. Готовое пиво содержит спирта от 3°/0 (легкие сорта) до 9% (портер). Углекислого газа, придающего пиву освежающий вкус и игру, содержится в пиве 3/4 — %%„ а экстракта (т.-е. сухих веществ, полученных после вы- паривания)— от 3 до 10%. Различают несколько сортов пива, смотря по внешнему виду и по спо-
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 379 собу приготовления. По внешнему виду пиво бывает светлое, пригото- вленное из солода, высушенного при низкой температуре, и темное, приго- товленное из солода, частью поджа- ренного. По способу брожения различают пиво низового брожения. Сюда отно- сятся баварское или мюнхен- ское пиво, которое готовится из тем- ного солода, светлое венское пиво и очень светлое пильзенское пиво. Портер готовится при помощи верхового бро- жения. Он содержит много спирта и экстракта. При хранении пиво часто портится: оно мутнеет и делается невкусным. Это происходит главным образом от несоблюдения чистоты при производ- стве и от разлива пива в грязную посуду. Пиво требует хорошей укупорки, потому что может улетучиться угле- кислота и пиво сделается безвкусным. ПРОИЗВОДСТВО УКСУСА. Инэк}. В. М. Нуликов. Столовый уксус готовится при по- мощи уксусных бактерий, которые превращают спирт в уксусную кис- лоту. Уксус можно готовить из различных жидкостей, содержащих спирт (из вино- градного вина, пива и т. п.), и из раз- веденного спирта (содержащего 1О°/о спирта). Как и при всяком брожении, необ- ходимо соблюдать чистоту: брать чис- тую воду и посуду. Уксусное бро- жение производят в дубовых чанах— уксусообразователях (рис. 317), на- полненных буковыми стружками. Эти стружки сперва стерилизуют уксусом, обливают слабым спиртом и заражают уксусными бактериями, которые раз- множаются на поверхности стружек. Сверху на стружки медленно течет разбавленный спирт, который, проте- кая по стружкам, превращается бак- териями в уксус. Снизу стекает гото- вый уксус. Из 1 л чистого спирта по.- лучается до 20 л 4% уксуса. Такой уксус содержит приятно пахнущие эфиры, которые придают ему „букет", сильно улучшая его вкусовые свойства. В последнее время такой „натураль- ный* уксус почти вытеснен „древес- ным* уксусом (см. сухую перегонку дерева). Такой „древесный* уксус продается под названием уксусной эссенции и содержит 30—60% уксусной кис- лоты. Но даже и дешевая уксусная эссен- ция часто подделывается еще более дешевыми минеральными кислотами — Рис. 317. Уксусообразователи. серной и соляной. Конечно, такая под- делка является вредной для здоровья и недопустимой. Остается упомянуть еще о другой обычной подделке — разбавлении во- дой. Хороший столовый уксус должен содержать не менее 4% уксусной кис- лоты.
380 ИНЖ. В. М. КУЛИКОВ ФРУКТОВЫЕ И МИНЕРАЛЬНЫЕ ВОДЫ. Инж. Б. М. Куликов. Так называемые шипучие воды являются любимым напитком во мно- гих странах, особенно в летнее время. Такие напитки (лимонад, ситро, сель- терская и содовая вода и т. п.) при- готовляют из воды, к которой приба- вляют фруктовый сироп (или, например, соду для содовой воды) и которую на- сыщают углекислым газом. Вода, употребляемая для изготовле- ния таких напитков, должна быть очень чистой, прозрачной, без запаха, без постороннего вкуса. Иногда упо- требляют даже перегнанную (дестил- лированную) воду. Если вода содер- жит много микробов, то она может вызывать различные заболевания, а приготовленный напиток быстро пор- тится: мутнеет, приобретает неприят- ный вкус и запах. Часто разные ми- кробы могут попадать в напиток при употреблении грязных бутылок, при неряшливой работе и т. п. Поэтому все заведения, изготовляющие такие напитки, должны находиться под са- нитарным надзором. Фруктовые сиропы, имеющиеся в про- даже, большей частью не содержат ни капли настоящего фруктового сока. Их готовят из картофельной патоки и сахара, к которым прибавляют винную или лимонную кислоту, краску и искус- ственную эссенцию. Такие эссенции готовят химическим путем (например из сивушного масла и уксусной кис- лоты вырабатывают „грушевую эссен- цию"). Иногда для увеличения сладости при- бавляют сахарин. На бутылку воды берут около 50 г фруктового сиропа. Углекислый газ раньше готовили на заводах фруктовых и минеральных вод. Теперь же углекислый газ имеется в продаже в стальных цилиндрах в виде жидкой углекислоты. Если углекислый газ подвергать сильному давлению, то он превращается в жидкость. Если же давление уменьшать, то жидкая угле- кислота опять превращается в газ, Жидкая углекислота в стальных цилин- драх находится под давлением 50—70 атмосфер и может храниться годами. Из одного цилиндра с 10 кг жидкой углекислоты приготовляют 3000 буты- лок сельтерской воды. В воде углекис- лый газ растворяется тем больше, чем Рис. 318. Простейший аппарат для насыщения газом, больше давление и чем ниже темпера- тура воды. При уменьшении давления из такой воды опять выделяется из- быток углекислого газа в виде мелких пузырьков. Эти пузырьки газа и вызы- вают „шипение* сельтерской воды. Самое производство фруктовых вод производится следующим образом. Сперва подготовляют бутылки для разлива. Их очень тщательно моют при помощи различных приспособле-
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 381 ний: сильной струей воды с мелким пе- ском, щетками, вращающимися внутри бутылки, раствором соды или другими химическими веществами. В чистые бутылки наливают нужное количество вышеописанного фрукто- вого сиропа, доливают водой и насы- щают углекислотой в аппаратах различной системы. На рис. 318 изображен простейший аппарат для насыщения газом. Жидкая углекислота находится в цилин- дре с вентилем и с манометром, указывающим давление. Бутылка плотно прикрепляется, и вода на- сыщается углекислотой, при чем манометр должен показывать да- вление 3—4 атмосферы. Затем насыщенную жидкость взбалты- вают рычагом для лучшего рас- творения углекислоты и вдавли- вают в горлышко пробку, зара- нее вставленную в верхнюю часть ~ аппарата. Существуют более сложные аппараты, где разлив воды и си- ропа производится автоматически, при чем сразу насыщаются 40 бутылок. Для безопасности окру- жают бутылки проволочной сет- кой, или же рабочие надевают проволочные маски, так как иногда бутылки не выдерживают сильного давления и их разры- вает. На хороших заводах бутылки с готовым напитком подвергают „стерилизации^ (т.-е. уничтоже- нию нагреванием всех микробов). Для этого бутылки помещают в плотно закрываемый сосуд, куда накачивают под давлением нескольких атмосфер воду. Сосуд нагревают паром и потом охла- ждают. Такие стерилизованные на- питки могут сохраняться без порчи годами и не содержат никаких мик- робов. Точно так же готовятся и искус- ственные минеральные воды. Только к воде прибавляют вместо фруктового сиропа различные соли, а воду берут перегнанную. Вода после прибавления к ней по определенному рецепту нуж- ных солей будет иметь химический состав, почти совершенно одинаковый с натуральной минеральной водой. Та- ким образом готовят искусственный нарзан, боржом, горькие слабитель- ные боды и пр. Рис, 319. Чайный куст. Особенно распространены сельтер- ская и содовая воды. Существует много различных рецептов для их изготовления. Так, например, для получения сельтерской воды на 100 литров чистой воды берут 200 г кристаллической соды и 150 г по- варенной соли. Полученный раствор насыщают в вышеописанном аппа- рате углекислым газом, при чем манометр должен показывать давле- ние 5—6 атмосфер.
382 ИНЖ. В. М. КУЛИКОВ ВКУСОВЫЕ ВЕЩЕСТВА. Инж. В. М. Куликов. Чай. Чай является самым распространен- ным напитком в мире. Но чайный куст (рис. 319) может расти лишь в те- плом, влажном климате. В диком виде чайный куст встречается в Индокитае, в форме небольшого дерева с вечно- зелеными листьями. Больше всего чай- ных плантаций в Китае, Японии, Ост- Индии и на острове Цейлоне. У нас чайный куст возделывается в Закав- казье, в Батумском районе, где имеются десятки тысяч десятин земли, пригод- ной для чайных плантаций. Десятина дает ежегодно до 400 кг чая. Разводят чайный куст семенами, при чем ему не дают расти выше 1—Р/2 м, ежегодно подрезая ветви. Первый сбор листьев, пригодных для чая, производят через три года после по- сева. Молодые листочки собирают 3—4 раза в лето. Самые высокйе сорта чая делают из самых молодых нежных ли- сточков, покрытых серебристыми во- лосками. Так получается „цветочный чай“, хотя в нем нет никаких цветов. Ощипывание листьев производится ру- ками. Собранные листья складывают в мешки или в корзины и отправляют на фабрику. На фабрике листья рас- сыпают на чердаке на особых полках, где через несколько часов происходит завяливание листьев. После завялива- ния, листья по трубам спускают в ма- шины, скатывающие листья. Скатан- ные листья поступают на сортировоч- ную машину, разделяющую листья на 2 сорта — мелкие и крупные. Сортиро- ванные листья складывают в плетенки слоем в 6—8 см и переносят в специаль- ное помещение для самой важной обра- ботки — для ферментации (или „броже- ния*). Во время фермен!ации чайные листья темнеют и приобретают аромат и цвет обыкновенного чая. Фермента- ция продолжается не более 1 часа. После ферментации чайные листья высушивают горячим воздухом (до 100°) в специальной сушилке. Нако- нец чайные листья поступают в поме- щение для сортировки, где их сорти- руют и ручным и машинным способом. Смотря по числу сит, через которые при этом пропускают чай, получается несколько сортов чая (молодые мел- кие листья дают более ценный сорт). Просеянный чай очищают при по- мощи веялок от чайной пыли и случайных примесей и упаковывают в ящики. Полученный таким образом чай на- зывается черным байховым чаем. Если же ферментацию производить недолго, то получится зеленый чай. Для приготовления кирпичного чая употребляют старые листья и всевоз- можные остатки, получающиеся при производстве байхового чая. Эти остатки размалывают в порошок, смачивают и прессуют распаренную массу в кирпичи. Кирпичный чай употребляется восточными народами (например калмыками), которые ва- рят из него похлебку с солью и салом. Мировое производство чая достигает 650000 т в год. Больше половины этого количества производит Китай, который больше всего и потребляет его. В 1913 г. в Россию было ввезено более 73 000 т чая. В состав чая входят: особое веще- ство (алкалоид) — кофеин, которого в чае содержится от 2 до 4 %, эфирное масло, придающее аромат чаю, дубильные вещества (8—14°/0), и др. менее важные составные части. Самой ценной составной частью чая надо считать кофеин, благодаря кото- рому чай как бы придает силы, уни- чтожает чувство усталости после на- пряженной физической и умственной работы и усиливает сердечную дея- тельность. Чай может подвергаться подделкам. Главным образом к нему подмешивают-
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 383 ся листья различных растений: Иван- чая или кипрея, бузины, черники, земляники, брусники и др. расте- ний. Иногда подмешивают спитой чай, подкрашенный жженым са- харом. Конечно, все перечисленные примесы никак не могут заменить настоящий чай, так как они не содер- жат кофеина. Благодаря государственному над- зору чаи у нас фальсифицируются редко. Обыкновенно в продажу по- ступает смесь разных сортов чая (цейлонского, китайского и индий- ского). Чистых китайских чаев раз- вешивалось не более 25% всего оборота. Кофе. Кофе получается из семян кофей- ного дерева, которое может расти во многих тропических странах. Родиной кофейного дерева считают Абиссинию I Рис. 320. Вет«са кофейного дерева. (в Африке). Кофейное дерево редко бывает выше 8 м и покрыто вечно- зелеными листьями (рис. 320). Обык- новенно кофейное дерево культиви- руют не выше 2% м. Оно цветет до 8 месяцев в году и дает плоды, напо- минающие вишню, с двумя косточками внутри. Плоды собирают 3 раза в год. Для отделения косточек (или так назы- ваемых „кофейных бобов*) собранные плоды пропускают через прибор (пуль- пер), который отделяет косточки от мякоти плода. Очищенные семена по- мещают в цистерну, где их замешивают с водою и подвергают брожению для удаления остатков мякоти. Затем бобы промывают водой и сушат либо прямо на солнце, либо в сушилках при 60°. Чем больше кофе вылеживается, тем лучше его вкусовые качества. Из 100 кг кофейных плодов полу- чается 20 кг готовых кофейных зерен. Для придания бобам красивого глад- кого вида их полируют вращением в барабанах с опилками. В Аравии ко- фейные плоды обрабатывают другим способом. Их подсушивают, раздавли- вают катками и высохшую мякоть удаляют вентилятором. Кофейное де- рево дает до 5 кг кофе в год. Кофе разделяется на различные сорта: Аравийское кофе — мокко — имеет самое мелкое зерно, индийское кофе — с о-ва Явы — зерна очень круп- ные, желтого и коричневого цвета, цейлонское — синевато-зеленые зерна, американское кофе — бразильское — много различных сортов: мексиканское, доминго, порторико и др. сорта. Для изготовления напитка кофей- ные бобы сперва поджаривают. Эту операцию производят во вращающемся барабане, в котором кофе нагревают в особой печи до 200°. Жарение пре- кращают, когда бобы примут свет- ло-коричневый цвет. При излишнем пережаривании кофе темнеет и теряет свой аромат. Во время жарения происходит уве- личение объема бобов почти в Р/2 раза и уменьшение в весе почти на % пер- воначального веса. При этом меняется и состав кофе: бобы теряют большую часть (%) своей воды и сахара, % которого либо сгорает, либо превра- щается в карамель. Содержание кофеина почти не ме- няется (около 1%). При поджаривании бобов образуется особое масло, кото- рое и придает жареному кофе харак- терный кофейный запах. После под-
ЙЙЖ. В. М. НУЛИКОВ жаривания бобы быстро охлаждают, чтобы они не пережарились, и хранят в хорошо закрытой посуде, так как кофе довольно легко теряет свей аро- мат. Перед употреблением бобы пере- малывают на кофейной мельнице, при чем на Востоке кофе превращают в порошок, так как там кофе пьют вместе с гущей. Хотя кофейные бобы и содержат много питательных веществ, но при- готовленный из них напиток (кофей- ный отвар) содержит чрезвычайно мало пищевых веществ. Ио своей питательности % кг картофеля мо- жет заменить больше 24 стаканов кофе в виде напитка. Ясно, что цен- ные свойства кофе зависят не от его питательности, а от его высоких вку- совых качеств и от содержания в нем кофеина (см. „Чай*). Очень часто встречаются подделки жареного мо- лотого кофе, прибавлением так i а- зываемых „кофейных суррогатов*. Особенно часто употребляется для этой цели корень цикория, много- летнего растения, которое много разводят, например, в Ростовском уезде, Ярославской губернии. Ко- рень цикория моют, скоблят, ре- жут на кусочки, сушат, поджа- ривают и измельчают. Можно го- товить кофейные суррогаты из свеклы, моркови, винных ягод, же- лудей, ржи, ячменя, овса, солода, бобов и др. подобных материалов растительного царства. Их точно так же сушат, поджаривают и измельчают. Какао и шоколад. Какао получается из семян тропи- ческого какаового дерева, родина кото- рого Центральная Америка. Это дерево культивируется также в Бразилии, Ве- нецуэле, Эквадоре, на Яве, Цейлоне, Мадагаскаре и в др. жарких странах. Деревья какао не выдерживают пря- мого солнечного света, и их затеняют какими-либо другими деревьями. Ка- каовое дерево приносит плоды почти круглый год. Плоды эти оранжево- красного цвета, по форме напоминают огурец (рис. 321) или дыню и содер- жат внутри мякоти 30—50 семян (так называемые „бобы какао*). Дерево дает до 3 кг сухих бобов ежегодно. Созревшие стручки срезают, выни- мают бобы, складывают их в кучи на 3 дня, при чем в кучах развивается брожение. После перелопачивания их оставляют бродить еще некоторое время. При этом разрушается окру- жающий бобы слизистый • слой, уда- ляются горькие вещества, улучшается Рис. 321. Плоды какао. цвет и аромат. Затем бобы промывают водой и осторожно высушивают на солнце. Впрочем иногда бобы отделяют от мякоти растиранием на сите и про- мыванием водой без брожения. Полу- ченные тем или иным способом бобы поступают на фабрики, где их поджа- ривают, освобождают от шелухи и из- мельчают в тонкий порошок, который иногда прессуют в плитки. Такой по- рошок содержат около 50% какаового масла. Половину этого масла можно удалить горячим прессованием при по- мощи гидравлического пресса; полу- ченный продукт после вторичного^ из- мельчения и прессования дает обыч- ный продажный сорт какао.
ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА 385 Так называемый растворимый („гол- ландский*) какао получается обработ- кой какаовой массы поташем или со- дой, т.-е. содержит значительное ко- личество щелочи, небезопасной для здо- ровья детей. Какао, приготовленный на молоке с сахаром, является самым питательным из всех напитков. Большое количество какао идет на изготовление шоколада, который пред- ставляет смесь необезжиренного по- рошка какао (какаовой массы) с са- харом пряностями (ваниль, корица, гвоздика и др.). Нагретую до 40° смесь тщательно перемешивают, очень тонко растирают и превращают затем много- кратным пропусканием через вальцовую мельницу в совершенно однородное шоколадное тесто. Последнее вклады- вают в формы и быстро охлаждают, чтобы шоколад имел гладкую поверх- ность. Готовые шоколадные изделия обыкновенно завертывают в тонкие оловянные листочки (станиоль). Для получения молочного шоколада к какаовой массе прибавляют сгущен- ное молоко, или же уваривают смесь какао, сахара, молока и пряностей в вакуум-аппарате до необходимой гу- стоты. Шоколад содержит более 50 % са- хара, 20—30% жира (какаового ма- сла) и около 6 °/о белков. Очевидно, что шоколад является не только пре- красным вкусовым средством, но и весьма питательным продуктом. И какао и шоколад подделываются в широких размерах. Какао подмеши- вается мукой хлебных растений, под- крашивается охрой, кирпичным порош- ком и т. п. В продаже попадаются даже сорта „шоколада14, не содержа- щего совершенно натурального какао, или приготовленного из какаовой ше- лухи, муки, минеральной краски и др. примесей. В последние годы распро- странился шоколад, содержащий 98 % глюкозы и лишь 1—2 °/0 какао. Табак. Растение табак, из листьев которого изготовляется курительный и др. таба- ки, культивируется во многих странах. Это — однолетнее растение (рис. 322) высотой 1-2 л. Всего на земном шаре производилось в довоенное время около одного миллиарда кг табака, при чем в России вырабатывали около % всего производства Европы (на 1 человека приходилось около 1 кь табака в год). Качество табака зависит от целого ряда самых разнообразных причин: Рис, 322. Цветы табака. от взятых семян, от климата, почвы и пр. Можно получить табак разной крепости путем обламывания цветоч- ных почек и обрывания части листьев. Кроме того листья одного и того же растения очень различны: верхние листья дают табак лучшего качества, сравнительно с нижними, более круп- ными. Отсюда ясна важность самой тщательной сортировки табачных ли- стьев. Наши табаки делятся на три основные группы: I. Высшие сорта: а) папиросные: самсун, ялтинский дю- бек, трапезонд, америкен; б) сигарные: черниговский девицкий, немецкий, вир- гин. П. Низшие сорта: махорка, бакун, швицент, цеко, сурмалинский, кальян- ный, мадан. Листья табака обрабатывают следую- щим образом. Сперва листья провяли-
386 ИНЖ. В. М. КУЛИКОВ вают так, чтобы они потеряли боль- шую часть влаги. Затем их склады- вают в кучи (штабели), где они фер- ментируются ]) и приобретают аромат и вкус, свойственные курительному табаку. Низшие сорта ферментируются несколько дней, при чем происходит саморазогревание куч до 60°. Высшие сорта ферментируют осторожно не- сколько месяцев. В результате в табаке уменьшается ряд веществ, даю- щих неприятный вкус или запах, умень- шается также и количество ядовитого никотина. Никотин является характер- ной составной ядовитой частью табака (в среднем его содержится 2°/0). Иногда особый вкус и аромат табака зависит от прибавления к нему различ- ных „соусов*, которыми пропитывают табак. В состав таких соусов входит сахар, отвар ягод и плодов, пряности и пр. (так готовят английские табаки). 9 «Ферментированием» называется род бро- жения без участия микробов. Поступающие на фабрику пачки или „папуши* еще раз тщательно сорти- руют и смешивают в различной про- порции. Для того, чтобы он хорошо резался, его обрызгивают водой. Резка табака производится машиной, нож которой периодически опускается и режет медленно двигающиеся по желобу листья на тонкие волокна. Для приготовления папирос необхо- димо производство гильз, что произво- дится на особых машинах сложного устройства. Другие машины (папирос- ные) автоматически захватывают наре- занный табак и всовывают его в гильзы. Гильзовая и папиросная машина мо- жет изготовить в день несколько де- сятков тысяч папирос. Сигары изготовляют только вруч- ную. Нюхательный табак готовится главным образом из виргинского та- бака, при чем его перед измельчением в порошок слегка смачивают раствором мятного масла, или же смесью различ- ных ароматических веществ.
XIX. ПОЛИГРАФИЧЕСКОЕ ИСКУССТВО. Л. А. Тумерман. До изобретения кнйгопечатания люди не знали иного способа размножения книг, кроме переписки их от руки. Этот способ, понятно, был очень дорог, и каждая книга ценилась чуть не на вес золота. Недаром в средневековых библиотеках каждая ценная книга приковывалась к столику, на котором она лежала, тяжелой железной цепью. Книга была при этих условиях до- ступна лишь очень богатым людям или монастырям, а широким слоям народа были закрыты все пути к зна- нию. Кроме своей дороговизны, этот способ был нехорош еще и тем, что каждый переписчик книги неизбежно вносил в нее от себя некоторые ошиб- ки; при дальнейшей переписке с этих испорченных экземпляров ошибки на- капливались и в конце концов зача- стую в рукописной книге было столько ошибок, что ее трудно бывало читать. Поэтому, когда к XV веку под влия- нием новых идей потребность в книге необычайно возросла, то вопрос о том, как найти способы быстрее и де- шевле размножать книгу, стал очень остро. Уже задолго до этого времени были известны разные деревянные штемпеля и клейма. На поверхности такого клейма находилось выпуклое (рельеф- ное) изображение каких-нибудь букв или рисунка: поверхность эту смазы- вали краской и таким штемпелем по- мечали при изготовлении кирпичи, вазы, хлеба. Мастер ставил на этих предметах свой знак, то что мы теперь назвали бы „фабричным знаком" или „товарной маркой". Такими же клей- мами (таврами), но только изготовлен- ными из железа и раскаленными до- красна, помечали и домашних живот- ных. Эти клейма были единственным и самым простым способом воспроиз- водить много раз одну и ту же надпись или один и тот же рисунок. Естественно, что первые попытки заменить чем-нибудь переписку книг от руки направились по этому пути. Эта идея была, однако, применена сначала не к печатанию книг, а к пе- чатанию небольших картинок. Дела- лось это так. На поверхности дере- вянной дощечки вырезывался нужный рисунок, он делался выпуклым, если хотели получить черный рисунок на белом фоне (рис. 323), или углублен- ным, если хотели получить белый ри- сунок на черном фоне (рис. 324); за- тем дощечку смазывали краской и прижимали к ней лист бумаги. На бумаге получался отпечаток (оттиск) данного рисунка. Печатание с таких досок производилось настолько несо- вершенным, грубым способом, что при печатании на оборотной стороне ли- ста рисунок, ранее отпечатанный на лицевой стороне, совершенно портился. Поэтому, когда позже этот способ был 25*
388 Л. А. ТУМЕРМАК применен к печатанию книг, то пред- почитали печатать каждую страницу на отдельном листке бумаги и затем склеивать два таких односторонних отпечатка чистыми обратными сторо- нами. Несмотря на все свои несовершен- ства, этот способ печатания с досок Рис. 323. Гравюра на дереве 1423 года. На ней изображен святой Христофор. (Уменьшение.) применялся довольно широко для из- готовления картинок (преимущественно религиозного содержания) с небольшим текстом под ними, для изготовления игральных карт и т. п. При печатании же книг этот способ большого распро- странения не получил и не мог заме- нить переписки книг от руки, потому что для каждой страницы книги нужно было вырезывать отдельную доску, которая стоила очень дорого. Кроме того, если в такой доске попадалась хотя одна ошибка, то исправить ее было очень трудно. Все это делало способ печатания книг с отдельных досок для каждой страницы весьма мало пригодным для широкого, мас- сового размножения напи- санного текста. Так обстояло дело к се- редине XV века, когда ге- ниальное изобретение Ио- гана Гуттенберга, ле- жащее в основе всей со- временной книжной техни- ки, открыло новые пути делу книгопечатания. Ге- ниальная идея Гуттен- берга заключается не только в том, что он решил заменить сплошную доску, с которой печатается целая страница, набором из „от- дельных букв". Такая идея могла прийти в голову мно- гим и до него; естественно было, например, попытаться разрезать печатную доску на отдельные буквы и затем составить из этих букв дру- гие слова. Не менее важно в изобретении Гуттен- берга то, что он заменил резные деревянные буквы буквами, отлитыми из ме- талла. Для каждой буквы алфавита Гуттенберг изготовил особую углуб- ленную форму (матрицу). Наливая в эту форму рас- плавленный металл, он получал множество совер- шенно одинаковых и точно прямоугольных брусков, на верхней поверхности каждого из которых на- ходилось выпуклое (рельефное) изо- бражение рисунка данной буквы. Из таких брусков (литер) составлялись целые строки и страницы, оттиски с которых изготовлялись потом в спе- циальном станке, построенном также Гуттенбергом. Этот простой пе-
ПОЛИГРАФИЧЕСКОЕ ИСКУССТВО 389 чатный станок — праотец тех гран- диозных машин, которые теперь вы- брасывают ежедневно много десятков миллионов отпечатанных листов. Потребность в способе массового воспроизведения книг была так остра, и изобретение Гуттенберга в такой мере соответствовало требо- ваниям, предъявлявшимся условиями того времени, что новый способ рас- пространился с необычайной бы- стротой. Уже к 1500 году в Ев- ропе насчитывалось 1213 типогра- фий, расположенных в 208 городах (в одной только Венеции было 250 типографий); эти типографии вы- пустили за год 16 300 сочинений. Мы не можем останавливаться здесь подробнее на истории книго- печатания. Укажем только, что в России первым книгопечатником был Иван Федоров, основав- ший в Москве типографию, которая начала работать в 1563 году. Кто интересуется историей книгопеча- тания, тот найдет более подробные сведения об этом, напр., в следую- щих книгах: 1) Щелкунов М. И.— История, техника, искусство кни- гопечатания. (Москва, Госиздат, 1926 г.) и 2) Книга в России, т. I (Москва, Госиздат, 1924 г.) и т. II (Москва, Госиздат, 1926 г.). Мы же перейдем к описанию техники книгопечатания в ее со- временном виде. Набор. Как мы видели, со времен Г у т- тенберга набор воставляется из отдельных металлических брусков, на верхней площадке которых нахо- дится выпуклое изображение одной какой-нибудь буквы или знака. Такой брусок изображен в увеличенном виде на рис. 325 и называется литерой, а совокупность всех литер, служащих для набора, называется шрифтом. Для отливки литер теперь употребляют особый сплав, так называемый гарт (в состав которого входят свинец, олово, сурьма и в небольшом количестве медь). Величина литеры определяется, как видно из рис. 325, тремя ее измере- ниями или размерами: ВТ, КЛ, и КМ. Каждый из этих размеров имеет в ти- пографском деле свое название и с ними нам нужно несколько подробнее по- знакомиться. Размер ВТ называется ростом шрифта; оно представляет собою, очевидно, расстояние между нижней Рис. 324. гранью литеры, на которой она стоит, и верхней гранью, к которой при пе- чатании прижимается лист бумаги. Понятно, поэтому, что для того, чтобы весь набор равномерно закатывался краской и давал оттиск на бумаге^ необходимо, чтобы весь шрифт был одного роста. И действи- тельно, за ничтожными исключениями, весь шрифт, употребляющийся в на- ших типографиях, отливается только
390 Л. А. ТУ МЕР MAH одного определенного роста (немного больше полувершка). Размер КЛ называется кеглем шрифта. Кегль определяет высоту строчки: чем больше кегль, тем более крупным кажется нам отпечатанный Рис, 325, Литера. ВТ — рост ли- теры, КЛ— кегль, КМ—толщина; на верхней площадке показано очко буквы а. текст. Понятно, что шрифты отлива- ются разных кеглей, для одних книг нужен шрифт более мелкого кегля, для других — более крупного. Но почти всегда каждую книгу набирают шрифтом какого-нибудь одного опре- деленного кегля. Только те части книги, которые имеют меньшее зна- чение —например, примечания —наби- рают более мелким шрифтом, а те части книги, которые нужно выде- лить— например, название глав — бо- лее крупным. Ра :мер KAL называется толщиной литеры. Понятно, что даже при од- ном и том же кегле толщина различ- ных литер не одинакова. Буква „ш“, конечно, толще буквы „г*. Типографы измеряют все размеры, с которыми им приходится иметь дело, не в обыкновенных мерах длины — сантиметрах или вершках, а в особых типографских мерах: квадратах и пунк- тах. Основной единицей длины являет- ся квадрат, он равен приблизи- тельно 18 мм, Квадрат делится на сорок восемь пунктов. Пункт — это очень маленькая величина. Вот эта линейка | имеет толщину в 1 пункт, а строчка этого столбца имеет в длину З’Д квадрата, или 168 пунктов. Для наиболее часто встречающихся разме- ров в типографиях существуют особые названия, которые полезно запомнить всякому, кому придется почему-либо иметь дело с типографией. Размер в 6 пунктов называется нонпарель Размер в 8 пунктов называется петит Размер в 10 пунктов называется корпус Размер в 12 пунктов называется цицеро Размер в 14 пунктов называется миттель Размер в 16 пунктов называется терция Шрифт для набора книг отливается почти исключительно вышеуказанных кеглей и носит те же названия. Говорят, например, что данная книга набрана корпусом, т,-е. шрифтом, кегль которого равен корпусу, или 10 пунк- там, Более крупные шрифты употре- бляются только для набора титулов ((заглавных страниц книги), обложек in объявлений. На рис. 326 показан в натураль- 1 ную величину квадрат, разделен- ный на 4 цицеро, а также корпус и петит. Цицеро Лпнпарель Летит Рис, 326,
ПОЛИГРАФИЧЕСКОЕ ИСКУССТВО 391 На верхней площадке литеры по- мещается, как мы говорили, выпуклое (рельефное) изображение данной буквы или знака, — так называемое очко литеры. Очко не занимает, как видно из рис. 325, всей поверхности верх- ней площадки литеры: сверху и снизу от него остаются небольшие проме- жутки, так называемые заплечики. Они нужны для того, чтобы между строками набора оставался небольшой промежуток, пробел; иначе книгу было бы почти невозможно читать. На эти же заплечики выходят верх- ние части прописных (заглавных) букв и хвосты некоторых букв, вроде „би, „у", „ф", „р“. Очко различных букв и его расположение на верхней пло- щадке литеры показаны на рис. 327. Если вы присмотритесь к этому ри- сунку внимательно, то легко заметите, что изображения букв на литере не имеют того вида, как отпечатанные буквы, а являются обратными, зер- кальными их изображениями. Очко литеры имеет такой вид, как отраже- ние отпечатанной буквы в зеркале. Легко понять, почему это так. Возь- мите кусок бумаги и напишите на нем чернилами какую-нибудь букву, да только пожирнее. Затем, не дав чернилам просохнуть, прижмите к на- писанному кусок чистой промокатель- ной бумаги и сравните то, что вы написали, с тем „отпечатком", кото- рый получился на промокательной бумаге. Вы увидите, что на промока- тельной бумаге получилось обратное, зеркальнЪе, изображение той буквы, которая была написана. Значит, если бы на литере мы имели изображение буквы (очко) в обычном виде, то на бумаге мы получили бы при печатании обратное изображение. А для того, чтобы на бумаге получить отпечаток буквы в обычном начертании, нужно на литере иметь изображение ее в об- ратном виде. ЙШ йй ЙИ йЩ НИ @0 00Й |qj |nj g 0 [Н Рис. 327. Расположение очка на верхней площадке литеры. Это важно помнить и в дальнейшем, когда мы будем говорить о том, как печатаются рисунки в книге: изобра- жение на печатной поверх- ности всегда является об- ратным (зеркальным) по отно- шению к тому изображению, какое должно получиться на бумаге. По характеру своего рисунка шриф- ты бывают очень различными в зави- симости от различных целей, которым должна служить книга. Не останавли- ваясь на этом подробнее, укажем не- сколько важнейших рисунков шрифта. шрифт такого рисунка называется латинским^ шрифт такого рисунка называется обыкновенным, или книжным, шрифт такого рисунка называется „эльзевир". шрифт^ такого рисунка называется академическим, шрифт такого рисунка называется елизаветинским, шрифт такого рисунка называется «палЬмира», Главные типы шрифтов таковы: обыкновенные светлые шрифты, кото- рыми набирается основной текст книги, курсивные шрифты, которые приме- няются для выделения тех слов или предложений, которые автор хочет подчеркнуть, и жирные шрифты раз- личных степенен жирности, которые служат для набора заголовков и вы- деления особо важных мест. Теперь, познакомившись в общих чертах с основным материалом набор- ного дела — с шрифтом — посмотрим, как производится самый набор. Шрифт размещается в особых ящи- ках, так называемых кассах (рис. 328).
392 Л. А. ТУМЕРМАН Ящики эти разделены на много мел- ких отделений, в каждом из которых лежат только литеры, соответствующие какой-нибудь определенной букве. и заключает ее на нужную ширину, т.-е. переставляет ее подвижную стенку так, чтобы строка, помещающаяся между этой стенкой и неподвижной Рис, 328. Наборная касса. Ргсс. 329. План размещения шрифта в русской кассе. В одном отделении лежат литеры „а“, в другом —,.А“, в третьем —„6“ и т. д. Особые отделения есть также и для каждого знака препинания (рис. .329). Наборщик берет в руки верстат- ку — небольшой металлический ин- струмент, изображенный на рис. 330, стенкой имела как раз нужную ши- рину. Затем он становится перед кассой и, читая оригинал, укреплен- ный перед ним на особом деревянном зажиме — тенакле — набирает — буква за буквой — нужное слово. Буквы при этом ставятся в верстатку, как
ПОЛИГРАФИЧЕСКОЕ ИСКУССТВО 393 показано на рис. 331, т.-е. от левой руки к правой и ногами вверх (верхняя часть очка обращена к наборщику). Закончив набор какого-нибудь сло- ва, наборщик ставит в верстатку шпацию, или пробел. Шпации, это— Таким образом, набирая слово за словом, наборщик доходит до конца строки. Очень редко случается при этом, чтобы строка заканчивалась как раз полным словом или правильным переносом. Большей частью бывает небольшие гартовые брусочки такого же вида, как литеры, но только ро- стом ниже их на несколько пунктов. Кроме того на верхней площадке шпаций нет никакого рисунка (ни- какого очка). Поэтому при печати необходимо „вогнать" в строку еще несколько букв, чтобы закончить слово или слог или наоборот, „выгнать" не- сколько букв из строки, перенести их в следующую строку. В первом слу- чае наборщик заменяет полукруглые, Рис. 331. Набранная шпации не дают оттиска на бумаге. Их назначение только в том, чтобы устанавливать промежутки, пробелы между словами. Шпации всегда имеют такой кегль, как шрифт, к которому они относятся, но по толщине они бывают различны. Ведь иногда нужно сделать промежуток между двуми сло- вами потолще, иногда — потоньше. Шпация, толщина которой равна ее кеглю, называется круглым. В се- чении круглый имеет такой вид Ц. Шпация, толщина которой равна по- ловине ее кегля, называется полу- круг л ы м. Ее вид в сечении такой Обыкновенно наборщик после каждого слова ставит полукруглый, а затем увеличивает или уменьшает этот про- межуток, как будет сказано ниже. строка в верстатке. стоящие между словами, более тонкими шпациями, во втором случае — он ста- вит рядом с этими полукруглыми еще по тонкой шпации в 1—2 пункта. Эта работа называется „выключкой" строк. Наборщик должен при этом заботиться о том, чтобы все строки были выключены по возможности рав- номерно, т.-е. чтобы не было в одной строке очень больших промежутков между словами, а в другой — очень маленьких. Если строка неполная (концевая), то пустое место в конце ее запол- няется небольшими гартовыми пла- стинками, так называемыми квадра- тами. Кегль квадратов, конечно дол- жен быть тот же, что и кегль шрифта, которым производится набор, а длиной
394 Л. А, ТУМЕРМАН они бывают в ]/г квадрата, 3/4 квад- рата и 1 квадрат. Ростом квадраты, как и шпации, ниже шрифта, и по- тому они не дают отпечатка на бу- маге; они только заполняют пустые места и не дают набору рассыпаться. Как мы видели выше, очко (рису- нок) не занимает всей поверхности литеры: сверху и снизу остаются сво- бодные пространства - заплечики. По- этому даже тогда, когда строки на- бора вплотную примыкают одна к дру- гой, в отпечатке между строками остается некоторый промежуток, что облегчает чтение. Однако такой набор все же про- изводит несколько сжатое (компакт- ное) впечатление, его недостаточно легко читать. Вот почему часто вставляют между каждыми двумя строками набора тон- кие гартовые линеечки толщиной в 1—2 пункта, так называемые шпоны. Шпоны эти ростом тоже ниже шрифта и отпечатка на бумаге не дают; они только раздвигают строки, увеличи- вают пробелы между ними. Отпечаток с такого набора „на шпонах" читается гораздо легче. Набрав столько строк, сколько мо- жет поместиться в верс1атке, наборщик Рис, 332. Деревянный и металлический уголок. осторожно вынимает их из верстатки, ставит на наборную доску или уголок (рис. 332) и начинает набирать дальше. Выставив таким образом на уголок ку- сок набора квадратов в 18—20, на- борщик обвязывает этот набор шпага- том, чтобы он не рассыпался, и дает ти-нуть с него так называемой кор- ректурный (пробный) оттиск. Такие полосы набора разной длины,— а также оттиски с них,— часто назы- вают в типографиях и издательствах гранками. Говорят, что первая кор- ректура тискается „в гранках*. Когда набор выходит из рук набор- щика, то в нем еще есть обычно очень много ошибок. Ошибки Э1И происхо- дят частью по вине наборщика, кото- рый поставил в верста । ку не ту букву, какая нужна, частью же — по вине автору коюрый не заметил в своей рукописи каких-нибудь ошибок. Так или иначе, но все эти ошибки нужно исправить, прежде чем дать книгу в руки читателя. Для этого-то и делаются с набора пробные, как называемые корректурные оттиски. Тискают корректурные оттиски на особых станках. Такой корректурный Рис, 333. Простейший корректурный станок. станок самого простого типа изобра- жен на рис. 333. Станок этот пред- ставляет собой просто массивную чу- гунную доску с двумя небольшими рельсами по краям, укрепленную на особом столике. По рельсам этим ка- тится тяжелый чугунный цилиндр, об- тянутый сукном и нисколькими листами мягкой бумаги. На доску (талер) станка ставят гранку набора, смазывают его с помощью валика из особой упругой массы краской, накладывают лист чи- стой (слегка смоченной) бумаги и про- катывают поверх его цилиндр. Сняв после это о лист бумаги с набо а, мы увидим на нем довольно отчетливый оттиск того, что было набрано. Более сложный корректурный станок изобра- жен на рис. 334.
ПОЛИГРАФИЧЕСКОЕ ИСКУССТВО 395 Корректурный оттиск нужно внима- тельно прочес ib и отметить в нем все имеющиеся в наборе ошиб- ки. Это делает либо лицо, специально занимающееся такой работой — корректор, либо сам автор или редак- тор книги. Все замеченные в корректурном оттиске ошибки отмечаются на по- лях его особыми знаками, а затем эти оттиски возвра- щаются в типографию и передаются наборщику для исправления. Получивши такой корректурный оттиск с поправками (см. рис. 335), наборщик ставит перед со- бой на уголок соответствую- щую полосу набора, развя- зывает ее и одну за другой исправляет все указанные ему ошибки, для чего он с помощью шила вытаскивает из набора, неправильные буквы или слова и ставит вместо них правильные. Исправив таким образом все ошибки, наборщик передает гранки мьтранпажу (верстальщику) для верстки. Гранки, которые набирает наборщик, все раз- личной длины: одни подлиннее, дру- Рис. 334. Более сложный корректурный станок. гие— короче. Между тем, когда вы просматриваете книгу, вы замечаете, что все страницы ее совершенно каковы по длине. Вот это-то и дело рук метранпажа, который ОДИ- есть вер- Г*. Коррejrrypa. В газетной телике кор HlpO- ректурра и<(/ет большую рольки от пра- < (/) вильной ее /Д^ганизации и/н- постановки ж во^многом зависит своевремен^тыттыход /6 газеты и ев внешний вид/брганизована (Г ' / ч jm еяеялющнч оунованиях^? ________________ , Л Дзетах существует-*/корректУра, ** вторая корректура и ревизионная коррек- тУРа-^- Первые Q корректоры ^правят! / { / оттиски/:/<абора,/только^что набра^ого i /ииужу* типографии по оригиналу; затем, после! < исправления наборчиком всех2^отмечен- ных корректором ошибок, делается второй оттиркп» поступает ко второму {набора) / О корректору, котор^н^читает корректуру /д. . s* уже 2<е сверяя^ оригиц^ом, а лишь еле- ( дит по первому корректурному оттиску, ли п^каз)(нные Рис. 333. Оттиск с набора с поправками. л = А* 7Г/^
396 Л. А. ТУ МЕР MAH стает книгу, т.-е. составляет из кусков набора разной длины страницы (по- лосы), которые все одинаковы и имеют как раз нужную по формату книги длину. При верстке к каждой полосе метранпаж приставляет так называе- мую колонцифру, т.-е. строку с циф- рой, указывающей номер дан юй стра- ницы по порядку. При верстке же включаются в набор и клише, с кото- рых печатаются рисунки. Об этих клише мы поговорим еще дальше. После верстки с набора делают еще один корректурный оттиск и посылают этот оттиск автору, чтобы он еще раз просмотрел, все ли в книге в порядке, Рис. 336. Наборная машина «Линотип», и подписал корректуру к печати, т.-е. дал разрешение печатать данный лист книги. По возвращении оттисков в ти- пографию, все указанные в них ошибки исправляются, и листы книги готовы к печати. Что делают с набором дальше? Когда все количество отпечатков, ка- кое нужно, готово, набор тщательно смывают керосином или бензином, ко- торые растворяют типографскую кра- ску, приставшую к литерам, и затем разбирают, т.-е. раскладывают все литеры по соответствующим отделениям касс. Этим шрифтом теперь можно на- бирать другую книгу. Уже из этого краткаго описания так называемого „ручного* набора видно, что работа эта очень сложна и кро- потлива; поэтому даже хороший мастер может набрать в день не более 8—10000 букв, т.-е. приблизительно 4 страницы обычного формата. Между тем современное книжное и главным образом газетное дело требует часто гораздо большей скорости набора. Стремление удовлетворить этим требо- ваниям и вызвало появление наборных машин, которые получили в послед- ние десятилетия большое распростра- нение. Об этих машинах мы и скажем не- сколько слов прежде, чем перейти к описанию процесса самого печа- тания. У нас употребляются наборные ма- шины преимущественно двух систем: „Линотип* и „Типограф*, но отли- чаются друг от друга эти машины только техническими подробностями устройства, сущность же их действия одна и та же. Рассмотрим, поэтому, только устройство машины „Линотип*, изображенной на рис. 336. Набор в этой машине производится не из литер, а из форм для их отливки, так называемых матриц. В верхней части машины помещается так назы- ваемый магазин, в отделениях которого лежат матрицы для всех букв и зна- ков. Когда наборщик нажимает какую- нибудь клавишу на клавиатуре, находя- щейся в средней части машины, то со- ответствующая матрица освобождается и скользит в приемник, похожий на верстатку. Наборщик работает так же. как переписчик на обыкновенной пи* шущей машине. Он нажимает одну клавишу за другой, и соответствующие матрицы устанавливаются в верстатке рядами, образуя строку. Затем набор- щик нажимает особый рычаг в правой части машины, строка, состоящая из матриц, автоматически выключается, т.-е. в ней устанавливаются особым при- способлением правильные расстояния между словами, и передается к котелку с расплавленным металлом, часть ко- торого выливается на эту строку. Me-
ПОЛИГРАФИЧЕСКОЕ ИСКУССТВО 397 талл этот затвердевает и образует це- лую отлитую строку с выпуклым ри- сунком (очком) букв на верхней пло- щадке, а матрицы подхватываются особым рычагом и рассортировываются по отделениям магазина. Из таких целых строк и составляются затем полосы (страницы) книги. Наборные машины работают очень быстро. В день можно набрать на „Линотипе* тысяч 40 — 50 букв, т.-е. приблизительно 20—25 страниц книги. Они имеют, однако, тот недостаток, что отливают не отдельные буквы, а целые строки. Поэтому, если в строке нужно исправить хоть одну букву, то прихо- дится набирать наново целую строку. В машинах другого типа „Монотип*, этот недостаток устранен: набор состоит из отдельных литер, но устройство этих машин очень сложно, и мы не ста- нем на них останавливаться. Печатание. Первый печатный станок был по- строен для Иогана Гуттен- берга мастером Конрадом С а - спах ом. До нас не дошло никаких описаний или рисунков этого станка, но, повидимому, он был очень похож на станок, изображенный на рис. 337, взятый из книги Аммана, выпущенной в свет в 1578 г. С тех пор в течение почти 400 лет станки почти такого же типа были во всеобщем употреблении. В них вводились различные техниче- ские усовершенствования, деревянные части постепенно заменялись металли- ческими, но сущность станка, принцип его действия оставались без перемен. Современный станок для тискания корректур, изображенный на рис. 338, по существу, тоже очень похож на печатный станок Гуттенберга. Во всех этих станках есть подвижная доска (талер), на которой устанавли- вается набор; смазав набор краской, кладут на него лист чистой бумаги, покрывают этот лист еще одним или несколькими листами мягкой бумаги и подводят доску с набором под плоскую доску пресса. Когда рабочий притяги- вает к себе рукоять пресса, то доска эта опускается и с большей или мень- шей силой прижимает бумагу к набору. На бумаге получается оттиск. Выдви- нув талер из-под пресса, снимают от- печатанный лист, снова смазывают набор краской, накладывают другой чистый лист бумаги и снова повторяют весь процесс. Работа на таком станке, очевидно, идет очень медленно, и дей- ствительно даже очень искусный ма- стер с помощником не может отпеча- Рис. 337. Старинный печатный станок. тать на таком станке больше 1000 листов за целый день. Но помимо этого на таком станке трудно печа- тать листы большого формата, так как доска пресса прижимается сразу. ко всей поверхности набора и при печа- тании листов большого формата нужно приложить к прессу очень большую силу, чтобы крепко прижать его доску к большой площади бумажного листа. Поэтому, хотя этот принцип печатания прижиманием плоской доски к печат- ной поверхности применяется еще и теперь в так называемых тигельных станках или американках, о которых мы скажем еще несколько слов дальше,
398 Л. А. ТУМЕРМАН но строятся американки только для печатания небольших вещей (объявле- ний, проспектов, карточек и т. п.). Большие же машины строятся на со- вершенно других основаниях. Первую такую машину — так назы- ваемую скоропечатную — построил в 1812 г. немецкий изобретатель Фри- дрих Кениг. В этой машине набор (печатная форма), как и прежде, поме- щается на плоской металлической до- ске— талере, который движется взад и вперед. Но натиск производится не плоской доской, которая прижимает строителей создал множество машин, значительно улучшивших качество пе- чати и ускоривших работу. Все эти машины, однако, отличаются от ма- шины Кенига только техническими усовершенствованиями, принцип же их действия остался без изменения. Рассмотрим поэтому схему действия современной скоропечатной машины (рис. 338), общую для всех типов машин. При взгляде на эту схему или на фотографию машины (рис. 338) прежде всего бросается в глаза большая пло- Рис. 338. Схематический разрез скоропечатной машины лист бумаги сразу ко всей площади набора, а вращающимся цилиндром, который наматывает на себя бумажный лист и прижимает его, полоска за по- лоской, к движущемуся под цилиндром набору. Таким образом, по своей идее скоропечатная машина близка к про- стому корректуному станку, какой изо- бражен на рис. 333, стр. 394. Раз- ница лишь в том, что в этом станке набор неподвижен, а цилиндр катится по нему, в машине же цилиндр вра- щается на неподвижной оси, а набор движется и проходит под цилин- дром. Со времени Кенига скоропечатная машина была чрезвычайно усовершен- ствована. Целый ряд талантливых ская металлическая доска (1) — так называемый талер машины. Доска эта лежит на особой тележке (2), на кр- торой она и катится попеременно взад и вперед. На талере устанавли- вается набор (3), помещенный в чу- гунную раму и укрепленный в ней особыми заключками, чтобы он не мог рассыпаться. Вращающийся цилиндр (4) укреплен в средней части машины, выше талера. В тот момент, когда та- лер с набором подходит к цилиндру, на последнем поднимаются особые лапки, которые захватывают бумажный лист, лежащий на наклонной доске (5). Цилиндр начинает вращаться, наматы- вает на себя бумажный лист и при- жимает его к набору, проходящему
ПОЛИГРАФИЧЕСКОЕ ИСКУССТВО 399 в это время под ним. Когда тележка с талером доходит до своего крайнего правого положения, и весь набор дал уже оттиск на бумаге, цилиндр, совер- шив полный оборот, останавливается, отпечатанный лист передается^™ осо- бым тесемкам, вращающимся на роли- ках, как бесконечная лента, в аппа- рат (6), выбрасывающий листы и укла- дывающий их на особый стол в задней части машины, а тележка начинает двигаться влево, высвобождая набор из-под цилиндра. Дойдя до крайнего левого положения, тележка оста- навливается и начинает снова ка- титься вправо, лапки на цилиндре захватывают другой лист бумаги и т. д. Смазывание набора краской произ- водится автоматически при помощи так называемого красочного аппарата, помещенного в передней части машины, перед цилиндром. Этот аппарат состоит из ящика с краской (7), в который входит на одну четверть своей окруж- ности медный цилиндр (8); при своем вращении он захватывает на себя не- много краски и через целый ряд ва- ликов (9) из особой упругой массы, похожей на резину, передает краску на больший цилиндр (10). Все эти валики вращаются в разные стороны и слегка двигаются ьзад и вперед, так что краска на них очень тонко растирается и в таком виде ложится на цилиндр (10). С этого цилиндра она пе, едается на валики (И), которые и смазывают краской набор, когда он дважды про- ходит под ними (один раз при движе- нии тележки влево, когда набор идет ир-под цилиндра, другой раз при дви- жении тележки вправо, когда набор идет к цилиндру). Чистая бумага укладывается кипой на в фхнюю горизонтальную доску машины (12), откуда особый рабочий- накладчик, стоящий на специальной подножке, снимает каждый раз по од- ному листу и подводит его по наклон- ной доске к лапкам машины. В по- следнее время на скоропечатных ма- шинах устанавливаются часто особые аппараты — самонакладчики, которые автоматически подают бумагу в ма- шину по одному листу. Все части машины получают свое движение от небольшого электромо- тора, не показанного на рисунке. От этого электромотора вращается боль- шое маховое колесо, а от него при помощи различных приспособлений получают свое движение все части машины. Эти движения очень сложны и точнйшим образом согласование между собой. В нужный момент одни части останавливаются, другие — на- чинают двигаться. Только побывав в типографии и внимательно присмо- тревшись к работе скоропечатной ма- шины, можно понять, как изумительно точно она работает и сколько остро- умия и таланта вложено изобретате- лями в ее создание. Описанные выше скоропечатные ма- шины с вращающимися цилиндрами со- вершенно вытеснили из употребления машины с плоским натиском при печа- тани I листов большого формата (книг и газет). Но для печатания маленьких ра- бот (объявлений, бланков, обложек и т. п.) небольшие машины с плоским натиском, так называемые тигельные станки или американки, до сих пор не- заменимы. Такой станок - американка изображен схематичес и на рис. 339, приглядевшись к которому легко понять устройство этого станка. Набор в раме укрепляется на вертикальной стенке машины (1): тяжелая плоская доска (2), на которую кладется листок чистой бумаги, движется на шарнирах, как показано стрелками, то прижимаясь к набору, то отходя от него. Когда доска эта отходит от набора, с нее снимают отпечатанный листок бумаги и кладут чистый; по набору в это время прокатываются валики (3), которые сма- зывают его краской; эти валики берут краску со стального цилиндра (4), который в свою очередь получает ее из красочного аппарата (5); гатем валики подымаются вверх, доска прижимается к набору, и отпечаток готов. Станок приводится в движение либо небольшим мотором, либо ножной педалью, вроде такой, как у швейной машины.
400 Л. А. ТУМЕРМАН Как же происходит печатный про- цесс на современных скоропечатных машинах? Печатают обыкновенно сразу 16 страниц обычного книжного фор- мата на одном большом листе бумаги. Эти 16 страниц набора устанавливают Рис. 339. Маленький печатный станок — американка. в определенном порядке на талере машины, обкладывают тяжелыми свин- цовыми брусками (марзанами) и при помощи особых заключен укрепляют в Плоской чугунной раме. Однако прямо приступать к печати с этой „заключен- ной формы* нельзя. Хотя весь шрифт и отливается, как мы говорили в своем ме- сте, одного роста, но поверхность набо- ра не представляется идеально ровной. Одни места ее чуть-чуть, на неболь- шую долю миллиметра, выше, другие — ниже. Поэтому в одних местах натиск больше, и эти места выйдут слишком черными, в других — натиск недоста- точен, и эти места выйдут в отпечатке бледными. Все это нужно урегулиро- вать, произвести так называемую „при- правку формы*. Для того, чтобы при- править форму, мастер натягиЕает на цилиндр машины несколько листов бу- маги и на один из них берет пробный оттиск. Затем в тех местах, где шрифт „давит*, где от- печаток слишком жирен, он уменьшает натиск, делая вырезку в одном или не- скольких листах бумаги, в других местах он увеличи- вает натиск, подклеивая на цилиндр ещэ один или несколько листков тонкой бумаги. Работа эта требует большой опытности и до- вольно кропотлива: даже у хорошего мастера она отнимает несколько часой. Делались поэтому попытки заменить ручную приправку так называемой механиче- ской, но большого рас- пространения механическая приправка не получила, по крайней мере у нас в СССР. Когда приправка окончена, остается только урегулиро- вать подачу краски из ап- парата с помощью особых винтов, увеличивающих или сужающих щель между дном красочного ящика [рис. 338, (7)] и медного цилиндра [рис. 338, (8)], и можно при- ступать к печати. Когда 16 страниц печатной формы отпечатаны на одной стороне бумаж- ного листа, бумагу переворачивают и те же 16 страниц печатают на обрат- ной стороне. Затем лист разрезают пополам и получают два полулиста, на каждом из которых 8 страниц от- печатаны на одной стороне и другие 8 страниц — на обратной стороне. Та- кой полулист складывают или, как го- ворят в типографиях, фальцуют три раза, чтобы получить тетрадку, состоя- щую из 8 листиков или 16 страниц. Само собой разумеется, что страницы набора нельзя расставлять в машине
ПОЛИГРАФИЧЕСКОЕ ИСКУССТВО 401 как попало, потому что может слу- читься, что после первой страницы чи- чатель наткнется сразу на седьмую, а вторая будет где-нибудь после деся- той. Вряд ли кому-нибудь такое рас- положение страниц будет удобно, и чтобы этого не случилось, полосы на- бора расставляют на машине в строго определенном порядке, рассчитанном так, чтобы после фальцовки листа, страницы в нем правильно шли друг за другом. Выдерните из какой-нибудь неразрезанной книги один печатный лист (одну тетрадку), разверните его и присмотритесь к тому, какие стра- ницы находятся на одной стороне ли- ста, какие на другой. Если вы пред- ставите себе, что страницы, находя- щиеся на обратной стороне листа, стоят рядом с теми, что попали на лицевую сторону, то вам станет ясно, в каком порядке расставляются полосы набора на талере машины. Существуют и другие способы печа- тания: по 32, по 24 страницы и т. п., но в эти подробности мы не станем входить. Чаще всего, как было ука- зано, печатают лист в 16 страниц. Современные скоропечатные машины делают до 1 200 оттисков в час. В ма- шинах, появившихся в самые послед- ние годы1) (так называемые машины системы Миле), скорость работы до- ведена до 2 000 оттисков в час, но увеличивать дальше скорость работы скоропечатных машин очень трудно, потому что каждый раз, как тяжелый и быстродвижущийся талер с набором останавливается и начинает двигаться в другую сторону, машина испытывает толчок, подобный толчку, который испытывают пассажиры трамвая при резкой его остановке. Если такие тол- чки будут повторяться слишком часто, то они скоро вконец расшатают всю машину и приведут ее в негодность. Между тем современное книжное и главным образом газетное дело требуют <) Главная их особенность в том, что ци- линдр не останавливается после печати ка- ждого листа, а вращается непрерывно, поды- маясь после каждого листа, чтобы пропустить талер обратно. П. М. Лукьянов. Популярно-техническая энциклопедия, гораздо большей скорости печатания. Чтобы удовлетворить этим потребно- стям, во второй половине XX века были созданы машины совершенно другого типа, так называемые рота- ционные машины. Однако, преж-г де чем объяснить их устройство, мы должны остановиться на понятии о ма- трицах и о стереотипе. Мы говорили уже в самом начале этой главы о том, что еще до изобре- тения Гуттенберга делались по- пытки печатать книги с особых дере- вянных досок, на каждой из которых вырезывался текст целой страницы. Совершенно очевидно, насколько этот способ менее совершенен, чем способ набора из отдельных металлических литер, но он имел во всяком случае одно большое достоинство, именно то, что доски для печатания сохранялись, и всегда легко было повторить изда- ние книги, если в этом была нужда. Между тем набор по отпечатании книги разбирают, раскладывают весь шрифт по кассам, и если нужно повторить издание, то приходится книгу набирать снова. В 1804 году лорд Стенгоп изобрел способ матрицирования на- бора, исправляющий этот недостаток. Способ этот в усовершенствованном виде, в каком он применяется теперь, заключается в следующем. На набор накладывают несколько листов непро- клеенной промокательной бумаги и не- сколько листов хорошей папиросной бумаги, и все эти листы промазывают специально приготовленным крахмаль- ным клейстером. Затем ударами особой твердой щетки эта сырая масса вкола- чивается во все углубления набора, и набор вместе с лежащей на нем массой ставится под горячий пресс. Когда бумажная масса просохнет, ее снимают с набора и получают так называемую „матрицу*, т.-е. углубленную фор- му, представляющую собой точную копию с набора. Набор затем разби- рают, а матрицы хранят до тех пор, пока не представится надобность снова отпечатать данную книгу. Тогда матри- цы ставят в особый станок и нали- вают на них расплавленный типограф- 26
402 Л. А. ТУ МЕРЫ АН скии металл —гарт. Металл этот за- полняет все углубления матрицы, и когда он затвердевает, мы получаем доски, на поверхности которых имеют- ся выпуклые изображения целых страниц книги. Доски эти называются стереотипами, и с них печатают точно так же, как с обыкновенного набора. Часто, если издание печатается в большом числе экземпляров (20—30 тысяч), то и первое издание печатается не с набора, а со стереотипа, чтобы пощадить дорого стоящий шрифт, ко- построенная для типографии газеты «New York Times», выбрасывает в час 372000 экземпляров по 6 страниц. На рис. 340 изображено схемати- чески устройство ротационной машины. На двух цилиндрах (1) и (2) поме- щается стереотип с набора: стереотип этот имеет не плоскую форму, как обычно; он изгибается в особом станке и принимает вид цилиндрической по- верхности, так что его можно надеть на цилиндр машины. Цилиндры эти вращаются, и стереотип смазывается краской при помощи красочных аппа- Рис. 340. Схематический разрез ротационной машины. торый портится, когда с него делают очень много оттисков. Изобретение матриц и стереотипов дало возможность построить печатные машины на совершенно новых основа- ниях. Эти так называемые ротацион- ные машины обладают огромной произ- водительностью. Первую такую машину построил в 1861 году американец Вилльям Буллок. С тех пор эти машины были чрезвычайно усовершен- ствованы. Современные книжные ро- тационные машины печатают до 8 000 оттисков в час, а газетные машины гораздо больше. Например, машина, ратов (3) и (4), устроенных так же, как красочный аппарат плоской ма- шины. Бумага для ротационной ма- шины не режется на отдельные ли- сты, как бумага для плоской машины, а доставляется в виде очень длинной ленты, намотанной на особую катушку (ролевая бумага). В левой части рис. 340 внизу показан такой бумаж- ный роль (5). Бумажная лента прохо- дит сначала между первым цилиндром (1) и цилиндром (6), обтянутым мягким сукном и несколькими листами бумаги; стереотип, находящийся на цилиндре, (1) при этом дает оттиск на одной
ПОЛИГРАФИЧЕСКОЕ ИСКУССТВО 403 стороне бумаги. Затем лента проходит между цилиндрами (2) и (7), и таким же образом наносится печать на другую сторону бумаги. После этого от бумаж- ной ленты отрезается лист, отпеча- танный с обеих сторон, и лист этот передается в фальцовочный аппарат (8). который фальцует его и выбрасывает в виде готовой тетрадки в особые приемные ящики. Мы описали, конечно, только схему устройства ротационной машины, фак- тически она представляет собой очень сложное и большое сооружение, как это видно из рис. 341. водится или ручным способом или (в больших типографиях) на особых машинах. Теперь остается только вста- вить книгу в обложку или в переплет, и она готова. Как печатаются иллюстрации и картины. В книге часто, кроме текста, поме- щают еще рисунки, чертежи и другие иллюстрации, объясняющие содержа- ние книги и облегчающие ее чтение. Иногда в книге помещают также фо- тографии автора или лиц, о которых Рис, 341. Общий вид современной ротационной газетной машины. Брошировка. Чтобы закончить наш краткий очерк того, как делается книжка, нам оста- лось только сказать несколько слов о том, что делают с отпечатанными листами дальше. Прежде всего, как мы видели, каж- дый лист фальцуют, т.-е. склады- вают, чтобы получить тетрадки по 16 страниц (8 листков). Эти тетрад- ки (листы) затем „поднимают*, т.-е. подбирают их по порядку: 1-й лист, 2-й и т. д. Полученную таким образом книгу сшивают, т.-е. скре- пляют все листы книги друг с другом проволокой или нитками. Шитво произ- идет речь в книге, снимки разных местностей и т. п. Как печатают все эти иллюстрации? Самым старым способом воспроизве- дения рисунков является резьба по де- реву, или ксилография. Мы видели, что этот способ был известен даже раньше, чем было изобретено книго- печатание. Однако он не потерял своего значения и сейчас, хотя при- меняется теперь относительно редко и в значительной мере заменен цинко- графским способом, о котором речь будет ниже. Пластинки с выпуклым рисунком на них, предназначенные для печати вместе с набором, назы- ваются клише — деревянным, медным 26*
404 Л, А, ТУМ ЕР MAH или цинковым, смотря по тому, на ка- кой материал наносится этот выпуклый (рельефный) рисунок. Деревянные клише изготовляются теперь так. Торцовую поверхность бруска из пальмового или другого твердого дерева грунтуют белилами и наносят на этот грунт нужный ри- сунок от руки или путем фотогра- фического копирования. В последнем случае грунт покрывается свето- чувствительным слоем, вроде того, ка- кой имеется на обыкновенной фото- графической бумаге, и на него копи- руют фотографический негатив, сня- тый с данного рисунка так же, как на эту бумагу. Затем особыми сталь- ными резцами — штихелями — вырезы- вают все белые места, которые не дол- жны дать оттиска на бумаге. Остается выпуклый рисунок, печатание с кото- рого производится так же, как печа- тание с набора. Само собой разумеется, конечно, что выпуклый рисунок на дереве должен быть обратным (зеркальным) изображением того рисунка, ка- кой мы хотим получить на бумаге. Бруски, на которых режутся деревян- ные клише, по высоте равны росту шрифта; их включают в набор и печа- тают вместе с ним. Некоторые из рисунков настоящего очерка (напр., рис. 188) печатаны с та- ких деревянных (ксилографических) клише. Описаный способ изготовления клише на дереве не может, очевидно, быть очень быстрым, потому что он требует кропотливой ручной работы опытного мастера, и потому он довольно дорог. В настоящее время этот способ при- меняется довольно редко, а главную массу клише, с которых печатаются многочисленные рисунки в современ- ных книгах, составляют штриховые клише на цинке, изготовляемые механическим способом. Идея изготовления клише на цинке очень, проста. Гладко отполированную цинковую пластинку покрывают свето- чувствительным слоем и копируют на нее негатив, снятый с нужного ри- сунка; затем пластинку обрабатывают так, что все те места пластинки, кото- рые должны дать оттиск на бумаге* оказываются покрытыми крепкой кра- ской, не поддающейся действию кис- лоты, а все белые места цинка, кото- рые не должны дать отпечатка на бу- маге, открыты. Обработанную таким образом пластинку помещают в ванну с кислотой, которая разъедает эти бе- лые места, оставляя нетронутыми ли- нии рисунка, защищенные краской. Вынув пластинку из ванны и смыв краску, мы получаем выпуклый рису- нок на углубленном фоне. Рисунок, конечно, должен быть обратным по от- ношению к тому, что мы хотим полу- чить на бумаге. Пластинку эту затем подправляют от руки резцом и монти- руют, т.-е. обрезают и наколачивают на деревяшку такой высоты, чтобы все клише (деревяшка плюс цинковая пластинка) имела высоту, равную росту шрифта. Эти цинковые клише печа- тают вместе с набором. Само собой разумеется, что такие клише можно делать только с рисун- ков, состоящих из отдельных черных линий на белом фоне, как, например, наш рис. 340 и другие. Но если бы мы захотели воспроизвести не штри- ховой рисунок, а, фотографию (см. рис. 341), где имеются полутона, посте- пенные переходы от черных мест к светлым, то описанный способ был бы, понятно, непригоден. Полутонные рисунки, фотографии и т. п. воспроизводятся в книгах с по- мощью автотипных или сетча- тых (растровых) клише1). Изго- товляются эти клише следующим обра- зом. Данный рисунок или фотографию снимают на светочувствительную пла- стинку, при чем перед пластинкой ста- вят так называемый растр, т.-е. сте- клянную пластинку с награвирован- ными на ней вертикальными и гори- зонтальными линиями, затертыми чер- ной краской. Число этих линий очень велико —от 20 до 100 на каждый <) Способ этот изобретен Георгом Мей- зенбахом в 1881 г.
ПОЛИГРАФИЧЕСКОЕ ИСКУССТВО 405 сантиметр пластинки. Когда данный рисунок фотографируется через такой растр, он разбивается на множество отдельных черных точек, которые гу- ще расположены и больше в светлых местах рисунка и меньше — в черных местах. Когда затем такой негатив ко- пируется на цинковую пластинку, то на ней в светлых местах рисунка по- лучаются редкие черные точки на светлом фоне, а в черных местах эти точки сгущаются и почти сливаются. Такую пластинку об- рабатывают и травят кислотой почти так же, как пластинку для штрихового клише (разница толь- ко в технических приемах), и получают клише, передающее полутоны оригинала, постепенные переходы от света к тени, ибо в черных местах мельчайшие точки, из которых состоит рису- нок, расположены очень густо, почти сливаются, а чем светлее данное место рисунка, тем даль- ше отстоят друг от друга точки и тем больше промежутки между ними, в которые просвечивает белая бумага. Эти точки, из ко- торых состоит рисунок, отпеча- танный с сетчатого клише, ясно видны на нашем рис. 341, если рассматривать его через увели- чительное стекло. Еще яснее видны они на рис. 342, который представляет собой часть поверх- ности сетчатого клише при силь- ном увеличении. Автотипия дает способ вос- производить не только одно- тонные(черные) оригиналы, вроде фотографий, но и всевозмож- ные многоцветные оригиналы, например картины, написанные ма- сляными или акварельными красками, при чем все цвета, имеющиеся в кар- тине, воспроизводятся при помощи только трех красок: желтой, красной и синей. В редких случаях требуется еще применение четвертой краски для черного или глубокого серого цвета. Это способ — так называемый способ трехцветного печатания — очень сло- жен, и мы остановимся на нем лишь в самых общих чертах. Способ трехцветного печатания осно- ван на том, что, смешивая в различ- ных пропорциях желтую, красную и синюю краски, мы можем получить довольно точно почти всякий цвет, встречающийся в природе. Снимая цветной оригинал через особо окра- шенные стекла, приготовляют три сет- Рис. 342. Автотипное клише в сильно увеличен- ном виде. чатых клише для печатания желтой, красной и синей краской. При этом, скажем, на желтом клише те места оригинала, где совсем нет желтого цвета, самые светлые, а в остальных — точки расположены тем гуще, чем больше желтой краски нужно в дан- ном месте. То же имеет место и на других клише. Затем каждое клише печатают соответствующей краской,
Л. А, ТУМЕРМАП 40Я так, чтобы оттиски накладывались один на другой: сперва печатают пер- вое клише желтой краской, затем по- верх этого отпечатка печатают красной краской второе клише, потом поверх обоих отпечатков печатают третье клише синей краской. В каждом месте рисунка при этом лежат рядом желтые, красные и синие точки, при чем гу- стота точек каждого цвета как раз соответствует содержанию данного цвета в том оттенке, которым должно быть окрашено соответствующее место рисунка» Точки эти мелки и в отдель- ности простым глазом не различимы; поэтому рисунок кажется окрашенным в различные цвета, соответствующие цветам оригинала. Все рассмотренные выше способы печати: с набора, с деревянного клише, с цинкового штрихового клише и с ав- тотипного клише имеют то общее свой- ство, что гсегда рисунок на печатной поверхности является выпуклым (ре- льефным), и потому, когда по этой по- верхности прокатывается валик с крас- кой, то смазывается ею только рису- нок, белые же места углублены, они краской не Закатываются и отпечатка на бумаге не дают. От всех этих способов существенно отличается литографский способ печатания рисунков или текста, о ко- тором мы должны сказать несколько слов. Его главная особенность в том, что рисунок, нанесенный на печатную поверхность, является плоским, он не выдается над этой поверхностью. Но самый рисунок и печатная поверх- ность обрабатываются так, что только рисунок принимает на себя краску с катящегося по печатной поверхности валика, остальные же места печатной поверхности краски не воспринимают. Поэтому на бумаге, прижатой к этой поверхности, мы получаем только отпе- чаток данного рисунка. Идея литографии, изобретенной в 1796 г. Алоизием Зенефельде- ром, довольно проста. Печатной по- верхностью служит поверхность осо- бого пористого известкового камня — так называемого литографского ка- мня, лучшие залежи которого нахо- дятся в Баварии, в Золленгофене. На гладко отшлифованную поверхность этого камня наносится особой тушью или карандашом рисунок. Тушь и ка- рандаш состоят из жира, сажи и не- которых других веществ. Камень этот потом обрабатывают слабой кислотой и подвергают кое-каким другим опе- рациям, в результате которых рисунок как будто совсем исчезает с камня. Однако в тех местах, где он был, остается тонкий слой жира. Поэтому, когда камень перед печатанием смачи- вают водой, то влажной Становится только та часть поверхности камня, где не было рисунка. Жирный же ри- сунок водой не смачивается. Если же по такому влажному камню провести валик с жирной литографской краской, то его влажная поверхность краски не примет, и последняя пристанет :только к жирным местам, т.-е. покроет только рисунок. Прижав теперь к камню лист бумаги, мы получим на нем отпечаток данного рисунка. Печатание с литографских камней производится на особых машинах, по- хожих в общем на плоские скоропе- чатные машины. На движущемся взад и вперед талере этих машин устана- вливаются литографские камни, а бу- мага прижимается к ним вращающимся цилиндром, как в обычной печатной машине. Перед печатанием каждого листа камень смачивается особым ва- ликом, а другие валики накатывают на него краску, пристающую, понятно, только к рисунку. Литография дает возможность печа- тать не только однотонные (черные) ри- сунки, но и многоцветные. В послед- нем случае для каждой краски приго- товляется особый камень, и все отти- ски печатаются один поверх другого. Краски при этом частью накладывают друг на друга и дают новые оттиски, соответствующие различным оттенкам оригинала. Работа по разложению ори- гинала на относительно небольшое число красок и изготовлению отдель- ного камня для каждой краски; очень сложна и требует от мастера
ПОЛИГРАФИЧЕСКОЕ, ИСКУССТВО 407 не только большого умения, но и ху- дожественного чутья. Литографский способ воспроизведения сложного цвет- ного оригинала требует часто печата- ния в 10—12 красок. Все это делает хромолитографию — так называется многоцветная литография—очень дорогим способом и очень огра- __ ничивает область ее применения в книжном деле. Но при печата- нии этикеток, оберток, стенок для календарей и других отно- сительно простых работ, печа- тающихся в очень больших ко- личествах, литография до сих пор незаменима. В последние годы появился усовершенствованный способ ли- тографского печатания, так на- зываемый способ „оффсет*, которому, повидимому, предстоит большое будущее. Идея его за- ключается в том, что особыми фотографическими способами ри- сунок для литографского печа- тания наносится на поверхность } пористого листа цинка. Лист этот < натягивается на вращающийся цилиндр особой машины, сма- чивается водой, закатывается краской и прижимается к дру- гому, тоже вращающемуся ци- линдру, обтянутому прорезинен- ной тканью. На этом цилиндре получается свежий отпечаток, который передается на лист бу- маги, прижимаемой к этому ци- линдру. Применение фотографии к получению литографского ри- Рие сунка на цинке и замена печата- ных ния с жесткой поверхности камня или цинка печатанием с упру- гой поверхности резины значительно улучшили качество работы, устранили ряд имевшихся в старом литографском способе недостатков и сделали этот способ более дешевым. У нас, в СССР, способ „оффсет“ применяется еще в очень незначительных размерах, но за границей он получил уже широкое распространение. Помимо указанных способов печати с рельефного (выпуклого) рисунка и с плоского рисунка (литография) су- ществуют еще различные способы так называемой „углубленной печати“ (тиф-друк). Они очень сложны, до- роги и применялись раньше только для воспроизведения высоко-художе- 343. Схематическое изображение трех основ- способов печати: а — рельефная печать, <7—глубокая, в — плоская. ственных копий картин, но в последние годы изобретение способа меццотинто, при котором можно получить в день до 40 000 оттисков с одной пластинки, ввело тиф-друк в употребление для пе- чатания художественных журналов, пе- чатающихся в большом количестве эк- земпляров. Основная идея всех способов глубокой печати состоит в следующем. На поверхности стальной или медной пластинки награвировывается (конечно,
Л, А. ТУМЕРМАП в обратном виде) углубленный рису- нок, т.-е. рисунок, штрихи которого врезаны — больше или меньше — в ме- талл. Пластинка закатывается краской, которая, конечно, забивается в углу- бление штрихов, а затем проходит под особым ножом, который снимает всю краску с ее поверхности, так что краска остается только в углубле- ниях пластинки, т.-е. в штрихах ри- сунка. Когда после этого к пластин- ке прижимается лист бумаги, то на нем, понятно, получается оттиск рисунка, наносимый краской, которую бумага впитывает из углублений пластинки. Мы видели, таким образом, что при всем разнообразии способов воспроиз- ведения рисунков, которыми обладает современная техника (многих из этих способов мы не могли даже упомя- нуть), все они распадаются на три группы: способы высокой печати, в которых рисунок рельефный, выпук- лый; способы плоской печати, в ко- торых рисунок не отделяется от ос- тальной печатной поверхности, но только иначе химически обработав и способы углубленной печати, в которых штрихи рисунка углубле- ны, врезаны в печатную поверх- ность. Схематическое изображение этих трех способов читатель найдет на рис. 343.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ. Автоклавы 218, 226. Автотипия 405. Азид свинца 195. Азиды 190, 195. Азотистые удобрения 146. Азотная кислота 125. Активированный уголь 203. Алёбастр 186. Ализарин 292, 294. Ализариновое масло 225, 294. Ализариновые чернила 266. Алюминий 102. Альбуминовые краски 263. Альтернаторы 70. Амальгамация 1иЗ. Амальгамы 102, 103. Американка — печатный станок 399. Аммиак 46, 125. Аммиачная селитра 137. Аммоний сернокислый 147. Ангорские козы 273. Анилин 292. Анисовое масло 241. Аноды 97. Антрацен 44, 46. Антраценовое масло 44, 46. Анфлераж 239. Аппретирование кож 2*9. Аппретура тканей 299. Ареометр 352. Арсины 204. Артиллерийский снаряд 199. Асфальт 47. Асфальтовые мостовые 46. Асфальтовый лак 46. Атласное переплетение 288. Атмосфера 56. Ацетатный шелк 277. Ацетил-целлюлоза 277. Ацетилен 20. Ацетон 22. Ацидификация 227. Баббит 105. Баварское пиво 379. Баггер для торфа 13 Багхед 15. Бадан 245. Балата 261. Баллистика 199. Банкаброш 280. Барабанное дубление 246. Барда 369, 373. Бархат 289. Батан 287. Батист 300. Бахтармы 242. Бегуны 159, 189. Бездымный порох 197. Безопасные спички 139. Беление тканей 289. Белильная известь 128, 137. Белое вино 375. Белужий клей 257. Белые краски 153. Белый уголь 2, 75. „ чугун 85. Бензин 50, 52. Бензол 42, 44, 190. Бергамотовое масло 240. Берлинская лазурь 155. Бессемеровский конвертер 87. „ способ получения стали 87. Бетон 183. Бетоньерки 183. Бикарбонат 133. Бикфордов шнур 196. Биологические фильтры для воды 4. Бисульфат lz7. Битуминозные ископаемые 47. Блеклая руда 103. Блеклые медные руды 93. Блессе 243. Бобер — мех 250, 251. Бобовое масло 216. Бобы 319. Бобы сои 319. Бокситы 102, 138. Боксаф — кожа 250, Болотный рис 319. Боровой торф 12. Брагоперегонный аппарат 372. Брауншвейгская зелень 154. Бризантные в рывчатые вещества 195. Брикеты 18. Брожение 331.
410 ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Бронза 98, 105. Брошировка книг 403. Булавки 115. Бумага 303. Бураты 325. Бурдесуа — шелк 285. Буретт — шелк 285. Буровые скважины 50. Бурый железняк 80. „ уголь 15. Бутылочные формы 165. Бутурил 222. Бюварная бумага 312. Бязь 300. Вагон ледник 359. Вагранка 107. Вазелин 225. Вакуум-аппараты 341. Валяная обувь 302. Вальцовые мельницы 323. Ванные печи 159. Вареная патока 354. Ватер-жакеты 95. „ машина 280. Верблюжья шерсть 274. Веревки 284. Веретенное масло 52. Веркблей 100. Вермишель 331. Верстатка 392. Верстка 395. Верховые болота 12. Ветряные двигатели 60. Веялки для зерна 315. Взрывчатые вещества 187. Вигонь 274. Винный спирт 369. Виноградное вино 373. Виноградный сахар 352. Винокурение 369. Вино виноградное 373. Вино дессертное 375. „ ликерное 375. „ столовое 375. „ шипучее 375. Вискоза 27*. Вискозиметр 53. Витамины 330. Вода 1. Водоочистители 4. Водотрубный паровой котел 57, 58. Водяной газ 21, 220. Водяные двигатели 60. „ колеса 61. „ турбины 61, 62. Воздушно-сухое топливо 8. Воздушные цементы 181. Войлок 302. Войлочные ткани 302. Волокна растительные 263. Волонец 245, Волос животных 274. Волочение лронолоки ПО. Вольтова дуга 71, 91. Вольфрам 171. Ворвань 206, 209. Ворсильные шишки 301. Воска 216. Восковые свечи 231. Воспламеняемость топлива 9. Выбойка — мука 326. Выварочная соль 128, 129. Выросток — кожа 250. Вытравка тканей 2J9. Высыхающие масла 215. Вулканизация каучука 258, 260. Вязкость масел 57. Газгольдер 35, 38, 220. Газовое переплетение 289. Газовое производство 30. Газовые часы 38. Газообразное топливо 19. Гальванопластика 98, 137. Гарансинные барки 295. Гарт 389. Гашеная известь 152. Гваякол 26. Гевея 258. Генераторный газ 20. Генераторы 20, 70, 160. Гемицеллюлоза 22. Гемлоковая кора 245. Гераниевое масло 240. Гиалиты 168. Гигроскопическая влага топлива 8. Гидравлика 35. Ги фавлические добавки 183. Гидравлический пресс 213. „ способ добычи торфа 14. „ цемент 181, 183. Гидрогенизация жиров 218. Гидрометаллургия меди 96. Гипс 186. Глазурь 175. Глинистый железняк 80. Глинозем 4, 102. „ сернокислый 138. Глины 173. Глицериды 206. Глицерин 206, 226, 22q. Гловерова башня 122. Глутин 254. Глюкоза 352. Глютен 348. Голландеры 304. Голье 243. Гоммелин 355. Гончарная глина 174. Гончарные изделия 178. Горная смола 47. Горностай — мех 250. Горный воск 178. Горный деготь 47. Горох 319. Горчичное масло 216. Горчичный газ 204. Горшковые печи 159. Горючие газы 20. Гравировка печатных валов 298 Гранки 394.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Ш Грежа 275. Гремучая ртуть 190, 195. Гремучие соли 190. Гремучий студень J97. Греиа 275. Гречиха 318. Гречневая круна 328. Гроденаплевое переплетение тканей 288. Грунтовка 153. Грунтовые воды 2. Грушевая эссенция 380. Гуано 149. Гудрон 52. Гумус 141. Гур-динамиты 196. Гуттаперча 261. Двухтактные двигатели 68. Деготь древесный 22, 26. „ каменноугольный 44. Дегра 248. Дезинтегратор 211. Декатировка шерсти 301. Декстрины 352, 354. Декстроза с52. Делинт 270. Демикотон 300. Денатурированный спирт 369. Дерево как топливо 10. Дернение кож 244. Десертное вино 375. Детонаторы 196. Дефекация 340. Дефибрер 306. Дефлегматор 51. Джиггер 293. Джины 269. Джут 272. Shbh-диви 245. изеля двигатель 67. Динамиты 196. Динамомашины 70. Динасовый кирпич 92. Дисмембраторы 211. Дистанционная трубка 199. Диффузоры 256, 338. Добывающая промышленность 118. Добыча нефти 49. Долбежные машины 112. Долок 163. Доломитовый кирпич 92. Доменная печь; см. Домна. Доменные шлаки 183. Домна 81. Древесина 22. Древесная масса 306. „ целлюлолоза 306. Древесный спирт 22, 25. „ уголь 16. „ уксус 379. Дренажные трубы 6. Дробь 101. Дрожжи 331, 371, 374. Дубильные экстракты 245. Дубление кож 242. Дуговой способ получения азотной кислоты 126. Дунста 323. Дюралюминий 102. Дымящая серная кислота 124. Естественные топлива 7. „ горючие газы 20. Жакардовские станки 288. Жаропроизводительность топлива 10. Желатин 234. Железные руды 80. Железный блеск 80. „ купорос 137. „ шпат 80. Железо 86. Железобетон 184. Желонка 50. Желтый фосфор 139. Жернова 323. Жесткая вода 1. Живица 27. Жидкий клей 258. Жидкое мыло 232, 255. „ топливо 19. Жирные глины 173. Жировое дубление 248. Жиры 206. Жмыхи 213, 269. Жом от свеклы 339. Заварное крашение 295. Зажигательные нитки 182. Закалка стекла 165. Закальные печи для стекла 165 Заличка кож 245. Замша 250. Замшевание кож 248. Запальник 68. Запарное крашение 295. Заячий волос 274. Зейгерогание 99. Зеленое удобрение 146. Зеркала 170. Зеркальное стекло 170. Зола топлива 9. Золение кож 243. Золка „ 243. Золото 103. Иголки 113. Известковообжигательные печи 182. Известь 181. Изотермический вагон 358. Изюмное вино 375. Индиго 292, 296. Инфузорная земля 196. Иод 140, 146. Иприт 204. Ископаемые угли 12. Искусственное жидкое топливо 19. „ топливо 7. Исскуствениые драгоценные камни 169. „ минеральные воды 381. „ удобрения 141. Искусственный горючий газ 20. „ шелк 276.
па ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Казаны 23. казеин 333. Каинит 148. Кайло 16. Какао 384. Какаовое масло 215. Каландры 299. Каленицы для стекла 165. Калийное мыло 235. Калийные удобрения 148. Калоризатор 68, 339. Калория 10. Кальций-цианамид 247. Камвольная шерсть 273. Каменная соль 128. Каменноугольный кокс 18. Каменный уголь 15. Камерный способ получения серной кислоты 121. Кампеш 295, 301. Камфорное масло 241. Канаты 284. Канифоль 26. Каолин 173. Капсули для обжига фарфора 179. Капут-мортум 154. Карамельная патока 354. Карандаши 263. Карась для прядения шелка 285. Карбид кальция 147. Карбиды 48. Карбодинамиты 197. Карболинеум 46. Карболовая кислота 44, 45. Карбониты 197. Карборунд 113. Карбюратор 69. Карбюраторный газ 20. Кардная лента 279. „ машина 279. „ шерсть 273. Карналит 148. Карнаубский воск 216. Картон 312. Картофель сушеный 365. Картофельная мука 348, 365. „ патока 352. Картофельный крахмал 346. Касса типографская 391. Касторовое масло 216. Катализаторы 122, 218. Катоны 97. Каустик 134. Каустическая сода 134- Каучук 258. Кашемирские козы 273. Квачраты типографские 390. Квебраховое дерево 245. Кегель 390. Кельнский клей 258. Кермек 245. Кенафа 272. Кендырь 273. Керамические изделия 173. К°ратин 273. Керосин 50, 52. Кефир 335. Кизельгур 196. Килограммометр 56. Киловатт 56, 70. Кильны печи 94. Киноварь 101, 154. Кипоразбиватель хлопка 278. Кирпич красный 176. Кирпичная глина 174. Кирпичный чай 382. Китайская крапива 272. Кислота азотная 125. „ серная 118 „ соляная 128. „ уксусная 25. Кислотные краски 293. Кластнческие взрывчатые вещества 196. Клеевое мыло 2з2, 233. Клеенка 224. Клеевые малярные краски 152. Клей 254. Клейковина 315, 350. Клере 344. Клетчатка 316. Клещевина 216. Клинкер 175. Клиновой пресс 212. Клише 404. Ключевая вода 3. Ковка железа 110. Ковкое железо Ь6. Ковры 302. Коэффициент полезного действия машин 61. Кожа 212. Кожевенное производство 242. Козья шерсть 273. Кокон 275. Кокосовое масло 215. Кокс 18, 30. Коксовые печи 40. Коксовыталкиватель 40 Колбаса 361. Коллагены 254. Коллектор 70. Коллодий 192. Колонцифра 396. Колошник 84. Колошнико ые газы 83. Колчедан железный 119. „ серный 119. Колчеданные огарки 97. Кольцевая печь для кирпича 177. Кольчугалюминий 102. Комбинированные удобрения 248. Конопля 272. Конопляное масло 215. Консервирование пищи 368. Консервы мясные 359. Конский волос 274. Контактные процессы 122. Контактный способ получения серной кис- лоты 124. Копировальные чернила 267. Копчение пищевых продуктов 368. Кордит 193. Кориандровое масло 241.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ 413 Кориум 242. Корнвалийский котел 57, 68 Коровья шерсть 274. Корректура 395. Корунд 113. Косвенные удобрения 148. Костра в льне z71. Костры для угля 17. Костяная мука 254. Костяной жир 2 8. „ клей 254, „ суперфосфат 144. Котик 251. Коупер 83. Кофе 383. Кофеин 382. Кранты для стекла 163. Краски кубовые 293, 296. „ малярные 152. „ минеральные 152. Краскотерки 155. Красная медная руда 93. Красное вино 374. „ дубление 244. Красный железняк 80. , , кирпич 176. „ фосфор 139. Крахмал 316, 345. „ картофельный 346. „ кукурузный 348. „ пшеничный 349. „ рисовый 351. Крахмальный сахар 352. Крашение тканей 292. Кремнекислота 158. Креозот 26, 45. Кривошип паро ой машины 64. Кровельный толь 312. Кроличий волос 274. Кроны 151. Крупорушки 327. Кружева 289. Крупа 327, 328. Крупон 249. Крупчатая мука 326. Крупчатый помол 324, 326. Крученая пряжа 283. Крэхинг-процесс 52, 53. Ксилография 403. Ксилоидин 192. Кубовые краски 293, 296. Кукуруза 318. Кукурузная крупа 328. Кумач 294. Кумыс 335. Кунжутное масло 216. Куницы мех 250. Купорос железиый 137. „ медный 137. Купоросное масло 124. Лавандовое масло 240. Лаверы 193. Лайка 2 <7. Лакомобильный паровой котел 57, 58. Ланкаширский „ „ 57, 58. Ланолин 210. Лактоза 333. Ластик 300. Латунь 9^, 105. Ледяная уксусная кислота 25. Ледяное стекло 168. Ледяные краски 293, 297. Легкие масла 44. Лейогом 355. Лен 270, 283. Ленточная машина 280. Летучие вещества топлива 9. Лигнин 22, 306. Лиддит 194. Ликерные вина 375. Лимонад 380. Лимонное масло 240, Линоксин 224. Линолеум 224. Линтер 270. Листовое стекло 166. Литейное д«'ло 107. Литейный чугун 86. Литера 389. Литник ЮЛ Литография 406. Литографские краски 155. Литографский камень 406. Литое железо 86. Литокон 153. Лошадиная сила 56. Лощение кож 249. Лумп 344. Ляпис 103. Льняное масло 215. Мадера 375. Магнезитовый кирпич 92. Магнитный железняк 80. Маис 318. Майолика 175. Мазут 51. Макароны 331. Макин юш 258. Маковое масло 216. Малага 375, Малахит 93. Мангрове 245. Манилльская пенька 272. Манная крупа 328. Маргарин 218. Марена 294. Марсала 375. Масла 206. Масло 3 4. Маслобойки 334. Маслол 222. Масляные краски 152. Маиинное масло 52. Машинный торф 13. Медная лазурь 93. Медный блеск 93. „ колчедан 93. „ купорос 137. Медь 93. Мел 153.
414 ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Меланжевое сукно 301. Мелинит 194. Мелис 345. Меловая бумага 312. Мелясса 343. Мельница для муки 323. Ментол 240. Мергели 183. Мериносовая овца 273. Мерсеризация тканей 291. Металлургия 78. Метан 16. Метеориты 77. Метеорное железо 77. Метеорные воды 1. Метиловый спирт см. Древесный спирт. Метлахские плитки 175. Меха 250. Механическая влага топлива 8. Микроорганизмы 2. Мимоза — дубитель 245. Миндальное масло 216. „ мыло 234. Минералогия 118. Минеральное дубление 247. Минеральные воды 379. „ кислоты 132. „ краски 152. Миробаланы 245. Миткаль 283, 300. Мишурное золото 106. Модели для отливок 108. Можжевеловое масло 240. Мойная машина 290. Мокко 383. Молескин 300. Молоко 332. „ сгущенное 367. „ сухое 365. Молочные продукты 332. Молочный порошок 365. „ сахар 333. Морская соль 128, 129. Мостовье — кожи 250. Мочало 302. Мощность 56. Мраморное мыло 236. Мука 322. Мумия 154. Мускатное вино 375. Муфеля 179. Мыло жидкое 232. „ клеевое 232, 233. „ мраморное 236. „ полуядровое 234. „ твердое 232. „ туалетное 235. „ ядровое 232, 233. „ эшвегерское 233. Мыловарение 231. Мюль — машина 280, 282. Мягкие воды 1. „ мыла 233. Мягчение кож 244. Мяздренне кож 242, 244. Мяздровый клей 257. Мятное масло 240. Мюнхенское пиво 379. Наборные машины 396. Навозное удобрение 149. Наждак 113. Накипь 1. Наковальни ПО. Наливной торф 12. Нара — сорт каучука 258. Насыщенный пар 56. Натура зерна 321. Нафталин 44, 45. Нашатырный спирт 125. Невысыхающие масла 215. Негашеная известь 181. Немецкая сыромять 247. Нефтяной газ 20. Нефть 47. Низовые болота 12. Никотин 386, Нитратный шелк 276. Нитрование 191. Нитроглицерин 191. Нитроза 122. Нитроклетчатка 262. Нитроцеллюлоза 276. Номер пряжи 282. Норвежская селитра 125, 147. Нюхательный табак 386. Обдирная мука 326. Оберточная бумага 312. Обогащение угля 32. Обои 312. Обойка для зерна 324. Обойная мука 326. Обточка металлов 110. Овес 317. Овечья шерсть 273. Овинное зерно 315. Овинный овес 317. Овсяная крупа 328. Овсянка 328. Огарки колчеданные 97, 121. Огнеупорные глины 173. Огузок 249. Окислы азота 126. Оконное стекло 166. Окраска кож 248* Олеиновая кислота 206. Олеум 124. Оливковое масло 216. Олифа 222, 152. Олово 99. Оловянный камень 99. Оловянная фольга 100. Опальная машина 290. Оп »ек 250. Опоки для литья 108. Оптические стекла 169. Органзин 285. Оропок 244. Осветительные масла 52. Основа ткани 283. Основные краски 292.
предметный указатель Осмнй 171. Осмол 22. Оссеин 254. Остралин 52. Отбелка тканей 289. Отмочка кож 243. Отмучивание глин 174. Отравляющие вещества 187 —201. Отруби 32'>. Отсаливание мыла 233. Отсевная мука 3z6. Отстойники для воды 5. Охры 154. Охотничий порох 189. Оцинкование 99. Очистка воды 3. Пироксилины 192. Пиронафт 52. Питьевая вода 1. Пихтовое масло 237, 240. Плавиковая кислота 169. Плавни 81, 174. Пластичность глин 173. Пластовое просо 318. Платина 104. Платинит 172. Пневматическое долото 16. Поваренная соль 128. Поверхность нагрева котлов 59. Подливное колесо 62. Подошвенная кожа 250. Подпочвенные воды 2. Подсолнечное масло 215. Пакля 271. Палилка для тканей 290. Пальмитин 206. Пальмитиновая кислота 206. Пальмовое масло 215. Пальмоядерное масло 215. Пантограф 298. Папиросы 386. Папочная машина 307. Папье маше 312. Папыштель 163. Парижская синь 155. Паровозный котел 57. Паровые двигатели 63. „ котлы 57. „ машины 64. „ турбины 64. Паропроизводительность котлов 59. Пастерация молока 334. Пастеризация 359. Патент клей 258. Патока 352. п сахарная 343. „ черная 343. Пахтанье 334. Пек 46. Пеклеванная мука 323. 327. Пенька 272. Первач 326. Пергамент 312. Перегонка спирта 372. Перегретый пар 56. Передирная мука 326. Переменный ток 7о. Перловая крупа 317. Перротина 297. П'рья стальные 116. Петинки 283. Петролейный эфир 52. П чатание 397. Печатные машины 298. Пиво 376. Пикелевание кож 247. Пикраты 195. Пикриновая кислота 194. Пикэ 300. Пиллирование 235. Поля орошения 5. Пиридиновые основания 44. Подсочка 26, 27. Полба 316. Полировка стекла 169. Половинчатый ч>гун 85. Полое стекло 162. Полувал 250. Полувысыхающие масла 215. Полуядровое мыло 232. Помол крестьянский 325. „ муки 324. „ разовый 325. „ сеяный 325. „ улучшенный простой 325 „ „ разовый 325. Понтий 164. Поперечная мука 326. Породы руд 78. Порох черный 139. Портвейн 375. Портланд-цемент 183, 184. Постоянный ток 70. Поташ 136, 148. Потение кож 243. Правильные печи 166. Пресс гидравлический 213. „ клиновой 215. Преципитаты 255. Призматический порох 189. Прованское масло 216. Проволока 110. Прокатка металлов 109. Прокатный стан 109. Проклейка бумаги 308. Промышленные воды 11. Пропускная бумага 308, 312. Просо 318. Просорушки 327. Противогазы Л)3. Протрявные краски 292. 294. Протравы 292, 294. Прядение 277. Прядильные волокна 268. Пряжа 282. Пуд инговые печи 86. Пурка 321. Пункты типографские 390. Пуицевое крашение 294. Пуццоланы 183. Пчелиный воск 216.
ш предметный указатель Пшеничный крахмал 349. Пшеничная мука 326. Пшеница 316. Пшено 318» 327. Пылевидное топливо 19. Пыльные камеры 121. Работа машин 56. Разводка кожи 249. Разводные лавы 166. Ракля 298. Рами 272. Рапа 128. Рапсовое масло 216. Раскладочные машины 284. Рассевы 325. Растворимое стекло 158. Растительные масла 210. Рафинад сахар 344. Рафинер 307. Рафинирование меди 96. Рафинированное железо 87. Регенер ггивные печи 33. Регенераторы 89, 161. Резина 258. Резной торф 12. Ректификация спирта 373. Рекуперативные печи 33. Ремизы 286. Ржаная мука 326. Рис 319. Рифленое стекло 168. Ровница 280. Роговое серебро 103. Рогожи 302. Рожь 317. Розовое масло 240. Ролл 3)4. Романский цемент 183. Ротационная машина 401. Ртуть 101. Ртугь гремучая 195. Руды 78. Руно 273. Русская кожа 249. Рыбий жир 209. Рыбный клей 257. Саба 336. Сало 207. Салолин 218, 222. Саломас 218. Самовозгорание угля 31. Самосадочная соль 128. Самоточка 111. Санторинская земля 183. Сапожный клей 351. Саржевое переплетение 288. Слтин 3J0. Сатурация 340. Сафьян 250. Сахар 336. „ виноградный 352. „ крахмальный 352. рафинад 344. Сахар сатурн 153. Сахарно-известковый клей 254, 258. Сахарометр 37U. Сварочное железо 86. Свекловица сахарная 337. Свекловичный сахар 336. Сверла для металлов 111. Сверление металлов 111. Светильный газ 20. Свечи восковые 235. „ сальные 235. „ стеариновые 234. Свинец 100. Свинцовые белила 153, Свинцовый блеск 100. „ глет 155. „ сахар 153. „ сурик 155. Сгущенное молоко 367. Сезамовое масло 216. Селитра 125, 137, 146. Сельтерская вода 380. Сельфактор 282. Сепаратор 3 2, 334. Септик-танк 5. Сера 118. Сера топлива 9. Серебро ЮЗ. Серебряный блеск 103. Серицин 275. Серная кислота 118. Сернистые краски 293. Сернистый газ 120. „ натр 138. Сернокислый аммоний 147. „ барий 153. „ глинозем 138. Серный ангидрид <24. „ колчедан 118, 119. Серый чугун 85. Сеяная мука 327. Сивушные масла 373. Сигары 386. Сидр 376. Сиенская желтая 154. Сизаль 272. Сиккативы 152, 222. Силикаты 157. Сильвинит 148. Ситец 297. Ситро 380. Ситцепечатание 297. Скипидар 22, 26. Скоропечатная машина 398. Скруббера 37, 69, 221. Скрытая теплота 356. Слезоточивые вещества 204. Сливки 334. Сливочное масло 334. Смазочные масла 52. Смешанный газ 21. Смола 22. Смолокурение 22, 25. Смолоотделитель 36. Собачий волос 274. Соболь — мех 250.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ 417 Сода 132. „ каустик 134. Содовая вода 380. Соление пищевых продуктов 368. Соленые воды 1, 5. Солод 370, 376. Солодовня 377. Соломенная масса 308. Соляная кислота 128. Соляные краски 292. Соляровые масла 52. Сольвент-нафта 45. Сорта бумаги 311. „ кож 249. Сосновое масло 240. Соя 319. Спекание глин 174. Спермацет 217. Спирт винный 369. „ денатурированный 369. „ ректификат 373. „ сырец 373. Спиртомер 373. Спички 139. Сплавы 105. Среднебойное колесо 62. Среднее масло 45. Сталь 86. Стассфуртские. соли 148. Стеарин 206. Стеариновая кислота 206. Стеариновые свечи 230. Стекло 157. Стеклоплавильные печи 159. Стереотип 401. Стерилизация 359, 381. Стерильное молоко 333. Сточные воды 3. Столярный клей 274, 258. Стопин 192. Стразы 169. Строгальные станки 112. Строительные вяжущие вещества 181. Стручковые плоды 319. Сублимация 45. Субстантивные краски 292. Сульфат 130. „ аммоний 147. Сульфатные печи 130. Сумаха 216, 245. Сурепное масло 216. Суровье 289. Суперфосфат 143. Сурик 152, 222. Суходольный рис 319. Сухие яйца 365. Сухое молоко 365. Сушилки для пищевых продуктов 364. Сушильные барабаны 291. Сушка плодов и овощей 364. Сушки 152, 222. Сфагновый мох 12. Сыр 335. Сыромолотый ов с 317. Сыромять 247, 250. Сычужная закваска 335. Табак 385. Тантал 171. Таран 245. Тарар 324. Твердое топливо 10. Текстилоза 312. Текстильная промышленность 268. Теллурические воды 1. Телячий волос 274. Температура вспышки 52. Тенакль 393. Тенарова синь 155. Тепловая энергия 7. Теплопроизводительность топлива 10. Термиты 102. Терракотовые изделия 175. Тетрил 195. Тигельная сталь 90. Типографские краски 155. Ткачество 285. Ткацкий станок 286, 287. Токайское вино 375. Толокно 318. Толуол 44. Толь 312. Томасшлак 144. Томпак 106. Топленое масло 334, 335. Топливо 7. Торф 11. Торфяной кокс 18, 28. Точила 112. Тощие глины 173. Трам 285. Трасса 183. Триер 324. Трепальная машина 278. Третный чугун 85. Трехцветное печатание 405. Тростниковый сахар 336. Тротил 194. Трубчатый паровой котел 57. Туалетное мыло 235. Турбина паровая 65. Туссар 275. Тутовое дерево 275. Тутовый шелкопряд 274. Тушильные камеры 40. Тушь 264. Тяжелые масла 44, 45. Углекислый свинец 100. Углистый железняк 81. Удобрения 141. Удушающие вещества 204. Уксус 379. Уксусная кислота 22, 25. „ эссенция 25. 379. Ультрамарин 155. Усадка глин 171. Уток ткани 283. Утфель 343. Фактис 225. Фарфор 175. Фарфоровые глины 174. П. М. Лукьянов. Популярно-техническая энциклопедия. 27
418 ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Фасонный кирпич 175. Фаянс 175. Фаянсовая глина 174. Фенхелевое масло 241. Ферменты 226. Фиброин 275. Филоксеры 150. Фильтровальная бумага 308, 312. Фильтры для воды 3. Флоридиновая земля 217. Флюсы 81. Формалин 277. Формовочный торф 12. Форсунка для нефти 19. Фосген 203. Фосфор 139. Фосфориты 143. Фосфорнокислые удобрения 143. Фрезерование 112. Фруктовое вино 376. Фруктовые воды 379. Фулердова земля 217. Фулязка 163. Фурмы 84. Хальмаз 162. Херес 375. Химическая очистка воды 4. Химический снаряд 201. Хлеб 328. Хлебные продукты 314. Хлебная сыромять 247. Хлопок 269. Хлопковое масло 216, 269. Хлопкожир 222. Хлопчатник 269. Хлор 136. 202. Хлоратный порох 190. Хлористый водород 130. „ калий 148. „ кальций 133, 134. „ цинк 131, 138. Хлорирующий обжиг 97. Хлорофил 7, 141. Хлорная известь 128, 137. Хлорпикрин 207. Хмелевые шишки 376. Хмель 376. Холодильники 357. , для светильного газа 35. Холява 166. Хондрин 254. Хромовое дубление 247. Хромовая зелень 154. Хромолитография 407. Хромпики 138. Хрусталь 168. Царская водка 105. Цветные карандаши 261. „ отекла 168. Целлюлоза 22. 192, 306. Целлюлоид 192, 262. Цементная медь 97. Цементы 1R1, 183. Цемянки 183. Цилиндровое масло 52. Цинк 99. Цинковые белила 153. Цинковая обманка 99. Цинковый шпат 99. Цикорий 384. Чай 381. „ байховый 382. „ кирпичный 382. „ цветочный 382. Черная медь 94. Чернила 265. Чернильные карандаши 263. „ орешки 265. Черный анилин 293, 296. „ порох 189. Чепрак 249. Чесальная машина 279. Чесуча 275. Четырехтактный двигатель 65. Чечевица 319. Чилийская селитра 146. Чугун 81. Шагренирование кож 249. Шагрень 250. Шамот 174. Шампанское 375. Шапп-шелк 285. Шарошки 112. Шастаный овес 317. Шахта 15, 79. Шахтные печи для извести 182. Шашки пироксилиновые 194. Шведская кожа 250. Швейнфуртская зелень 154. Швицевание кож 243. Шеврет 250. Шевро 250. Шелк 274, 285. Шелковичный червяк 274. Шепинги 112. Шерсть 273, 285. Шерстяной жир 210. Шимоза 194. Шихта 81. Шишкованный овес 317. Шквара 267. Шлаки 81. Шлаковый кирпич 85. Шлифование стекла 168. Шлихта 283. Шаровая мельница 158. Шоколад 384. Шпаклевка 152. Шпация 393. Шпоны типографские 394. Шрапнель 199. Шрифт типографский 389. Штамповка металлов 110. Штапель 273, 277. Штейны 93. Штольни 15, 79. Штреки 15. Штыковой чугун 85.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Шубный клей 256. Щелочи 172. Щетина 274. Эбонит 258, 261. Эквалиптовое масло 241. Эксгаустор для газа 36. Экстракторы дубильные 245. Экстракция 26. „ масла 214. Элеваторы для зерна 320. Электрические лампочки 170. „ печи 90. Электролитическая медь 98. Электролиты 97. Электромоторы 71. Электросталь 90. 419 Эмульсионной молоко 366. Эндосперм 348. Энзимы 227. Эпидермис 242. Эфирные масла 236. Эшвегерское мыло 234. Юфть 249. Яблочное вино 376. Ядровое мыло 232, 233. Яйца сухие 365. Японский воск 216. Яровой хлеб 315. Ярь венецейская 154. „ медянка 154. Ячмень 317. Ячневая крупа 317, 328. 27*

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКВА — ЛЕНИНГРАД ПОПУЛЯРНЫЕ КНИГИ ПО ТЕХНИКЕ II ЕЕ ИСТОРИИ ИСТОРИЯ ТЕХНИКИ Под общей редакцией проф. Н. Рынина Составил И. Ю. Бронштейн ВЫП. I. ТЕПЛОТА, СВЕТ, ДВИГАТЕЛЬНАЯ ЭНЕР- ГИЯ, ИХ ПОЛУЧЕНИЕ II ПРИМЕНЕНИЕ В ТЕХНИКЕ Стр. 148. Ц. 1 р. 50 к. Автор чрезвычайно ярко подчеркивает перевороты, внесенные в тех- нику XX веком. Вторая часть книги посвящена истории самой молодой и самой важной в настоящее время отрасли техники—энегретике. Очень интересно рассказана история ветряных и водяных двигателей — древнейших изоб- ретении человека. После этого автор переходит к истории паровой ма- шины и двигателей внутреннего сгорания. В книге не только рассказывается история того или иного изобре- тения, по и кратко дается описание самой машины, так что принцип ее становится понятен. ЧАСТЬ II. ПУТИ И СРЕДСТВА СООБЩЕНИЯ Стр. 194. Ц. 2 р. Начиная с истории шоссейных и грунтовых дорог от древних вре- мен до наших дней, автор постепенно знакомит с позднейшими путями и средствами сообщения. Книга приковывает внимание читателя и оставляет громадное впечатление. Большую пользу приносят помещен- ные в книге около 150 рисунков и фотографий.
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКВА — ЛЕНИНГРАД ПОПУЛЯРНЫЕ КНИГИ ПО ТЕХНИКЕ И ЕЕ ИСТОРИИ А. БОНД ГЕРОИ ТЕХНИКИ Перев. с немецкого С. С. Цетлина Под редакцией и с примеч. И. Н. Юровского Стр. 303. Ц. 1 р. 25 к. С. ГОЛЛ ЗАВОЕВАНИЕ ТЕХНИКИ ВЕЛИКИЕ СООРУЖЕНИЯ НАШЕГО ВРЕМЕНИ Перев. с англ. инж. Г. А. Ландау Под ред. и с доп. инж. С Д. Свенчанского Стр. 224. Ц. 1 р. 40 к. „В книге описываются поразительные достижения современной тех- ники в деле постройки гигантских мостов и небоскребов, прорытия ка- налов и туннелей. Написана книга очень живо и ярко, читается с увле- чением и требует для своего понимания сравнительно небольшой подготовки. Книга снабжена большим количеством снимков наиболее интересных современных сооружений. С. ГРИГОРЬЕВ ХОЛОД В ПРИРОДЕ И ТЕХНИКЕ Изд. 2-е. Стр. 76. Ц. 80 к. Содержание: Перед входом в холодильник. Холод в жизни. Воздух, вода и лед. Мастерская холода. Жидкие газы. Холодильное дело. Мировой холод. Тема охватывается достаточно полно и широко, описываемые аппа- раты поясняются четкими схематическими рисунками.
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКВА — ЛЕНИНГРАД ПОПУЛЯРНЫЕ КНИГИ ПО ТЕХНИКЕ И ЕЕ ИСТОРИИ И. И. ДОБРОВОЛЬСКИЙ СВОБОДНЫЕ СИЛЫ ПРИРОДЫ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ Стр. 229. Ц. 2 р. ГАНС ДОМИНИК В ВОЛШЕБНОМ МИРЕ ТЕХНИКИ Перев. с нем. инж. И. Мандельштама С 89 рис. в тексте Стр. 139. Ц. 1 р. В. Д. НИКОЛЬСКИЙ УСПЕХИ И ПУТИ РАЗВИТИЯ МИРОВОЙ ТЕХНИКИ Стр. 199. Ц. 1 р. 20 к. А. К. НИКОЛЬСКИЙ ТЕХНИКА ВОЙНЫ ВОЙНА ПРОШЛОГО, НАСТОЯЩЕГО И БУДУЩЕГО Стр. 130. Ц. 60 к.
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКВА — ЛЕНИНГРАД ПОПУЛЯРНЫЕ КНИГИ ПО ТЕХНИКЕ И ЕЕ ИСТОРИИ В. В. ЛЕРМАНТОВ О ТОМ, КАК МАШИНЫ РАБОТАЮТ И КАК РАССЧИТАТЬ ИХ ДЕЙСТВИЕ Опыт общедоступного изложения начатков механики для тех, кто хочет при- ложить вычитанное к делу. С изложением краткого об‘яснения основ арифметики, геометрии и алгебры для справки при чтении. Изд. 4-е, просмотрен, и дополнен, проф. М. С. Жаровым. Стр. 256. Ц. 1 р. 20 к. Э. КРЕССИ СОВРЕМЕННАЯ МАШИНА ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ Перевод с английского инж. М. С. Горфинкеля Содержание: Каким образом работает современная паровая машина. Ии- онеры до Уатта. Джемс Уатт. Получение пара. Современные поршневые машины двойного действия. Паровые турбины. Газовые двигатели. Бензиновый двигатель. Нефтяной двигатель. Паровоз. Судовые машины Топливные проблемы настоящего и будущего. Инж. М. А. АПТЕКАРЕВ 26.000 ОБОРОТОВ В МИНУТУ (ПАРОВЫЕ ТУРБИНЫ) Стр. 68. С 22 рис. Ц. 20 к. Автор в общедоступной форме сначала обгоняет, что называется в механике работой, энергией, мощностью, трением и коэффициентом полезного действия. Далее юн переходит к паровым турбинам, как самым совершенным машинам с точки зрения трения, и дает историю их развития, излагает общие основы ра- боты паровых турбин, главнейшие детали их конструкции, главнейшие системы паровых турбин и говорит об их применении. ЗАКАЗЫ НАПРАВЛЯТЬ В ТОРГОВЫЙ СЕКТОР ГОСИЗДАТА РСФСР Москва, Ильинка, Богоявленский пер., 4, тел. 1-91-49, 5-04-56 и 3-71-37, Ленинград, „Дом книги", Проспект 25 Октября, 28, телефон 5-34-18, и во все отделения и магазины Госиздата РСФСР МОСКВА, ЦЕНТР, ГОСИЗДАТ, „КНИГА—ПОЧТОЙ" высылает книги всех издательств, имеющихся на книжном рынке, немедленно по получении заказа почтовыми посылками или бандеролью наложенным платежом. При высылке вперед всей стоимости заказа (до 1 рубля можно почтовыми марками) пересылка бесплатно. Каталоги и проспекты высылаются по требованию бесплатно.
ЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКА SHEBA.SPBPU/ZA Хочу всё знать (теория) ЮНЫЙ ТЕХНИК (ПРАКТИКА) ДОМОВОДСТВО (УСЛОВИЯ)