Ферсман

Писаржевский Олег Николаевич

Для иллюстрации способов решения этих новых для молодой советской промышленности проблем действительно весьма характерен и показателен был пример использования нефелина.

Нефелин, как мы знаем, обязательный спутник хибинского апатита, до поры до времени выбрасывавшийся в отвал в качестве докучливого флотационного «хвоста». Сам по себе нефелин — сероватый, невзрачный минерал, содержащий 44 процента кремнезема, 34 процента глинозема и 22 процента щелочей, из коих примерно треть приходится на калий. Нефелин несколько напоминает полевой шпат, но имеет меньше кремнезема. Характерное свойство нефелина — легкая разлагаемость кислотой с образованием кремнеземового студня. Первое время, до разработки способов механического

его отделения, это свойство и заставило видеть в нем непреодолимую помеху к рациональному использованию хибинского апатита. Нефелин широко доступен; из него сложены целые горные массивы, заключающие в себе миллиарды тонн породы. В результате их разрушения на протяжении миллионов лет образовались грандиозные наносы нефелиновых песков.

Из краткой характеристики этого минерала вытекает несколько соображений о возможностях его использования — простых, как четыре действия арифметики.

Можно себе представить вполне определенное число сочетаний составных частей нефелина при его использовании. Их нетрудно перечислить. Вот все эти составляющие поодиночке: щелочь, глинозем и кремнезем. Они же, взятые вместе, — нефелин как таковой. Затем эти составные части можно складывать попарно: щелочь с глиноземом, щелочь с кремнеземом и глинозем с кремнеземом. Таковы все мыслимые сочетания главных веществ, входящих в состав нефелина.

Предположим теперь, что мы избираем такую схему производственной переработки нефелина, как получение щелочи в сочетании с глиноземом. При этом естественно отделяется третье составляющее — кремнезем. Практически этого можно достичь путем отнятия кремнезема действием более сильных щелочей. Этот путь был намечен работами одного из соратников Ферсмана — Н. И. Влодавца. Таинственно звучащее «действие сильных щелочей» расшифровывается как спекание нефелина с известью; при температуре порядка 1300 градусов, то-есть несколько ниже температуры плавления, известь вступает во взаимодействие с кремнеземом; при этом освобождаются щелочь и глинозем.

А оставшиеся на свободе щелочи и глинозем — это не что иное, как алюминат, легко разлагаемый угольной кислотой, — исходное сырье для производства алюминия. Образующийся же при соединении нефелина с известью силикат кальция — это еще одно готовое сырье для получения цемента.

Ту же самую пару — щелочь с глиноземом — от кремнезема можно отнять и другим способом: воздействуя на нефелин сильными кислотами.

Извлекая глинозем путем соединения era с азотной кислотой, можно попутно получать калиево-натриевую селитру для удобрений. Взаимодействуя на ту же систему серной кислотой, можно получать глинозем, сульфат глинозема, квасцы и сернокислый аммоний.

В обоих случаях в качестве отброса получается гидрат кремнезема, так называемый силикагель, — поглотитель, незаменимый для многих химических производств.

Остановимся для полноты картины еще на одном примере: способе переработки нефелина путем отделения щелочей с оставлением глинозема в сочетании с кремнеземом. Эта система дает возможность использовать щелочные свойства нефелина.

Если попытаться определенным химическим воздействием отобрать у него его щелочь, о «охотно ее отдаст; затем ее можно вновь восстановить, например, поваренной солью. При этом получается активный нефелин, так называемый пермутит. Это вещество легко обменивает свой натрий на другие металлы или даже целые группы молекул. Этим пользуются для пермутитовой очистки воды в различных отраслях производства.

Мысль геохимика идет дальше. Нельзя ли, спрашивает он, постоянно отдавая щелочь и восстанавливая нефелин дешевой обработкой солью, через него переводить хлористый натрий в активное состояние щелочи? Нельзя ли, далее, отнять эту щелочь каким-либо активным реагентом, например угольной кислотой под давлением, и таким образом получать из нефелина соду и каолин?

В сущности, именно этот путь извлечения

щелочей уже использовался Эйхфельдом в его опытах нефелинования почв. Кислые болотные почвы теряют при этом свою избыточную (кислотность, а щелочи, в том числе и ценный калий, извлекаются растением. В природе, однако, при этом образуется каолин, а чаще всего выпадают гели (студнеобразные системы) глинозема и гели кремнезема [72] , причем первые в большей степени. Так в природных условиях из нефелиновых сиенитов на протяжении геологических времен образуются месторождения бокситов.

72

Гели образуются при застудневании растворов веществ, характеризующихся большими размерами молекул.

Задержимся на минуту на самой простой и, пожалуй, наиболее поучительной комбинации — на рассмотрении возможных применений нетронутой разложением тройной системы: щелочи — глинозем — кремнезем, то-есть нефелина в его естественном виде.

Оценивая его состав, геохимик прежде всего подчеркивает высокое содержание щелочей в сочетании с алюмо-кремниевым ядром, что говорит о возможности замены нефелином соды и сульфата в различных щелочно-силикатных процессах и полевого шпата в разнообразных отраслях промышленности, в которых тот применяется. Если в первом случае нефелин играет роль заменителя, то во втором он представляет собой особую ценность, так как по сравнению с полевым шпатом содержит много больше щелочей и глинозема, и потому экономически выгоднее. Отсюда вытекает применение нефелина для варки стекла, для изготовления различных эмалей и керамики.

На этом практические выводы из геохимического анализа не кончаются. Такая же простая цепь рассуждений приводит к возможности использования нефелиновых растворов для изготовления водонепроницаемых тканей и замены жидкого стекла. Своеобразное строение решетки нефелина привело одного из соратников Ферсмана, ныне выдающегося советского кристаллографа Николая Васильевича Белова к мысли об использовании нефелина в дублении кожи. Эта мысль вскоре получила практическое применение.

Здесь обращает на себя внимание взаимосвязь геохимии и техники: новые технологические приемы давали новое освещение природным процессам; техника помогала выяснению важнейших, проблем геохимии.

Разве простой и остроумный прием спекания нефелина с известью, пришедший, кстати оказать, на ум геологу, геохимику, не помогает разобраться в процессах природных скоплений корунда и диаспора? Разве достижения по флотации апатита и нефелина не поднимали совершенно новый для геохимии вопрос о флотационных процессах природных эмульсий в продуктах выделения расплавленных масс?

Разбор нефелиновой проблемы, показывающий (в самых общих чертах) ход мысли геохимика, приводит нас к наглядному постижению того, что именно Ферсман понимал под «созданием полезных ископаемых».

Нужны ли эти подробности? Ведь читатель не ждет ни истории геохимии, ни рассказа об использовании тех или иных производительных сил. Создание биографии ученого — вот задача автора. Но эта биография не может существовать вне науки. Нельзя рассказать о достижениях научной мысли, не упоминая о той почве, на которой они выросли, о том употреблении, которое плоды ее получили.

Мы начали наш маршрут, следуя за Ферсманом, с паломничества горстки храбрецов в «край непуганых птиц», с путешествий по оленьим тропам, с восторгов перед игрой самоцветов, а пришли к диаграммам, чертежам на ватмане, иероглифам химических формул и сухим колонкам расчетов. Но наука — это не живописный пейзаж, по которому можно пробежать скучающим взором из окна вагона. Это труд чудовищного напряжения, отнимающий у человека, который занимается наукой всерьез, все силы, все время, всю жизнь.