Библиотека - |Цифровое наследие|История|Архив|Библиотека|
Поиск
Выбрать язык
Анонс статей

Архивы рубрики ‘Библиотека’

postheadericon Опыт работы комбината «Североникель» по повышению культуры производства 1971 год. Редактор Л.К. Корнилова. [полный текст]

Время чтения статьи, примерно 35 мин.

00Опыт работы комбината «Североникель» по повышению культуры производства ЦВЕТМЕТ МОСКВА 1971 

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИНФОРМАЦИИ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ ОПЫТ РАБОТЫ КОМБИНАТА «СЕВЕРОНИКЕЛЬ» ПО ПОВЫШЕНИЮ КУЛЬТУРЫ ПРОИЗВОДСТВА МОСКВА 1971  год

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Обогатительно-металлургический цех

Флотационное разделение файнштейна

Обжиг и восстановление никелевого концентрата

Электролиз никеля  Производство кобальта

Производство серной кислоты

Производство минераловатных плит

Автоматизация производства

Энергетическое хозяйство

Контроль производства и качество продукции

Ремонтно-механическая служба         

Железнодорожный транспорт  

Обучение и повышение квалификации кадров

Медицинское обслуживание    

Организация питания       

Культура и отдых

Заключение

 

ОПЫТ РАБОТЫ КОМБИНАТА «СЕВЕРОНИКЕЛЬ» ПО ПОВЫШЕНИЮ КУЛЬТУРЫ ПРОИЗВОДСТВА (к Всесоюзной школе передового опыта «Культура производства и техническая эстетика на предприятиях цветной металлургии», проводимой на комбинате «Североникель» в 1971 г.)

Под общей редакцией главного инженера комбината «Североникель», лауреата Ленинской премии В.Я. Познякова

Аннотация

В брошюре освещается опыт работы коллектива комбината «Североникель» по повышению технического уровня и культуры производства в основных и вспомогательных цехах.

Большое внимание уделено рассмотрению внедренных мероприятий по оздоровлению и улучшению условий труда, профилактике профессиональных заболеваний и снижению травматизма, улучшению санитарно-бытового и культурного обслуживания трудящихся комбината.

Брошюру подготовил авторский коллектив комбината «Североникель»: Л.И. Агапов, Л.И. Брагин, М.А. Байкова, Е.Н. Годлевский, М.И. Захаров, Л.Д. Зеленов, П.А. Касаткин, А.С. Крылов, С.Е. Креймер, О.М. Кривовяз, П.А. Калупин, Ю.А. Кукаркин, П.В. Лялин, П.А. Орлов, В.И. Полевщиков, М.Л. Рахлина, В.И.Сахаров, Н.В.Соколов, Т.Ф.Сладкович, Ю.А. Слободин, Л.А. Тутаева, И.З. Цараков.

Редактор института «Цветметинформация» В.А. Шмурак

Комбинат «Североникель» – одно из крупнейших предприятий цветной металлургии Советского Союза, проектная мощность которого в настоящее время перекрыта в несколько раз. По первоначальному проекту было предусмотрено строительство фабрики для обогащения бедных вкрапленных руд и металлургического завода с электропечами, впервые примененными для плавки концентратов с высоким содержанием окиси магния. Уже во время строительства комбината были разведаны и начали разрабатываться богатые жильные руды месторождения «Ниттис-Кумужье».

Для плавки богатой кусковой руды построили шахтные печи, а для рудной мелочи отражательную печь на пылеугольном отоплении. Разделение файнштейна до 1956 г. велось двумя разделительными плавками на карабогазском сульфате натрия, вначале в вагранках, а в последующие годы – в шахтных ватержакетных печах.

В июле 1941 г. комбинат был эвакуирован, но уже весной 1942 г. начались восстановительные работы, и к ноябрю 1942 г. были пущены в эксплуатацию первая электропечь рудной плавки и конвертер в плавильном цехе. К концу Великой Отечественной войны полностью восстановили рудники и весь металлургический цикл, включая производство катодного никеля.          

 

В первые послевоенные годы из-за истощения запасов богатых жильных руд был внедрено магнитное и флотационное обогащение руд, освоено производство кобальта и платиноидных концентратов из шламов электролизного цеха.

Комбинат начал перерабатывать привозную руду и файнштейн комбината «Печенганикель».

За 1950-1960 гг. технологическая схема существенно изменилась. В плавильном цехе осуществлено извлечение кобальта из жидких конвертерных шлаков в файнштейн в специальных электрических печах и исключены малоэффективные отражательная и шахтная плавки руды; разработана и освоена новая технология получения окатышей из флотационных концентратов. Флотационное разделение файнштейна заменило дорогостоящую разделительную плавку. На обжиге никелевых концентратов многоподовые печи заменены печами КС. В цехе электролиза организовано получение богатых кобальтовых концентратов и цементационная очистка электролита от меди никелевым порошком в реакторах с кипящим слоем.

В 1959 г. на базе разведанного крупного Ждановского месторождения были начаты реконструкция и расширение комбината для дальнейшего совершенствования комплексного использования рудного сырья, повышения извлечения металлов и освоения новых видов продукции. Особое внимание было обращено на улучшение условий и повышение производительности труда.

В 1963-1964 гг. было освоено производство карбонильного никеля, в 1967 г. пущен сернокислотный цех, работающий на отходящих газах конвертеров и обжиговых печей никелевого производства, и в 1967-1968 гг. налажено производство термоизоляционных изделий из отвальных шлаков. В 1969 г. на комбинате освоена переработка богатой норильской руды и полуфабрикатов.

Сульфидные медно-никелевые руды содержат ряд полезных компонентов: серу, селен, теллур, серебро, палладий, платину, золото, большая часть которых находится в руде в ничтожно малых количествах. Более чем за тридцать лет создана технология, позволяющая с большой полнотой извлекать эти элементы из руды и получать их в виде чистых металлов и богатых концентратов. Сера идет на производство серной кислоты высокого качества.

Продукты металлургического производства – пыль сульфидов и окислов никеля и меди, окись углерода, сернистый газ, никелевые растворы – в разной степени токсичны.

Поэтому важнейшими в организации производства были и остаются задачи максимальной герметизации оборудования, исключения непосредственного контакта человека  с вредными веществами и внедрения механизированной и автоматизированной технологии с минимальными затратами ручного труда.

На комбинате проведена большая работа по снижению до минимума неблагоприятных воздействий среды на человека на всех стадиях технологического процесса. В последней пятилетке осуществлен переход от автоматизации отдельных технологических операций к созданию автоматизированных технологических линий с непрерывным режимом производства. В настоящее время в таких режимах работают все металлургические агрегаты, за исключением конвертеров на продувке, рудных штейнов и белого матта и электропечей для выплавки анодов и металлического кобальта (рис. 1).

 

Переход на непрерывные режимы с подачей продуктов по трубопроводам и конвейерам повысил производительность труда, стабилизировал технологические показатели и снизил потери металлов.

 1

Рис. 1. Схема комплексной переработки сырья

 

Утилизация сернистых газов, новые электрофильтры на электропечах и участке получения окатышей, на конвертерах в обогатительно-металлургическом цехе, реконструкция электрофильтров в рафинировочном цехе существенно снизили потери ценных металлов и очистили атмосферу. В последние годы на комбинате проделана большая работа по улучшению вентиляции и освещения рабочих мест, внедрению элементов производственной эстетики, благоустройству бытовых помещений, территорий и т.д.

Организованный в 1967 г. конкурс цехов и производственных участков «За культуру производства» с тщательно разработанной системой подсчета показателей и активно развернувшееся социалистическое соревнование коллективов за достижение призовых мест оказали большое влияние на повышение культуры производства на всех участках комбината. 

 

ОБОГАТИТЕЛЬНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ЦEX

Из основного рудного сырья – бедных вкрапленных руд комбината «Печенганикель» и местных рудников – на флотационных обогатительных фабриках ценные элементы извлекают в концентрат, содержащий 5-5,5% никеля – богатый продукт, но не пригодный для плавки без предварительной подготовки. На комбинате разработана технология получения из концентрата окатышей – прочных, обожженных шариков, являющихся идеальным материалом для плавки. Все подготовительные операции производятся с влажными материалами, в результате чего загрязнение воздуха вредной пылью исключается. Концентрат местной обогатительной фабрики перекачивают насосами по пульпопроводу в сгустители и затем на вакуум-фильтры участка подготовки шихты, расположенного рядом с отделением руднотермических печей. Концентрат смешивается с пыля ми, полученными в пылеулавливающих устройствах, и кеками – влажными отходами гидрометаллургических цехов – и на чашевом грануляторе превращается в окатыши. Их упрочняют обжигом На ленточной агломерационной машине и по трубчатому конвейеру подают на плавку. Газы агломерационной машины очищаются в электрофильтрах, а запыленный воздух из мест перегрузок окатышей – в ротоклонах.

Большая часть рудного сырья комбината «Печенганикель» поступает в виде окатышей. Окатыши и руду плавят на штейн в руднотермических печах с тремя электродами диаметром 1200 мм, мощностью 30 тыс.ква.

В шихту электропечей вводят оборотные шлаки, привозные металлсодержащие материалы, кварцевый флюс и восстановитель – антрацитовый штыб. Плавку ведут на шлаки, содержащие не менее 42% кремнезема, в глубокой ванне в весьма интенсивном режиме.

Значительная удельная мощность электропечей, достигающая 500 ква на 1 м2, обеспечивает высокий удельный проплав шихты при минимальном расходе электроэнергии. Внедрение процесса окатывания концентратов, пылей и кеков обеспечило получение сухой шихты, имеющей достаточную газопроницаемость, Вместе с внедренным в последние годы непрерывным режимом загрузки печей это существенно улучшило условия труда и повысило культуру производства в электропечном переделе цеха. Процесс плавки в электропечах протекает стабильно, значительно снизилось количество «хлопков», в результате которых масса мелкой шихты выбрасывается через сводовые отверстия, ухудшая санитарное состояние производственной среды на рабочих площадках электропечи. Коллективом цеха был разработан и внедрен комплекс технических мероприятий, позволяющих значительно увеличить надежность работы отдельных узлов металлургических агрегатов и вместе с тем облегчить и оздоровить условия труда на плавильном участке цеха. Так, на всех электропечах цеха внедрено глубинное охлаждение футеровки медными холодильниками, что значительно увеличило кампанию электропечей. В настоящее время испытан и внедряется на руднотермических электропечах электромеханический перепуск электродов, который значительно облегчит труд плавильщиков. Загрузка электропечей полностью механизирована, заданный электрический режим поддерживается автоматически. При электроплавке выделяется значительное количество газов, содержащих пыль и сернистый ангидрид. Эти газы через мощные вертикальные газоходы, сооруженные в торцовых секциях свода каждой печи, удаляют в сборный коллектор. Перед сбросом в дымовую трубу газы очищают от пыли в электрофильтрах на полупроводниковых выпрямителях.

Для удаления газа над сводами печей сооружены специальные аспирационные устройства. В местах выпуска продуктов плавки имеются специальные колпаки, при помощи которых газы вентиляторами удаляются из цеха. Открывание шпуров производится прожиганием кислородом, подведенным на рабочую площадку, что исключает затраты тяжелого ручного труда. Желоба для выпуска шлака и стены печей охлаждают водой, в результате горновые защищены от теплового воздействия и удлинен срок службы элементов печи. Закрывают шпуры специальным пневматическим устройством (пневмопушкой).

Штейны руднотермических печей, содержащие 10,8% Ni, 12,03% Сu и до 0,41% Сo, продувают на файнштейн в горизонтальных конвертерах. Конвертерные газы очищают от пыли в электрофильтрах и направляют на сернокислотное производство. Конвертерные шлаки ковшами подают в специальные печи для восстановления кобальта и обеднения до кондиций отвальных шлаков. В качестве восстановителя используют антрацитовый штыб. Процесс проводят в две стадии с извлечением кобальта в штейн. Для лучшего распределения металлов между шлаком и штейном в кобальтовые печи заливают большую часть более бедных штейнов рудных печей.

В результате при переработке сырья, содержащего лишь около 0,2% Со, в файнштейн извлекают более 80% Сo. Одновременно переработка всех конвертерных шлаков в отдельном цикле исключила возврат магнетита в ванны руднотермических печей и снизила потери металлов. В общей массе отвальных шлаков рудных и кобальтовых печей содержится 0,08% Ni, 0,14% Сu и 0,03% Сo. Отвальные шлаки рудных печей, содержащие около 22% закиси железа, используют для производства термоизоляционных плит. Обогащенные кобальтом штейны возвращают в конвертеры и продувают на файнштейн, содержащий около 37-38% Ni , 36-37% Сu и до 2% Сo. Файнштейн разливают в песчаные формы и подвергают замедленному охлаждению до получения необходимой для последующего флотационного разделения кристаллической структуры.

Новые электропечи для извлечения кобальта из жидких конвертерных шлаков расположены каскадом, с непосредственной передачей шлака первой стадии обеднения по желобу на вторую, что значительно уменьшило трудоемкость обслуживания и загрузку мостовых кранов главного пролета.

Внедренное на печах глубинное охлаждение футеровки водоохлаждаемыми медными холодильниками резко повысило стойкость футеровки и предохранило рабочих от теплового воздействия. Освоена и успешно эксплуатируется система гидравлического управления электродами. Все кобальтовые печи оборудованы специальными самоходными домкратными тележками для замены сводов. Их используют также и при замене электродозажимов.

Машинисты мостовых кранов, транспортирующих ковши со штейном, работают в верхней зоне цеха в наиболее загрязненной атмосфере, поэтому в кабинах всех мостовых кранов имеются специальные вентиляционные установки. Воздух в кабину поступает через челноковое воздухозаборное устройство из воздухопровода, расположенного вдоль всего пролета цеха.

Конвертеры оборудованы подвижными напильниками, дымососы отсасывают богатые сернистым ангидридом газы и подают их через электрофильтры в систему сернокислотного цеха для переработки на серную кислоту.

С пуском и освоением сернокислотного производства была проведена большая работа по совершенствованию газоходного тракта конвертерного передела. В цехе была внедрена улучшенная конструкция напыльника, позволившая обеспечить снабжение сернокислотного производства газом необходимой концентрации. Газоходы с плавающими шнеками обеспечивают полную герметичность и механизацию уборки пыли. На плавильном участке ранее пролет для разлива и охлаждения файнштейна был очень тесным. Введение в строй нового светлого остывочного пролета значительно улучшило и оздоровило условия труда. Установка для перепуска кранов, ранее находившаяся в центре участка в одном из загазованных мест цеха, перенесена в новый остывочный пролет, что улучшило условия труда работников кранового хозяйства и повысило качество ремонта кранов. Освободившуюся площадь бывшего остывочного пролета используют для хранения огнеупорных материалов, футеровки штейновых ковшей и проведения других вспомогательных операций.

На большинстве производственных участков цеха оборудование окрашено согласно утвержденным рекомендациям по окраске. Оборудованы питьевые пункты.

Почти на каждом переделе и участке цеха построены новые или реконструированы старые вспомогательные помещения для ремонта. За прошедшую пятилетку проведены  большие работы по благоустройству, планировке и асфальтированию территории цеха. Очередными задачами повышения культуры производства в обогатительно-металлургическом цехе являются упорядочение шихтового хозяйства с организацией весовой шихтовки материалов, перевод разлива файнштейна в футерованные графитовыми плитами изложницы и ликвидация загазованности конвертерного пролета. В 1971-1972 гг. намечено построить специальный узел приема привозных окатышей с более коротким герметичным трактом подачи в шихтовые бункера, расширить и реконструировать шихтовые бункера для внедрения автоматической весовой дозировки оптимальной шихты.

 

 ФЛОТАЦИОННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ ФАЙНШТЕЙНА

Файнштейн плавильного цеха комбината «Печенганикель» и обогатительно-металлургического цеха комбината «Североникель» в слитках весом до 20 т поступает в дробильное отделение участка флотации.

Еще год назад в этом отделении блоки файнштейна размером 2500×1500 мм разбивали бабой с помощью электромостового крана до 700 x 800 мм. Куски вручную (по одному-два) подавали в загрузочный лоток дробилки крупного дробления. Это была малопроизводительная и небезопасная работа, с большими затратами ручного труда. Сейчас на раскалывании блоков файнштейна работает сконструированная и изготовленная на комбинате копровая дробилка. Применение ее позволило исключить ручной труд и обеспечило получение оптимального по крупности продукта. Разбитый файнштейн пластинчатым питателем, установленным под разбивочной решеткой копровой дробилки, равномерно подается в щековую дробилку. Этим достигается более эффективная работа всех последующих стадий дробления и грохочения. Ввод в действие узла грохочения позволил стабилизировать расход дробленого файнштейна в мельницы и повысить производительность отделения измельчения.

Реконструкция дробильного отделения позволила значительно улучшить и оздоровить условия труда. В отделениях среднего, мелкого дробления и грохочения, оснащенных  совершенной аспирацией и системами обеспыливания и гидроуборки, установлены отопительные системы.

Большая работа по повышению культуры производства проделана за последние три-четыре года в главном корпусе участка разделения файнштейна. Высокий технический и общеобразовательный уровень технологов главного корпуса позволяет успешно решать сложные задачи по совершенствованию технологии и автоматизации, процессов. На участке практически нет ни одного отделения, где бы не проводили работу по улучшению условий труда.

В отделении измельчения внедрены системы автоматического контроля технологических параметров и системы стабилизации питания мельниц и плотности сливов классификаторов.

Механизирована операция пересортировки шаров. Ведутся работы по внедрений установки механической загрузки оборотов. В отделении флотации внедрена система непрерывного контроля за содержанием металлов с помощью рентгеноспектральных анализаторов «Поток», созданных ВНИКИ «Дветметавтоматика» (рис.2). На их основе и при использовании расходомеров твердого и импульсных реагентных питателей ПРИ-1 была разработана и внедрена в процесс флотации система автоматической дозировки ксантогената. Внедрение только этих двух систем автоматического контроля и стабилизации процесса флотации позволило высвободить пять рабочих ОТК и химиков, более чем на 10% снизить количество загрязняющих металлов в концентратах и дало экономический эффект в сумме около 300 тыс. руб.

Постоянное совершенствование технологических схем, внедрение скоростной флотации, перевод шиберов флотокамер на пневмопривод позволили вдвое перекрыть проектную мощность второй секции флотации, снизить удельные расходы реагентов и электроэнергии и добиться высоких качественных показателей при разделении медистых файнштейнов.

В 1970 г. успешно закончены промышленные испытания по использованию в технологическом процессе оборотной воды. Удельный расход свежей воды снизился на участке разделения файнштейна на 2 м3/т, благодаря чему значительно сократились безвозвратные потери со сточными водами.

 

2Рис. 2. Рентгеноспектральных анализаторов «Поток» на участке разделения файнштейна.

 

В отделении обезвоживания вместо используемых ранее рамных фильтр-прессов для контрольной фильтрации сливов сгустителей применяют свечевые фильтры с тканевой фильтрующей поверхностью, исключающие трудоемкую ручную операцию по очистке ткани от осадка. Все операции по обслуживанию свечевых фильтров, кроме замены полотен, механизированы и автоматизированы. При применении свечевых фильтров получается более чистый фильтрат, и они производительнее рамных фильтр-прессов.

При обслуживании барабанных вакуум-фильтров автоматизирована откачка фильтрата и механизирована регулировка вентилей на разгрузке сгустителей. На всех вертикальных насосах выполнена схема автоматического включения при заполнении зумпфа и отключения при его опорожнении.

Участок разделения файнштейна является одним из самых высокомеханизированных и комплексно-автоматизированных не только в рафинировочном цехе, но и на комбинате.

 

3Рис. 3. Пульт автоматики на участке разделения файнштейна.

 

Проделана большая работа по повышению культуры производства и внедрению элементов промышленной эстетики. На участке разделения файнштейна переоборудован пульт автоматики (рис. З), заново оформлены мастерские КИПиА и слесарная. В красном уголке участка оформлены стенды, освещающие работу коллектива, его участие в культурно-массовых мероприятиях цеха и комбината. Коллектив участка первым на комбинате завоевал звание «участка коммунистического труда».

 

ОБЖИГ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ НИКЕЛЕВОГО КОНЦЕНТРАТА

В новом обжиговом отделении применен, так же как и на установке шихтоподготовки, гидротранспорт концентрата, сгустители размещены в обжиговом отделении, а вакуум-фильтры – над обжиговыми печами КС, заменившими ранее применявшиеся многоподовые печи. Это позволило устранить выделение пыли при транспортировке сухого концентрата и налипание влажных материалов на стенки бункеров и течек.

Воздух в фильтровальное отделение подается от центральной вентиляторной станции. Применение винипластовой обшивки приемной воронки и бункера-дозатора специальной конструкции (вращающийся обращенный конус) ликвидировало ручной труд на загрузке. Дозировку и загрузку концентрата и пыли производят автоматически с центрального пульта цеха. Поточная непрерывная линия переработки файнштейна, начавшаяся на дробильном узле, продолжается непрерывно работающей печью КС. Тепловой, тяговый и воздушный режимы печи КС регулируются автоматически. В обжиговом отделении используют не только тепло газов в котлах-утилизаторах, но и серу концентрата. Сернистый газ из печи КС после охлаждения в котле очищается от пыли в электрофильтре и направляется в сернокислотный цех. При обжиге флотационного никелевого концентрата пыль из электрофильтров убирают пневмотранспортом, что уменьшает потери ценного металла и значительно улучшает условия труда.

Перевозку горячего «огарка», насыщенного сернистым газом, и загрузку обжиговой печи раньше производили на тележках вручную, а затем на электрокарах. Сейчас эта операция ликвидирована – обжиговая печь размещена над трубчатой печью, и огарок непрерывно поступает в нее по специальной трубе.

Выплавка анодного никеля в электропечах – один из самых тяжелых и трудоемких переделов на всех заводах, что объясняется высокой температурой (1500°С) выплавляемого металла, наличием громадного факела горячих газов, выбивающегося из рабочего окна печи, большого количества шихтовых материалов, загружаемых за смену вручную. Новая технология предварительного восстановления огарка обжиговых печей (закиси никеля) в трубчатых печах, внедрение больших закрытых электропечей с отводом газов, созданных по заказу комбината, просторные и удобные рабочие места, полностью механизированный процесс завалки шихты преобразили труд на этом участке.

Инженеры комбината в содружестве со специалистами СКБ ЦМ при Гинцветмете на экспериментальном стенде отрабатывают новый метод отливки анодов – создают технологию и оборудование, которые значительно облегчат труд металлурга на этой операции.

 

4Рис. 4. Центральный пульт автоматики рафинировочного файнштейна.

Контроль и управление процессами в цехе осуществляют с центрального пульта автоматики (рис. 4).

 

ЭЛЕКТРОЛИЗ НИКЕЛЯ

Электролитическое рафинирование – конечная стадия получения катодного никеля. В анодном пространстве электролизной ванны происходит растворение анодов из чернового никеля, содержащих 90% Ni , 4,5-5,0 % Сu и 2-2,5% Сu, 2,3% Fe и около 0,5% S.

 Загрязненный примесями раствор-анолит подают в очистное отделение, после чего чистый никелевый раствор-католит возвращают в катодную ячейку ванны. Электролитическое осаждение никеля вначале производят в специальных матричных ваннах, с получением тонких никелевых катодов – основ, осаждаемых на титановых матрицах, а затем после обрезки кромок и приварки подвесок основы завешивают в катодные ячейки ванн для осаждения товарного никеля (рис. 5). Катодная ячейка отделяется от анодного пространства ванны диафрагмой из ткани, поддерживающей католит в ячейке и таким образом исключающей проникновение примесей анолита в товарный металл.

 

5Рис. 5 Пролет электролизных ванн.

 

Растворы никелевых солей, попадая на кожу человека, вызывают «никелевую» экзему. Аэрозоли никелевых солей, попадая в дыхательные пути, раздражают и при длительном контакте разрушают слизистые оболочки носа и дыхательных путей. Поэтому основное внимание на комбинате направлено :к> создание аппаратуры и технологии, исключающих контакт человека с растворами и аэрозолями.

 

Система автоматического регулирования разработана сотрудниками ВНИКИ «Цветметавтоматика» совместно с работниками комбината после изучения процессов очистки электролита непосредственно на действующем оборудовании, в лаборатории и на математических моделях.

Особое внимание уделялось созданию новых датчиков и регулирующих клапанов, пригодных для измерения и регулирования параметров агрессивных сред, а также специальной регулирующей аппаратуры.

В связи с повышенной агрессивностью и влажностью среды были выбраны пневматическая аппаратура, датчики и отборные устройства в титановом исполнении. Управление технологическими процессами очистного отделения осуществляется в настоящее время системой автоматики, объединяющей более ста локальных схем автоматического регулирования и контроля. Наиболее характерными являются схемы регулирования кислотности электролита, уровня в емкостях, давления растворов и пульп в трубопроводах, расхода воды, кислоты и электролита.

Широко применяют пневматические компенсационные датчики серии «900», разработанные ВНИКИ «Цветметавтоматика». Для регистрации параметров используют пневматическую систему «Старт».

В настоящее время начинают переходить на новую государственную систему приборов.

Управление технологическими процессами всех переделов гидрометаллургического отделения осуществляется с центрального пульта управления (рис. 6). Двусторонняя селективная связь оператора со всеми рабочими местами позволяет оперативно вмешиваться и реагировать на малейшие отклонения параметров технологического режима от заданного на всех переделах и своевременно устранять неполадки.

Оператор должен быть предельно внимательным, так как перед ним сотни приборов. Именно это учитывалось при реконструкции операторской. Все приборы вмонтированы в панели спокойных светлых тонов. Мнемосхемы процессов выполнены контрастными четкими линиями различных цветов. В подвесной потолок вмонтированы светильники с люминесцентными лампами, дающие рассеянный свет. Пол покрыт релином темно-салатного цвета, батареи центрального отопления закрыты декоративной решеткой. В помещении операторской имеется уголок отдыха для операторов (столик, мягкие кресла, цветы). От помещения цеха операторская отделена тамбуром, что позволяет поддерживать в помещении тишину.

 

 6

Рис. 6. Центральный пульт автоматики электролизного цеха.

 

Внедрение изделий из титана явилось важнейшим этапом повышения экономической эффективности производства и улучшения условий труда. Высокая коррозионная стойкость в агрессивных средах никелевого производства сделала титан незаменимым материалом для изготовления насосов, запорной и фильтровальной аппаратуры. Внедрение титановых свечевых фильтров с керамическими фильтрующими элементами позволило целиком исключить ручной труд на фильтрации, уборке рабочего места, ликвидировало переливы растворов, оздоровило атмосферу производственной- среды, позволило сократить в 2 раза содержание аэрозолей в воздухе производственных помещений.

В настоящее время свечевые титановые фильтры переведены на программное управление.  Замена в электролизном отделении нержавеющих матриц титановыми облегчила физический труд рабочих, увеличила долговечность матриц в 10 раз и сократила выход брака основ. Внедрение титановых замков для крепления диафрагм с механизированной их натяжкой значительно повысило производительность труда. Диафрагмы катодных ячеек изготовляли из льнолавсанового брезента. В настоящее время прошла испытание и внедряется в производство новая ткань из поливинилспиртового волокна (куралон), срок службы которой в 2-3 раза превышает срок службы льнолавсанового брезента. Это позволит сократить расход ткани и повысить производительность труда.

Во втором корпусе на двух сериях электролизных ванн футерованные желоба для слива анолита в сборники заменены фаолитизированными трубами большого диаметра, что позволило резко сократить выделение аэрозолей никеля. Помимо улучшения условий труда это исключило и тяжелый ручной труд по очистке желобов от шлама. Все операции по обслуживанию электролизных ванн производят специальными кранами. На рабочих площадках и складе готовой продукции используют электропогрузчики.

Промывку никеля ведут непрерывно. Это сокращает расход пара, воды и улучшает качество промывки. Оборудовано новое помещение для натяжки диафрагм, что улучшило условия труда рабочих.

На складе готовой продукции созданы поточные линии с подпольными закрытыми транспортерами. Значительную часть никеля отгружают потребителям в пакетах оригинальной конструкции. Это повысило производительность труда обработчиков катодов, уменьшило шум в помещении и снизило затраты на тару.

В отделении электролиза проведена большая работа по улучшению организации производства, условий труда, осуществлена четкая взаимосвязь между технологическими операциями и распределением рабочего времени. Одним из мероприятий по организации труда явился перевод части рабочих на трехсменную работу без ночной смены. При этом продолжительность смены осталась шестичасовой.

На складе готовой продукции при работе по восьмичасовому графику, в период ремонта гильотинных ножниц, обработчики катодов простаивали. Внедрение нового графи  ….утерян лист №21

…Продолжение лист № 22 воды закрыты шифером светлой окраски. Здесь же размещены четыре художественных панно, которые придают помещению деловой и праздничный вид. На второй рабочей площадке находится художественный сменный стенд-панно, закрывающий скрапомойку. Стенд прост в изготовлении и легко заменяется. В галерее, соединяющей два электролизных корпуса, на красочных стендах приводятся технико-экономические показатели работы цеха. В ней размещены стенды социалистических обязательств цеха, отделений и служб, стенды гражданской обороны, ветеранов войны и труда и Доска почета (рис. 8).

 8

Рис. 8. Стенд наглядной агитации в цехе электролиза никеля.

 

ПРОИЗВОДСТВО КОБАЛЬТА

Сырьем для производства кобальта служит кобальтовый концентрат, получаемый в цехе электролиза никеля при очистке анолита от кобальта.

За последние годы на комбинате «Североникель» производство кобальта существенно изменилось. Была усовершенствована технология, возрос уровень автоматизации и механизации производства.

Важнейшим этапом был перевод гидрометаллургических переделов на непрерывный автоматический процесс.

Тяжелый ручной труд на фильтр-прессах значительно облегчен в результате внедрения шнековой выгрузки кека из поддона.

До недавнего времени прокалка гидроокиси кобальта осуществлялась в камерных печах сопротивления, что было связано с применением тяжелого ручного труда. В настоящее время успешно работает факельная трубчатая вращающаяся печь, позволившая полностью механизировать процесс прокалки. Намеченная в ближайшее время замена существующего дизельного топлива пропаном при отоплении вращающейся трубчатой печи повысит культуру производства.

Последовательная система тельферов в совокупности с перемещением слитков по рольгангам, контейнерная упаковка слитков металлического кобальта значительно облегчают труд на складе готовой продукции.

В отделении осуществлены мероприятия, позволяющие создать наиболее благоприятные условия труда. Деревянные вытяжные конусы на пачуках были заменены титановыми с большим диаметром вытяжной трубы. Долговечность, отсутствие неплотностей титанового вытяжного конуса дали возможность ликвидировать выбивание газов в атмосферу отделения. Значительно улучшился внешний вид пачуков. В систему вытяжной вентиляции ‘из плавильных печей входят вентиляторы высокого давления и пенные аппараты. Последние были заменены более совершенными ротоклонами с вентиляторами среднего давления. Помимо улучшения условий труда на рабочих местах плавильщиков снизился производственный шум в вентиляционном помещении.

В результате внедрения новых технологических процессов, механизации и автоматизации целого ряда операций, улучшения организации труда производительность труда за пятилетку возросла на 96%.

 

ПРОИЗВОДСТВО СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

 Серную кислоту получают контактным способом из газов от печей КС обжига никелевого концентрата и конвертеров плавильного цеха. Газы поступают для очистки в сухие электрофильтры, затем в промывном отделении проходят последовательно через две промывные башни и окончательно очищаются от примесей в мокрых электрофильтрах. В сушильно-абсорбционном отделении (рис. 9) на каждой системе установлены две сушильные башни и два абсорбера. Контактное отделение цеха оборудовано трехполочными контактными аппаратами с двумя промежуточными и выносными теплообменниками.

 9

Рис. 9. Сушильно-абсорбционное отделение сернокислотного цеха 

 

Все оборудование цеха, за исключением отстойников селенистого шлама, размещено в кирпичных зданиях с хорошим естественным освещением и проветриванием, с пристройками, в которых помещены пульты управления, бытовые помещения, ремонтные и хозяйственные службы. Бытовые помещения централизованы и соединены со всеми корпусами теплыми переходными галереями. Емкости склада кислоты и насосная также находятся в закрытом отапливаемом здании. Кислота в электролизный цех, являющийся ее основным потребителем, подается насосами со склада.

Высокие технико-экономические показатели достигнуты в значительной мере благодаря многочисленным усовершенствованиям оборудования, схем управления и технологии, осуществленным при строительстве и эксплуатации цеха.

В промывном отделении уже во время строительства цеха удалось механические выпрямители для мокрых фильтров типа АФАП заменить кремниевыми АРС-250, что позволило исключить приточную вентиляцию в подстанции мокрых электрофильтров, дало возможность при наличии резервной шины подключать любой агрегат к любому электрофильтру, улучшить условия труда ремонтного и обслуживающего персонала и сократить время на планово-предупредительные ремонты.

Широкое распространение получили пластмассы. Все свинцовые нагнетательные кислотопроводы ввиду их плохих эксплуатационных свойств в условиях цеха были заменены полиэтиленовыми, освинцованные колена – стальными фаолитизированными, нижний забор циркуляционных сборников был переделан на сифоны Ду-200 из полиэтилена; изготовлены и внедрены в производство брызгала из полиэтилена на вторых промывных башнях и частично коллекторы ввода и вывода кислоты антегмитовых оросительных холодильников. Осуществлена футеровка крыши отстойника промывной кислоты полиэтиленом вместо свинца. Из винипласта изготовлены и установлены напорные бачки вторых промывных башен, гидрозатворы электрофильтров и другое оборудование.

Необходимо остановиться на применении деталей и элементов оборудования из титана. Титан показал удовлетворительную коррозионную стойкость при отсутствии в газах значительных количества фтора и хлора. Уже в 1968 г. были установлены титановые задвижки на насосах циркуляционных сборников.

В настоящее время все секции электрофильтров из свинца заменены титановыми.

Проведены мероприятия, позволившие увеличить надежность работы нагнетателей, переведя их на дистанционное управление с центрального пульта, и ликвидировать должность машиниста.

Монтируется установка для механизированной выгрузки контактной массы из аппаратов, что позволит ликвидировать тяжелый ручной труд.

Еще до пуска сернокислотного цеха в 1966 г. начали заниматься вопросами культуры производства и внедрения элементов технической эстетики. В цехе была создана специальная комиссия по культуре производства и эстетике.

Объемно-планировочные и конструктивные решения производственных и бытовых зданий, четкий генеральный план потенциально позволяли создать цех, отвечающий современному уровню культуры производства.

Пропаганда технической эстетики и культуры производства дала положительный результат: каждый рабочий цеха осознал, что обстановка, в которой он начинает свой трудовой день, должна благотворно влиять на его самочувствие, вызывать ощущение жизнерадостности, желание трудится еще лучше и что создание такой обстановки, ее совершенствование в значительной мере зависят от него. Это позволило вовлечь практически всех трудящихся цеха в работу по повышению культуры и эстетики производства.

Первым этапом в решении этих вопросов было доведение до нормы санитарно-гигиенических и микроклиматических параметров в производственных и бытовых помещениях. В связи с этим особое значение приобрели вопросы производственной вентиляции, естественного и искусственного освещения, а также мероприятия по борьбе с шумом, вибрацией и теплоизлучением. В этот период были реконструированы приточные вентиляционные системы контактного отделения; доведена до нормы освещенность рабочих мест, пролетов и переходных площадок с одновременной заменой светильников типа СХМ с лампами накаливания светильниками типа ШОД 2 x 40 с люминесцентными лампами; улучшено естественное освещение механической мастерской в сушильно-абсорбционном отделении; проверена эффективность теплоизоляции аппаратов и газоходов контактного и пускового узлов; увеличена толщина теплоизоляционного слоя на крышках контактных аппаратов; изменена схема отсоса сернистого ангидрида и паров серной кислоты из всех хранилищ и циркуляционных сборников кислоты; установлены полиэтиленовые сифоны на сборниках промывной кислоты.

Благодаря этому атмосфера во всех отделениях цеха по загазованности, температуре и влажности стала соответствовать санитарным нормам. Внедрение электрических нагревателей газа, насосов и арматуры из титана, использование новых антикоррозионных материалов, применение схемы автоматического регулирования разрежения на выходе из второй ступени мокрых электрофильтров, реконструкция коллектора для залива кислоты в железнодорожные цистерны, монтаж установки для механизированной выгрузки отработанного катализатора из контактных аппаратов значительно повысили культуру производства и производительность труда. Этому же способствует четкое выполнение графиков планово-предупредительных ремонтов, закрепление за сменами участков производственных зданий со всем установленным оборудованием и материальная заинтересованность трудящихся в образцовом содержании всего оборудования и помещений.

Большое внимание в цехе уделяется правильной эксплуатации производственных зданий. Соблюдение технологического режима, наладка и правильная эксплуатация систем вентиляции, поддержание чистоты, регулярное проведение текущего ремонта помещений – повышают эстетику и культуру производства.

Устройство и оборудование санитарно-бытовых помещений цеха отвечают особенностям производства и соответствуют санитарным нормам. Санпропускники, фотарии и сушилки для спецодежды и спецобуви оборудованы приточной и вытяжной вентиляцией, имеют, естественное и искусственное освещение. Одежду хранят в металлических шкафах. В бытовых помещениях функционирует пункт по ремонту чистой спецодежды. Здравпункт цеха имеет кислородную палатку, ингаляторий и все необходимое медицинское оборудование для оказания первой медицинской помощи.

За 1968-1970 гг. в цехе проведена большая работа по внедрению элементов производственной эстетики. Эту работу осуществляли по плану, являющемуся составной частью плана научной организации труда, ее координировал сектор промышленной эстетики лаборатории НОТ комбината. С учетом современной планировки, новых отделочных материалов, красивой осветительной арматуры произведена реконструкция большинства служебных помещений, красного уголка, технического кабинета, медпункта, химической лаборатории, пультовых и коридоров. В помещении пульта промывного отделения оформлена зона отдыха с фонтаном, цветами и аквариумом (рис.10). В переходных галереях между производственными корпусами оборудованы цветочные оранжереи (рис. 11). Растения оздоровляют воздух, создают уют и положительно воздействуют на психику работающих.

 10

Рис. 10. Уголок отдыха в помещении пульта промывного отделения   

 11

Рис. 11. Оранжерея в переходной галереи сернокислотного цеха.

 

В соответствии с рекомендацией цветовой отделки, разработанной сектором промышленной эстетики лаборатории НОТ комбината, во всех отделениях цеха произведена окраска технологического и подъемно-транспортного оборудования, газоходов и кислотопроводов, строительных конструкций и металлических площадок для обслуживания оборудования.

В административно-бытовых и производственных помещениях цеха размещены стенды наглядной агитации.

Чистота помещений и воздуха в значительной степени зависит от благоустройства и озеленения территории, поэтому здесь проведена планировка территории, посажены многолетние травы, оформлен зеленым дерном откос со стороны заводской площади, приведены в порядок пешеходные дорожки, окрашены все эстакады, освещена территория цеха.

Выполнение комплекса мероприятий по культуре и эстетике производства в значительной мере способствовало перекрытию проектной мощности цеха, существенному повышению качества серной кислоты, росту производительности труда, улучшению других технико-экономических показателей и позволило сделать важный шаг на пути превращения производственных помещений в «чистые, светлые, достойные человека лаборатории» (В.И.Ленин. Поли, собр. соч., т.23, стр. 94.)

 

ПРОИЗВОДСТВО МИНЕРАЛОВАТНЫХ ПЛИТ

На комбинате осуществлена переработка отвальных шлаков для производства минераловатных плит – ценного строительного материала.

Отвальные шлаки от электропечей рудной плавки доставляют в отделение переработки горячих шлаков в шлаковозах по железной дороге. Вся линия производства термоизоляционных материалов электрифицирована, механизированы операции по уборке шлаков.

При вводе в эксплуатацию технологической линии по производству минераловатных плит выявлены существенные недостатки: высокая загазованность и запыленность рабочих мест, большой выход брака из-за недостаточной скорости прососа нагретого воздуха через минераловатный ковер в камере полимеризации, преждевременная полимеризация в камере волокнообразования, высокий расход фенолспиртов (до 25 кг/м3). Для устранения этих недостатков работниками комбината была реконструирована вся технологическая линия: изменена схема подачи теплоносителя в камеру полимеризации, в камере волокнообразования установлен дополнительный отсос отработанных газов, стенки камеры присоединения кессонированы, цементный пол заменен мозаичным с мраморной крошкой.

Работниками отделения совместно с лабораторией НОТ было налажено получение непрерывной и равномерной струи расплава из печи, обеспечена однородность расплава по химическому составу и разработан оптимальный график работы электропечи. Установлены максимальные уровни залива шлака над шлаковой леткой (650 мм), перепад уровней шлака (250 мм), остаточная ванна (400 мм). В результате проведения этих мероприятий загрязнение воздуха на рабочих местах стало ниже санитарной нормы, значительно уменьшился выпуск брака, снизился расход материалов и электроэнергии на единицу продукции.

 12

Рис. 12. Линия полимеризации на участке переработке горячих шлаков.

 

Электрификация линии по производству минераловатных изделий (рис. 12) позволила превысить проектную мощность более чем в три раза.

 

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

Для комбината «Североникель» характерны высокий уровень автоматизации основного производства и энергетических объектов, оснащение всех производственных участков необходимыми контрольно-измерительными приборами.

Уже в 1960 г. на комбинате были полностью автоматизированы насосные станции рудничного водоотлива, на телемеханическое управление переведено несколько насосных станций системы водоснабжения, осуществлено дистанционное управление вентиляторами в шахтах и т.д. В результате было высвобождено около 100 человек дежурного персонала.

Более сложной задачей оказалась механизация и автоматизация металлургического производства, для быстрого решения которой необходимо непосредственное участие технологов. Для этого во всех основных цехах были созданы службы автоматики и контрольно-измерительных приборов.

При реконструкции комбината были внедрены непрерывные процессы и прогрессивное оборудование, которые позволили автоматизировать и механизировать трудоемкие процессы и операции.

Первым цехом, где развернулись работы по комплексной механизации и автоматизации, был электролизный. Работы по автоматизации процессов очистки электролита выполнялись параллельно с усовершенствованием технологии и аппаратуры очистного отделения и переводом переделов на непрерывные режимы. В первую очередь было осуществлено автоматическое регулирование процессов очистки раствора от меди и кобальта. Вторым этапом было внедрение систем автоматического регулирования процессов очистки электролита от железа, передела производства карбоната никеля, осуществлена схема стабилизации и регулирования потоков раствора по всему циклу очистки.

К 1964 г. в корпусе № 1 были закончены и отработаны схемы регулирования процессов очистки от железа и кобальта, найдено правильное решение автоматизации процессов получения карбоната никеля и очистки раствора от меди и транспортировки электролита по очистному отделению.

Работы, выполненные в очистном отделении, обеспечили комплексную автоматизацию процесса очистки электролита в новом корпусе цеха электролиза, ритмичную работу очистного отделения и исключили переливы и потери растворов.

Одной из важных составных частей общего комплекса работ является диспетчеризация энергоснабжения. Проект диспетчеризации предусматривает организацию центрального диспетчерского пункта в помещении бывшей подстанции № 1, на котором будут сосредоточены телеконтроль и телеуправление всеми объектами электро-, тепло-, водо- и воздухоснабжения комбината. Система диспетчеризации оснащается бесконтактными телемеханическими устройствами типа «Радиус». Кроме собственно диспетчеризации предстоит выполнить значительный объем работ по автоматизации энергетических объектов. На комбинате организуется вычислительный центр с ЭВМ для автоматизации планово-экономических расчетов, текущего планирования и учета. Внедрение автоматизации в сферу управления предприятием потребует серьезной и длительной разработки программ и подготовки персонала, но эти затраты быстро окупятся.

Интенсивное развитие систем автоматического регулирования на комбинате было бы невозможным без обеспечения надежности их работы, без создания хорошей базы для ремонта, наладки и проверки приборов.

В цехе автоматики и контрольно-измерительных приборов централизованы ремонт, реконструкция, наладка и ведомственная поверка всех типов приборов и регуляторов, кроме устройств релейной защиты линий электропередач, трансформаторных и распределительных подстанций, которые находятся в ведении цеха сетей и подстанций. Для этого в цехе создано несколько участков (связи, электроремонта и монтажа). Коллективом этого цеха проведена большая работа по улучшению организации производства. Основная часть специального оборудования и производственного инвентаря разработана и изготовлена энтузиастами и рационализаторами цеха.

Кроме ремонта приборов и электрооборудования работники цеха выполняют работы по реконструкции электроустановок и систем освещения в цехах комбината. Ремонт электродвигателей проводят с применением современных технологических процессов и материалов. Освоены вакуумпропитка обмоток и эмалирование провода. Отремонтированное оборудование проходит испытания на специальных установках, на него выдается паспорт. Осваивается ремонт взрывобезопасного оборудования.

Для разработки и внедрения мероприятий по улучшению условий труда в цехе созданы комиссия по производственной эстетике и культуре производства и две бригады  НОТ. Их задачи – развертывание смотра по участкам и рабочим местам, активная пропаганда движения за высокую культуру производства, сбор, рассмотрение рационализаторских предложений трудящихся и внедрение их в производство. Перед началом смотра-конкурса по культуре и эстетике производства были проведены собрания на участках по вопросам дальнейшего выявления направлений применения производственной эстетики и повышения культуры производства. Работа 14 творческих бригад была направлена на улучшение условий труда, внедрение передовых методов ремонта электрооборудования и средств автоматики и КИП, в лаборатории созданы стенды, облегчающие труд наладчика (рис. 13).

 13

Рис. 13 Наладочные стенды в лаборатории автоматики

 

Вращающиеся кресла и удобно оборудованные столы наладчиков и обмотчиков значительно сокращают потери времени при ремонте электродвигателей и приборов. Все трудоемкие операции при ведении монтажных и ремонтных работ механизированы. Санитарно-бытовые помещения отвечают современным требованиям (рис. 14).

В цехе поддерживается оптимальная воздушная среда и нет рабочих мест с шумом и вибрацией, превышающими нормы. Территория цеха асфальтирована и озеленена. Для отдыха оборудованы спортивные площадки и красный уголок. В цехе имеются спортивные команды, художественная самодеятельность и эстрадный оркестр.

 14

Рис. 14 Санитарно-бытовые помещения в цеха автоматики и контрольно-измерительных приборов

 

Работа, проведенная по культуре и эстетике производства, сделала труд каждого работника цеха более радостным и плодотворным и позволила при ежегодном снижении численности персонала увеличить объем выполненных работ на 20-30%.

Кроме цеха автоматики и контрольно-измерительных приборов, в основных цехах комбината имеются собственные службы КИП и автоматики для успешной работы которых непосредственно в цехах созданы хорошо оснащенные мастерские (рис. 15).

 15

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ХОЗЯЙСТВО

 Применение электротермических и электрохимических процессов потребовало создания мошной и надежной системы электроснабжения.

При реконструкции комбината осуществлена программа модернизации вторичных подстанций с оснащением их современными распределительными устройствами, автоматами включения резерва и системами дистанционного, телемеханического контроля и управления с центрального пульта энергохозяйства. В этом году на централизованный контроль и управление переводится несколько подстанций и насосных станций. Воздушные линии имеют автоматическое повторное включение и дистанционное управление приводами масляных выключателей.

Начаты работы по переводу преобразовательных подстанций цеха электролиза на кремниевые выпрямители. На действующей преобразовательной подстанции кремниевыми выпрямителями ВАКЭЛ 10825/425 автоматически управляют тиристорные регуляторы. Надежность и простота тиристорных регуляторов при безынерционном режиме работы явились основанием для внедрения этого самого современного типа регулятора для управления трансформаторами печных подстанций. На эти регуляторы переводят новые мощные электропечи ОКБ-892 для выплавки анодного никеля.

На комбинате централизованы все виды энергоснабжения. В состав энергоцеха входят ТЭЦ с сетями теплоснабжения, воздуходувное (компрессорное) и кислородное хозяйства, системы водоснабжения и канализации с очистными устройствами, для эксплуатации которых созданы соответствующие службы.

Перевод котлов, ранее работавших на угле, на жидкое топливо и ряд работ по повышению технического уровня станции не только резко улучшили условия труда персонала, но и повысили к.п.д. за последнюю пятилетку с 80 до 86%. Важное значение для улучшения условий труда работников котельного зала ТЭЦ имели перевод дробеочистки с пара на сжатый воздух и работы по звукоизоляции оборудования и трубопроводов, позволившие снизить уровень шума.

Теплоснабжение бытовых помещений основной группы цехов завода и города осуществляется перегретой водой с температурой до 130°С (в пиковом режиме) по циркуляционной системе с открытым водоразбором и элеваторными теплоцентрами у потребителей.

В прошлой пятилетке освоены первые установки для утилизации вторичных тепловых ресурсов. За печами КС установлены водоохлаждаемые охладители газов (кулеры), нагретая вода из которых подается на ТЭЦ; в 1970 г. освоена новая конструкция котла-утилизатора с виброочисткой входных ширм от настылей, образующихся вследствие присутствия в газах полурасплавленных частиц сульфидов. За трубчатыми печами для восстановления огарка находятся котлы типа ДКВР-10/13. Котлы-утилизаторы в рафинировочном цехе вырабатывают до 12 т пара в час. Разрабатываются проекты туннельного котла для установки за отражательными печами и систем утилизации тепла от конвертеров и электропечей в плавильном цехе. Снабжение цехов комбината и города водой производится насосной станцией из озера Монча. Воду очищают хлорированием. Для снижения кариесных заболеваний зубов у населения в 1969 г. на станции смонтированы установки для фторирования воды, поступающей в городскую сеть. Для обеспечения надежной работы охлаждающих устройств металлургических агрегатов и холодильников сернокислотного производства построена новая мощная система оборотного водоснабжения.

 

КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА И КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ

Контроль производства на комбинате — основа непрерывного совершенствования производства, улучшения качества продукции.

В течение многих лет комбинат не имеет рекламаций. Высокое качество обеспечивается надежностью входного контроля, совершенством применяемой технологии и методов ее контроля, тщательным контролем качества товарной продукции.

Технологические режимы и состав исходных и конечных продуктов по всем переделам металлургического производства регламентированы технологическими картами, которые систематически корректируются техническим отделом с участием ОТК для обеспечения оптимальных условий, наиболее экономичного получения продукции высокого качества. Рудное сырье, полуфабрикаты и флюсы контролируют по специально разработанным техническим условиям. Технологические карты, технические условия и специальные инструкции определяют периодичность и объем химического контроля, способы отбора и схемы сокращения проб.

Контроль технологических режимов, ранее осуществлявшийся работниками ОТК, в настоящее время во всех цехах автоматизирован. Некоторые переделы переведены на автоматическое peгулирование. Входной контроль проводит небольшая группа контролеров. В ее задачи входит контроль сырья на содержание опасных примесей – свинца, цинка, мышьяка, кадмия, фтора. Такой контроль проводят одновременно с проверкой правильности данных поставщиков о содержании в сырье основных и благородных металлов. Необходимость тщательного контроля на содержание вредных примесей возникла в связи с введением систем тонкого пылеулавливания в электрофильтрах, закрывшего каналы вывода этих примесей с отходящими газами в атмосферу. Контролю на содержание вредных примесей подвергают печенгский файнштейн и особенно вторичные материалы, где эти примеси могут находиться в значительных количествах. Присутствие значительных количеств фтористых соединений во вторичных материалах шлаках и серах, перерабатываемых в конвертерах, – может вызвать разрушение футеровки аппаратуры сернокислотного производства.

Большой объем контроля химического состава продуктов металлургического производства требует постоянного совершенствования методов анализа. В Центральной заводской лаборатории и лабораториях цехов, являющихся филиалами ЦЗЛ, применяются современные методы анализа с экстракцией малых примесей, химико-спектральные и атомно-абсорбционные методы, определение газов в металлах методом плавления в вакууме и т.д.

Работниками заводской лаборатории разработаны и внедрены оригинальные и точные методы определения драгоценных металлов и вредных примесей во всех продуктах производства.

Большое внимание уделяется улучшению условий труда и облегчению работы. Для выполнения экстракции механической службой сконструирован и изготовлен прибор, позволяющий вести одновременно экстракцию в шести сосудах с мешалками. Интенсивное перемешивание полностью заменяет встряхивание делительной воронки вручную. Сконструирована и изготовлена лабораторная мебель: лабораторные столы, столы для титрования, вытяжные шкафы для всех видов работ. 

За истекшие годы внедрен электромеханический перепуск электродов для руднотермических печей, значительно облегчивший трудоемкую работу по перепуску электродов; смонтировано устройство для открывания и закрывания люков полувагонов на складе руды; изготовлена разливочная машина для отливки чушек никеля и кобальта; на участке переработки горячих шлаков смонтированы новые, более совершенные центрифуги для производства минераловатных изделий; сконструирован и изготовлен реактивный снегоочиститель, значительно облегчивший работу по расчистке железнодорожных путей; проходит испытание серия механизмов для облегчения разгрузки вагонов с рудой; на шахте «Сопча» применены механические толкатели вагонеток; широко используются во всех цехах для механизации технологических и ремонтных операций авто- и электропогрузчики и электрокары. В настоящее время создано специальное бюро механизации, призванное возглавить эту работу по всему комбинату, сделать ее более эффективной. Основными задачами на ближайший период являются организация рационального гарантийного ремонтного обслуживания, централизация проведения не только капитальных, но и текущих ремонтов, обеспечение более тщательной подготовки к ремонтам, создание необходимого резерва запасных частей, дальнейшая модернизация оборудования и механизация производственных процессов.

 

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

Ввиду того что железнодорожным транспортом на комбинате перевозят огненножидкий шлак, сжиженные газы, кислоты, вопросы безопасности перевозок приобретают особое значение. Повышение культуры производства на железнодорожном транспорте позволило обеспечить безопасность перевозок. На заводских путях все упоры приведены в порядок, призмы подравнены, покрыты ярко выкрашенными щитами. На месте бывших свалок высажены кустарники и посеяна трава. Перенесена автодорога, переезд совмещен со стрелочным постом, поставлен автошлагбаум.

Создан совет по технической эстетике. Большинство предложений трудящихся принято и внедрено.

Наиболее трудоемким процессом с большим удельным весом ручного труда на железнодорожном транспорте до настоящего времени является ремонт железнодорожных путей. Имеющиеся механизмы целесообразнее использовать при крупных ремонтах. Поэтому был увеличен объем капитальных ремонтов пути с добавлением шпал. Сейчас все стрелочные переводы и основные ходовые пути установлены на щебеночном балласте, в результате чего удалось сократить количество мелких ремонтов.

В условиях комбината «Североникель» много труда уходит на борьбу со снежными заносами. Еще сравнительно недавно на расчистку заносов мобилизовывали рабочих основных цехов. Теперь железнодорожники благодаря применению реактивного снегоочистителя, сжатого воздуха для обдувки стрелочных переводов и железнодорожных грейферных кранов при уборке снега обходятся своими силами. Большие работы проделаны по реконструкции экипировочного хозяйства. Рационализаторы построили электропечь для сушки песка и механизировали подачу песка в печь и на тепловозы. В результате совершенно исключен ручной труд, а количество людей, занятых на этой работе, уменьшилось в 4 раза. Большое внимание было уделено улучшению условий труда в локомотивно-вагонном депо: увеличена освещенность, при этом лампы накаливания заменили лампами дневного света, более удачно расположили источники света, сделали мозаичные полы, стены покрыли светлой стеклянной плиткой, построили зону отдыха. В помещении слесарной мастерской оборудовали один общий верстак. Теперь в помещении сварочной или мастерской для ремонта топливной аппаратуры воздуховоды размещены под полом, всасывающие панели подогнаны по оборудованию.

Рационализаторы локомотивного депо провели большую работу по сокращению затрат на ремонт подвижного состава. Сконструировано и изготовлено приспособление, позволяющее оттачивать на станке не только тепловозные колесные пары без выкатки их из-под тепловоза, но и вагонные как с выкаткой, так и без нее. Для обточки и шлифовки коллекторов главных генераторов тепловозов сконструировано и изготовлено приспособление, позволяющее производить эти работы без съема генератора с тепловоза.

Для путейцев построили, использовав бракованные железобетонные изделия, вместительную мастерскую-гараж, в которой ремонтируют и подготавливают к работе все путейские механизмы (шпалоподбойники, костылезабивщики, передвижные электростанции и т.д.) и где обеспечены стоянка, текущий ремонт и постоянная готовность дрезины, реактивного снегоочистителя и других машин.

За последние годы паровозы заменены тепловозами, на перевозке жидких шлаков внедрена тепловозная тяга. Путейцы начали применять железобетонные настилы на переездах, что не только улучшает их внешний вид, но и сокращает затраты труда на содержание. При сравнительно небольших размерах движения было экономически неоправдано сразу внедрять электрическую централизацию всех стрелочных переводов с одного пульта управления. В последние годы оборудованы местным электроуправлением стрелочных переводов наиболее ответственные участки движения, что позволило облегчить труд, ускорить маневровые передвижки и значительно сократить численность стрелочников. В дальнейшем при сравнительно небольших затратах это позволит все пути соединить в единую схему централизации.

В результате проведенных работ по повышению культуры производства и внимания к вопросам технической эстетики резко уменьшились случаи аварий, на 24% уменьшилась заболеваемость и снизился травматизм. При возросшем на 8% объеме грузоперевозок численность работающих сокращена более чем на 12%.

Сейчас в цехе составлен пятилетний план работы по культуре производства, который обсуждался на заседании постоянно действующего производственного совещания (ПДПС). В процессе обсуждения было внесено много предложений, в том числе о создании теплицы для выращивания цветов. План мероприятий на пятилетку был утвержден на общем собрании цеха. В основном в план включены только те мероприятия, которые можно осуществить своими силами. Коллектив железнодорожников твердо уверен, что этот план будет выполнен.  Непрерывный рост технического уровня производства, развитие автоматизации и механизации производственных процессов предъявляют высокие требования к квалификации рабочих комбината. Учебная база отдела технического обучения состоит из учебного центра и технических кабинетов, организованных во всех цехах (рис. 16).

 16

Рис. 16. Интерьер технического кабинета сернокислотного цеха.

 

Учебный центр размещен на центральной площади завода и располагает тремя учебными кабинетами на 120 мест, оснащенными учебными пособиями для обучения сквозным профессиям – по промышленному электрооборудованию, технологии металлов, слесарному делу, газоэлектросварке, подъемно-транспортному оборудованию и т.п. Технические кабинеты цехов снабжены схемами технологических процессов получения никеля, серной кислоты, красочными плакатами, графиками, натуральными образцами готовой продукции, необходимым учебным инвентарем. Технические знания рабочие получают, обучаясь на производственно-технических курсах и курсах целевого назначения, в школах по изучению передовых методов труда, на курсах по освоению вторых смежных профессий. В последнее время на комбинате в связи со взятым курсом на совмещение профессий и сокращение числа ремонтных рабочих обращено особое внимание на обучение технологического персонала основам ремонтного дела. Для этого организованы курсы по обучению рабочих-технологов квалификации слесаря в объеме, достаточном для самостоятельного устранения возникающих в процессе работы оборудования неполадок текущего характера, грамотного осуществления смазки оборудования и участия в его ремонте. В программы производственно-технических курсов введен раздел «Слесарно-ремонтное дело» в объеме 48 час. Слесарно-ремонтному делу обучены плавильщики, конвертерщики, спекальщики и смесильщики обогатительно-металлургического цеха, аппаратчики сернокислотного цеха, кочегары, машинисты питательных насосов, компрессорщики и машинисты воздуходувных машин энергоцеха и др. Это практически ликвидировало аварии по вине или незнанию обслуживающего персонала и создало перспективу отказа от дежурной службы, которая уже сейчас вдвое сокращена во всех цехах. Кроме того, большая часть рабочих-технологов освоила вторые и третьи профессии – водителя аккумуляторного погрузчика и электрокара, сигналиста-стропалыцика, машиниста тельфера. Рабочие вспомогательных служб и цехов освоили профессии газо- и электросварщика, машиниста электромостового крана и др.

Многие рабочие имеют несколько профессий. Совмещение профессий дает возможность резко повысить производительность труда без дополнительного привлечения рабочей силы. С освоением новой техники и усовершенствованием технологии производства меняются функции обслуживающего персонала. Все новое рабочие изучают на курсах целевого назначения.

Введение в действие расходного склада газообразного хлора потребовало создания специальной группы по обслуживанию и подаче хлор-газа в электролизный цех. Рабочие этой группы изучили опыт эксплуатации подобных установок на других предприятиях. В связи с пуском в работу участка газоочистки проведено обучение рабочих, причем особое внимание уделено надзору за определением оптимального уровня разрежения в газоходах, позволяющему наряду с подачей кондиционного газа сохранять минимальную загазованность на конвертерном переделе. Рабочие ТЭЦ освоили дистанционное управление и автоматическое регулирование параметров паровых котлов. Они ознакомлены с новыми электронными приборами и регуляторами, обучены способам проверки правильности показаний приборов, а также правилам эксплуатации приборов автоматики на тепловых электростанциях.

После окончания обучения рабочие сдают экзамены в тарифно-квалификационных комиссиях и получают удостоверения. Отдел технического обучения стремится охватить производственно-техническим обучением рабочих всех профессий, чтобы на комбинате не было ни одного рабочего, не имеющего документа о профессиональной подготовке. Повышение квалификации ИТР в последние годы направлено на углубление экономических знаний, изучение научной организации труда и управления производством. На комбинате работают постоянно действующие курсы – семинар для инженерно-технических работников. На семинаре проведены лекции по темам: «Основы научной организации управления производством»;

«Оздоровление воздушной среды»;

«Освещенность рабочих мест»;

«Борьба с тепловыми излучениями, шумом и вибрацией»;

«Промышленная эстетика»;

«Инженерная психология, физиология труда, ее роль и значение в научной организации труда» и др.

Лекции сопровождались показом короткометражных кинофильмов и читались наиболее квалифицированными инженерно-техническими работниками комбината, а также специалистами-лекторами научно-исследовательских институтов и высших учебных заведений из других городов. Программа обучения предусматривает выполнение курсовых работ с конкретными разработками по научной организации труда на участке, в цехе и защиту их в комиссиях под председательством технических руководителей цехов. Мончегорский политехникум с дневным, вечерним и заочным отделениями, подготавливающий металлургов, электриков, автотранспортников (в котором учатся 143 человек), и вечерний факультет Ленинградского горного института с тремя общетехническими курсами (на которых занимается 147 человек), работающие на базе комбината, также оказывают влияние на постоянный рост квалификации персонала.

 

МЕДИЦИНСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

В г. Мончегорске отмечается большой недостаток солнечной радиации. Окружающая город территория покрыта снегом и льдом в течение 7-8 месяцев в году. К числу неблагоприятных условий климата следует отнести также зимние холодные ветры (с ноября по апрель), резкие колебания атмосферного давления, относительную влажность, достигающую зимой 85-90 и летом 65-75%.

Эти неблагоприятные климатические факторы одновременно с имеющимися профессиональными вредностями на комбинате способствуют снижению сопротивляемости организма и оказывают влияние на общую заболеваемость работников комбината.

Для систематического контроля и профилактического лечения трудящихся на комбинате имеется поликлиника (рис.17) и 12 цеховых здравпунктов.

Поликлиника располагает лечебно-диагностическими кабинетами: рентгеновским, флюорографическим с крупнокадровым флюорографом, электрокардиографическим, физиотерапевтическим, оснащенным аппаратами “‘ЛУЧ-58″, ‘УВЧ-30С”, универсальным аппаратом для диатермии “УДЛ-200″; ингаляторием, водолечебницей, клинико-диагностической лабораторией и др.

В поликлинике принимают врачи разных специальностей. В 1964 г. организованы озокерите – и парафинолечение, кабинеты лечебной физкультуры, электросна, аэроионизации и другие. В 1985 г. при поликлинике открыта аптека.

 17

Рис. 17. Поликлиника комбината

 

Работа в медсанчасти проводится в соответствии с комплексными годовыми планами. Кроме того, ежемесячно планируется работа цеховых врачей и здравпунктов. Эта работа проводится в основном по следующим направлениям: профилактические мероприятия в цехах;

предварительные при приеме на работу периодические и целевые медицинские осмотры трудящихся;

диспансерное наблюдение за состоянием здоровья трудящихся; оказание первой помощи при несчастных случаях;

поликлинический прием рабочих, служащих и в отдельных случаях членов их семей;

лечебно-диагностическая работа в кабинетах поликлиники и на здравпунктах;

систематическое повышение санитарной грамотности рабочих.

 

Для врачей и фельдшеров инженерно-технические работники комбината периодически проводят занятия по изучению технологии производства. Во всех металлургических цехах организованы цеховые здравпункты с круглосуточным дежурством среднего медицинского персонала (рис. 18). Достаточная квалификация, систематическая учеба среднего медицинского персонала позволили расширить объем работы здравпунктов, передав им функции по наблюдению за санитарным состоянием цехов, бытовых помещений, пищевых объектов с широким привлечением санитарного актива, а также контроль за выполнением администрацией цехов рекомендаций по улучшению санитарно-гигиенических условий, правильному трудоустройству рабочих и т.д.

 18

Рис. 18 Ингаляторий в цеховом медпункте.

 

Цеховые врачи и медицинский персонал цеховых здравпунктов в своей работе непосредственно связаны с администрацией, партийными и профсоюзными организациями цеха, под общим руководством и контролем которых  проводится лечебно-профилактическая работа. Дежурные фельдшеры ежедневно докладывают начальникам цехов о всех случаях заболеваний, травмах и обнаруженных ими недостатках в санитарном содержании цехов. Тесная связь работников здравпунктов с администрацией цехов в значительной мере способствует быстрой ликвидации отдельных недостатков, влияющих на рост заболеваемости и травматизма. Ежемесячно цеховые врачи проводят анализ заболеваемости рабочих с временной утратой трудоспособности, вскрывают причины повышения заболеваемости и совместно с партийными и профсоюзными организациями цехов принимают оперативные меры по ее снижению. Результаты анализа ежемесячно докладываются на диспетчерских совещаниях и цеховых рабочих собраниях. С 1964 г. введен регламентированный день, когда на общекомбинатском диспетчерском совещании о состоянии заболеваемости и травматизма за месяц докладывают заместитель главного инженера комбината по технике безопасности и главный врач. С целью уменьшения вредного влияния производственных и климатических условий много сделано для компенсации природной ультрафиолетовой недостаточности. На комбинате с 1959 г. действуют фотарии с кварцевыми лампами НРК-2 т ПРК-7, кроме того, оборудованы фотарии-кабины с эритемными лампами ЭУВ-30. Групповое облучение рабочих, проводимое курсами с сентября-октября по март-апрель, т.е. 6-8 месяцев, с одновременным приемом поливитаминов дает благоприятные сдвиги в реактивности организма, а следовательно, и заболеваемости, особенно простудными заболеваниями. Заканчивается строительство ночного профилактория на 100 мест с полным комплексом лечебных кабинетов. Для выявления ранних форм заболеваний медсанчасть в плановом порядке проводит периодические и целевые осмотры. Для большего удобства и максимального охвата работающих в последние годы осмотры проводят непосредственно в цехах, на здравпунктах, куда по графику выезжает бригада врачей. После проведения осмотра по цеху составляется подробный отчет с разработкой полученных данных по полу, стажу, возрасту, профессиям с указанием выявленных заболеваний, лечебно-профилактических мероприятий, указанием допусков, трудоустройства и т.д. С 1962 г, вопросы рационального трудоустройства нуждающихся решаются специальными комиссиями, выезжающими в цехи, с участием администрации, представителей отдела техники безопасности и профсоюзного комитета. Сотрудники медсанчасти поддерживают тесную связь с Ленинградским институтом гигиены труда и профзаболеваний, где получают теоретическую и практическую помощь в вопросах диагностики и лечения, а также и трудоустройства. Во время медицинских осмотров, как и на всех врачебных приемах, выявляются больные, нуждающиеся в диспансеризации. Помимо лечебно-оздоровительных мероприятий коллектив медсанчасти во всех звеньях проводит большую санитарно-просветительную работу среди рабочих, что позволяет создать санитарный актив, являющийся опорой медицинских работников в цехах. Санитарно-просветительную работу проводят по плану. Формы ее разнообразны: лекции, беседы, тематические вечера, школы и лектории здоровья и т.д. В результате систематического улучшения условий труда в цехах и медицинского обслуживания заболеваемость трудящихся систематически снижается.

 

ОРГАНИЗАЦИЯ ПИТАНИЯ

Немаловажное условие здоровья и настроения – вкусная пища, налаженная работа столовых. Это хорошо понимают на комбинате. Рабочие комбината ” Североникель” круглый год получают свежее молоко, яйца и зелень из собственного совхоза. Развивается тепличное хозяйство. Современные овоще- и фруктохранилища обеспечивают круглогодичное снабжение овощами и фруктами.

Центральная заводская столовая на 500 мест полностью электрифицирована и механизирована. Организованы отдельные залы общего и диетического питания и зал спецпитания (для персонала сернокислотного цеха). В уютном    кобальтовом участке  буфете (рис.19) можно купить полуфабрикаты и кондитерские изделия.

 19

Рис. 19. В буфете заводской столовой.

 20

Рис. 20. Столовая на кобальтовом участке.

 

Для тех, кто не имеет возможности снять загрязненную рабочую одежду, на первом этаже трехэтажного здания столовой находится зал с высокими мраморными столиками, позволяющими пообедать «на ходу». Центральная столовая снабжает полуфабрикатами столовые электролизного и рафинировочного цехов, буфеты цехов и заводоуправления. Отдаленные цехи имеют свои столовые (рис. 20). Отдельная столовая на 150 мест обслуживает ремонтно-механический, железнодорожный цехи и складское хозяйство. В любом цехе на обед тратится не более 30 мин.

 

КУЛЬТУРА И ОТДЫХ

Вопросы повышения культуры трудящихся комбината, организация их отдыха находятся под постоянным контролем администрации и общественных организаций – партийного и профсоюзного комитетов комбината.

Основная организационная работа проводится культурно-массовой комиссией профкома, Советом НТО и правлением спортивного клуба «Североникель». Головным учреждением культурно-массовой работы является Дворец культуры (рис.21) современное сооружение со зрительным залом на 800 мест, лекционным и спортивным залами, библиотекой, помещениями для работы кружков, обширными фойе, в которых организуют выставки. Оборудованная вращающаяся сцена и современная киноаппаратура позволяют ставить спектакли и демонстрировать широкоформатные кинофильмы. Во Дворце культуры работают драматический коллектив, академический хор и вокальная группа, эстрадный и духовой оркестры, танцевальный коллектив и детская балетная группа, агиттеатр, десять любительских объединений – филателистов, любителей камня, литературы и др.

21

Кроме Дворца культуры имеются 3 поселковых клуба и 20 цеховых красных уголков, где проводят лекции и доклады, тематические вечера, устные журналы, встречи с интересными людьми, демонстрируют кинофильмы и т.д.

Значительное внимание уделяется художественной самодеятельности – проводятся смотры и конкурсы цеховых коллективов. Сводному хору комбината на областном фестивале художественной самодеятельности присуждено первое место, а ансамблю рафинировочного цеха – звание «Народного ансамбля песни и танца». Центром технической пропаганды является Дом техники, где проводят технические конференции, демонстрируют кинофильмы, читают доклады и лекции на научно-технические и общеобразовательные темы. Постоянно пополняемая и обновляемая техническая выставка Дома техники знакомит трудящихся с историей развития комбината и новой техникой.

Большая роль в пропаганде культуры и знаний принадлежит библиотекам. Центральная библиотека во Дворце культуры имеет филиалы в поселковых клубах и передвижные библиотеки в цехах. Общий фонд художественной и общественно-политической литературы превышает 80 тыс. томов. Научно-техническая литература сосредоточена в научно-технической библиотеке Дома техники, имеющей филиал на промышленной площадке и передвижные пункты в цехах. Фонд научно-технической литературы – более 120 тыс. томов. Библиотеки выписывают около 300 наименований журналов, информационных бюллетеней и других периодических изданий. Сотрудники библиотеки проводят читательские конференции, выставки, тематические вечера.

В центре города на живописном берегу озера расположен парк, в котором отдыхают трудящиеся комбината. Оживленно на лодочной станции, у тира и аттракционов, на танцевальной площадке. На открытой эстраде выступают с концертами приезжие артисты и участники художественной самодеятельности клубов и цехов. В читальном зале можно просмотреть свежие журналы и газеты, сыграть в шашки, шахматы и домино.

В парке устраивают и массовые гуляния, посвященные Дню военно-морского флота, Дню металлурга, горняка, строителя и т.д. Большую физкультурно-оздоровительную и спортивную работу проводит спортивный клуб «Североникель», возглавляемый советом. В состав совета, организующего работу клуба, кроме ведущих спортсменов-активистов входят заместители директора, начальники ведущих цехов и руководители партийной, профсоюзной и комсомольской организаций.

В спортивном клубе работают 12 штатных тренеров, имеется большой актив тренеров-общественников(486 человек). Самыми массовыми являются секции лыж и туризма, насчитывающие по 1100 спортсменов каждая. Наиболее высоких спортивных результатов добиваются конькобежцы, туристы, тяжелоатлеты, городошники, баскетболисты, горнолыжники, сборная команда лыжников является участником зональных соревнований РСФСР и т.д.

Успешно работает Детско-юношеская спортивная школа, горнолыжное и конькобежное отделения которой готовят перворазрядников и мастеров. В школах постоянно проводится спортивно-шефская работа. Спортивный клуб имеет солидную материальную базу: стадион с трибунами на 5000 мест с раздевалками и душевыми, футбольное поле и легкоатлетические секторы, которые зимой превращаются в ледовые поля и беговые дорожки. Мощные светильники позволяют проводить в вечернее время соревнования по хоккею.

Горнолыжная база помещается в капитальном здании, трасса освещена и оборудована бугельными подъемниками длиной до 800 м.

Во Дворце культуры и на промплощадке комбината имеются спортивные залы.

Ведется строительство плавательного бассейна со спортивным комплексом и нового помещения яхт-клуба с эллингами для яхт и других судов.

Проводятся автобусные экскурсии для ознакомления с городами и новостройками Мурманской области.

Трудящиеся комбината имеют большие возможности провести свой досуг интересно и с пользой для здоровья. 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненный коллективом комбината за пятилетку комплекс работ по повышению культуры и улучшению организации производства, внедрению прогрессивной технологии и современной техники значительно улучшил основные экономические показатели, повысил извлечение металлов и производительность труда при возросшей стоимости перерабатываемого сырья (увеличилась доля бедных руд с комбината «Печенганикель», и в 1970 г. 13,8% в балансе составило более дорогое норильское сырье).

Улучшение условий труда на производстве и социально-бытовых условий жизни трудящихся способствовало не только снижению травматизма и заболеваемости, но и закреплению кадров, повышению производственной и бытовой культуры.

Новая пятилетка ставит новые задачи и открывает новые перспективы развития комбината в ближайшие годы. Начато строительство большой кислородной станции, и в металлургическом производстве планируется использование кислорода при конвертировании рудных штейнов на обжиге никелевого концентрата и главным образом на медном переделе, технология которого меняется коренным образом. Передел получения черновой меди будет переведен в новый корпус с вертикальными конвертерами на кислородном дутье.

 Строятся новый цех получения электролитной меди и передел анодного рафинирования по новой технологии. Расширяется и реконструируется шламовое хозяйство.

Получит дальнейшее развитие пылеулавливающее хозяйство, все технологические газы будут проходить очистку в   электрофильтрах, улучшится очистка стоков все это полностью исключит вредное влияние промышленных отходов на леса и водоемы Монче-тундры.

Ближайшие годы будут периодом быстрого внедрения современной вычислительной техники в управление производством. Кроме освоения комплексной механизации планирования, экономического анализа, оперативного и бухгалтерского учета на базе организуемого в этом году вычислительного центра будут разрабатываться системы автоматического оптимального регулирования и координации таких сложных комплексов, как производство серной кислоты, рудная электроплавка и др. Успешный опыт внедрения такой системы на печах КС, на обжиге никелевого концентрата убедительно показал эффективность ее применения.

Вошедшая в традиции коллектива планомерная систематическая работа по улучшению организации производства и массовость творческого поиска, участие многочисленных творческих бригад во внедрении передовой технологии, автоматизации и механизации производства, высокая квалификация кадров и социалистическое соревнование коллективов за высокую культуру производства, неослабное внимание администрации цехов, партийных и профсоюзных организаций к этим вопросам являются залогом успешного выполнения коллективом комбината «Североникель» задач, определенных Директивами XXIV съезда КПСС. 

 

Редактор Л.К. Корнилова. Технический редактор И.К. Чеусова. Корректор О.В.Чжан

Подписано в печать 28/VI 1971 г. Формат 60×90 1/16 Объем 3,75 пл, 3,1 уч, – изд.л. Т – 09100. Тираж 1000 экз. Цена 31 коп. Изд. № 5567 Заказ 440. Институт «Цветметинформация»     

postheadericon Магнитная экспедиция по Енисею от Красноярска до Дудинки летом 1912 года (автореферат). Б. П. Вейнберг.

Время чтения статьи, примерно 11 мин.
488px-Вейнберг_Борис_Петрович

Б. П. Вейнберг

Выехать нам удалось лишь 17 июля и мы принуждены были крайне спешить, чтобы поспеть к назначенному сроку в Курейку: возможно сокращать время и число остановок, использовать для наблюдений те утренние часы, когда команда еще спала и разводила пары, и т. д. Но все же. благодаря тому, что пароход был в нашем полном распоряжений, мы имели возможность производить наблюдения там, где считали это нужным, и произвести их в гораздо большем числе- пунктов, чем это было бы возможно при путешествии на пассажирском пароходе.

С точки зрения расходов зафрахтованы «Рассыльного» повысило преднамеченную стоимость экспедиции, которая обошлась в 1131 р., между тем как совет Института ассигновал нам 880 р. В сумму расходов входит также пособие студенту В. В. Ревердатто, который был отправлен нами весною в Дудинку для установки там варьяционных приборов, но главною целью поездки которого были ботанические исследования (результаты—см. «Наблюдения, произведенные летом 1912 г. в низовьях р. Енисея. и список растений, собранных там» —Труды общ. ест. и вр. при Томск. Унив. за 1913 г., 125 — 174, 1915).

К сожалению наблюдения с варьяционными приборами прервались вскоре после отъезда В. В. Ревердатто в низовья р. Енисея, а отсутствие у него сведений о нашей задержке и предположение о том, что поездка наша не состоялась вовсе, побудили его увести эти приборы на обратном пути, о чем мы узнали, встретив 1 августа шхуну «Омуль» в Игарке. Благодаря этой встрече мы дальнейший путь совершали не с одним хронометром № 919, принадлежащим физической лаборатории института, а с двумя еще (Эриксон № 134 и № 670), любезно предоставленными нам с «Омуля» В. Л. Исаченко.

Так как в рубке на «Рассыльном» еле хватало места для команды, то для нас и для приборов в Енисейске к «Рассыльному» была присоединена лодка—небольшой морской спасательный бот с приделанным к нему брезентовым верхом для защиты от ветра и непогоды. Как «Рассыльный», так и наша лодка были нагружены углем, который в. низовьях Енисея можно было получать лишь с лихтеров казенного пароходства. Запас же угля с собою дозволял нам не делать лишних остановок тем более, что в тех краях и дровами запастись можно далеко не во всех местах, где это было бы желательно; кроме того при топке котла дровами искры из трубы в безветренную и сухую погоду заставляли все время поливать брезент лодки водою, чтобы не произошло пожара. Нос нашей лодки был прикреплен к корме буксира двумя канатами—и в ветреную погоду (особенно, когда в течение нескольких дней дул «сивер») брезентовая крыша так парусила, и волнение, чисто морское в низовьях Енисея, где его ширина доходит местами до 10—20 верст, так бросало бот во все стороны, что эти канаты поочередно то ослаблялись, то сразу натягивались. В последнем случае получались за-частую настолько резкие толчки, что нельзя было устоять на ногах. Эти толчки происходили не только в продольном направлении, но и в вертикальном, и в поперечном, при чем, так как точка прикрепления канатов лежала выше центра инерции лодки, то толчки эти сопровождались иногда резкам креном, доходившим от 30—35 градусов в одну сторону. Мы отмечаем эти обстоятельства для суждения о наших измерениях времени хронометрами, ход которых и при этих условиях перевозки был достаточно удовлетворительным.

Несмотря на все наши усилия—передвижение вперед во всякую погоду, возможно полное использование времени остановок и возможное сокращение этого времени—мы, отчасти из-за неоднократного «сивера», были в Дудинке лишь к вечеру 3 августа и пришли обратно к Курейке лишь вечером 9 августа,—но не нашли там никого. Прождав еще день и посвятив его наблюдениям, мы с утра 11 августа тронулись обратно вверх, при чем сравнение скоростей «Рассыльного» в верхних частях Енисея, в нижних на пути туда и в нижних на теперешнем пути обратно предвещало мало хорошего в смысле своевременности возвращения и заставляло опять торопиться и торопиться…

Экономия во времени доходила до того, что несколько ночей мы оба по очереди дежурили на «Рассыльном», поддерживая огонь под котлом, чтобы команда могла, как только проснется, пускаться в путь, не тратя времени на разведение паров. В конце пути мы были довольны, когда на перегоне скорость оказывалась в 5 ½ — 6 верст в час, между тем как вниз мы проходили те же участки со скоростью 15 верст в час. В довершение всего за Холмогоровым испортился манометр у котла,—и мы должны были вернуться в это село и продолжать движение при помощи конной тяги нашего бота. Поднявшийся северный ветер ускорил было наше движение, но под Анциферовым, где течение Енисея делает поворот из направления с Ю на С на направление с В на З, этот ветер стал нас прибивать к берегу, сажать на мель, волны стали захлестывать; для того, чтобы сниматься с мели, пришлось самим залезать в воду,—и мы еле дотащились до Анциферова, где бросили лодку и на лошадях уехали в Енисейск, откуда на пассажирском пароходе приехали 2 сентября в Красноярск.

При таких условиях путешествия нельзя было стремиться во что бы то ни стало к полноте наблюдений,—и мы иной раз бывали довольны, когда в результате 1—2 часов выжидания удавалось сделать хоть одну наводку на солнце, и т. п. Но все же нам настолько благоприятствовала погода, что ми почти во всех пунктах могли наблюдать без палатки, пользование которою было затруднительно при одновременной работе двоих наблюдателей. При долговременных стоянках мы прибегали к палатке, между прочим, для, защиты от мошки, покрывавшей неподвижные части тела наблюдателя сплошным слоем; опрыскивание же внутренности палатки противокомариной жидкостью д-ра Малинина давало возможность минут 10 работать в палатке без сеток и замшевых перчаток.

Удача с погодою выразилась главным образом тем, что, если не на пути туда, то на обратном пути, нам почти во всех нужных пунктах удавалось поймать солнце,— и в результате на 40 пунктов наблюдений можно считать 30 «полных», так как на каждый пункт приходится определение 2.3 элемента. Пунктов, где определены все три элемента— 23; в 5 пунктах измерены лишь 2 элемента (в 2—δ и I, в 2—Н и I и в 1— δ и Н) и в 12—один (в 10—только δ, в 2—только I).

Среднее расстояние пунктов, если считать по реке, равно 49 верстам, а «полных» — 66 верстам, и можно лишь пожалеть, что недостаток времени лишил возможности произвести наблюдения в нескольких из пунктов по два раза: на пути туда и на пути обратно. По густоте расположения пунктов наш маршрут по Енисею значительно превышает условия, поставленные магнитною комиссией Академии Наук для маршрутных съемок по Сибири; что же касается достигнутой точности, то наши измерения лишь немного ниже норм комиссии—по крайней мере, поскольку речь идет об абсолютных значениях магнитных элементов.

Результаты определений помещены в Изв. Томск. Техн. Инет., т. 37, 1915 (а также в моей сводке магнитных определений в Сибири, напечатанной в Изв. Инет. иссл. Сиб., 1, 1—69, 1920); подробная статья, написанная в 1914 и содержащая около 3 печ. листов текста и таблиц, передана пока на хранение в напечатанном на машинке виде в библиотеку Института и в магнитную комиссию Академии Наук (то же относится и к другим моим работам, которых лишь ауторефераты помещены здесь). За недостатком места ограничусь помещенным выше отчетом об экспедиции и некоторыми указаниями на степень точности определений.

Кроме упомянутых приборов Вильда и Гильдебранда я пред самым отъездом из Красноярска получил прибор Муро, принадлежащий магнитной обсерватории Новороссийского Университета и любезно предоставленный ею мне. Так как он не был предварительно изучен нами, то мы пользовались лишь его инклинатором (ввиду трудности установки гальванометра прибора Вильда) и иногда также определяли им, как более быстро устанавливаемым, и направление магнитного меридиана.

Хотя Гильдебранд устанавливался прямо на почве, довольно зыбкой во многих пунктах, но благодаря принимавшимся мерам предосторожности (неизменность положения наблюдателя при наводках на солнце и при отчетах уровня), эта зыбкость мало отразилась на результатах, что видно из значительного постоянства точки зенита на вертикальном круге и из хорошего согласия значений поправки хронометра из отдельных наводок в одном и том же пункте: среднее отклонение превышает 3 секунды лишь в случае наблюдений, близких к полудню или сделанных при неблагоприятных условиях, а в большинстве пунктов колеблется между 0-5 и 0-9 сек.

Ход рабочего хронометра № 919 был исправлен на основании сравнений его с остальными (поправки в пределах +1˙1 и —3˙1 сек.). Так как вычисленные из наблюдений на основании значений широты ϕ и долготы λ пунктов, снятых с атласов Вилькицкого и Близняка или взятых из других источников, поправки к томскому времени дали значения, близкие друг к другу, но все же разнящиеся более (среднее отклонение +/-9˙7 сек.), чем следовало бы из погрешностей самых наблюдений и из возможной неравномерности хода хронометра, то соответственно отклонениям этих поправок к томскому времени от среднего хода были исправлены или значение ϕ, если наблюдения были близки к полудню (возможности выбора времени мы, как выяснено выше, были обычно лишены), или значение λ если была уверенность в поправке, или отчасти ϕ и отчасти λ. Сводку таких исправленных координат даст следующая таблица.    

 

С карт.

Исправленные.

Н.-Шадрино 59°55’0 90°39’0 59°56’0 90°39’0
Никулино 60°26-0 90°05’0 60°25’1 90°04’1
Ворогово 61°02’0 89°37’0 61°02’0 89°36’2
Лебедеве 62°08’0 89°09’0 62°05’8 89°11’2
Чулково 62°48’1 88°23’0 62°48’1 88°26’2
Кангатово 63°27’0 87°12’0 62 24’8 87°14’0
Фатьяново 64°04’0 87°37’0 64°06’1 87°35’0
Лесковская 64°48’0 87°44’0 64°45’2 87°49’0
Забабура 65°02’0 87°48’0 65°03’5 87°50’5
Костино 65°20’0 87°57’0 65°19’7 87°57’0
Монастырь 65°48’0 87°56’0 65°48’0 87°58’3
Якуты 66°05’0 87°54’0 66°06’4 87°54’0
Устье р. Курейки 66°30’0 87°16’0 66°29’8 87°15’3
Денежкино 66°37’0 86°46’0 66°35’8 86°44’3
Плахино 67°56’0 86°26’0 67°55’2 86°28’2
Половинное 68°08’0 86°24’0 68°06’6 86°27’4
Потаповское 68°41’0 86°16’0 68°39’8 86°17’0
Дудинка 69°25’0 86°09’0 69°24’8 86°09’8

 

Ввиду неопределенности значений ϕ вычисления азимута были произведены при принятых значениях ϕ и при значениях, на 2′ больших,— и в статье приведены кроме значений азимута миры еще изменения его при изменении ϕ на —2′. Изменения эти оказались превышающими 5′ лишь для наблюдений, близких к полудню, тогда как среднее отклонение значений азимута из отдельных наводок от среднего в данном пункте только в одном случае достигает 1′˙1.

Точно также значительна неопределенность в поправке на дневной ход по наблюдениям Екатеринбургской и Иркутской обсерваторий, так что в общем приведенные к эпохе 1912˙8 значения склонения имеют погрешность порядка +/- 5′.

Прибор Вильда был сравнен перед поездкой В. Д. Дудецким в Иркутской обсерватории, при чем переводный множитель получился несколько иной, чем в 1910. Так как отклонения наблюдались до Ворогова на малом расстоянии, в Ворогове и Осиновском—на малом и на большом, а в более северных пунктах—на большом, то в предвидении такой возможности в Иркутске кроме периода колебаний Т были наблюдаемы отклонения u1 и u2 на малом и на большом расстоянии. Следующая таблица дает результаты определения из этих наблюдений соответствующих переводных множителей В1 и В2:

Время

Т

u1

u2

В1

В2

5 25 – 5 29 а

 

23 30.08

 

4.2968

 

5 43 – 5 51 а

 

 

10 22.6

2.8847

5 53 – 5 01 а

 

 

10 22.6

6 38 – 6 55 а

3.3489

 

 

10 23 – 10 39 а

3.4498

 

 

4.2956

2.8817

10 52 – 11 05 а

 

 

10 17.9

11 08 – 11 18 а

 

23 23.6

 

 

11 36 – 11 59 а

3.4572

 

 

4.2973

 

0 01 – 0 09 р

 

 

10 17.6

 

0 11 – 0 20 р

 

23 18.6

 

 

3 30 – 3 41 р

 

23 16.8

 

4.3000

 

3 53 – 4 09 р

3.4570

 

 

 

4 17 – 4 28 р

 

23 17.2

 

 

 Среднее………………………… 4.2974 -/+ 0.0009  28837  -/+ 0.0008.

Неопределенность в значениях Н, вызываемая поправкой на дневной ход и погрешностями наблюдений,—порядка 0˙0001 С. G. S. единицы.

Вследствие того, что инклинатор Муро не был выверен и изучен предварительно, значения наклонения J надо считать обладающими погрешностями порядка 5—10′.

Биография Вейнберга Бориса Петровича 

Узнать больше »

Дата рождения:  20 июля 1871 г.

Место рождения:  г. Петергоф, Санкт-Петербургская губерния

Дата смерти:  19 мая 1942 г.

Место смерти:  Ленинград, СССР

Научная сфера:  геофизика

Место работы:  СПГГИ, ИНУ, ТТИ, ИЗМИРАН

Альма-матер:  Петербургский университет

Известные ученики:  В. Д. Кузнецов

Вейнберг Борис Петрович (20 июля 1871 – 19 мая 1942, г. Петергоф, Санкт-Петербургская губерния) – российский физик. Сын поэта Вейнберга Петра Исаевича.

Биография
С детства интересовался физикой. Окончил гимназию Я. Г. Гуревича и физико-математический факультет Санкт-Петербургского университета (1893 г.). Один из инициаторов открытия Санкт-Петербургских высших женских курсов.

По окончании Петербургского университета он работал преподавателем в ряде средних учебных заведений, затем в Петербургском горном институте, в Новороссийском университете, в Петербургском университете и на Бестужевских Высших Женских Курсах (БВЖК). В это время он познакомился с Д.И. Менделеевым, работающим в это время в палате мер и весов при министерстве финансов ученым хранителем мер и весов, и курирующий, подведомственных ей, 20 провинциальных палаток для поверки торговых мер и весов, и одновременно редактировавшего «Библиотеку промышленных знаний» (изд. Брокгауза и Ефрона). На протяжении ряда лет Борис Петрович становится его активным сотрудником. За это время он сложился как зрелый учёный, стал доктором физики, автором большого количества научных трудов.

В 1909 году переехал в Томск, заведовал кафедрой физики в Томском технологическом институте (1909 — 1924 гг.), одновременно читал курсы лекций в Томском университете и на Сибирских высших женских курсах.

Создал первый в Сибири аэротехнический кружок, давший впоследствии России таких видных деятелей авиации как Н. И. Камов, М. Л. Миль.

В 1910 г. Вейнберг организовал наблюдение кометы Галлея в связи с предполагаемым прохождением Земли через ее хвост. Результаты наблюдений были отражены в «Отчете» Томского технологического института. Именно с Бориса Петровича Вейнберга начинается история астрономических наблюдений в Томске.

В 1913 г. на кафедре физики технологического института Борис Петрович вместе с кружковцами создал безвоздушную экспериментальную дорогу на магнитной подушке, опередив на полвека исследования ученых США, Японии в этом направлении. В основу этого выдающегося изобретения была положена теория Вейнберга, высказанная в его работе «Движение без трения». Весть об этом открытии облетела весь мир, и в далекий Томск хлынули делегации ученых из многих стран. Группа американских кинематографистов специально посетила Физический корпус Томского технологического института в 1914 г. и сняла фильм «Сибирское чудо» о профессоре Б. П. Вейнберге и его феноменальном безрельсовом поезде.

Член Томской городской думы. В 1918 году — член сибирской областной думы от фракции областников и беспартийных.

С 1923 года создатель и директор одного из первых НИИ в Сибири — Института изучения Сибири (ныне Сибирский физико-технический институт).

С 1924 года директор, затем действительный член Главной геофизической обсерватории в Санкт-Петербурге.

Редактор журнала «Природа в школе». Автор около 113 публикаций. Печатался в «Журнале Русского физико-химического общества», «Вестнике Западного Новороссийского университета», «Метеорологическом вестнике», «Русской школе», «Журнале для всех», «Научном обозрении» и других. С 1940 года — начальник отдела Научно-исследовательского института земного магнетизма.

Погиб в осаждённом фашистами Ленинграде от голода.

Научная деятельность
В 1906 предложил теорию движения льда по наклонному руслу. В дальнейшем изучал движение арктич. льдов, а также исследовал физико-механич. свойства льда. Изобрел прибор для измерения напряженности магнитного поля (1927). Разработал методику проведения и систематизации наблюдений над магнитным полем Земли. С 1927 организовал и руководил работами по гелиотехнике в СССР. В 1931 разработал методику инженерного расчета солнечных установок. В.— автор ряда изобретений по гелиотехнике (солнечные паровые котлы, опреснители и т. п.). Совместно с сыном, В. Б. Вейнбергом, создал один из лучших проектов солнечного двигателя.

06. 06.1909г. В. назначается ординарным профессором Томского технологического института по кафедре физики, с этого периода 15 лет его деятельности связаны с этим институтом и Сибирью. В своей вступительной лекции, прочитанной 15.09.1909г. в присутствии членов Совета института, он изложил свои взгляды на прикладные стороны этой науки. В частности, в ней он предсказал те направления, которые получили развитие в последний период: очистка воды и воздуха в целях охраны среды обитания человека (экология), использование энергии солнца, передача электрической энергии без проводов, кинематография в натуральных цветах, стереокино и др. Большая часть его лекции была посвящена т.н. безвоздушному пути, совершенно отличному от обычных способов сообщения. Впоследствии модель «безвоздушной дороги» на магнитной подушке под его руководством была создана на кафедре физики ТТИ и ее описание опубликовано в ж. «Естествознание» за 1914г. [2; 50-51] Создание первой в мире экспериментальной установки более, чем на полвека опередило исследования американских ученых в этом направлении. Весть об этом облетела весь мир и в далёкий Томск хлынули делегации учёных из многих стран мира. В это время Б.П. Вейнберг поддерживал личные связи со многими выдающимися авиаторами того времени: Братьями Райт, Блерио и другими.

В физическом корпусе В. создал метеорологическую станцию, где кроме общих наблюдений, измерялись атмосферное давление, температура, влажность воздуха, определялись направление и сила ветра. На протяжении ряда лет станция играла важную роль в изучении метеорологических условий Западной Сибири. В 1911-1915гг. изучал ледниковый покров р. Томи, составлял прогнозы, которые поступали в органы городского управления.

В 1910г. организовал наблюдение за кометой Галлея в связи с предполагаемым прохождение земли через ее хвост. Результаты наблюдений были отражены в «Отчете» Томского технологического института и университета (известия ТТИ, 1913, т. 31). Он руководил проведением ряда экспедиций по изучению ледников Алтая и Ср. Азии, во время которых проводились многочисленные наблюдения за структурой льда, его движением, температурным, атмосферным и магнитным состоянием ледников и прилегающих районов.

Особое значение придавал изучению земного магнетизма и геофизических особенностей Сибири. С 1909 по 1920гг. организовал 23 экспедиции по изучению магнетизма и геофизических данных Западной и Центральной Сибири, Монголии, Крайнего Севера, вплоть до низовьев Оби и Енисея. Эти исследования получили высокую оценку отдела земного магнетизма АН и нашли отражение в ряде его научных работ.

В Томске он создал сибирскую школу физики твёрдого тела, которую после него возглавил и развивал далее его ученик, впоследствии академик, В.Д. Кузнецов. В 1913 году впервые в мировой практике им был сконструирован электрический термобур для исследования льда.[3]

В ленинградский период деятельности В., помимо вопросов земного магнетизма, большое внимание уделял и другим физико-математическим проблемам. Ряд его печатных работ этого периода посвящен вопросам обработки и интерпретации наблюдений, теории вероятностей и математической статистики. Им была разработана методика проведения и систематизация наблюдений за магнитным полем земли. В 1927г. им был изобретен прибор для измерения напряженности магнитного поля. Вторым направлением научных исследований В. являлась проблема использования солнечной энергии (гелиотехника). С 1927г. он был организатором и руководителем работ в этой области.

Не оставлял без внимания и область изучения физических и механических свойств льда. Итоговой работой по этой проблеме стала монография «Ледовые свойства, возникновение и исчезновение льда» (М.-Л., 1940). Его работы над арктическими льдами в Арктическом институте, практические выводы о прочности ледовых переправ имели большое значение в условиях блокадного Ленинграда. В 1941г. В. был консультантом при строительстве дороги по льду Ладожского озера («Дорога жизни»), спасшей десятки тысяч людей.

В. принадлежал к тому типу ученых, интересы которых в каждый отдельный момент не сосредотачиваются на одном узком вопросе – вместе с тем его идеи, не всегда подтвержденные фактическим материалом, приобретали широкую известность. К их числу можно, например, отнести идею о наличии в высоких широтах второго магнитного полюса.

Всего им опубликовано 238 научных работ, из которых 65 посвящены изучению земного магнетизма, большое число научно-популярных статей и брошюр, более 30 работ остались неопубликованными. Являлся членом многих научных обществ: возглавлял метеорологическую комиссию Общества изучения Сибири, был председателем Томского отделения этого общества, заместителем председателя Томского отделения Общества естествоиспытателей и врачей, председателем Томского педагогического общества, членом Совета физического отделения Русского физико-химического общества при С.-Петербургском университете, членом правления Томского отдела Всероссийской лиги борьбы с туберкулезом, членом Русского отделения Международного союза по исследованию солнца при РН, членом межведомственной комиссии при АН по производству магнитных съемок в России.

Избранные труды
• Влияние среды на электрически-магнитные взаимодействия (Одесса, 1904)

• О внутреннем трении льда (СПб, 1906)

• Из воспоминаний о Д. И. Менделееве как лекторе (Томск, 1910)

• Воспоминания о Ф. Н. Шведове (1907)

• Движение без трения (безвоздушный электрический путь) (СПб, Книгоиздательство «Естествоиспытатель», 1914).

Награды
Медаль «В память 300-летия царствования Дома Романовых».

Скачать (PDF, 7.7MB)

Скачать (PDF, 1.23MB)

 

postheadericon Простейшая гидроэлектростанция. Б. Б. Кажинский. Издательство Досарм – Москва – 1950 год [полный текст книги]

Время чтения статьи, примерно 41 мин.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
I. Определение мощности свободнопоточной гидроустановки
1. Что такое энергия и мощность водного потока
2. Скорость течения воды
II. Постройка свободнопоточной гидроустановки
1. Устройство гидроустановки
2. Роторная гидротурбина
3. Установление размеров и числа оборотов гидроротора
4. Устройство дисков и подшипников гидроротора
5. Обшивка лопастей
6. Устройство передачи
7. Устройство опор гидроротора «на салазках»
8. Спуск гидроустановки на воду
9. Устройство опор гидроротора на поплавках
10. Монтаж гидроротора на поплавках
III. Электрическая часть станции
1. Реле типа ЦБ-4118
2. Электрическая схема гидроустановки
3. Барабанный переключатель
4. Генератор ГБФ-4600

ВВЕДЕНИЕ

В Советском Союзе в широких масштабах осуществляется сплошная электрификация и радиофикация сельских мест. Электричество и радио прочно входят в быт колхозной деревни.

По плану сталинской послевоенной пятилетки ведутся грандиозные работы по электрификации сельского хозяйства. Уже пущены в эксплуатацию сотни электростанций, которые дают ток на пункты электромолотьбы, освещают школы, больницы, избы-читальни, питают школьные и колхозные радиоузлы. Тысячи и тысячи лампочек Ильича горят и в домах колхозников.

Во многих сельских местностях деятельное участие в электрификации принимает молодежь. Она помогает сооружать плотины для гидростанций, устанавливать столбы, тянуть линии электропередач.

С каждым годом на селе растет потребность в высоко-квалифицированных специалистах для обслуживания межколхозных ГЭС, колхозных радиостанций и радиотрансляционных узлов. Электротехники, монтеры, надсмотрщики, радиотехники — эти профессии становятся массовыми в советской деревне.

Молодежь, увлекающаяся радиолюбительством, занимающаяся самостоятельной постройкой маломощных ветро- и гидроэлектродвигателей, выдвигает из своей среды кадры механиков, электро- и радиотехников.

Многие села нашей страны расположены на берегах больших и малых рек — источников самой дешевой энергии. Энергия «белого угля» вращает турбины Днепрогэса, водяные мельницы, дает ток межколхозным гидроэлектростанциям.

Однако гидроэлектроэнергию можно использовать гораздо шире. Застрельщиками этого важного дела на селе должны быть комсомольцы, школьная молодежь. Даже силами Небольшого коллектива можно построить гидроустановку малой мощности. Наиболее доступными для самостоятельного сооружения являются свободнопоточные гидроустановки. Они используют непосредственно живую силу реки и не требуют устройства плотин.

Такие гидроустановки могут давать электроэнергию для освещения школы или сельского клуба, избы-читальни или нескольких домов колхозников, а также для питания радио-приемников.

Участвуя в сооружении небольших гидростанций, молодежь обогащает свои знания и оказывает практическую помощь в электрификации своего села.

Задача настоящей брошюры — помочь сельской молодежи, интересующейся практическим использованием гидроэлектроэнергии. В брошюре дается описание свободнопоточной гидростанции малой мощности с роторными двигателями наиболее совершенной конструкции.

I. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ СВОБОДНОПОТОЧНОЙ ГИДРОУСТАНОВКИ

1. ЧТО ТАКОЕ ЭНЕРГИЯ И МОЩНОСТЬ ВОДНОГО ПОТОКА

Мощность свободнопоточного водяного двигателя зависит от трех величин:

1) расхода воды, т. е. от количества воды, протекающей через рабочее колесо двигателя в секунду;

2) от живой силы частиц воды, которую они приобретают при движении;

3) от технического качества рабочего колеса двигателя или, как говорят в механике, от коэффициента полезного действия (к. п. д.) двигателя.

Прежде чем перейти к определению мощности нашей свободнопоточной установки, вспомним некоторые понятия из физики.

Энергией водного потока или гидроэнергией называется его способность производить ту или иную работу. Если вода в пруде, озере, бассейне, резервуаре или баке остается в состоянии покоя — не течет, то это значит, что она не совершает работы. Но нельзя сказать, что в таком случае она не обладает энергией. Она обладает скрытой энергией спокойного положения или, как говорят,— потенциальной энергией

Протекающая вода в ручье, речке или большой реке способна производить работу потому, что она движется, течет (падает) с более высоких мест в места более низкие. Вода течет (падает) вниз благодаря своей тяжести, т. е. под влиянием силы земного притяжения. Чем большее количество воды содержит поток и чем ниже и скорее он течет или падает, тем большее количество энергии движения (кинетической энергии) он содержит. (Слово «потенциальная» имеет в своем корне латинское слово «потенцио», что означает возможность, степень, мощность, иначе говоря, это есть способность к определенным, но еще не проявленным действиям. По-русски потенциальная — это значит возможная, существующая в скрытом виде, еще не проявленная. Корнем слова «кинетическая» является греческое слово «кинема», что по-гречески означает: «относящееся к движению».)

Это значит, что энергия водотока зависит не только от количества воды или, как говорят в гидротехнике, от расхода воды, но и от скорости ее течения и высоты перепада, которую в гидротехнике называют напором.

1

Рис. 1. Схема определения высоты напора Н

Напор может быть создан природой (водопад), но можно создать его и искусственно, например, устройством запруды или плотины.

Если открыть отверстие в гребне плотины, за которой скопилась вода, то вода из него будет свободно ниспадать с некоторой высоты Н метров (рис. 1), считая от верхнего уровня воды за плотиной до нижнего уровня воды, отходящей от основания плотины. Высота Н и называется напором. При падении вниз вода приобретает скорость V  метров в секунду. Величину скорости можно определить, пользуясь известным из физики уравнением:

1-1

Здесь: g —ускорение силы земного притяжения, равное 9,81 м/сек2.

Отсюда напор равен:

1-2

Несколько иное определение следует придать понятию о напоре для свободнопоточных гидроустановок. К этому определению, а также к понятию мощности такой установки мы и переходим.

При своем движении в речном потоке частицы воды, под влиянием скорости движения, приобретают живую силу. В гидротехнике именно эту силу движения потока и называют скоростным, или динамическим, напором. Таким образом, динамический напор существует во всяком течении воды в ручье, речке и реке, иными словами, он создан природой. Динамический напор также исчисляется по вышеприведенной формуле.

Гидроэнергия, как и другие виды энергии, измеряется работой, выражаемой в килограммометрах. Количество работы определяется произведением силы на длину пути, по которому передвигается какой-либо груз под воздействием данной силы. Если для передвижения груза на расстояние 15 м требуется применить силу, например в 20 кг, то в таком случае работа будет определяться величиной:

Т = 15 . 20 = 300 кгм.

Мощностью называется работа, отнесенная к единице времени (секунде). Мощность обозначается буквой N и выражается в килограммометрах в секунду (кг м/сек). В технике определяют мощность двигателя в лошадиных силах (л. с.). Лошадиной силой принято называть мощность, равную 75 кгм/сек.

Так, если груз весом 15 кг за одну секунду должен быть поднят на высоту 5 м, то для этого нужна мощность в одну лошадиную силу (15 х 5 = 75 кгм/сек.). Допустим, работа в 300 кгм по предыдущему примеру должна быть совершена в течение одной секунды, тогда для этой цели нужно располагать мощностью:

1-3

Мы уже знаем, что мощность свободнпоточного водяного двигателя зависит от трех величин: а) от динамического напора Я; б) от расхода воды, т. е. от количества Q воды, протекающей через рабочее колесо двигателя в секунду; в) от технического качества гидродвигателя, от коэффициента полезного действия (к. п. д.), обозначаемого греческой буквой η (эта).

1 Слово динамический в корне своем имеет слово «дина», что по- гречески означает силу.

 

Если расход воды, т. е. количество воды, падающей за одну секунду, мы условимся измерять в килограммах (кг) и пометим его буквой В, то выражение мощности можно написать:

1-4

Учитывая, что вес одного кубического метра (1 л3) воды равен 1 000 кг, мы можем весовое выражение расхода воды В перевести в объемное Q и написать его несколько иначе:

B = 1000 . Q.

Тогда мощность потока с подобным расходом воды будет:

1-5

В электротехнике мощность принято определять в киловаттах (кВт). Одна л. с. равна 736 Вт = 0,736 кВт. Таким образом, выраженная в кВт (1 кВт равен 1000 Вт. 1 Вт –  это работа электрического тока силой в 1 ампер при напряжении 1 В. Один кВт равен 1,36 л. с.) мощность потока равна:

1-6

Однако нам нужно знать не столько мощность потока, сколько мощность интересующего нас свободнопоточного двигателя — гидротурбины. Для определения мощности гидротурбины можно пользоваться той же формулой, но при этом Q должно обозначать секундный расход воды, пропускаемой рабочим колесом гидротурбины. Кроме того, в эту формулу вводится множителем (к. п. д.) гидротурбины, имеющий для разных турбин различное значение от 0,30 до 0,90. Таким образом, мощность гидротурбины определяется по формуле:

1-7

Под расходом воды Q в данном случае следует понимать количество воды, протекающей со скоростью потока через площадь, занимаемую очертаниями рабочего колеса гидротурбины, или, как говорят, — через площадь проекции колеса турбины.

Расход определяется по формуле: Q = F . V м3/сек, где F — площадь проекции рабочего колеса в м2.

V — скорость потока в м/сек.

В формуле для определения расхода Q скорость V имеет линейную размерность, а в определении динамического напора она возводится в квадрат. Поскольку мощность турбины зависит от произведения Q на Н, значит она (мощность) зависит уже от V3, т. е. она пропорциональна кубу скорости воды. Вот почему с уменьшением скорости течения резко снижается мощность одной и той же свободнопоточной установки. С другой стороны, чем выше скорость потока, тем большую мощность может развить водяной двигатель, использующий живую силу этого потока. Отсюда мы видим, что для свободнопоточной гидроэлектростанции очень большое значение имеет скорость У потока. Поэтому на практике определять скорость течения воды надо с особенной тщательностью.

2. СКОРОСТЬ ТЕЧЕНИЯ ВОДЫ

Скоростью течения воды в реке называется путь, проходимый потоком воды за одну секунду. На практике скорость течения можно наблюдать по движению легких плавающих на воде предметов: пустой бутылки, спичечной коробки, щепки и других предметов. Однако надо учесть, что предмет движется вниз по течению реки с той скоростью, которая имеет место на поверхности потока. Чем глубже будет расположен слой воды, тем медленнее его течение. Истинная средняя скорость для всех слоев потока находится примерно на расстоянии 2/3 его глубины (считая от дна реки) и составляет для небольших рек 80% от скорости течения воды на поверхности речного потока.

Для практических измерений скорости течения на поверхности небольшой реки выбирают, по возможности, прямолинейный участок реки длиной 50 м. Если на реке есть плотина, но участок должен лежать намного ниже ее по реке. На одном из берегов отмечают, поближе к береговой линии, две точки, расположенные на расстоянии 20 м одна от другой. В каждой точке забивают в землю шест. В 5—6 шагах от шеста становятся два наблюдателя так, чтобы каждый из них находился против шеста лицом к реке. Задача каждого наблюдателя состоит в том, чтобы следить за прохождением поплавка через черту, мысленно проведенную поверх шеста и далее — поперек реки. Первый наблюдатель, стоящий выше по течению реки, имеет часы с секундной стрелкой и ведет запись результатов наблюдений.

Примечание. При наличии плотины лучше воспользоваться ею для целей получения электроэнергии, чем строить бесплотинную гидроэлектростанцию.

Он забрасывает поплавок подальше от себя вверх по течению реки, отмечает момент про-хождения поплавка через черту первой точки и отсчитывает число секунд до подачи сигнала вторым наблюдателем в момент прохождения поплавка через черту второй точки.

Если расстояние между шестами равно 20 м, а время про-хождения этого расстояния поплавком равно 15 сек., то скорость движения поплавка будет 20: 15= 1,33 м/сек.

Однако если мы будем пользоваться только этим результатом, то получим скорость движения одного поплавка, которая еще не будет характерной для всего потока в целом. Чтобы получить среднюю величину поверхностной скорости воды, надо пускать поплавки несколько раз так, чтобы в одном случае поплавок прошел ближе к одному берегу, другой раз — ближе к середине реки, затем ближе к другому берегу или же в промежутке между первыми двумя прохождениями и т. д. Чем шире река, тем большее число раз надо провести измерения скорости течения.

Определив время прохождения поплавка при каждом наблюдении, находят среднее арифметическое значение из всех наблюдений. Предположим для примера, что проделано шесть наблюдений. Первый поплавок прошел расстояние 20 м в 15 сек, второй то же расстояние покрыл за 14 сек, третий— 13,5 сек, четвертый — 10,5 сек, пятый—16 сек и шестой — 18 сек. Складывая эти величины и деля сумму на 6, получаем среднее арифметическое значение:

1-8

Так как измерялось время прохождения всех поплавков на расстоянии 20 м, то средняя скорость течения на поверхности воды будет равна: 20:14,5 = 1,38 м/сек. Ввиду того, что истинная средняя скорость всех слоев потока составляет 80% от поверхностной скорости, то она будет равна: 1,38.0,80 = 1,1 м/сек. Это и есть расчетная скорость потока для рассмотренного случая.

II. ПОСТРОЙКА СВОБОДНОПОТОЧНОЙ  ГИДРОУСТАНОВКИ

1. УСТРОЙСТВО ГИДРОУСТАНОВКИ

В настоящее время нашими научно-исследовательскими институтами, заводами, а также отдельными изобретателями и конструкторами разработаны достаточно совершенные и экономичные свободнопоточные установки с гидротурбинами раз-личных типов, описанные в современной технической литературе. Заслуживают особого внимания установки с роторными гидротурбинами малой мощности, поскольку они являются не только технически совершенными, но вместе с тем и наиболее доступными для изготовления силами и средствами небольших коллективов молодежи на местах.

На рис. 2 показан общий вид одной из таких установок «на салазках». Свободнопоточная гидроустановка состоит из двух основных частей: гидроротора и опорной конструкции.

На рисунке мы видим трехсекционный гидроротор, концы вала которого входят в деревянные подшипники, укрепленные с помощью железных хомутов на поперечных брусьях опорной стойки. Каждая опорная стойка представляет собой решетчатую конструкцию, составленную из нескольких отрезков бревен и поперечных брусьев, а также нижнего длинного поперечного бревна, вынесенного далеко назад для того, чтобы придать всей конструкции наибольшую устойчивость.

Вертикальные бревна своими шипами входят в гнезда, выдолбленные в полозьях салазок, и прикреплены к ним железными скобами. Салазки сделаны из трех толстых полозьев длиной 3 м. Третья пластина полозьев укреплена под выступающими назад концами длинных поперечных бревен. В гнезда каждого из этих бревен упираются своими нижними шипами по два подкоса, увеличивающих прочность стоек.

2

Рис. 2. Общий вид гидроустановки «на салазках»

Для придания всему сооружению наибольшей устойчивости в продольном направлении верхние части стоек укреплены пятью продольными досками. Одна из этих досок, расположенная горизонтально, своими вырезами наложена на верхние поперечины стоек и прикреплена к ним железными хомутами. Остальные четыре доски идут наклонно. С помощью болтов они прикреплены своими концами к вертикальным бревнам стоек, образуя таким путем подобие решетчатой фермы моста.

Ближайший к берегу крайний диск гидроротора на своем торце (ободе) имеет желобок для приводного ремня, идущего к шкиву промежуточной трансмиссии. Трансмиссия эта расположена на конце среднего поперечного бруса береговой стойки. На другом конце того же бруса прикреплен электрогенератор. Второй приводной ремень идет от шкива промежуточной трансмиссии к шкиву этого электрогенератора. Электропровода от генератора подвешиваются к изоляторам, укрепленным на удлиненной береговой стойке. Далее они протягиваются на изоляторы столба, установленного на берегу реки. Важно отметить, что столб на берегу должен стоять с верховой стороны по отношению к гидроустановке. Тогда натяжение проводов будет способствовать увеличению устойчивости гидростанции.

Второй способ устройства свободнопоточной гидростанции отличается от только что описанного лишь тем, что опорные стойки устроены не на салазках, а подвешены к двум спаренным плотам. Стойки по этому способу устройства носят название кронштейнов (подвесных опор).

Подробности этих двух способов устройства свободнопоточных гидростанций и описание изготовления отдельных деталей читатели найдут в следующих разделах брошюры.

2. РОТОРНАЯ ГИДРОТУРБИНА

Водяная роторная турбина, которая в дальнейшем для краткости будет называться здесь гидроротором, устроена следующим образом. Представим себе полый цилиндр, например, в виде большого ведра с припаянной крышкой. Разрежем (мысленно) этот цилиндр плоскостью вдоль его геометрической оси на две равные половины. Полученные два полуцилиндра раздвинем немного по плоскости разреза в разные стороны на равные расстояния от средней оси. Это и будут две полуцилиндрические лопасти гидроротора (рис. 3). С торцовых концов лопастей (там, где были дно и крышка «ведра») к лопастям должны быть прикреплены два диска, центры которых совпадают со средней осью. Сделаем эту ось в виде металлического вала на двух подшипниках, получится ось вращения гидроротора.

Обратимся к схеме, приведенной на рис. 4, где показаны линии обтекания лопастей гидроротора в двух его положениях а и б. Когда ротор занимает положение а, плоскость, соединяющая все четыре кромки его лопастей (обозначена на рис. 4 пунктирной вертикальной линией), расположена поперек течения реки. В этом случае мы говорим, что площадь проекции гидроротора наибольшая, и, если можно так выразиться, — «размах лопастей наибольший». Когда ротор примет положение б, плоскость, проходящая через кромки лопастей (горизонтальная пунктирная линия), будет расположена вдоль направления потока. Поэтому мы можем сказать, что в этом случае площадь проекции гидроротора наименьшая или «размах лопастей наименьший». Попытаемся разобраться, какое действие будет оказывать поток на гидроротор в этих двух положениях.

3

Рис. 3. Роторная деревянная двухлопастная гидротурбина с горизонтальной осью вращения

Рис. 4. Схема обтекания линиями потока роторной гидротурбины: а—положение лопастей при наиболее сильном крутящем моменте, когда «наибольший размах лопастей» приходится поперек линий течения; б — гидроротор в «мертвом положении», когда «наибольший размах лопастей» приходится вдоль линий течения, а поперек течения оказывается «наименьший размах лопастей», ниях а и б. Когда ротор занимает положение а, плоскость, соединяющая все четыре кромки его лопастей (обозначена на рис. 4 пунктирной вертикальной линией), расположена поперек течения реки. В этом случае мы говорим, что площадь проекции гидроротора наибольшая, и, если можно так выразиться, — «размах лопастей наибольший». Когда ротор примет положение б, плоскость, проходящая через кромки лопастей (горизонтальная пунктирная линия), будет расположена вдоль направления потока. Поэтому мы можем сказать, что в этом случае площадь проекции гидроротора наименьшая или «размах лопастей наименьший». Попытаемся разобраться, какое действие будет оказывать поток на гидроротор в этих двух положениях.

Рис. 4. Схема обтекания линиями потока роторной гидротурбины: а—положение лопастей при наиболее сильном крутящем моменте, когда «наибольший размах лопастей» приходится поперек линий течения; б — гидроротор в «мертвом положении», когда «наибольший размах лопастей» приходится вдоль линий течения, а поперек течения оказывается «наименьший размах лопастей»

Схема, изображенная на рис. 4, показывает, что между обеими полуцилиндрическими лопастями гидроротора имеется криволинейно изогнутый сквозной канал. В положении а через этот канал устремляется струя воды. Она отдает лопастям гидроротора свою энергию движения дважды: первый раз у входа в канал, где струя воды ударяется о внутреннюю поверхность изогнутой стенки первой (верхней) части лопасти и давит на нее, и второй раз — у выхода из канала, где она производит плавное безударное давление (отдачу) на изогнутую стенку второй (нижней) лопасти.

Проходя по внутренней поверхности первой полуцилиндрической лопасти, струя воды меняет свое направление на 180°. Иначе говоря, ее первоначальное направление изменяется на обратное, т. е. вода как бы следует двойной кривизне. Далее, попадая на внутреннюю поверхность второй лопасти, вода меняет свое только что приобретенное направление опять на 180°, т. е. она еще раз следует двойной кривизне. Как в первый раз, так и во второй, кроме прямого давления, вода оказывает на лопасть дополнительное противодавление, удваивающее силу прямого давления.

Силы удара и отдачи, давления и противодавления, слагаясь в одном и том же направлении, заставляют гидроротор вращаться по часовой стрелке (рис. 4). На место изогнутой части первой лопасти быстро подходит своим внутренним изгибом вторая лопасть. Струя воды опять ударяется в эту лопасть, проходя тот же плавно изогнутый в разные стороны зигзагообразный путь, и затем отходит от гидроротора, отсасываемая обтекающим ротор снаружи свободным течением воды. Этой быстрой сменой лопастей поддерживается вращение гидроротора все в том же направлении – по часовой стрелке.

Положение б показывает, что лопасти гидроротора в этот момент проходят через «мертвую точку» своего вращения. В этот момент гидроротор имеет как бы «наименьший размах лопастей», так как плоскость, мысленно проведенная через все четыре кромки лопастей, совпадает с направлением течения потока. В этом «мертвом положении» живая сила потока оказывает на лопасти наименьшее действие и вращающийся гидроротор при большой нагрузке может остановиться. Для устранения этого применяется следующий технический прием. Ротор по его длине делят двумя промежуточными дисками на три секции с тем, чтобы упомянутая плоскость у каждой секции ротора была сдвинута на угол 120° по отношению той же плоскости соседней с ней секции (рис. 6, линия а—б).

В водяном потоке гидроротор устанавливают так, чтобы он был целиком погружен в воду, но не касался дна реки.

Гидроротор является наиболее простым по своей конструкции самодельным водяным двигателем для речной бесплотинной гидроэлектростанции. Впервые в мире он был применен в СССР для свободнопоточных установок в 1938 году.

На основании исследований советские ученые пришли к выводу, что для мелкой точечной электрификации свободно-поточная установка с гидроротором полностью оправдала себя. И когда свободнопоточную водносиловую установку приходится строить своими силами и средствами, следует отдавать предпочтение гидроротору перед всеми другими видами гидротурбин.

Важно отметить, что в будущем можно строить более мощные свободнопоточные установки, с несколькими гидророторами на одной паре поплавков. Такие более мощные агрегаты можно применять для электрификации речных несамоходных судов и барж (когда они находятся на стоянке или при их движении против течения), пристаней, береговых складов, рыбных промыслов, рыбопромышленных колхозов, а также для питания током электронасосных установок при поливе прибрежных огородов, для электрификации молотьбы и других сельскохозяйственных работ в прибрежной полосе.

Опорное устройство для гидроротора может быть разное. В дальнейшем приводится более подробное описание двух вариантов опорного устройства. Одно из них–с опорами «на салазках» — пригодно для установки на небольшой реке, на-пример, шириной 7 м и глубиной 1 м. Второе устройство — «на поплавках»—делает гидроустановку пловучей и поэтому пригодной для установки почти на любом месте малой или большой реки, в том числе на более глубоких местах.

3. УСТАНОВЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ И ЧИСЛА ОБОРОТОВ ГИДРОРОТОРА

У больших глубоководных рек (Днепр, Волга, Иртыш и др.) скорость течения воды (измеренная не при половодье) составляет около 1 м/сек. Поток воды с поперечным сечением в 1 мг при скорости 1 м/сек имеет мощность 0,49 кет. Учитывая потери энергии гидравлические (в гидророторе), механические (в передаче от гидроротора к генератору) и электрические (в генераторе), мы увидим, что от живой силы течения воды может быть использовано в виде электротока лишь около половины мощности, т. е. около 0,25 кет. Однако на реках имеются естественные перекаты, быстрины и т. п. места с большой скоростью течения, где применение свободнопоточной гидроустановки было бы намного выгоднее, так как здесь с 1 м2 площади поперечного сечения потока можно получить в несколько раз большую мощность. Но, оказывается, как раз в этих местах глубина потока всегда намного меньше, чем на других участках той же реки. Между тем, глубина реки имеет тоже важное значение для свободнопоточной установки, так как глубина определяет диаметр гидроротора.

Мы уже знаем, что мощность водяного двигателя, использующего живую силу течения реки, зависит не только от скорости течения, но также и от величины площади поперечного сечения потока, занимаемой очертаниями целиком погруженного в поток рабочего колеса двигателя, т. е. в данном случае от диаметра гидроротора. Если река мелководная, то для определения диаметра гидроротора непременно надо промерить глубину реки в том именно месте, где предположено поставить свободнопоточную гидроэлектростанцию.

Гидроротор должен быть размещен в воде так, чтобы он был не только целиком погружен в воду, но чтобы крайние точки его очертания отстояли от дна реки и от поверхности воды не менее, чем на 150 мм, а еще лучше на 200 мм. На малых реках при наинизшем уровне воды редко можно встретить глубину более 1,5 м. Гораздо чаще встречается глубина в 1 м. При такой глубине реки диаметр гидроротора должен быть намного меньше этой величины, а именно, 0,6 м.

Поставим перед собой задачу построить на такой реке гидроэлектроустановку мощностью 300 Вт (0,3 кВт). Определим основные размеры гидроротора такой мощности, если скорость речного потока равна 1 м/сек.

Вспомним, что мощность гидроротора в кВт определяется по формуле:

4-1

Здесь Q = F . V в м3 сек.

Под буквой F подразумевается площадь проекции гидроротора (в м2) при «наибольшем размахе лопастей», а под V — скорость течения в м/сек.

Принимая скорость V = 1 м/сек, мы получаем Q= F. 1 = F

В этих условиях скоростной или динамический напор:

4-2

Задаваясь мощностью N= 0,3 кВт и величиной т = 0,5, получаем равенство:

9,81 . F . 0,05 . 0,5 = 0,245 F = 0,3 кВт.

Отсюда ясно, что площадь проекции гидроротора будет:

4-3

Если принять «наибольший размах лопастей» равным 0,6 м, тогда длина гидроротора будет: 1,22:0,6 = 2,0 м.

Число оборотов n гидроротора определяется по формуле:

4-4

Здесь:

V—скорость течения в м/сек

π — соотношение длины окружности к ее диаметру = 3,14.

R — радиус диска в м, или половина размаха лопастей гидроротора.

Число оборотов n гидроротора меняется в зависимости от скорости V течения. Заметим, кстати, что скорость течения реки, нормальная для большей части года, сильно возрастает во время паводков и половодий. Вместе с увеличением скорости течения V резко возрастает и мощность гидроротора. К примеру, если скорость течения V возрастет вдвое, то в соответствии со сказанным ранее (см. главу I) мощность гидроротора N возрастет в 8 раз. Если скорость возрастет втрое, мощность возрастет в 27 раз и т. д. Короче говоря, мощность возрастает в то же число раз, возведенное в третью степень (в куб).

Мощность и число оборотов данного гидроротора при разных скоростях V течения воды в реке (Гидророторные свободнопоточные установки, рассчитанные на мощность более 1 кВт, должны сооружаться с соблюдением повышенных запасов прочности как самого гидроротора, так в особенности его опорного устройства.)

5 tablica

4. УСТРОЙСТВО ДИСКОВ и подшипников ГИДРОРОТОРА

Применительно для поплавкового устройства опор свободнопоточной гидроэлектростанции лопасти и диски гидроротора лучше делать дощатые, так как при этом повышается пловучесть всей установки. Для варианта гидроустановки «на салазках» следует предпочесть (если есть возможность) лопасти из кровельного железа или листового алюминия.

Материалом для гидроротора может служить сосновый или еловый тес шириной 180 мм, толщиной 10 мм для лопастей и 40 мм — для дисков. Дисков необходимо изготовить 4 шт., из них два будут крайние и два — промежуточные. Диаметр дисков примем равным «наибольшему размаху лопастей» гидроротора, т. е. 600 мм.

Каждый диск будем делать из квадратного щита, сбитого из восьми отрезков досок длиной по 600 мм, уложенных крест на крест друг на друга в два слоя по 4 шт. Для четырех щитов надо заготовить 32 отрезка досок. Доски надо обстругать начисто. На полу или на выравненной площадке укладывают по 4 отрезка вплотную друг к другу. На них укладывают поперек второй слой из 4 отрезков и сколачивают оба слоя гвоздями толщиной 4 мм, длиной 105 мм. Выступающие с противоположной стороны концы гвоздей следует аккуратно загнуть так, чтобы конец каждого гвоздя, обогнутый вторично на длину 5 мм, вошел при загибе в древесину шита. Этим путем щиты будут предохранены от расслаивания.

Полученные четыре шита надо аккуратно опилить по окружности диаметром 600 мм. Для этого сначала вычерчивают на каждом щите окружность радиусом 300 мм при помощи самодельного циркуля, состоящего из планки длиной 300 мм, и двух гвоздей (рис. 5).

Рис. 5. Самодельный деревянный циркуль

Рис. 5. Самодельный деревянный циркуль

При опиливании щита надо следить, чтобы и на другой стороне щита образовалась правильная окружность того же диаметра. С этой целью через центр окружности на первой стороне щита надо просверлить топким сверлом или пробить гвоздем сквозное отверстие и этим обозначить центр окружности, которую надо вычертить на второй стороне щита.

Затем на одной поверхности диска вычерчивают тем же циркулем две полуокружности для очертания лопастей гидроротора.

Прежде чем указать радиус полуокружности для лопастей, отметим весьма важное условие, которому должен удовлетворять правильно построенный гидроротор, а именно: расстояние е (рис. 6) между внутренними краями обоих полуцилиндров должно равняться 2/3 размера с, определяющего ширину входного устья канала между лопастями гидроротора. Через это устье входит струя воды в гидроротор и оказывает давление на внутреннюю стенку первой лопасти. Дальше она проходит через внутренний канал шириной е и, попадая на внутреннюю поверхность второй лопасти, оказывает на нее вторичное давление, а затем выходит из гидроротора, отсасываемая наружным потоком воды.

При всех других соотношениях между размерами е и с работа гидроротора и его мощность изменяются в худшую сторону. Поскольку основным размером всякого гидроротора является «наибольший размах лопастей», приравненный в нашем случае к диаметру диска ротора и обозначаемый буквой D ,все остальные размеры приведены к этой величине. Тогда ширина канала е будет равна 25% от D, ширина входного устья с будет равна 37,5% от D и ширина лопасти или  диаметр полуцилиндра В—62,5% от D. Если диаметр гидроротора принят равным 600 мм, то отсюда следует, что е-150 мм С = 225 мм, В = 375 мм.

 

Рис. 6. Схема построения очертаний полуцилиндрических лопастей гидроротора. Накладка, к которой прибиваются лопасти, показана отдельно в верхней части рисунка диаметр полуцилиндра В—62,5% от D. Если диаметр гидроротора принят равным 600 мм, то отсюда следует, что е-150 Ж С = 225 мм, В — 375 мм.

Рис. 6. Схема построения очертаний полуцилиндрических лопастей гидроротора. Накладка, к которой прибиваются лопасти, показана отдельно в верхней части рисунка

Так как ширина лопасти В равна диаметру полуцилиндра, то радиус этого полуцилиндра будет в 2 раза меньше ширины В, т. е. округленно он равен 188 мм. Учитывая, что стенки лопастей будут сделаны из отрезков шелевки толщиной 10 мм, получаем, что радиус очертания внутренней поверхности полуцилиндра должен быть равен 178 мм. Центр этой полуокружности должен быть расположен на линии а—б на расстоянии 112 мм от центра диска. Центр другой полуокружности будет расположен на том же расстоянии по другую сторону от центра диска (рис. 6, слева).

Своими концами шелевочные планки, из которых состоят обе лопасти, должны быть прибиты к двум деревянным наклдкам, прикрепленным к диску. Каждая накладка— это отрезок доски толщиной 40 мм, имеющий очертание полукруга радиусом 178 мм (рис. 6, вверху). Обе накладки прибиваются большими гвоздями к диску на заранее вычерченных полу-окружностях. Надо следить, чтобы накладки не имели трещин.

 

Рис. 7. Ciiuvuo крепления на трубчатом валу шипа (цапфы) шпонки металлического фланца для диска гидроротора

Рис. 7.  Способ крепления на трубчатом валу шипа (цапфы) шпонки металлического фланца для диска гидроротора

В центре диска должно быть просверлено отверстие для металлического вала. Диаметр отверстия соответствует диаметру вала. В качестве вала может быть взята труба диаметром от 35 до 50 мм и длиной 2,5 м.

По приведенному выше описанию изготовляют два крайних диска гидроротора. Эти диски несколько отличаются от двух промежуточных дисков.

Дело в том, что к каждому промежуточному диску секции гидроротора примыкают с обеих сторон. Значит накладки для крепления лопастей двух секций должны быть прибиты по обе стороны каждого из промежуточных дисков.

Выше уже говорилось, что своими двумя промежуточными дисками гидроротор делится на три секции с тем, чтобы плоскость, мысленно проведенная по четырем кромкам лопастей одной секции, приходилась под углом 120° к такой же плоскости смежной секции.

Прибив накладки на одной стороне первого промежуточного диска, проводят карандашом на той же стороне диска через его uepip линию Т—Т под углом 120° к средней линии а—б, соединяющей все четыре кромки лопастей (см. пунктирную линию Т—Т на левой крайней фигуре рис. 6). После этою обе концевые точки линии Т—Т с одной стороны диска карандашом переводят на другую сторону диска, соединяют полученные точки линией, проходящей через центр диска, и делают построение очертаний второй пары полуцилиндрических лопастей уже на этой стороне диска. Прикреплением двух пар накладок к обеим сторонам диска заканчивается изготовление первого промежуточного диска. Переходят к таким же построениям полуокружностей на втором промежуточном диске.

На передней плоскости этого диска (см. среднюю фигуру на рис. 6) также проводят линию Т1 — T1 под углом 120° к линии а1 — б1 Точки Т1 — Т1 переводят на противоположную сторону того же диска и делают на ней построение полуокружностей для последней пары лопастей. Такое же построение полуокружностей делают и на одной (внутренней) стороне второго крайнего диска (см. правую крайнюю фигуру на рис. 6). В результате все три линии а — б, а1—б1 и а2 — б2 должны приходиться под углом 120° одна к другой. Таким путем будет обеспечено устранение вредного влияния «мертвого положения» лопастей гидроротора.

Сборку дисков на валу, а также прибивку к накладкам на них шелевок для образования лопастей, удобнее делать, подставив под оба конца вала невысокие козлы.

Для крепления обоих крайних дисков на вал должны быть насажены (снаружи ротора) две металлические втулки с фланцами, имеющими по четыре отверстия для болтов 1\4 дюйма. От провертывания на валу эти втулки удерживаются шпонками (рис. 7). Втулки, а также вал можно подобрать из старых деталей. Вал может быть сделан из газовой трубы.

Особого внимания требует к себе устройство подшипников для вала гидроротора. Дело в том, что металлические подшипники, даже шариковые, целиком погруженные в воду, работают плохо. Гораздо лучше в этих условиях использовать текстолитовые, а за неимением таковых, деревянные подшипники.

При работе в воде более подходящим материалом для вкладышей подшипника (после текстолита) является древесина твердых пород: дуб, ясень, клен и др.

Изготовить самостоятельно подшипник из дерева значительно легче, чем из металла. Для поплавкового варианта гидроустановки деревянный подшипник более приемлем потому, что он повышает пловучесть всей гидроустановки. Деревянный подшипник обладает наибольшей прочностью и долговечностью, когда он работает торцовой своей частью, т. е. когда силы трения вращающегося вала направлены поперек, а не вдоль волокон древесины. Поэтому надо, чтобы вращающаяся в подшипнике цапфа или шейка (шип) вала, по возможности со всех сторон, была окружена торцовой стороной деревянных вкладышей. В этом отношении для гидророторов малой мощности (до 1 кВт) наиболее целесообразным является нижеследующее устройство самодельного деревянного подшипника (рис. 8).

На горизонтальный опорный брус 1 стойки гидроротора сечением 150X150 мм накладываются стоя пять дощечек 2, 3, 4, 5, 6 прямоугольной формы. Из них крайние дощечки 2 и 6 и средняя 4 имеют толщину по 40 мм и поставлены так, что волокна древесины их имеют вертикальное направление, а у дощечек 3 и 5 — горизонтальное. Дощечки 3 и 5 имеют толщину по 30 -чл. Все эти пять дощечек играют роль деревянных вкладышей самодельного деревянного подшипника.

Рис. 8 Самодельный деревянный подшипник для гидроротпра: 1—спорный брус для подшипника: 2 и 6— крайние дошечки-вкладыши; 3, 4, 5 — средние вкладыши; 7 — стяжные болты; 8 и 20 - хомуты; 9 - вал гидроротора

Рис. 8 Самодельный деревянный подшипник для гидроротора: 1—спорный брус для подшипника: 2 и 6— крайние дошечки-вкладыши; 3, 4, 5 — средние вкладыши; 7 — стяжные болты; 8 и 10 – хомуты; 9 – вал гидроротора

 

Средние дощечки 3, 4 и 5 имеют высоту 200 мм. Крайние дощечки 2 и 6 сделаны высотой по 350 мм. но имеют вырез внизу на высоте 150 мм от нижней кромки и на глубину 30 мм. Этим вырезом они опираются на брус 1. Все дощечки должны быть плотно стянуты двумя сквозными болтами 7 диаметром 5/16 дюйма и охвачены двумя парами хомутов 8 из полосового железа 50х5 мм. Хомуты на своих концах имеют отверстия для крепежных болтов диаметром 5/16 дюйма.

Каждый подшипник собирают сначала начерно следующим образом. Обработанные дощечки-вкладыши собирают вместе, надевают на них обе пары хомутов и крепко стягивают болтами. Затем просверливают в них два сквозных отверстия диаметром 8 мм, продевают через них болты 7 и туго стягивают гайками. После этого просверливают в дощечках отверстие для вала 9 соответственно его диаметру.

Болты 7 не только должны стягивать все дощечки между собой, но и препятствовать дощечкам 3 и 5 (с горизонтально расположенными волокнами древесины) сместиться в стороны. Выполнение этого условия имеет важное значение, так как при воздействии боковых усилий, стремящихся сместить вал а горизонтальном направлении (например, вследствие давления потока на гидроротор), шейка вала будет опираться на поверхность дощечек 3 и 5 с поперечным расположением древесных волокон. Поэтому эти дощечки будут эффективно выполнять свою роль вкладышей подшипника, так как болты 7 будут удерживать их от бокового смещения. Под головки и гайки болтов 7 надо подложить широкие шайбы.

Чтобы под давлением потока воды сам деревянный подшипник не смещался вдоль бруса 1, за подшипником следует установить еще одну пару хомутов 10, которая будет служить надежным упором. Такой же упор должен быть установлен и возле второго подшипника на другом брусе.

5. ОБШИВКА ЛОПАСТЕЙ

Положив вал (без подшипников) на временные опоры и придав ему горизонтальное положение, укрепляют на нем обе втулки с крайними дисками, а также два промежуточных диска. Затем приступают к прибивке шелевочных планок (лопастей) к накладкам дисков. Для этой цели предварительно из шелевки шириной 180 им нарезают планки длиной по 665 мм. Каждую планку распиливают в продольном направлении пополам и таким образом получают более узкие планки шириной по 90 мм. На одну лопасть требуется 6 таких планок. Следовательно, для 6 лопастей (для трех секций ротора) понадобится 36 планок.

Обшивка лопастей должна быть выполнена так, чтобы она обеспечивала достаточную плавность криволинейной поверхности лопасти и вместе с тем хорошую водонепроницаемость в местах стыковых соединений между продольными гранями смежных планок. Ниже приводится описание четырех способов обшивки с тем, чтобы предоставить читателю возможность выбора того из них, который будет наиболее легким для самостоятельного выполнения.

 

Рис. 9. Сборка гидроротора

Рис. 9. Сборка гидроротора

На рис. 9,а показан способ прибивки планок к накладке в прямой стык друг к другу. Это наиболее простой, но и наименее надежный способ крепления, так как он не вполне обеспечивает водонепроницаемость в местах стыкового соприкасания планок. Несколько лучшим будет способ крепления, показанный на рис. 9,6. Здесь края планок скошены под углом 18° и могут перекрывать друг друга на длину 18 мм. Благодаря этому обеспечивается достаточная водонепроницаемость. При этом способе крепления на одну лопасть потребуется не 6, а 7 планок. Планки прибивают гвоздями, которые надо заранее заершить. На поверхность собираемой лопасти накладывается узкая лента из оцинкованного железа, и через нее забиваются в планки лопасти нетолстые гвозди с широкими шляпками.

Первую с края планку накладывают так, чтобы своей второй заостренной кромкой она прилегала вплотную к поверхности накладки. Следующая за ней планка своим косо срезанным краем должна ложиться на срезанный край уже прибитой плавки и т. д.

Более надежным в отношении водонепроницаемости, но и более сложным по выполнению является третий способ (рис. 9, в), требующий применения так называемой потайной рейки Рейка — это узкая деревянная лента толщиной 2 мм, шириной 10 мм, закладываемая в виде шпунта в пазы между двумя смежными планками. Практически это делается гак. Сначала прибивают первую планку с готовым пазом, в который затем забивают деревянной кианкой рейку-лепту. Под кианку при ударе подкладывают плашмя деревянную линейку. Затем берут вторую планку, надевают ее паз на край рейки и легкими ударами кианки плотно вгоняют рейку в паз этой планки. После этого прибивают эту планку гвоздями к обеим накладкам дисков. Таким же способом прибиваются и последующие планки лопасти.

При четвертом способе крепления планок (рис. 9, г) на их краях делаются вдоль всей длины вырезы в виде уступов, плотно накладывающихся друг на друга. При этом способе крепления на одну лопасть требуется семь планок.

Следует отметить, что в качестве обшивки может быть применена и фанера, в особенности многослойная. Это упростило бы все операции и дало бы возможность получить хорошую плавность изгиба поверхности лопасти и обеспечить полную водонепроницаемость. Однако фанера в условиях работы в воде будет очень недолговечной, и поэтому часто придется ее сменять. Наиболее надежным материалом для обшивки лопастей было бы кровельное железо или листовой алюминий. При возможности следует отдавать предпочтение именно этим материалам — в особенности при устройстве гидроустановки «на салазках».

Применяя обшивку из кровельного железа или алюминиевых листов, надо увеличить ее жесткость, добавляя по одной промежуточной деревянной накладке внутри каждой лопасти примерно посредине между двумя дисками гидроротора. Тогда обшивку прибивают к этой накладке гвоздями с широкими шляпками.

Укрепив лопасти одной секции гидроротора, переходят ко второй секции, а затем и к третьей. На рис. 9 показан гидроротор в трех стадиях изготовления. Оба конца вала гидроротора установлены на козлах. На правой стороне рисунка показана начальная стадия постройки секции гидроротора. Здесь крайний (правый) диск налет на вал и прикреплен к нему с помощью металлической втулки на четырех болтах. К первому промежуточному диску прикреплены две полукруглые накладки, к которым прибиваются планки обшивки лопастей. Такие же две накладки прибиты с левой стороны этого промежуточного, а также крайнего (правого) диска и поэтому на рисунке не видны. Здесь лопасти еще не прибиты. К паре верхних накладок средней секции гидроротора прибиты планки обшивки одной лопасти. Здесь изготовление третьей секции закончено. Остается только проточить на ободе крайнего (левого) диска желобок для ремня (Проточку желобка делают на торце (ободе) того диска, который будет расположен ближе к берегу реки (с которого и будет осуществляться уход за установкой)).

Проточку желобка следует делать по окончании сборки всего гидроротора, когда он еще не снят с козел. Сначала с помощью острого ножа и стамески вырезается неглубокий след для желобка (глубиной до 10 мм). Затем к ободу диска подносят резец, укрепляемый на вспомогательной подставке. К концу вала прилаживают рукоятку (она показана пунктиром слева), за которую вращают ротор.

Собранный трехсекционный гидроротор необходимо отбалансировать, т. е. добиться того, чтобы он был строго уравновешенным. Для этой цели надевают подшипники на концы вала и временно прикрепляют их к козлам. Устанавливают гидроротор строго горизонтально и проверяют, достаточно ли свободно вращается вал в подшипниках. Для этого сообщают ротору вращательное движение и наблюдают за моментами его остановки. Если при каждой остановке ротор поворачивается книзу любой своей стороной, т. е. если он наподобие шара обладает безразличным равновесием, значит он правильно отбалансирован. Если же, наоборот, при каждой остановке ротор неизменно принимает одно и то же положение, т. е. поворачивается одной и той же половиной книзу, то это означает, что данная половина тяжелее.

Такой ротор является неотбалансированным и во время работы (вращения) будет испытывать биения, что будет разрушающе действовать на всю установку и очень скоро выведет ее из строя.

Отбалансировать неуравновешенный ротор можно тем, что к каждому диску на более легкой стороне ротора прикрепляют дополнительный груз. Практически это выполняется так: со стороны более легкой половины ротора к каждому диску возле торцовой кромки и непременно в одних и тех же местах прибивают по одинаковому отрезку полосового железа. После этого опять проверяют ротор и, в зависимости от необходимости, увеличивают или уменьшают дополнительный груз на каждом диске. Этим путем можно достаточно точно отбалансировать ротор.

6. УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ

Вращательное движение с ротора на генератор передается с помощью специального устройства: одноступенчатой передачи или трансмиссии. При этом ротор соединяется текстропным ремнем с генератором или непосредственно (одноступенчатая передача), или через трансмиссию.

Поверхность желобка должна быть правильно выточена, чтобы при вращении ротора ремень не заедало и чтобы он не выскакивал из желобка.

При скорости воды 1 м/сек, когда генератор развивает мощность 0,3 кВт, ремень должен выдерживать усилие на разрыв не более 9 кг. Это показывает, что вместо текстропного можно применять резиновый ремень, изготовив его из куска утильной автомобильной камеры. Для этой цели кусок камеры аккуратно разрезают в виде спиральной ленты одинаковой ширины (20 мм) на всем ее протяжении. Этим способом из небольшого куска камеры можно вырезать довольно длинную резиновою ленту. Ее нужно закрутить жгутом так, чтобы получилось подобие круглого ремня. Концы такого ремня надо прочно склеить хорошим резиновым клеем. Длина ремня должна быть подобрана так, чтобы он туго надевался на шкивы и сохранял необходимое натяжение.

Для генератора мощностью более 0,3 кВт резиновый ремень непригоден.

При скорости течения воды в реке 1 м/сек гидроротор описанных конструкций и размеров будет совершать 32 оборота в минуту. В случае применения тихоходного электрогенератора, совершающего 750 оборотов в минуту, соотношение передачи получается 1:24. Это означает, что при диаметре желобчатого диска ротора в 600 мм  диаметр желобчатого шкивка на валу генератора должен быть равен 25 мм. Тогда достаточно иметь одноступенчатую передачу, т. е. можно передать вращение ротора на шкивок генератора без промежуточной трансмиссии. Однако на местах в редких случаях удается достать тихоходный генератор. Чаще всего приходится применять быстроходные генераторы, совершающие 1 500 или 3 000 оборотов в минуту. При таких генераторах соотношение передачи- получается 1:48 или же 1:96. Для осуществления такой передачи потребуется промежуточная трансмиссия.

10Промежуточную трансмиссию устраивают в виде стального валика с шарикоподшипниками, имеющего два желобчатых шкива. Один из них, меньший, должен иметь диаметр 60 мм (т. е. первая передача 1:10). Диаметр второго большого шкива промежуточной трансмиссии будет зависеть от числа оборотов генератора. Так, если генератор имеет 1 500 об/мин и на нем стоит шкивок диаметром 25 мм, тогда большой шкив промежуточной трансмиссии должен иметь диаметр 120 мм или же вдвое больший, если генератор делает 3 000 об/мин. Схема передачи изображена на рис. 10.

В случае применения текстропного ремня, лучше делать для второй передачи шкивок на генераторе несколько большего диаметра, чем 25 мм. Соответственно этому и большой шкив промежуточной трансмиссии должен иметь больший указанного выше диаметр. Промежуточную трансмиссию укрепляют с одного края мостика возле вертикальных стоек каркаса, а генератор — с другого края мостика.

7. УСТРОЙСТВО ОПОР ГИДРОРОТОРА НА САЛАЗКАХ

Переходим к описанию устройства опор для подшипников гидроротора. Сначала рассмотрим устройство бревенчатых опор каркасного типа («на салазках»), устанавливаемых не-посредственно на дне неглубокой реки (рис. 2 и 11). Представим себе, что в данном месте за все время года, исключая периоды разлива и маловодья, обычная ширина реки равна 7 м, а ее наибольшая глубина — 1 м.

Запомним, кстати, что для установки гидроротора надо выбирать такое время года, когда уровень в реке наименьший из всех возможных в течение весны, лета и осени.

Всю гидроустановку целиком собирают на берегу, а затем спускают ее на катках и канатах на воду. Сборка производится на специально выровненной площадке вблизи от береговой линии. Сначала собирают бревенчатые каркасы опорных стоек.

Основой каждой стойки являются два вертикальных бревна 1 толщиной не менее 200 мм, длиной по 2,1 м. Между бревнами оставляют просвет шириной 1 м. Поперек каждой пары бревен прикрепляют три горизонтальных бруса 2, 5, 6; из них брус (или толстая доска) 5 крепится к верхней части стойки, брус 2— к средней и брус 6 — к нижней части. Именно нижние брусья 6 являются опорными для подшипников гидроротора. Длина каждого поперечного бруса не менее 1,4 м, его сечение – 150 х 150 мм. Верхнюю поперечину 5 можно делать не из бруса, а из доски сечением не менее 250 х 80 мм Брусья 6 крепятся на расстоянии 0,5 м от нижнего конца бревна 1, так как ось вращения ротора должна быть расположена на расстоянии не менее 0,5 м от основания салазок.

Скрепляются стойки между собою в верхней части доской 3. Такая доска вырезами насаживается на брусья 5 и прочно крепится к ним железными хомутами. Размеры этой доски: длина 2,8 м, сечение 250 X 80 мм. Кроме того, для увеличения продольной жесткости по обоим бокам каждого верти кального бревна 1 укрепляют подкосы 4 — доски длиной 3 м. шириной 250 мм и толщиной 20 мм. Таких подкосов нужно заготовить 4 штуки.

К паре вертикальных бревен 1, составляющих береговую стойку (т. е. устанавливаемую с той стороны гидроротора, где находится его желобчатый диск), на уровне поперечины 2 прикрепляют снаружи каркаса еще четвертую поперечину 10 сечением 150X150 мм. На одном конце поперечины 10 и бруса 2 монтируется промежуточная трансмиссия, а на другом— генератор. Порядок расположения их показан на перспективном изображении (рис. 2), где слева видна промежуточная трансмиссия, а генератор и его шкивок показаны справа.

Рис. 11. Роторная гидротурбина с каркасом, установленным «на салазках* поперек течения небольшой реки: /—стойки каркаса; 2— средние поперечные брусья; 3 — горизонтальная продольная доска, соединяющая обе стойки в их верхней части; 4 — подкосы, увеличивающие жесткость каркаса; 5 — верхние поперечины; 6 — опорные поперечные брусья, на которых смонтированы подшипники гидроротора; 7 и 8 — нижние поперечные бревна; 9 — нижние продольные пластины — салазки; 15 — коуш на средней салазке для крепления каната (при перетягивании каркаса поперек реки)

Рис. 11. Роторная гидротурбина с каркасом, установленным “на салазках” поперек течения небольшой реки: 1—стойки каркаса; 2— средние поперечные брусья; 3 — горизонтальная продольная доска, соединяющая обе стойки в их верхней части; 4 — подкосы, увеличивающие жесткость каркаса; 5 — верхние поперечины; 6 — опорные поперечные брусья, на которых смонтированы подшипники гидроротора; 7 и 8 — нижние поперечные бревна; 9 — нижние продольные пластины — салазки; 15 — коуш на средней салазке для крепления каната (при перетягивании каркаса поперек реки)

На той же береговой стойке (рис. 2 и И, слева) нужно укрепить нижние концы двух подкосов 4. Они должны находиться выше приводного ремня, идущего от шкива промежуточной трансмиссии к генератору. Из двух вертикальных бревен береговой стойки одно должно иметь длину не менее 5 м с тем, чтобы верхний его конец возвышался над уровнем реки на 4 м. К этому концу бревна прикрепляются на изоляторе токоотводные провода от генератора станции и затем подводятся к столбу, установленному на берегу. Столб на берегу устанавливается вверх по течению по отношению к гидроустановке. Делается это с той целью, чтобы электропровод придавал большую устойчивость гидроустановке.

Кроме трех поперечин 2, 5, 6, каждая стойка укреплена парой крестообразно расположенных раскосов, повышающих поперечную жесткость стойки. Вертикальные бревна стоек по-гружены в воду примерно на половину своей длины: длина выступающих наружу их частей достигает 1,15 м. В нижней части каждой стойки имеется еще по одной удлиненной бревенчатой поперечине 7 и 8. Удлиненный конец такой поперечины выступает на 2 м. Благодаря этому создается надежный упор, препятствующий опрокидыванию установки силой течения. В такой выступающий конец каждая стойка упирается двумя подкосами. Верхний конец каждого подкоса врублен в вертикальное бревно стойки и скреплен с ним заершенной скобой. Нижние концы подкосов врублены в удлиненный конец поперечин 7 и 8 и также укреплены заершенными скобами.

Своими нижними шипами вертикальные бревна / входят в гнезда, выдолбленные в паре продольных полозьев салазок 9. Кроме посадки на шипы, салазки надежно крепятся к эшм бревнам заершенными скобами. Посредине между полозьями располагается точно такая же третья шина салазок, прикрепляемая к поперечинам 7 и 8 и нижним концам бревен 1. Полозья делают одинаковой длины (по 3 м)с закругленными кверху концами (рис. 11). Салазки имеют двоякое назначение: они повышают прочность и жесткость крепления нижней части всего каркасного устройства и одновременно облегчают передвижение собранного каркаса при спуске в реку гидростанции и извлечении ее из воды на берег.

До спуска в реку собранную гидростанцию оснащают канатами, а более мощные установки — тросами и цепями.

С этой целью к средним поперечинам 2 и нижним 7 и 8 с верховой стороны установки надежно прикрепляют четыре скобы-коуши (под словом «коуш» подразумевается железная скоба, прикрепленная к бревну с помощью сквозного болта. Для этой цели оба конца скобы выгибаются в виде колец, сквозь которые и проходит крепежный болт), служащие для крепления канатов (рис. 11). Пятый коуш крепят к концевой части средней салазки.

8. СПУСК ГИДРОУСТАНОВКИ НА ВОДУ

Подготовительные работы и способ спуска гидроустановки на воду на небольшой реке сводятся к следующему.

Допустим, каркас с гидроротором собирают на левом берегу (рис. 12). На обеих сторонах реки, поближе к береговой линии, закапывают в землю по два толстых столба 11, 12, 13 и 14 так, чтобы они были расположены на 3—4 м выше по течению по отношению к гидроустановке.

 

Рис. 12. План расположения каркаса с гидроротором «на салазках» перед спуском в воду. Пунктиром показано положение каркаса после его спуска в воду: 2 и 7; 2 и 8— верхние и нижние поперечины каркаса; 11 — канат, привязанный к коушу нижней поперечины 8; 13 — канат, привязанный к коушу нижней поперечины 7; 12 и 14 — канаты, привязанные к коушам двух верхних поперечин 2; 15 — тяговый канат, временно перекинутый через коуш, прикрепленный к переднему вылету средней салазки линии, закапывают в землю по два толстых столба 11, 12, 13 и 14 так, чтобы они были расположены на 3—4 м выше по течению по отношению к гидроустановке.

Рис. 12. План расположения каркаса с гидроротором «на салазках» перед спуском в воду. Пунктиром показано положение каркаса после его спуска в воду: 2 и 7; 2 и 8— верхние и нижние поперечины каркаса; 11 — канат, привязанный к коушу нижней поперечины 8; 13 — канат, привязанный к коушу нижней поперечины 7; 12 и 14 — канаты, привязанные к коушам двух верхних поперечин 2; 15 — тяговый канат, временно перекинутый через коуш, прикрепленный к переднему вылету средней салазки 

Ко всем коушам каркаса надежно прикрепляют по длинному канату. Два каната, отходящие от коуша 2 к колу и от коуша 8 к колу 12, должны быть длиной по 10 м. Другие два каната, отходящие от коуша 2 (на второй стойке) к колу 18 и от коуша 7 к колу 14, должны быть длиной по 16 м, так как их придется перекинуть через реку с левого берега на правый. Длина пятого каната, прикрепленного к средней шине салазок (канат 15), должна быть не менее 20 м. Второй конец этого каната также перекидывается на противоположный берег реки (если ширина реки превышает 7 м, то необходимо соответственно увеличить и длину каждого каната). Концы каната 15 должны быть оставлены свободными для того, чтобы после установки станции на свое место в реке его можно было бы выдернуть из коуша. Поскольку четыре других каната после установки гидроротора в реке должны быть прикреплены к кольям для придания устойчивости станции, концы этих канатов так и остаются привязанными к коушам.

Теперь приступают к самой ответственной части работы по установке станин в реке. Работы эти ведутся под наблюдением руководителя бригады и по его команде. Концы канатов должны быть все время в руках у членов бригады. Каждый из них заводит конец своего каната за свой кол и, натягивая или ослабляя (стравливая) его, участвует в спуске гидростанции с берега в воду.

Под салазки стоящего на берегу каркасного устройства подкладывают катки — 3 – 4 отрезка круглых бревен длиной 1,5 м. Прежде чем начать спуск каркаса в воду, руководитель работами путем личного осмотра должен убедиться, что канаты нигде не защемлены и что длина каждого из них достаточна для передвижения каркаса на намеченное расстояние и для закрепления их за колья.

По команде руководителя члены бригады придвигают каркас поближе к воде. Им помогают и члены бригады, приставленные к оттяжным кольям. Одна часть из них тянет за канаты, а вторая травит свои канаты. Как только каркас будет спущен на воду, все члены бригады должны строго следить за тем, чтобы каркас сохранял нормальное (вертикальное) положение не только в начальный момент спуска на воду, но и после окончательного закрепления канатов к кольям.

Большая ответственность при передвижении каркаса лежит на члене бригады, приставленном к канату 15. Сильно натягивая оба конца своего каната, он в основном направляет сооружение поперек русла реки. Поэтому, если для выполнения этой работы усилий одного человека недостаточно, руководитель должен поставить у этого каната двух и более человек

После спуска каркаса в воду и закрепления его канатами к кольям, вспомогательный канат 15 выдергивают из коуша. На каркас перекидывают мостик с того берега, с которого будет осуществляться обслуживание гидростанции. Для большей устойчивости каркаса полезно наложить на его доски груз в виде тяжелых плит, камней и т. п.

9. УСТРОЙСТВО ОПОР ГИДРОРОТОРА НА ПОПЛАВКАХ

Другим вариантом устройства описанной гидроэлектростанции является установка ее «на поплавках». Такую свободнопоточную гидроэлектростанцию можно устанавливать на любом месте как малой, так и большой реки и даже на самых глубоких местах. Для этой цели устраивают два жестко соединенных друг с другом бревенчатых поплавка (рис. 13). На один из них перекинут с берега мостик. Поплавки удерживаются на месте с помощью якорей и канатов, тросов или цепей подобно речной барже.

Для гидроротора интересующей нас небольшой мощности в 300 Вт поплавки могут быть сделаны в виде двух плотов, сбитых из круглых бревен возможно большей длины, но не менее 6 м. Ближайший к берегу поплавок составляется из пяти бревен толщиной по 250 мм (или больше), а второй — из четырех бревен. Бревна соединены друг с другом с помощью железных скоб с заершечными концами (рис. 13). Расстояние между поплавками в свету равно 2,4 м. Оба поплавка жестко скрепляются друг с другом при помощи шести досок толщиной по 80 мм и шириной 250 мм. Две из них длиной по 4.85 м укладываются наискось (рис. 14), а остальные четыре доски длиной по 4.65 м — попарно поперек средней части плотов. Между обеими парами этих досок оставляется свободный промежуток шириной не менее 1,2 м. Через это свободное пространство опускаются в воду деревянные кронштейны, поддерживающие подшипниковые опоры гидроротора. Поперечные доски крепятся к каждому бревну плотов при помощи плотно обхватываюших их заершенных скоб, но отнюдь не гвоздей или болтов, так как последние не обеспечивают достаточной жесткости и прочности крепления и способствуют образованию трещин в досках.

 

Рис. 13. Общий вид гидроротора «на поплавках»

Рис. 13. Общий вид гидроротора «на поплавках»

Особого внимания требует устройство деревянного каркаса опорных кронштейнов, сборка которых может производиться независимо от сборки плотов-поплавков. Переходим к описанию этого устройства.

Основой каждого кронштейна являются две стойки, выполненные из бревен или досок толщиной 80 мм, шириной 250 мм и длиной по 2,1 м (рис. 13). Между стойками оставляется просвет 0,5 м. Поперек к каждой паре стоек прикрепляются с помощью болтов поперечины. Береговая пара стоек имеет четыре такие поперечины, а вторая пара стоек – три такие поперечины. Нижние поперечины на обеих парах стоек служат опорами для подшипников гидроротора. Они делаются из брусьев сечением 150х150 мм и прикрепляются на таком расстоянии о г нижнего конца стойки, чтобы ось вращения гидроротора находилась на 0,5 м выше этого конца стойки.

Обе верхние поперечины на стойках могут быть сделаны из досок сечением 250X80 мм. Третья поперечина на левой (береговой) паре стоек прикрепляется к ним на уровне поверхности бревен поплавков. Ее сечение—150X150 мм. Эта поперечина служит опорой для промежуточной трансмиссии, устанавливаемой на одном ее конце, и для генератора, устанавливаемого на втором ее конце. Для продольной связи между двумя кронштейнами на верхние поперечины накладывается ребром доска, сечением 250X80 мм, длиной 2,85 м. Она прикрепляется к обеим поперечинам фасонными скобами. Кроме того, для увеличения продольной жесткости каркаса по обоим бокам каждой стойки прибивают подкосы 4, представляющие собою доски длиной по 3 м, шириной 250 мм и толщиной 20 мм. Таких подкосов нужно заготовить 4 штуки. На береговой паре стоек (рис. 13, слева) нижние концы двух подкосов надо крепить выше генератора с тем, чтобы они не соприкасались с приводным ремнем, идущим от шкива промежуточной трансмиссии к генератору, и чтобы удобно было его снимать и надевать на шкивы.

По изготовлении каркасного устройства собирают на нем гидроротор на деревянных подшипниках и проверяют, насколько легко он вращается. Как сборку каркасов, так и сборку плотов-поплавков производят на берегу реки на специально выровненной площадке. По окончании сборки всей установки проверяют, насколько свободно входят стойки кронштейнов в оставленное пространство между поплавками. При необходимости делают соответствующие вырубки в бревнах или накладки, которые потом будут удерживать кронштейны от смещения в горизонтальном направлении (под действием течения реки).

Закончив эту работу, спускают поплавки на воду, подкладывая под них катки-кругляки. Заблаговременно для этой цели должны быть прикреплены к плотам временные канаты, с помощью которых поплавки, после спуска на воду, могут быть временно причалены к берегу. Для постоянного крепления поплавков спущенной на воду гидростанции надо заготовить несколько длинных цепей или тросов, или, в крайнем случае, канатов.

Рис. 14. Плоты-поплавки в плане: а — отверстия в плоту для крепления троса к бревнам; б — узел крепления ветвей «уздечки»; 5—«уздечка» для якорного троса

Рис. 14. Плоты-поплавки в плане: а — отверстия в плоту для крепления троса к бревнам; б — узел крепления ветвей «уздечки»; 5—«уздечка» для якорного троса

Цепи или трос 5 (рис. 14), удерживающие поплавки, связываются уздечкообразно с тем. чтобы «уздечки» можно было привязать к обоим плотам. Каждым ее концом обвязываются два бревна плота. Для этой цели в точках а между бревнами выдалбливают долотом достаточно большое отверстие. От точки б уздечки отходит главная цепь к якорю, опускаемому на дно реки.

Для прикрепления поплавков к берегу служит цепь, трос 6 или канат, один конец которого надежно привязывается к двум бревнам ближайшего к берегу поплавка, а второй — к какому-нибудь неподвижному предмету, находящемуся на суше. С берега на поплавки перекидывается мостик. Как мостик, так и поплавки должны быть ограждены прочными перилами.

10. МОНТАЖ ГИДРОРОТОРА НА ПОПЛАВКАХ

Укрепив на временной канатной привязи возле берега спущенные на воду поплавки, перекидывают на них мостик с берега (пока без перил) и затем переносят на поплавки по отдельности сначала гидроротор, а потом и каркасные опоры. Каркасное сооружение подтаскивают на поплавки и временно устанавливают стойками на вспомогательные деревянные подкладки, уложенные над свободным пространством между поплавками. Затем устанавливают гидроротор в подшипниках каркаса и, надев ремни на желобчатый диск гидроротора и на шкивы промежуточной трансмиссии и динамомашины, проверяют, насколько легко он вращается.

После этого удаляют из-под стоек подкладки и медленно опускают каркасное сооружение в проем между поплавками, пока гидроротор не скроется под водой. Убедившись, что ротор вращается нормально, продолжают его погружать до тех пор, пока средняя поперечина не достигнет уровня мостика. В таком положении прикрепляют каркасы, прочно прибивая длинными гвоздями каждую стойку обоих кронштейнов к бревнам поплавков.

Поплавковая гидроэлектростанция может работать в половодье и в зимнее время (т. е. подо льдом), если гидроротору будут обеспечены условия свободного вращения. При половодье главная задача заключается в том, чтобы удержать поплавки от уноса течением. Зимой для нормальной работы установки во льду должна быть сделана прямоугольная прорубь над гидроротором, соответствующая его размерам. Надо следить также, чтобы прорубь не затягивало льдом и, в особенности, сам ротор и бесконечный ремень не подвергались обледенению.

Перед наступлением ледохода надо заранее принять меры, чтобы защитить гидроустановку от разрушения. Для этого заблаговременно следует прорубить во льду проход к затону (затон должен быть вырыт у берега заранее летом или осенью), вынуть из воды цепь с якорем и завести гидростанцию в этот затон. По окончании ледохода гидроустановка опять выводится из затона на русло реки и устанавливается на прежнее свое место. В этом отношении гидроустановка на салазках, описанная в начале этой главы, является менее удобной. Во время половодья такая гидроустановка вместе с генератором может быть покрыта водой и даже унесена течением. Поэтому надо заблаговременно разобрать ее с тем, чтобы затем установить ее опять на прежнее место по спаде вод. Такую же работу надо проделать в конце зимы перед ледоходом. Салазки и канаты позволяют довольно легко извлечь установку из реки на берег перед половодьем и передвинуть ее подальше от берега в незаливаемое место. Чтобы проделать такую же операцию перед ледоходом, надо не только освободить ото льда кругом всю установку, но и прорубить во льду достаточно широкий проход к берегу. Надо вместе с тем освободить все канаты ото льда, а также вынуть цепь с якорем.

Отметим, что самодельные гидророторы для рекомендуемых мощностей на практике пока еще не применялись. При их постройке, по приведенному выше описанию, строителям предоставляется свобода выбора конструкции опорного устройства, вида материалов и установления размеров главного вала, а также второстепенных деталей самого гидроротора. Это позволяет строителям применять в широких пределах имеющиеся под рукой детали от утильных сельскохозяйственных машин, металл, строительную древесину и т. д. С этой целью в приведенных здесь чертежах иногда нет указаний на размеры деталей, а только показан их общий вид.

При постройке строители имеют возможность проявлять собственную изобретательность, инициативу и настойчивость в достижении поставленной цели. Их работа будет полностью вознаграждена сознанием того, что их руками создана гидростанция малой мощности, которая может полностью обеспечить электроэнергией школу, избу-читальню и т. д.

III. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ СТАНЦИИ

Для маломощной свободнопоточной гидроэлектрической станции можно применить электрогенератор любого типа, но мощность его не должна превышать мощности самого гидроротора (в данном случае не больше 300 Вт).

Чаще всего в колхозах и сельских пунктах приходится пользоваться генераторами (динамомашинами) постоянного тока от мотоцикла, трактора или автомашины. Перечислим вкратце марки и основные показатели таких генераторов. На мотоциклах устанавливают генератор марки ГМН мощности 70 Вт, развивающий напряжение 6 В.

На тракторах ХТЗ, СТЗ, У-1 и У-2 применяются генераторы марки ГБТ-4541 мощностью 60—80 Вт. При числе оборотов от 1 100 до 2 000 В минуту они развивают напряжение 6 В способны давать ток 10 А. При каждом из этих генераторов имеется регулятор напряжения типа ВР-4550.

На тракторах «Сталинец» и ЧТЗ применяется генератор ГАУ-4101 мощностью 100 Вт при напряжении 6 В, он дает 900—2 000 оборотов в минуту. Этот генератор снабжен тем же регулятором ВР-4550.

На автомашинах ГАЗ-А и ГАЗ-АА довоенных выпусков установлены генераторы ГБФ-4105. Их мощность 60—80 Вт, сила тока—10 а, напряжение — 6 В, число оборотов 1 100 в минуту. У генератора ГБФ-4105 применяется регулятор, называемый «реле обратного тока ЦБ-4118».

На автомашинах ГАЗ и М-1 позднейших выпусков применяется генератор ГМ-71 мощностью 100 Вт. Он развивает напряжение 6 в при 2 100 об/мин и снабжен реле типа ЦБ-4118.

На автомашинах ЗИС 5-6 и ЯГ-4 установлен генератор ГБФ—4 600 мощностью 60—80 Вт. Рабочее его напряжение 6—8 В при 1 600 об/мин. У генератора применяется реле ЦБ-4118.

Для автомашин ЗИС-101 применяют генераторы ГЛ-41. Данные ГЛ-41 следующие: мощность—110—130 Вт, напряжение   6 – 8 В при 1 700 об/мин. У этого генератора имеется реле типа РЗ-69, выполняющее двойное назначение: оно работает как реле обратного тока и как реле заряда.

Все перечисленные выше генераторы, за исключением ГБТ-4541, имеют правое вращение. Это обстоятельство необходимо учитывать при установке генератора над крайним (внешним) желобчатым диском гидроротора.

Наиболее подходящим для нашей гидроэлектростанции по своей мощности является генератор ГА-27, устанавливаемый на автомашинах ЗИС-21 и автобусах ЗИС-8 и ЗИС-13. Его мощность 225—250 Вт, сила тока 20 А при 1 200—3 000 оборотах в минуту, вес 19,7 кг. При этом генераторе имеется отдельно смонтированное реле — регулятор типа РРА-44.

Перечисленные, реле и регуляторы — это электрические приборы, автоматически включающие и выключающие части схемы или отдельные электрические аппараты и устройство станции. Некоторые из этих регуляторов не нужны для генератора гидроротора. Так, благодаря достаточной равномерности числа оборотов генератора, отпадает надобность в регуляторе напряжения. Однако реле обратного тока (типа ЦБ- 4118 или других марок) нужно сохранить и обязательно включить в схему гидроэлектростанции.

Если на нашей гидроэлектростанции будет установлен генератор ГА-27, то при нем может быть оставлен реле-регулятор РРА-44 или, в случае его неисправности, заменен более простым реле обратного тока, например типа ЦБ-4118. Поясним, из чего состоит и как действует такое реле.

1. РЕЛЕ ТИПА ЦБ-4118

Напряжение на зажимах генератора постоянного тока,, как известно, зависит от числа оборотов его ротора. И хотя гидроротор и приводимый им в движение генератор вращаются достаточно равномерно, тем не менее генератор должен иметь автоматический выключатель тока. Это требование обусловливается тем, что при всяком случайном уменьшении числа оборотов генератора (например, вследствие скольжения или обрыва ремня, или полной остановки генератора) ток из аккумуляторной батареи потечет через обмотку генератора и последний начнет вращаться как электромотор. В результате этого аккумуляторная батарея быстро разрядится.

Рис. 15. Схема реле обратного тока ЦБ-4118

Рис. 15. Схема реле обратного тока ЦБ-4118

Чтобы этого не произошло и применяют автоматический выключатель, который при каждом заметном понижении напряжения на зажимах генератора мгновенно размыкает цепь и этим отключает батарею от генератора. Таким выключателем и является реле обратного тока, включаемое в цепь, соединяющую генератор с аккумуляторной батареей. Принципиальная схема такого реле типа ЦБ-4118 приведена на рис. 15.

Как видно из этого рисунка, реле состоит из железного сердечника в, на котором намотаны обмотки С и Ш, подвижного якоря Я, пружинки О, пары контактов Г и зажимов Д и А.

Обмотка С состоит из небольшого числа витков толстого провода: она называется последовательной обмоткой, так как включается последовательно в цепь, соединяющую генератор с аккумуляторной батареей. Обмотка Ш состоит из большого числа витков тонкого провода. Она называется шунтовой или намагничивающей обмоткой и включается параллельно щеткам генератора. К зажиму А реле присоединяется провод от батареи, а к зажиму Д — от генератора.

Когда напряжение генератора превышает напряжение аккумуляторной батареи, то обмотка Ш намагничивает сердечник в благодаря чему последний притягивает к себе якорек Я и этим самым замыкает между собою контакты Г, а вместе с этим и зарядную цепь. Поэтому ток из генератора поступает в аккумуляторную батарею и последняя заряжается. При этом толстая обмотка С усиливает намагничивание сердечника, вследствие чего последний сильнее притягивает к себе якорь Я, обеспечивая этим более надежное соприкосновение контактов Г. Если напряжение генератора почему-либо понизится и станет меньше напряжения аккумуляторной батареи, тогда через толстую обмотку С начнет проходить ток от батареи в обратном направлении. Магнитное поле этой обмотки будет размагничивать сердечник, и сила его притяжения уменьшится. Якорь Я под действием пружинки О разомкнет контакты Г. В результате этого зарядная цепь окажется разорванной, а батарея отключенной от генератора.

Генератор ГА-27 может давать ток, достаточный для одновременного питания 20—21 лампочки автомобильного типа; напряжением 4—6 В. Лампочки разделяют на параллельные группы. Каждая группа состоит из 2—3 лампочек, соединенных последовательно. Иными словами, можно обеспечить электроосвещение для расположенной поблизости к реке сельской школы, избы-читальни или жилых домов. Одновременно можно заряжать и аккумуляторную батарею для радиоприемника.

Для питания радиоприемников необходимы батареи напряжением 80 В и 4 В. Удобно пользоваться аккумуляторными батареями. Для зарядки от низковольтной динамомашины (12 В) анодной аккумуляторной батареи в 80 В последнюю разбивают на восемь равных групп. Каждая такая группа состоит из 5 аккумуляторных элементов, соединенных между собою последовательно, и обладает рабочим напряжением 10 В; в конце заряда ее напряжение повышается до 12,5 — 13,5 В. Такое напряжение нормально развивает генератор ГА-27. Поэтому, чтобы можно было заряжать одновременно- от одного генератора все восемь групп, их соединяют параллельно и затем включают в зарядную цепь. После же окончания заряда все восемь групп опять соединяют между собою последовательно и получают одну общую батарею, которая сейчас же после прекращения зарядки должна давать напряжение около 108 — 110 В. Спустя же 2—3 часа после выключения батареи из зарядной цепи напряжение у нее понизится до 90—80 В.

2. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА ГИДРОУСТАНОВКИ

Схема соединений электрической части гидроэлектростанции показана на рис. 16. Для того, чтобы от генератора ГА-27 с напряжением в 12 В можно было не только питать осветительную сеть, но и заряжать батарею накала и анодную батарею радиоприемника, можно применить самодельный барабанный переключатель конструкции Бабича. Это приспособление дает возможность быстро и легко переключать анодную батарею либо на зарядку, либо на разряд

Анодная батарея разбивается на 8 групп с той целью, чтобы каждая группа содержала одинаковое число элементов, а следовательно, и обладала одинаковым напряжением, близким напряжению генератора. Батарея накала включается на зарядку параллельно с анодной батареей, причем ее составляют из двух батарей напряжением по 4 В и одной батареи (элемента) в 2 В с тем, чтобы они вместе обладали напряжением тоже в 10 В.

На рис. 16 обе батареи показаны включенными на зарядку, так как ножи барабанного переключателя врублены в нижние контакты А—А. При установке этого переключателя в указанное положение он одновременно соединяет все восемь групп анодной батареи параллельно и включает их в цепь генератора.

16

После окончания зарядки поворотом ручки вверх ножи барабанного переключателя выводятся из контактов А—А, а вторая пара его ножей врубается в верхние контакты Б—Б, к которым присоединены провода от анодной цепи радиоприемника. Таким образом, при установке этого переключателя в указанное положение аккумуляторная батарея выключается из цепи генератора, все ее восемь групп соединяются между собою последовательно и полное напряжение этой батареи подключается к приемнику.

В схеме имеется еще переключатель И, позволяющий отдельно подзаряжать батарею накала. В этом случае переключатель Р надо передвинуть вправо.

3. БАРАБАННЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

Барабанный переключатель монтируется на подставке, сделанной из изоляционного материала. Эта подставка имеет две металлические .стойки, с просверленными в них (на высоте 30 мм) сквозными отверстиями диаметром 5 мм. В эти отверстия входят латунные оси четырехгранного валика (барабана), сделанного из изоляционного материала. Длина валика 220 мм, его поперечное сечение 15X8 мм. Па расстоянии 20 мм ниже валика укреплена планка из изоляционного материала, на которой неподвижно смонтированы 16 латунных пластинок, свободные концы их контактно соприкасаются с верхней стороной поворотного валика (рис. 17).

Рис. 17. Барабанный переключатель, установленный в положении на зарядку аккумуляторных батарей: Р—Р— контактные рычаги — ножи отверстия входят латунные оси четырехгранного валика (барабана), сделанного из изоляционного материала. Длина валика 220 мм, его поперечное сечение 15X8 мм. Па расстоянии 20 мм ниже валика укреплена планка из изоляционного материала, на которой неподвижно смонтированы 16 латунных пластинок, свободные концы их контактно соприкасаются с верхней стороной поворотного валика (рис. 17).

Рис. 17. Барабанный переключатель, установленный в положении на зарядку аккумуляторных батарей: Р—Р— контактные рычаги — ножи

На поворотном валике просверлены 16 сквозных отверстии диаметром 6 мм, в которые вставлены медные гильзы от патронов мелкокалиберной винтовки, или же короткие трубки, свернутые из тонкой латунной ленты. Головки этих гильз служат контактами для латунных пластинок неподвижной изолированной планки. Выступающие с противоположной стороны валика концы гильз соединяют проводником между собой попарно (через одну гильзу), как показано пунктиром на рис. 17 внизу. Эти соединительные проводники необходимо надежно припаять к гильзам. Крайние контактные пластины переключателя отдельными проводниками соединены со стойками валика.

На другой стороне валика делают семь прямоугольных углублений размерами 6х22х0,5 мм, в которые вставляют семь коротких отрезков латунной ленты шириной 5,5 мм, толщиной 1 мм и длиной 21 мм. Эти отрезки прикрепляют к их гнездам винтиками или небольшими гвоздями так, чтобы каждая латунная пластинка выступала из углубления на 0,5 мм.

К обоим концам оси валика припаивают отходящие под прямым углом два двухплечих контактных рычага Р; длина ножа каждого рычага равна 30 мм. При повороте валика в одну сторону на 90° одна пара ножей рычагов будет входить в разрезы контактов А—А, к которым присоединены провода от батареи накала (44-4+2=10 в) и от распределительного щитка. Причем один из названных проводов подводится через переключатель П (рис. 16). На рис. 17 барабанный переключатель показан установленным в положении заряда. Все контактные пластинки соприкасаются с контактами (гильзами) валика. Все группы батареи соединены парад дельно.

На рис. 18 показано второе положение валика, повернутого на 90° в противоположную сторону. При установке в это положение, как видно из этого рисунка, нижняя пара ножей рычагов отключилась от контактов А—А, а вторая пара ножей этих рычагов замкнулась с верхними контактами Б — Б. Все контактные пластинки (кроме двух крайних) замкнулись попарно с соответствующими латунными полосками валика, в результате чего все восемь групп батареи соединились последовательно.

Рис. 18. Барабанный переключатель установлен в положение, соответствующее разряду аккумуляторной (анодной) батареи

Рис. 18. Барабанный переключатель установлен в положение, соответствующее разряду аккумуляторной (анодной) батареи

 

Рис. 19. Схема соединений электрической части станции с генератором на 8 В

Рис. 19. Схема соединений электрической части станции с генератором на 8 В

Рассмотрим другой случай, когда приходится пользоваться одним или двумя генераторами, дающими напряжение 6—8 в и обладающими меньшей мощностью, чем генератор ГА-27. При наличии двух менее мощных генераторов они оба могут приводиться в движение от одного и того же гидроротора. В таком случае каждый генератор приводится в движение отдельным крайним диском гидроротора. Желательно лишь, чтобы в этом случае оба генератора были однотипными, например марки ГБФ-4600. Каждый такой генератор мощностью- 60—80 Вт может питать одновременно 8—10 автомобильных лампочек.

В связи с меньшим напряжением генератора (8 В) электрическая схема соединений изменится незначительно (рис. 19). Придется лишь анодную батарею разбить не на 8, а на 10 групп по четыре аккумулятора в каждой с общим напряжением группы 8 В. Это приводит к необходимости увеличить число контактных пластин на барабанном переключателе с 16 до 20-ти. При генераторе, работающем по этой схеме, необходимо сохранить реле ЦБ-4118 (рис. 15).

4. ГЕНЕРАТОР ГБФ-4600

В заключение рассмотрим схему генератора ГБФ-4600,. приведенную на рис. 20. Буквой Ш обозначена шунтовая обмотка машины, а буквой К—коллектор. Из отверстий в корпусе генератора выходят три проводника: один красного цвета и два—черного. В числе черных один более длинный проводник 3 присоединен (внутри генератора) к щетке, изолированной от корпуса. Второй черный проводник 1 не изолирован от корпуса генератора. К проводнику 3, внутри корпуса генератора, присоединен конец проводника от шунтовой цепи возбуждения.

Чтобы получить от генератора ток нужного напряжения,, надо обеспечить поступление тока в шунтовую цепь. Для этой цели конец красного проводника 2 шунтовой обмотки соединен со свободным концом провода /, идущим от коллекторной щетки. Так как красный проводник 2 не изолирован от корпуса, то можно его и проводник 1 присоединить шурупом 5 прямо к корпусу. Пунктирной окружностью на рис. 20 условно обозначен корпус генератора.

Между вторым черным проводником 1 и изолированным проводником 3, идущим от генератора к распределительному щитку станции, включают реле ЦБ-4118. При отсутствии реле этой марки можно использовать реле типа А-10505 от генераторов автомашин ГАЗ-А и М-1 более ранних выпусков.

 

Рис. 20. Схема соединений проводов генератора ГБФ-4600: К—коллектор со щетками; Ш—шунтовая обмотка магнитных полюсов

Рис. 20. Схема соединений проводов генератора ГБФ-4600: К —коллектор со щетками; Ш — шунтовая обмотка магнитных полюсов

Рис. 21. Схема контрольного соединения контактов реле 4 с аккумуляторной батареей

Рис. 21. Схема контрольного соединения контактов реле 4 с аккумуляторной батареей

При наличии реле обратного тока неопределенной марки необходимо проверить, при каком напряжении это реле дает замыкание, т. е. на какое напряжение оно отрегулировано. Для этого берут несколько последовательно соединенных аккумуляторных элементов или сухих батарей и присоединяют к ним провода 8 и 9, идущие от реле 4 (рис. 21). К этим же проводам присоединяют вольтметр. Последовательным переключением конца гибкого провода 8 с элемента на элемент подбирается такое напряжение, при котором реле замкнется (включится). Точно величину этого напряжения определяют по вольтметру. Правильно отрегулированное реле включается при напряжении 7,2 В. В случае необходимости реле можно отрегулировать дополнительно, слегка подгибая медную упорную рамку на сердечнике реле.

Редактор И. Спижевский Техн. ред. Н. Рушковский Г-30014 Сдано в произв. 26/Х 1949 г. Подп. к печати 5/1 1950 г. Форм. бум. 60Х84 1/16 д. л. Объем З 1/2 п. л. Тираж 20 000 экз. Зак. 182/853. Типография издательства ДОСАРМ, г. Тушино.

postheadericon АПАТИТЫ Профессор Н. М. ФЕДОРОВСКИЙ 1936 год [полный текст книги]

Время чтения статьи, примерно 75 мин.

Проф. Н. М. ФЕДОРОВСКИЙ АПАТИТЫ ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ НАУЧНО ПОПУЛЯРНОЙ И ЮНОШЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

СОДЕРЖАНИЕ

Об апатите как минерале «обманщике».

 О физических свойствах апатита и прежде всего о твердости

О кристаллах апатита и их структуре

О минералогии как науке

О формуле апатита

Геохимия фосфора

Три химических элемента, необходимых для повышения урожайности

Как же использовать бедные фосфором агрономические руды Союза           

Апатитовые месторождения в Хибинских тундрах Кольского полуострова

Применение нефелина в промышленности

Первые опыты применения апатитов в промышленности

Обогащение апатитовой руды

Создание апатитовой промышленности

Образование треста «Апатит»

Индустриализация Кольского полуострова

Примечания

Редактор М. Дорф.   Технический редакторы 3. Лившиц и О. Подобедов. Обложка худ. И. Шейман. Сдано в набор 7/Х 1935 г. Авт. л, 4,75. Изд. № 59. Подписано к печати 17/1 1936. Формат бум. 82х110 1/32. Тираж 10000. Бум. л. I5/». Тип. зн. в 1 бум. л. 1293. У ноли. Главлита № В 34462. Заказ № 11 2 я тип. ОНТИ им. Евгении Соколовой. Ленинград, пр. Красных Командиров,

ОБ АПАТИТЕ КАК МИНЕРАЛЕ ОБМАНЩИКЕ

«Апато» по-гречески значит — «обманываю», отсюда и название «апатит». Назвали его так потому, что апатит часто путали с другими минералами. Действительно, апатит бывает всевозможных цветов: зеленый, желтый,

 1

Рис. 1. Из старинной минералогии Агриколы желто-зеленый, оливково-зеленый; довольно часто встречается бурый апатит, значительно реже—красный, белый и др. При неопытности апатит можно спутать с бериллом, так как он также имеет призматическую форму, а иногда — даже с корундом, хотя от обоих минералов, — особенно от последнего, — он значительно отличается по твердости.

Однако, при неопытности можно спутать и десятки других минералов. Мы, например, знаем и другой минерал, называемый фенакитом — от слова «фенаке», точно так же, взятого с греческого и означающего «обманщик». Это название дано потому, что фенакит — прозрачный камень с сильным блеском — смешивают иногда с другими прозрачными, драгоценными камнями.

 2

Рис. 2. Академик В. И. Вернадский

Название апатит может служить примером того, насколько устарела номенклатура современной минералогии. Старые названия давались исследователями иногда по совершенно случайным, нехарактерным признакам. Призматические кристаллы апатита и зернистые его агрегаты все-таки настолько своеобразны, что смешать его с другими минералами, — особенно с такими распространенными, как кварц и др., — почти невозможно. Таким образом, апатиту вовсе нельзя приписать особенно обманчивую наружность.

Номенклатура в минералогии. вообще установлена в достаточной мере произвольно. В доказательство этого можно привести много примеров, иногда очень курьезных. Например, минералу, представляющему собой природную сернистую сурьму, дано название «антимонит». Это название дал ему один средневековый ученый, настоятель монастыря, обычно «исследовавший» действие всевозможных минералов, подмешивая их в пищу подчиненных ему монахов; при подмешивании молотой природной сернистой сурьмы монахи умирали. Исследователю пришла поэтому «блестящая» идея — дать минералу название «антимонит», что значит (от греческого «анти»—против, «монос» — монах) — «противомонашеское средство».

3Рис. 3. Различные формы кристаллов апатита

Целый ряд других наук перешел уже к рациональной номенклатуре: так например, химия употребляет наименования, в которых отражается главным образом химический состав того или другого вещества. Минералогия же оказалась в этом отношении наиболее консервативной наукой. Казалось бы, очень легко дать ряд совершенно рациональных названий, которые частично уже существуют в минералогии, так как, помимо произвольности многих названий, в минералогической номенклатуре уживается очень много синонимов. Например, природное соединение железа и серы называется пиритом и серным колчеданом. Распространенная железная руда называется магнетитом, а также магнитным железняком. Некоторые минералы имеют по три наименования. Таким образом, к каждому курсу минералогии нужно добавлять еще объяснительный словарь синонимов.

Апатит, представляющий соединение фосфора, кальция, кислорода, фтора, мог бы быть назван фтора-кальциевым фосфатом, содержащий хлор — хлор-кальциевым фосфатом (рис. 3). Такая рациональная номенклатура значительно облегчила бы запоминание, многообразных видов минералов.

О ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ АПАТИТА И ПРЕЖДЕ ВСЕГО О ТВЕРДОСТИ

Апатит входит как образец в шкалу твердости минералов. Твердость минералов определяется обычно так называемой шкалою Моса, насчитывающей больше чем 100-летнюю давность. По этой шкале все минеральные виды делятся на 10 групп. В первую группу включаются минералы наименьшей твердости. Характерным минералом этой группы является тальк (1). Во вторую группу включаются минералы, дающие черту (царапающие) на минералах первой группы, но, в свою очередь, царапаемые минералами третьей группы. Характерным минералом второй группы является гипс (2) или каменная соль. Третья группа минералов оставляет черту (царапает) на минералах второй группы и, в свою очередь, чертится минералами следующей группы и т. д. Характерным минералом третьей группы является кальцит (3), четвертой группы — плавиковый шпат (флюорит) (4), пятой — апатит (5); для шестой характерным минералом является ортоклаз (6), для седьмой — кварц (рис. 4). Восьмая группа включает минералы высокой твердости: сюда относятся сравнительно немногие виды минерального царства. Характерным минералом этой группы является топаз (8). Девятая группа в сущности уже ш является группой, так как сюда относится один корунд (9), который чертит все минералы, уступая твердостью (правда, очень значительно) лишь алмазу, самому твердому из природных тел, занимающему в шкале Моса десятое место.

Таким образом мы видим, что «твердость минералов, обозначаемая по Мосу цифрами 1, 2, 3, 4 и т. д., в сущности имеет только порядковое, чисто условное значение.

 4

Рис. 4. Кристаллы кварца

Если мы читаем, что твердость минерала равна 3, то это значит, что он относится к третьей условной группе; истинная же твердость его нам неизвестна. И действительно, как ни странным покажется сто нашим читателям, но мы должны оказать, что твердость минералов до сих пор была совершенно не изучена.

Некоторые более детальные исследования твердости производятся аппаратами, разработанными Мартенсом и изображенными на рис. 5. Здесь мы видим, что то же проведение черты на минерале производится более точно: минералы помещаются на движущемся столике и чертятся алмазным острием под определенным грузом. Величина нагрузки служит мерою твердости. Кроме того, имеется чрезвычайно интересный прибор Макензена (рис. 6), который употребляется в технике для исследования шлифовальных свойств (9) порошков и определения стойкости различных материалов. Мы видим на рисунке, как просто сконструирован этот прибор: струйка песка под определенным давлением действует на пластинку испытываемого минерала или горной породы в течение определенного времени. В результате действия струйки получается небольшое углубление, ямка на испытуемом образце; глубина этой ямки автоматически измеряется в приборе, и показатель на шкале дает отсчет, который и является мерою твердости данного образца.

 5

Рис. 5. Прибор Мартенса

Этот способ измерения твердости кажется нам одним из самых правильных, и автор еще в 1926 г. предложил физической лаборатории Института прикладной минералогии проработать новую шкалу твердости взамен давно устаревших мосовских подразделений. В результате работ над твердостью мы получаем уже совершенно другие цифры.

Для читателей должны быть очень интересны также работы над твердостью проф. Ребиндера, основанные на измерении амплитуды качаний маятника, острие (точка опоры) которого находится на испытуемом минерале. Ясно, что чем минерал мягче, тем величина (амплитуда) колебаний будет меньше, и затухание маятника будет итти быстрее; чем минерал тверже, тем дольше качается маятник и больше размах его колебаний. Работы над твердостью были поставлены впервые проф. Кузнецовым в Томске (рис. 6а) и легли в основу работ, производимых в этой области проф. Ребиндером в Институте прикладной минералогии (ВИМС). В результате этих исследований мы получаем следующие соотношения минералов шкалы Моса. Если тальк принять за единицу, то твердость гипса — 4,2; кальцита—11,8; флюорита —17,7; апатита — 21,2; ортоклаза — 50,9; кварца — 61,1; топаза — 79,4 и корунда—174,7. Таким образом, корунд тверже талька не в девять раз, как по шкале Моса, а в 174,7 раза. Алмаз в Институте не исследовался, но, по близким к нам работам Ауэрбаха, твердость его в 500 раз превышает твердость талька.

5-6аРис. 6. Прибор Макензена. Рис. 6а. Маятник Кузнецова

Задача составления шкалы «истинной» твердости минералов осложняется еще тем обстоятельством, что самое понятие твердости физиками не установлено с достаточной точностью. Нужно иметь в виду, с одной стороны, силу сцепления, с другой — силу упругости; кроме того, мы имеем силу поверхностного натяжения, действующую на поверхностях твердого тела. Совокупность этих различных сил мы объединяем под названием прочности материала. Прочность материала есть понятие довольно хорошо установленное и измеримое. Минерал может быть тверд, но хрупок; минерал может быть мягок, но прочен и упруг (слюда).

Автором была проведена дискуссия о твердости минерала с крупными физиками и физико-химиками, работающими в Институте минерального сырья (б. Институте прикладной минералогии). В результате этой дискуссии понятие твердости минералов было отнесено к силам поверхностного натяжения, т. е. к силам, препятствующим разрушению поверхности данного минерала.

Таким образом, работы, проводящиеся в настоящее время как с прибором, действующим струей песка под давлением, так и с прибором, основанным на качании маятника, дают нам возможность установить, наконец, не только шкалу твердости чисто порядкового характера, как мы имеем в шкале Моса, но и шкалу, дающую все действительные градации твердости сравнительно с образцами, принятыми за единицу меры.

О КРИСТАЛЛАХ АПАТИТА И ИХ СТРУКТУРЕ

Изучая ряд кристаллов апатита различных месторождений, мы можем подметить их одну общую черту: симметрию. Как бы ни была разнообразна внешняя форма этих кристаллов, мы всегда найдем на них одни и те же углы. Сведя результаты многочисленных измерений, легко найти ту законченную, геометрически идеально-правильную форму, к которой стремится кристалл, но почти никогда ее не достигает (рис. .7). Этому мешают условия его роста: неравномерность притока питающего раствора, сила тяжести, присутствие соседних кристаллов, стремящихся перетянуть к себе свободные частицы из раствора.

 7

Рис. 7. Форма кристалла

Тем не менее эта идеальная форма для нас вполне реальна, так как мы можем вывести ее как суммарный результат исследования многих кристаллов. Эта форма имеет для нас большое значение, так как она дает возможность выявить присущую кристаллам данного вещества симметрию. Из рис. 7 мы видим, что верхняя и нижняя половины кристалла одинаковы. Если через центр кристалла, параллельно основанию, сделать разрез, то мы получим две половинки, которые будут относиться друг к другу, как, например, правая и левая рука. Фактически совместить их нельзя, но отразивший в зеркале одну половину кристалла, получим другую. Такая симметрия называется симметрией отражения, а плоскость, по которой мы разрезали кристалл, называется плоскостью симметрии. В нашем случае такой разрез можно сделать только в одном направлении.

Если попробуем сделать его иначе, то двух зеркально равных половин. Из этого заключаем, что в кристалле апатита имеется одна плоскость симметрии. Между тем, рассматривая кристалл, мы видим, что как на верхней, так и на нижней его половине есть равные части. Нельзя ли найти еще какой-нибудь способ совместить эти равные части? Проведем через центры верхней и нижней граней прямую линию и будем вращать кристалл, взявши это направление за ось вращения. Мы заметим при этом, что при поворотах на определенные углы (60°, 120°, 180° и другие, кратные 60°) кристалл будет совмещаться, со своим первоначальным положением. В данном случае, при апатите, мы видим, что угол поворота равен 60°. Разделив полный поворот, т. е. 360°, на это число, получим 6; это и есть наименование оси шестого порядка. Па других кристаллах эти углы могут иметь иные значения, однако далеко не всевозможные. Наоборот, они ограничены всего-навсего четырьмя случаями: 60°, 90°, 120° и 180°; соответственно оси могут быть шестого, четвертого, третьего и второго порядка. Чем объяснить такое ограниченное количество возможных осей симметрии? Причину этого надо искать в особенностях внутреннего строения кристаллов. Дело в том, что материальные частицы, составляющие кристалл, расположены в нем не беспорядочно, а строго определенным образом. Они образуют геометрически правильную основу; эту основу мы называем пространственной решеткой (рис. 8). Мы видим, что она состоит из точек (узлов), правильно расположенных в пространстве. Эти точки образуют ряды, ряды соединяются в плоскости. Всю решетку легко можно представить себе составленной из одинаковых параллелепипедов, прилегающих друг к другу в параллельном положении и выполняющих пространство без промежутков. Эти параллелепипеды могут иметь различную форму (рис. 9), и от этой формы зависит симметрия всего кристалла.

Но каким же образом можем мы узнать размеры и форму этих параллелепипедов, — ведь они бесконечно малы по сравнению с кристаллом и не могут быть обнаружены никакими ультрамикроскопами? Научная мысль прошла долгий и трудный путь, прежде чем ей удалось опытным путем решить этот вопрос. Только в 1912 году,

8Рис. 8. Пространственная решетка применив к исследованию кристаллов рентгеновы лучи, удалось проникнуть в тайны внутреннего строения вещества. Эти лучи представляют собой электромагнитные колебания с исключительно малой длиной волны, примерно в 10 000 раз короче волны видимого света.

9Рис. 9. Разные формы параллелепипедов

Эти лучи легко проникают через различные тела, по самая замечательная особенность ид состоит в том, что, падая на какое-либо тело, эти лучи приводят частицы этого тела в такое состояние, при котором они, в свою очередь, начинают испускать такие же лучи, но несравненно более слабые; эти лучи называются вторичными. Они настолько слабы, что не могли бы быть замечены, если бы путем сложения— интерференции — не усиливали друг друга. Это усиление приводит к тому, что эти вторичные лучи могут быть засняты на фотопластинку.

10 Рис. 10. Апатит и ангидрит

Симметрия, которую мы видели, изучая внешнюю форму кристалла, замечательным образом выявляется на снимках, сделанных при помощи рентгеновых лучей. Так,  рис. 10 показывает ту же ось шестого порядка, которую мы нашли на кристалле апатита. Другие кристаллы ясно показывают плоскости симметрии, например, ангидрит (рис. 10.)

Но этим дело не ограничивается. Применяя методы, разработанные целым рядом исследователей, мы можем дойти, наконец, до полного анализа структуры кристалла. Мы можем определить форму и размеры той ячейки, повторением которой составлена пространственная решетка апатита, можем указать, как в ней расположены разнообразные атомы, входящие в его химическую формулу. Правда, эти исследования весьма сложны и трудны, зато конечный результат их дает нам пространственную модель строения интересующего нас вещества. По ней мы можем понять все его свойства; более того, мы иногда можем предсказать свойства, еще почему-либо незамеченные на практике.

В заключение обратим внимание на следующее замечательное обстоятельство. Мы знаем, что апатит обладает достаточно высокой твердостью (5 по шкале Моса). Изучение структуры различных тел показывает нам, что твердость тем выше, чем ближе лежат между собой составляющие кристаллионы (10) и чем выше валентность составляющих элементов.

По любопытному стечению обстоятельств, все элементы, входящие в состав апатита, находятся в живом организме в виде растворимых солей. Если бы этому организму понадобилось создать из своих тканей вещество с максимальной твердостью и иритом такое, чтобы оно могло выкристаллизоваться из раствора, то он должен был бы притги к созданию апатита. Факты подтверждают это теоретическое предположение: наиболее твердая ткань, входящая в состав высших организмов, — зубная эмаль — имеет состав, почти в точности совпадающий с формулой апатита.

О МИНЕРАЛОГИИ КАК НАУКЕ

Нельзя, однако, описать минерал без связи с наукой, которая его изучает. Надо немного рассказать и о самой науке.

Апатит, как минерал, изучается наукой, называемой минералогией. Однако, содержание, вкладываемое в понятие минералогии, сильно менялось на протяжении ее истории. Если бы мы пустились на «машине времени) в далекое прошлое, — ну, скажем, хотя бы в XVII век, — то присутствовали бы в Европе при начале развита? горного промысла, который в Саксонии, Англии, Норвегии и Италии сосредоточивался, главным образом, на до биче металлических руд. Железо добывалось в Штири) (Штирийская провинция современной Австрии), серебре медь, свинец — в Саксонии, олово — в Корнуэллсе (Англия). Апатит как неметаллическое, «бесполезное» ископаемое не представлял в то время никакого интереса для горной промышленности, и поэтому мы находим в старых минералогиях лишь очень скудные описания этот минерала.

Что же мы видим в этих описаниях? Мы видим, что главное внимание научных исследователей того времен привлекали внешняя форма и строение минералов; с особенным интересом исследовались все оттенки цветов. Ученый Вернер — отец минералогии, работавший в тогдашней Германии, составил даже специальную таблицу цветов с подробнейшими подразделениями. Оттуда, из этой исторической дали, и пришли в современную минералогию такие определения цветов, как луково-зеленый, изумрудно-зеленый, фисташково-зеленый, кошенильно-красный и т. п. Тщательно изучалась внешняя форма, структура. В этом отношении точности и детальности старых описаний могут позавидовать современные минералоги. Относительно форм нахождения минерала в природе мы также находим исключительно внешние описания: минералы залегают в форме пластов (11), линз (12), жил (13), конкреций (14), включений и т. п. Вернером была детально разработана классификация минералов по их формам нахождения в природе. Этот усиленный упор на форму обусловливается тем, что химия еще недостаточно развилась и не могла дать исследователю ключа к пониманию образования минерала и его внутреннего строения. Минералогия того времени давала подробные, сухие описания физических свойств минерала, его внешней формы и структуры и очень краткие указания на его химический состав и химические свойства. Возьмем., как пример, описание апатита из книги «Первые основания минералогии или естественной истории ископаемых тел», «сочинение Василия Совергина, академика и профессора минералогии, изданное в Санкт-Петербурге в 1798 году». Севоргин относит апатит к классу I под названием «Камни и земли». Вот, дословно, страничка из этой старинной книги:

«Вид 14. Апатит. По исследованию Клапрота, содержит он во 100 частях 55 частей извести, 45 фосфорной кисло ты и несколько марганца.

Перед паяльною трубкой сперва несколько трещит и производит иззелена-белый фосфорический свет, а наконец плавится в нечистое белое стекло. Бурою растворяется трудно и без кипения..

Цвет: обыкновенно иззелена-белый, чистый зеленый, оливковый, фиолетовый, либо розовый и гвоздичный. Редко бывает серого, иззелена-серого, голубого, синего и телесного цвета, кои цвета вообще светлы и бледны.

Наружный вид: весьма редко сплошной и вкрапленный, а обыкновенно охрусталованный в виде низких равноугольных 6-ти сторонних столбиков, кои на краях и углах более или менее притуплены. Притупления краев обыкновенно слабее, нежели в боковых краях. Иногда столбики столь низки, что они представляют вид 6-ти сторонних таблиц. Некоторые приводят его также в виде 3-х сторонних столбиков восьмисторонних таблиц, кои, вероятно, от различного притупления из заострения предыдущего кристалла происходят. Впрочем сии кристаллы обыкновенно бывают малы, а редко средней величины; боковые их плоскости частью гладки, частью же вдоль слабо струисты и снаружи светятся.

Внутренний вид: внутри светится с обыкновенным несколько жирным блеском; в поперечном изломе но совершенно прямолистоват с зеркальными плоскостями; а вдоль и в других направлениях имеет вид неровный с мелкой сыпью, а иногда несовершенно раковист. Отломки неопределенные с несколько острыми краями.

Прозрачность: обыкновенно полупрозрачен, иногда бывает совсем прозрачен, либо токмо просвечивает.

Твердость: полутверд, в меньшей степени, нежели плавик, и хрупок.

Осязание: несколько холодное.

Тяжесть: содержится в воде, как 3,218:1000.

Находится в Эренфридерсдорфе в Саксонии, в Ульманштольне, в Шнееберге обыкновенно в зелено-серей слюдистой породе с кварцем, оловянными крупинками и плавиковым шпатом и почитался прежде аквамарином. Через трение получает некоторое электрическое свойство».

Время, к которому относится приведенное описание, характеризуется еще тем, что минералогия охватывала собою изучение не только минералов, но и горных пород, и остатков ископаемых животных, и вопросы происхождения земли. На протяжении последующих столетий из минералогии выросла геология с ее подразделениями — петрографией, палеонтологией, динамической геологией и т. п. Развитию минералогии сильно содействовало коллекционирование, минералов. Коллекции собирались виднейшими учеными, художниками и писателями того времени. Так, при посещении домика знаменитого немецкого писателя Гете в Веймаре (Германия) я видел большую минералогическую коллекцию и отдельные кристаллы минералов, изучением которых Гете усиленно занимался. Создавая образ доктора Фауста, желавшего все знать, Гете и сам был охвачен этой жаждой знаний, о которой свидетельствуют разнообразные кристаллы, лежащие на его письменном столе. Гете серьезно работал в области минералогии и оставил ряд записок с описанием некоторых интересных минералов. Гете работал также и в области физики, и им написан трактат о цветах.

Собрание коллекций служило мощным, толчком к развитию пауки, и многие минералоги получили первую зарядку в этом направлении, от подаренных им когда-то в детстве коллекций минералов./ Так, академик А. Е. Ферсман пишет в своей книге «Занимательная минералогия»:

«Вся моя жизнь и ее работа определились этими детскими забавами: вместо маленькой

личной коллекции, выросли заботы о большом государственном Музее в мировым именем, вместо простого незатейливого определения камня домашними способами — большой научный Институт Академии наук, вместо ползания по скалам у большого шоссе — далекие и трудные экспедиции за полярный круг, в пустыни Средней Азии, в дебри уральской тайги и предгорья Памира».

Начало XIX века особенно характерно своеобразной модой на минералогические коллекции. В это время создались такие замечательные мировые собрания, как коллекция старого магната Кочубея, попавшая впоследствии в Вену и купленная оттуда Российской академией наук; таково знаменитое собрание минералога Германа, послужившее основой для создания в 1919 году Минералогического музея Московской горной академии. В это время особенно усилилось изучение методов определения минералов не только по физическим признакам, но и по их химическому составу. За XIX век вырос и развился метод определения минералов паяльной трубкой, который является в настоящее время верным и надежным средством полевых исследований и определений. Однако, химическое существо минералов в XIX столетии оставалось на заднем плана. Неожиданно выдвинулась и выросла кристаллография; это — наука о формах минералов, как это видно из перевода ее названия — описание кристалл лов. Если посмотреть курсы минералогии тех времен, — как, например, знаменитую русскую минералогию 60х годов Кокшарова,—то мы увидим, что курсы минералогии были в сущности курсами кристаллографии, где разбираются законы симметрии и описываются различные кристаллические грани. Для ученых того времени открытием было найти какой-либо минерал не со знакомой, а с какой-нибудь новой, невиданной до сих пор гранью. Это увлечение кристаллографией, охватившее поголовно всех минералогов, оправдывается в дальнейшем тем, что кристаллография, как один из видов физической науки, пошла по пути Изучения строения вещества. Именно кристаллография подготовила почву для колоссального развития рентгеновского анализа, проникающего в самую природу материи. Строение молекулы, соотношение атомов в молекуле твердого вещества своими крупными успехами в настоящее время обязано тому увлечению кристаллографией, которое одушевляло минералогов минувшего периода.

Только в начале XX века химическое направление в минералогии начало брать верх над увлечением кристаллографией. Крупный немецкий минералог Браунс выпустил свою знаменитую химическую минералогию, послужившую толчком для дальнейших исследований химической природы минералов. Будущий академик, а тогда профессор Московского университета В. И. Вернадский впервые определил минералогию как науку о химии земной коры. Это плодотворное направление позднее привело к ответвлению новой дисциплины, получившей название геохимии. К этому же времени относится детально разработанная классификация и систематика минеральных видов на основе их химического состава. Эта систематика прочно удержалась до настоящего времени, особенно в трактовке американского минералога Дэна. До сих пор раскладывают минералогические коллекции в музеях и учебных заведениях по системе Дэна.

Однако, во все последующие десятилетия до революции минералогия, как наука, все же оставалась в значительной мере наукой описательной. Характерными научными работами считались обычно описания внешнего вида того или другого минерала, тонкости его строения и структуры. Школа Вернадского более детально изучала еще различные примеси к основному химическому составу л указывала на огромное значение всех включений, примесей, интересных как сами по себе, так и по их назначению в истории развития того или другого минерального вида.

Но от самой природы, от естественных ее процессов исследователи были еще далеки. Минерал изучался оторвано от своего месторождения, он был вырван из породившей его среды и перенесен на столик микроскопа. Но уже зрела и создавалась новая минералогия, — минералогия, бравшая в основу изучения образование минерала в земной коре, его происхождение.

Автором еще в 1920 году было выдвинуто на первое место изучение в минералогии вопросов генезиса, образования минералов.

На протяжении последних десятилетий создавалась я развивалась генетическая минералогия. Она отличалась от развившейся приблизительно в это же время геохимии тем, что предметом геохимии является изучение истории химического элемента в земной коре, его блуждания и странствования, а новая, генетическая минералогия берет в основу образование минерала и прослеживает жизнь минерала среди многообразных процессов, идущих в лаборатории природы. Вот перед нами кристалл кварца, покрытый блестящими разнообразными гранями с причудливыми фигурами на их плоскостях, с включением каких-то других минералов, кристаллов, проступающих сквозь прозрачное вещество кристалла. Минералогия старой школы ухватывается за этот кристалл с жадностью исследователя, ищущего новых граней, новых видов срастания, тщательно изучает рисунок на его гранях, тщательно его вычерчивает, измеряет подробно кристалл, заносит его измерение на бумагу, и если найдет новые грани, новые виды рисунков на irx плоскостях, то публикует работу под названием: «Описание кристалла кварца из такогото месторождения».

Для геохимиков кристалл кварца явится только одним моментом в истории кремнезема в земной коре, — ведь кварц это соединение кремнезема и кислорода — SiО2.

Геохимика интересует только кремнезем, окись кремния. Он напишет, что элемент кремний встречается в земной коре также и в кристалле кварца и что кристалл кварца является наиболее прочным соединением кремния в земной коре. Он напишет, что этот прозрачный, сияющий горный хрусталь является своеобразным саркофагом для кремния, так как попавший в эту форму кремний в обычных условиях, без помощи высокой температуры не может освободиться от нее. Нужна огромная температура и воздействие. других химических элементов при этой высокой температуре, чтобы кремний мог выйти из оболочки кварца. Для истории элементов в земной коре кварц интересен, как последний этап этого странствования кремния,— конечно последний относительно (рис. 11).

Совсем иначе подойдет к кристаллу кварца минералог-генетик; он заинтересуется гранями кристаллов, но его будет интересовать такой вопрос: если эти грани отличны от других кристаллов, то чем вызвано это отличие?

 11

Рис. 11. Превращение кварца в кальцит

Если форма кристалла несходна с другими образцами горного хрусталя, то какие причины вызвали это различие в форме? Он будет искать ответа на этот вопрос в истории образования кварца. По мельчайшим включениям в кристалле других минералов он будет определять температурные условия, в которых образовался этот кристалл. Если этих включений недостаточно, то он будет искать ответа, разрешения загадки образования в самом месторождении, где найден этот кристалл, будет изучать другие минералы, которые ему сопутствуют, или, как мы называем в науке, — будет изучать парагенетическое (15) соотношение минералов. В результате появится научная работа о зависимости формы кристаллического кварца от условий его происхождения. Эта работа осветит темные стороны процесса образования минералов в природе и даст в руки другим исследователям возможность проникать глубже в вопросы образования минералов в земной коре.

12Рис. 12. Превращение пирита в лимонит

Точно так же совершенно различно отношение минералогов старой и новой школы к апатиту. Об этом минерале крайне мало найдется материала в старых минералогиях, потому что минералогия старого типа изучала исключительно форму кристаллизации апатита и его физические свойства. В старинных коллекциях апатит занимал довольно почетное место, так как формы кристаллизации его разнообразны, а также разнообразен цвет кристаллов: голубой байкальский мороксит, зеленые призмы норвежских месторождений, белые кристаллы тальк-апатита и т. п. Довольно тщательно изучался химический состав апатита. Вопросы о происхождении тех или других его месторождений, об образовании различных его форм обычно оставались в тени.

Геохимик подходил уже совершенно иначе к апатиту: этот минерал является для него концентратором фосфора в магмах. Неизвестно, в каком виде и как из глубинных очагов расплавленной магмы поднимаются соединения фосфора, — вероятно, в виде водородных соединений. Эти пары быстро вступают в реакцию с содержащимся в расплавленной магме кальцием и, захватывая по дороге фтор или хлор, образуют прочное соединение,—минерал апатит. Таким образом, апатит для геохимика является источником дальнейшей миграции (блуждания) фосфора в земной коре.

Минералог-генетик обращает внимание на то, что апатит встречается не только в расплавленной магме, но и в зернистом известняке, гнейсе, в сланцах, в некоторых металлоносных жилах, особенно в жилах газо-водного происхождения. Минералог-генетик старается разбить различные формы апатита на отдельные группы, в зависимости от его происхождения; он изучает его в изверженных породах, как один из самых ранних продуктов первичной кристаллизации расплавленной магмы ((16). Здесь он замечает, что форма кристаллов совершенно отлична от других генетических циклов его образования. Это большей частью мелкие, микроскопически-мелкие призмы. В пегматитовых жилах (17), залегающих в верхних частях изверженной гранитной магмы, часто связанной с большими газоносными струями, тот же апатит характеризуется крупными большими кристаллами в совместном нахождении с кварцем, полевым шпатом, турмалином (18), слюдой и др.

Минералог-генетик задается тем же вопросом, как и при изучении кристаллов кварца, а именно; отражается ли на форме кристалла апатита история его прошлой жизни в земной коре? Есть ли связь между видом, величиной и формой кристаллов апатита и той генетической зоной, тем или другим участком земной коры, где он образовался?

Исследователь в области генетической минералогии с особым интересом отнесется к минералам, сопутствующим апатиту, потому что, если самый кристалл апатита иной раз и не может рассказать ему о своем происхождении, то спутники иногда рассказывают это очень ярко. Вот перед нами апатит, вросший в крупно зернистый кальцит вместе с зеленым диопсидом (19).

Диопсид, — это соединение кальция, магния, кремния и кислорода,—образуется так часто на местах контакта (.соприкосновения) известняков с изверженными магмами, что мы называем диопсид характерным контактовым минералом. Когда-то толща белого известняка, образовавшегося из мельчайших ракушек бывшего на этом месте моря, была прорвана изверженной силикатной (20) магмой, вырвавшейся из глубины земной коры. Известняк подвергся действию высокой температуры и кристаллизовался в крупнозернистом кальците. Кремнезем в магме (SiО2) на местах соприкосновения с известняком соединился с кальцием, содержащимся в известняке, и дал прочное химическое соединение [CaMg(SiO3)2].

Таким образом мы заключаем, что апатит точно так же образовался в данном случае, как контактовый минерал. Очевидно, известняк содержал в большом количестве фосфор в виде органических остатков, а фтор или хлор выделились из магмы. Кальций же мог перейти в соединение как из известняка, в котором он является главной составной частью, так и из магмы, так как многие изверженные горные породы богаты кальцием. Когда в руках минералога-генетика находится блестящий шарообразный подольский фосфорит, который па расколе обнаруживает великолепное радиально-лучистое строение, то в этом случае он будет интересоваться не столько тем, какой формы это радиально-лучистое строение, какие кристаллы находятся внутри этого желвака; минералога-генетика, кроме общих вопросов концентрации фосфора в осадочных породах, заинтересуют те выводы, на которые указывает окатанная форма и блестящая поверхность фосфоритового шара. Она свидетельствует, что минерал пережил две исторические эпохи своего существования, — первую, когда в виде неправильных фосфорных конкреций он образовался в прибрежной полосе, где остатки органического вещества служили центром для кристаллизации фосфорно-кальциевых солей, и другую — когда плотные массы осадочных пород, образовавшихся на месте бывших мелководных морей, поднятые вверх силами тектонических (21) процессов, постепенно разрушались водою и ветром, смывались вниз в долины, и желваки фосфорита неслись ручьями и речками, окатывались, принимая шарообразную форму, и вновь откладывались слоями по руслам бывших Когда-то рек и ручьев.

О ФОРМУЛЕ АПАТИТА

К экзаменам в высшей школе, как известно, готовились в старое время обычно за месяц-полтора до начала. Студенты ходили на лекции только особенно интересно читавших профессоров. Лекционная система в старое время выродилась и превратилась в собственную противоположность: лекции, вместо живого слова профессора, в значительной мере представляли собою граммофонную передачу, где ежекурсно ставилась одна и та же пластинка. Я вспоминаю, как «умирали от тоски» на лекциях минералогии. У некоторых слушателей курса лекций имелись записки предыдущих годов, и наиболее дотошные студенты тщательно сверяли записки с ходом речи профессоров, с торжеством отмечая иногда — за часовую или двухчасовую лекцию — три-четыре новых слова, не встречавшихся в старых записках. Особенно скучными были лекции потому, что они в значительной мере заполнялись материалом кристаллографического характера. Учебники точно так же были чрезвычайно сухи. В лучшей минералогии того времени, проф. Лебедева, можно было найти об апатитах самое полное описание в классической форме старой описательной минералогии.

Приведем его в сокращенном виде.

«Апатит. Общий вид кристаллов апатита б. ч. коротко (редко длинно) столбчатый, иногда же они являются в форме толстых таблиц; грани призм обыкновенно бывают покрыты вертикальными штрихами.

Излом — раковистый до неровного и занозистого. Хрупок. Тв. = 5. Уд. в. = 3,16 – 3,22. Бесцветен или белого цвета, но обыкновенно бывает окрашен в светлые оттенки зеленого, голубого, фиолетового, красного и серого цвета. Спаржево-зеленые разновидности апатита называются спаржевыми камнями, а темные голубовато-зеленые — морокситами. Блеск па наружных гранях кристаллов — стеклянный, а на спайных плоскостях и на поверхностях излома — жирный. Прозрачен, а иногда только просвечивает в краях.

Что касается химического состава апатитов, то среди них надо различать два основных соединения, являющиеся в изоморфных смешениях: хлорапатит и фтор-апатит. (По новейшим исследованиям изоморфные смеси фтор и хлорапатита встречаются сравнительно редко. Гораздо более распространена изоморфная смесь фтор-апатита со щелочным апатитом: 3Са3 (РО4)3*NaF.

В некоторых случаях апатит содержит включения жидкой угольной кислоты или вростки других минералов,— например, монацита; встречаются также апатиты, которые содержат церий. При выветривании апатиты поглощают углекислоту и воду (гидроапатит).

Апатит легко растворяется в расплавленной поваренной соли. Этой реакцией можно пользоваться для обнаруживания во многих горных породах  незначительного содержания фосфорной кислоты. Растворяется в соляной и азотной кислоте.

Апатит встречается в виде совершенно образованных кристаллов, частью — наросших, а частью — вросших. Последние обыкновенно имеют форму длинных призм или тонких игол и отличаются простою комбинацией; первые же представляются большей частью в форме толстых таблиц, часто обнаруживая весьма сложные комбинации. Широкое распространение имеет апатит в виде сплошных зернистых, жилковатых и плотных агрегатов часто гроздевидной или почковидной наружности, а также в виде землистых масс или отдельных почек. Кристаллы апатита и различимые простым глазом кристаллически-зернистые его агрегаты называются собственно апатитами, а жилковатые и землистые разновидности носят названия фосфорита, стаффелита, остеолита и пр.

Собственно апатит, являясь вросшим в силикатовые породы различного рода и всякого возраста, имеет широкое распространение и обусловливает постоянное присутствие небольшого количества фосфорной (кислоты как в породах изверженных, так и в кристаллических сланцах. В этих породах он образует примесь, б. ч. в виде микроскопически-мелких призм, но нередко и в виде призматических кристаллов, ясно различаемых вооруженным глазом. Сильное преломление лучей света дает возможность отличить апатит от окружающих минералов, равно как и от нефелина, который хотя так же кристаллизуется, по имеет Другой показатель преломления.

Широкое распространение имеет апатит в кристаллических известняках, как залегающих среди кристаллических сланцев (22), так и в поясах соприкосновения пород. Он находится здесь в сплошных массах, иногда значительного объема, и в хорошо образованных кристаллах, которые имеют в этих случаях блестящую, округленную, так называемую «оплавленную» поверхность и особые цвета: черновато-синий, синевато-зеленый, красный, бурый и пр., и часто весьма значительную величину.

В России лучшие кристаллы апатита, по отчетливости образования и сложности комбинаций, происходят из оставленного Кирябинского медного рудника в южном Урале. Крупные, иногда совершенно прозрачные, кристаллы, находятся в слюдяном сланце Изумрудных копей; до нескольких фунтов веса кристалы апатита (мороксита) известны по берегам речки Слюдянки, впадающей в оз. Байкал. В толщах зернистого известняка апатит встречается во многих местах Финляндии, например, в Кирхшпиле, Паргас. и в Ильменских горах на Урале, где они находятся также и в граните. В незначительном количестве апатит встречается вместе с магнитным железняком на горе Благодати.

Фосфорит есть тонко-жилковатый, плотный или землистый апатит, часто с скорлуповатым сложением и с почковидною или гроздевидною наружностью, большей частью с значительной примесью СаСО3, окрашенный водною окисью железа в бурый цвет и лишившийся, вследствие выветривания, содержания фтора и хлора. Обыкновенно он еще довольно сильно фосфоресцирует. Фосфорит образует пласты и жилы и является продуктом отложения источников, которые получили необходимые вещества из горных пород, содержащих апатит, и вновь отложили фосфорнокислый кальций на своем пути, преимущественно среди известняков и доломитов (23). В больших количествах фосфорит встречается по нижнему течению Лана, близ Вейльбурга, Лимбурга и Штаффеля, где залежи его имеют связь с диабазами (24). Нечистые бурые массы нередко бывают покрыты чистыми почти бесцветными почковидными и гроздевидными корами, имеющими внутри жилковатое сложение, которые, с своей стороны, оканчиваются иногда ясными кристалликами апатита. Эти чистые части фосфорита носят название штаффелита. Штаффелит содержит в виде примеси до 9% СаС03».

Из этого описания мною выключено большое количество кристаллографических и оптических определений п примеров. В таком же приблизительно духе описательной науки читались и лекции.

Из всей группы минералогов выделялись два профессора: проф. Вернадский, будущий академик, читавший лекции в Московском университете, и проф. Самойлов, читавший лекции в Сельскохозяйственной академии в Петровско-Разумовском, под Москвой. Владимир Иванович Вернадский читал свои лекции с исключительной глубиной; он выкладывал перед слушателями все достижения современных знаний по затронутому вопросу, причем он не был популяризатором. Его лекции имели характер собеседований крупного ученого со слушателями о современных проблемах в минералогии. Такой подход, конечно, чрезвычайно ограничивал число его слушателей, но зато для глубоко интересовавшихся наукой его лекции представляли исключительный интерес.

Покойный Яков Владимирович Самойлов (рис. 13) в педагогическом отношении был полной противоположностью В. И. Вернадскому. Это был поэт в образе профессора. Когда он говорил о минералах, он весь преображался и, казалось, переживал, вместе с бездушным куском образца в его руках всю историю его сложной, бурной и подчас загадочной жизни. Самую сухую геометрическую науку — кристаллографию — он умел подать занимательно и увлекательно. Я. В. Самойлов был профессором, имевшим наибольшее количество слушателей: его ходили слушать даже с других факультетов.

В остальном же, повторяю, картина была довольно безотрадная. На лекциях киевского профессора минералогии Армашевского студенты обычно высыпались, а иногда случалось, что и сам профессор подремывал во время занятий. В других высших школах студенты просто не посещали лекций, а выделяли дежурного для присутствования. Старая минералогическая школа так засушила интересную науку о камнях, что у всех учившихся в это время осталось представление о минералогии, как об одном из самых скучных предметов.

В большинстве лекционных курсов крайне скупо рассказывалось о самом интересном,— о происхождении минералов. В сущности минералогия, современная минералогия или как мы ее могли бы назвать, новая минералогия представляет собою историю минералов в земной коре. Жизнь большинства минералов начинается в глубиенных расплавленных массах, застывающих на глубине врывающихся наружу в виде излияний и вулканических извержений. Так происходит первое рождение минерала. Эти условия менее всего изучены; потребовалась огромная работа металлурга-минералога, норвежского ученого Фогта, чтобы разъяснить нам те процессы, которые протекают в расплавленной магме, застывающей в горней породы во внешней оболочке нашей планеты. Чтобы понять эти процессы, нужно изучить химию высоких температур. В промышленности, в технологии аналогичные химические превращения происходят при плавке стекла на стекольных заводах, при выплавке металла на металлургических заводах, в домнах (25), мартенах (26). Однако наука была очень далека от жизни. Из старых ученых лишь Морозевич много лет работал на стекольном завод изучая процессы образования стекла и делая выводы относительно образования минералов из расплавленных сред.

13

Рис. 13. Я. В. Самойлов

Только теперь возрождается в СССР новая минералогия, изучающая процессы самого образования минерального вещества.

Трудность изучения и преподавания минералоги в школе заключается прежде всего в том, что для овладения этой наукой надо предварительно хорошо изучить химию. Минерал является прежде всего химическим соединением элементов (реже — элементом), образовавшимся в земной коре и являющимся составной частью той или другой горной породы.

Я вспоминаю, как после образования в Москве новой горной школы — Горной академии — проходили у нас занятия и экзамены по минералогии. Первой трудностью, первым камнем преткновения как раз была область химии. Обычно на вопрос: «что такое минерал?» — студент не отвечал прямо и свободно, а начинал задумываться, как будто он в первый раз поставил сам перед собой этот, казалось бы, само собою разумеющийся вопрос.

— Что такое минерал? Минерал — это химическое соединение.

— Позвольте, — возражал профессор, — но сахар — тоже химическое соединение.

— Да, тоже…

— Что же, сахар, по-вашему, минерал?

— Нет, сахар — искусственный продукт.

— Так, так… Что же такое минерал?

— Минерал — это химическое соединение природное, не сделанное руками человека.

— Ах, так,—улыбался обычно экзаминатор, — но скажите пожалуйста, лошадь — это тоже соединение элементов, не сделанное руками человека? ..

— Да, — смущенно отвечал студент, — правильно, но лошадь — это, так сказать, органическое соединение, а минерал — это неорганическое.

Очень хорошо, — неорганическое, но в таком случае вот перед вами стоит чернильница, она — стеклянная; по вашему определению выходит, что это — соединение элементов, не так ли? Во-вторых, эта чернильница — неорганического происхождения, следовательно — это минерал? смущенный юноша окончательно запутывался.

Таким образом готовясь в течение месяца-полтора по минералогии он не отдавал себе отчета в том, что собственно он изучает. Это было отрыжкой старого, формального подхода к науке, к предмету.

Дальше предстояли еще большие трудности, когда подходили конкретно к тому или другому минералу. Прежде всего эти трудности заключались в изучении формулы минерала. Здесь казалось бы, нужна была чистая зубрежка. Однако, вызубренные формулы легко расшифровывались на экзаменах, как заученные без понимания предмета.

Минерал апатит был одним из таких интересных экзаменационных минералов. Формула фтор — апатит пишется так: Ca5F(PO4)3. На первый взгляд это казалось незнакомому с химией юноше абракадаброй, а в сущности, совершенно достаточно было бы запомнить только, что апатит состоит из кальция, фосфора и кислорода. В дальнейшем, для большего уточнения, можно было бы сказать, что фтор-апатит состоит из фосфора, кальция, фтора и кислорода.

Что же такое фосфор, кислород, кальций, как они объединяются в вышеприведенную формулу? Мы знаем, что при прокаливании фосфорных соединений, как конечный продукт мы получим фосфорный ангидрид Р2О3 наиболее устойчивое соединение фосфора. Присоединением воды 3Н2О к этому соединению, называемому фосфорным ангидридом, мы получим фосфорную кислоту 2Н3РО4, из которой обычно образуется природная кальциевая соль. Таким образом, мы имеем, с одной стороны, кальций, с другой стороны —1 фосфорную кислоту и, наконец, фтор.

Для того, чтобы понять, каким образом образуется формула того или другого минерала, необходимо хорошо разбираться в так называемой атомности или валентности элементов. Тот, кто незнаком с этим вопросом, никогда не сможет понять ни одной формулы. По общей химии мы знаем, что водород в кислотах легко замещается металлом. Так, соляная кислота — НСl, действуя на элемент натрия, образует NaCl, обыкновенную поваренную соль, при этом один атом натрия замещает один атом водорода. Если мы возьмем элемент кальций, то оказывается, что он замещает две частицы водорода, и нужно уравнение химической реакции написать таким образом: Са + 2НС1 = СаС12 + Н2. Если мы возьмем алюминий, то алюминий замещает три атома водорода, и мы можем написать: А1 + 3НС1 = АlС13 + Н3. На этих примерах мы ясно видим, что число, показывающее, с каким числом атомов водорода (или другого равновалентного ему элемента) способен соединяться атом данного элемента, или сколько атомов водорода он может заместить, обозначает атомность или валентность данного элемента. По вышеприведенным примерам ясно, что натрий одновалентен, кальций — двухвалентен, алюминий — трехвалентен. Валентность часто обозначается черточками в структурных формулах; по образному выражению, элемент как бы имеет одну, две, три или четыре руки, которыми он схватывается с другими элементами. Так, если написать формулу воды Н2О структурно с обозначением валентности кислорода, мы должны написать:

13-1

 

Элемент в различных соединениях иногда бывает разновалентным. Интересующий нас один из главных элементов, составляющих апатит, фосфор — трехвалентен, и соединение его с хлором можно написать так: РС13; но в то же время он встречается в соединении РС15, — здесь он будет пятивалентен. Из элементов, входящих в состав апатита, фосфор является пятивалентным, кальций — двухвалентным, кислород — двухвалентным и фтор—одновалентным.

Таким образом, чтобы вести формулу апатита путем замещения водорода фосфорной и фтористо-водородной кислот кальцием, нам нужно представить дело так, что мы имеем три частицы фосфорной кислоты — 3Н3РО4 и одну частицу фтористо-водородной кислоты HF. Мы можем написать их одно под другим

2РО4

HF

Всего водорода мы имеем, таким образом, 10 атомов; сколько же нужно атомов кальция, чтобы заменить эти 10 атомов водорода? Поскольку кальций — двухвалентен, его потребуется 5 атомов. Таким образом, присоединяя сюда 5 атомов кальция, мы получим CasF(PO4), или, на писав структурно, мы будем иметь такой вид:

 13-2

Обычно путало на экзамене то, что последний, пятый, атом кальция как бы одной рукой схватывается за молекулу фосфорной кислоты, а другой рукой держится за фтор. Но если внимательно прочтем все вышенаписанное, мы поймем, что такое построение формулы апатита зависит от того, что кальций является элементом двухвалентным и, таким образом, замещает 10 атомов водорода, из которых 9 атомов он замещает в фосфорной кислоте и один атом во фтористо-водородной кислоте.

ГЕОХИМИЯ ФОСФОРА

В год объявления войны мне пришлось участвовать в минералогической экспедиции Академии наук в Восточную Сибирь для поисков радиоактивных минералов. Руководителем экспедиции был академик Вернадский, — как мы видели выше, ученый, создавший новое химическое направление в минералогии и особенно пропагандировавший важное значение и роль редких элементов в земной коре и практической жизни. Ему удалось получить большую сумму денег на поиски радия, и на основе этого он организовал ряд экспедиций для изучения наиболее интересных минералогических районов.

Первая остановка экспедиции была на Слюдянке (рис. 14). Станция Слюдянка лежит на самом берегу озера Байкал, — этого глубочайшего в мире высокогорного озера-моря. Озеро расположено среди огромных горных хребтов, и станция Слюдянка, Забайкальской ж. д., лежит в небольшой долине, образуемой речками, стекающими с горных склонов. Из этих речек особенно интересна речушка Похабиха, вблизи которой расположены выходы слюдяных жил и минералов с редкими элементами.

По приезде в Слюдянку мы отправились на слюдяные копи под руководством знатока минералов, крестьянина Якунина, страстного любителя и искателя камней. Слюда добывалась в больших количествах кустарным способом из небольших копушек, неглубоких ям, сплошь покрытых блестящими листками и пластинками добываемой слюды. Слюда-флогопит, которая добывалась в этих ямках, обладает чрезвычайно важным свойством — не пропускать электрического тока. Это изоляционное свойство слюды очень ценно для электротехники, и слюда применяется в больших количествах в различных электротехнических приборах и аппаратах. По химическому составу эта слюда представляет собою соединение кремния, магния, фтора и кислорода. Чрезвычайно важно отсутствие железа, так как железо, являясь прекрасным проводником электричества, в самой небольшой примеси понижает электронепроницаемость слюды.

14Рис. 14. Слюдянка

Копаясь в этих ямках, я натолкнулся на друзу—сросток призматических кристаллов прекрасного голубого цвета. Академик Вернадский очень заинтересовался принесенным ему образцом и указал нам, что грани кристалла были как бы сплавлены, закруглены, свидетельствуя о том, что кристаллы после образования подвергались энергичному действию паров или растворов, сгладивших их грани и давших на некоторых плоскостях своеобразные фигуры разъедания. — «Сам же минерал вам хорошо известен сказал академик, — хотя эти кристаллы не являются типичными кристаллами этого минерала, называемого апатитом; это — своеобразная голубая разновидность апатита, типичная только для Байкала, имеющая свое собственное название — «мороксит».

Голубые кристаллы апатита почти всюду сопутствовали слюдяным жилам. Особенно хорошо образованные кристаллы находились в крупно зернистом мраморе, соприкасавшемся местами с слюдяными жилами. Этот мрамор образовался из обыкновенного осадочного известняка, превращенного в мелкокристаллическую массу действием горячих растворов, несущих из глубин земли минеральные вещества. Эти горячие растворы дали начало образованию слюдяных залежей и многочисленных кристаллов апатита и других минералов. Месторождение, как объяснил нам академик, было типично контактово-метаморфическим, т. е. образовалось на месте соприкосновения осадочных пород с поднявшейся из земных глубин расплавленной магмой. На месте встречи и соприкосновения осадочных известняков и глин с насыщенным газами расплавом образовались мрамор и кристаллические сланцы. Таким образом, апатит в Слюдянском месторождении является минералом контактово-метаморфического происхождения. Несравненно чаще мы встречаем его в различных изверженных породах в виде мелких рассеянных зерен. Среднее содержание этого минерала в изверженных породах — от 0,07 до 1%. Это — небольшие цифры; но если принять в соображение, какие колоссальные пространства занимают на земной поверхности изверженные породы (граниты, диориты, базальты и др.), мы легко представим себе те громадные количества фосфора, которые в них содержатся в виде мелких кристалликов апатита.

Мы знаем, что на земной поверхности изверженные горные породы довольно быстро «выветриваются» — разрушаются механически и химически. Вспомним, какая огромная масса воды низвергается в виде дождя, выпадает в виде снега на протяжении года. Эта вода растворяет различные кислоты, главным образом, углекислоту, которая в большом количестве содержится в воздухе. Эта вода называется метеорной водой. Проникая по трещи; нам в изверженные породы, она растворяет различный минералы, в том числе и апатит и фосфор, который в виде растворимых фосфорнокислых солей уносится водами, в реки и в конце концов скапливается в огромном количестве в водных бассейнах. Так, в морской воде считается фосфорного ангидрида (Р2О5) от 20 до 150 мг на куб. метр, причем это содержание фосфора значительна повышается с глубиной, доходя на глубине нескольких километров от 500 до 1000 мг на куб. метр. В океанах j морях большое количество растворимых фосфорных солей усваивается морскими растительными и животными организмами, являющимися энергичными концентраторами фосфора. Многочисленная фауна водных бассейнов поглощает фосфорнокислый кальций и вновь выделяет его как при жизни, — в виде отбросов, так и после гибели — в виде остатков. Сложные процессы переотложения приводят к местным скоплениям фосфорно-кальциевого вещества в виде желваков или конкреций, иногда значительных размеров. Мы находим такие желваки, вместе, с остатками животных, главным образом, улиткообразных аммонитов, — в юрских глинах и сланцах; мы находим шарообразные конкреции этой же породы среди известняков и мелов, значительно реже — среди песчаников. Эти осадочные образования носят название фосфоритов. Минеральное вещество фосфорита имеет не сколько другой состав, чем апатит, — в основе лежит трехкальциевая соль фосфора, однако в смеси с углекислым кальцием и окисью кальция.

С внешней стороны фосфориты представляют большей частью небольшие желваки, распределенные неравномерно в осадочной породе, или же пластообразную массу той или другой осадочной породы, сцементированную фосфатом. Цвет фосфоритов разнообразен, — темный, светлый, коричневый, — в зависимости от различных примесей, железа, органических остатков, глины и т. п. Крупнейшие месторождения фосфорита образовались в местах массовой гибели микроорганизмов, содержащих фосфор. Эта массовая гибель зависит от резких изменений морского режима,— например, встречи теплого и холодного течения и т. и. Такие огромные скопления органических веществ служили источником фосфорнокислого кальция. Геологическое поднятие морского дна выносило наружу фосфороносные осадочные слои, которые подвергались, в свою очередь, размывающему действию поверхностных вод, образовывали новые осадки, где фосфоритные желваки часто получали окатанную форму (подольские фосфориты) и

Уносились уже дальше от их первоначального залегания.

Таков в кратких чертах круговорот фосфора в природе или история фосфора в земной коре.

Значение фосфора в развитии жизни на земле исключительно велико. В живых организмах содержится большое количество фосфора. В приведенных ниже табличках видна роль фосфора в живом веществе земной коры:

Содержание фосфора в семенах трех различных семейств растений

14-1

ТРИ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТА, НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ

Элемент калий — легкий металл, который мы мало знаем в его элементарном виде, потому что даже на открытом воздухе он очень быстро окисляется. В лабораториях сохраняют металлический калий в керосине, предохраняя его этим путем от окружающего воздуха

Соединения же калия широко известны; из них больше всего известен поташ (углекислый калий).

Калий — один из важнейших биоэлементов, т. е. тех элементов, из которых строятся организмы, главным образом, растения. Клетчатка растений состоит в значительной мере, кроме углерода и кислорода, из калия. И в самом деле, кустарный способ приготовления поташа состоит в извлечении его из золы растений. Так, на юге добывающие поташ заводы получают его, сжигая стебли подсолнуха. Калий извлекается растениями из земли, так как калийные соли в большинстве случаев хорошо растворимы в воде, особенно углекислая соль калия, которая вытягивается корнями растений из почвы. Каждый гектар пшеницы вытягивает за лето из почвы несколько килограммов калия. Отсюда понятно, что по истечении нескольких лет почва обычно истощается, и калийные соли должны быть принесены откуда-то извне в виде так называемых удобрений.

Калийные соли в природе встречаются очень редко,— главным образом, вместе с каменной солью в виде соединений хлора и калия, — хлористого калия, по минералогической номенклатуре называемого сильвином. Смесь от 30 до 50% сильвина с каменной солью называется сильвинитом.

Кроме того, известен ряд других калийных солей более сложного состава.

Мировым центром добычи калийных солей была Германия, где около Магдебурга, в так называемом Стассфуртском месторождении, залегают сотни миллионов тонн калийных солей.

Второе крупное месторождение находится в Эльзасе, во Франции.

Земледельческие районы СССР должны были удовлетворять свои потребности в калийных удобрениях исключительно ввозом из-за границы. В 1926 году геологу П.И. Преображенскому удалось после настойчивых, упорных поисков открыть грандиозное месторождение калийных солей на Урале, близ Соликамска. Это месторождение

представляет собой погребенное огромное калийно- соляное озеро более 25 км2 в диаметре, с пластами сальвинита и других калийных солей доходящими до 70 м мощности. С этого момента СССР оказался обладателем таких запасов калийных солей, которых хватит на сотни лет не только для СССР, но и для всего земного шара. Таким образом, нужда в калийных солях была удовлетворена организацией грандиозного калийного предприятия близ Соликамска. С тех пор калийный германский синдикат, бывший монополистом по торговле калийными солями, сделался одним из самых яростных врагов советской власти.

Второй элемент, необходимый почве, это — азот.

Азот, как мы знаем, входит в состав белкового вещества, того основного вещества жизни, ив которого состоит клетчатка организмов, как растительных, так и животных. Азотные удобрения вносились обычно в почву в старое время в виде навоза, а в больших хозяйствах — в виде азотнокислого натра или селитры, — этого ценного, содержащего азот, минерала. В мире существует одно крупное месторождение селитры в Южной Америке, в Чили, где она залегает неглубоко, почти выходя местами на поверхность мощными слоями. Происхождение азотнокислого натра или так называемой натровой селитры до сих пор еще не выяснено.

Обычно в небольших количествах селитру добывают повсюду ив селитровых ям, т. е. из ям, куда сваливаются навоз и всевозможные отбросы. В этих ямах собирают кристаллизовавшуюся селитру, растворяют ее в воде, выпаривают и получают ценный продукт — калийную селитру, которая, между прочим, идет на изготовление пороха. Однако, в больших количествах селитра как минерал известна только в Чили, где она не связана непосредственно с выделением из органических остатков. Таким образом, весь мир потреблял в течение уже почти полустолетия селитру исключительно из чилийских месторождений.

Во время войны, когда Германия была отрезана от источников азота, — от чилийской селитры — и крайне нуждалась в ней, известный химик Габер нашел способ получения азотных соединений прямо из воздуха. Известно, что воздух состоит из 1/5 кислорода и 4/5 азота, таким образом, неистощимым месторождением азота является наша атмосфера.

Разрешив эту задачу во время войны, Габер дал возможность немецкой армии получать азотную кислой в неограниченном количестве, и производство бездымной пороха, в котором главным участником является азотная кислота, не только не остановилось, но усилилось.

Любопытна судьба Габера, который не поладил с фашистами. Несмотря на его громадную услугу германскому милитаризму, ему пришлось уйти из руководимого им института; он умер почти в ссылке. Огромнейшие заводы Леона Верке, объединяющие более 20 000 рабочих, работают сейчас в Германии, производя всевозможные азотистые соединения по способу Габера.

В СССР потребность земледелия н азоте покрывалась исключительно навозными удобрениями. Однако, усилиями советских химиков удалось построить крупные заводы по получению азота из воздуха и таким образом удовлетворить огромную нужду в азотистых удобрениях.

Третьим элементом, необходимым растениям, является фосфор. Фосфор входит в состав важнейших злаков — пшеницы, ржи, овса и т. п. Каждый гектар этих хлебных растений потребляет довольно много фосфора. Как мы видели выше, фосфор входит главной составной частью в кости животных, и даже первое выделение и открытие фосфора были сделаны в связи с химическим исследованием костей. В старое время по дворам бесчисленных городов, деревень и местечек России ходили жалкие, одетые в отрепья старики и старухи, собирая по дворам старые кости, а иногда скупая их за гроши у ребят и прислуги. Эти кости сдавались ими за деньги крупным скупщикам, которые, в свою очередь, продавали огромные массы костей на костеобрабатывающие заводы; эти костеобрабатывающие заводы делали из костей в значительной мере фосфорные удобрения. Такой сложный путь проделал этот элемент. Попадая в тело животных в виде хлеба, овса, пшеницы, он принимал энергичное участие в строении костного вещества. С его участием образовывался прочный твердый скелет этих животных. После смерти животных кости скелетов, собранные скупщиками, шли на заводы, откуда костяная мука поступала опять на поля, на которых взращивались пшеница, рожь, овес. Таков был своеобразный круговорот этого элемента. Однако при крупном земледелии и интенсивном хозяйстве, фосфора из костей разумеется, недостаточно для удобрений; необходимо было искать новые источники его получения. Таким источником являлись до последнего времени фосфориты, которые, как мы видели выше, содержат фосфор в значительном количестве. Мировые месторождения фосфоритов расположены в Марокко, Тунисе, и Алжире. Африканские фосфориты отличаются от всех других высоким содержанием фосфора.

Сколько ежегодно выносится из почвы фосфора, калия и азота показывает следующая таблица

14-2     

Что касается СССР, то фосфориты известны во многих местах нашей обширной равнины, сложенной из осадочных пород. Среди глин и сланцев юрской (27) геологической системы, среди меловых (28) отложений, среди осадочных третичных (29) толщ, — повсюду встречается этот характерный минерал в виде желваков, конкреций, включений. Мощные фосфоритовые толщи залегают недалеко от Москвы, и на них построен один из крупных фосфоритных рудников в Союзе, так называемый Егорьевский  рудник. Однако, фосфориты Союза в своем огромное большинство представляют низкопроцентное фосфорное сырье. Так P2O5 содержится в этих фосфоритах всего лишь от 12 до 18 %, причем высокий процент является исключением, а как правило, фосфориты содержат не более 12% фосфорного ангидрида.

 15Рис. 15 Рост посевов пшеницы Каралеты в зависимости от удобрений

Таким образом, создавая крупнейшее индустриальное земледелие, применяя невероятные усилия для повышения урожайности полей Союза, правительство столкнулось с огромной недостачей фосфора как удобрительного вещества. Конечно, мы ввозили большое количество марокканских фосфоритов на наши химические заводы для переработки их в фосфорнокислые удобрения, однако ввоз этот не покрывал фосфорного голода, ощущавшегося страной.

На рис. 15 мы ясно видим, какое огромное значение имеет фосфор для повышения урожайности. Здесь представлено значение всех трех элементов, — калия, азота и фосфора, которые даются зачастую в смешанном виде, в виде так называемых комбинированных удобрений.

КАК ЖЕ ИСПОЛЬЗОВАТЬ БЕДНЫЕ ФОСФОРОМ АГРОНОМИЧЕСКИЕ РУДЫ СОЮЗА

Научно-техническая мысль искала разрешения этого вопроса на пути использования наших бедных фосфоритных руд. Обычная обработка фосфоритных руд серной кислотой здесь экономически чрезвычайно невыгодна, так как влечет за собой огромную потерю этого ценного материала.

Одному из наших ученых, академику Брицке, директору Института по удобрениям, пришло в голову добывать фосфор из фосфоритов, загружая их в домну. Домна, как мы знаем, обычно используется для плавки железных руд. Мысль Брицке пошла по этому пути. Он рассчитал, что под влиянием высокой температуры в домне (выше 1 400°), идет полностью восстановление фосфора из фосфорита. Процесс в основном протекает по такой схеме: фосфорнокислый кальций [Са3(РО4)2], содержащийся в фосфоритах, накаливается в смеси с кварцевым песком, который точно так же содержится в большом количестве в составе наших бедных фосфорных руд, в присутствии углерода, который вводится в виде угля. При нагревании окись кальция й кремнезем (из песка) дают соединение кальция, кремнезема и кислорода (CaSiO)3, причем излишний кислород поглощается углеродом и выходит в виде газа (СО) в воздух, а чистый фосфор выделяется в газообразном состоянии, улавливается и, охлаждаясь вместо с водяным паром, образуя с водою фосфорную кислоту в жидком виде. Она сама уже может служить прекрасным удобрительным средством. Что же касается отходящих газов, то они состоят, с одной стороны, из окиси углерода (СО), с другой стороны, из водорода (Н). Это газ имеет значительную ценность и служит тем горючим, который подогревает всю систему.

 16

Рис. 16. Схема электротермического способа производства фосфорной кислоты

1. Электрическая печь трехфазного тока.

2. Камера сжигания (окисления) газов.

4. Башня для охлаждения и гидратации P2О5 в газах.

6. Камера дожигания газов.

5. Напорный бак для орошающей жидкости.

6.  Электрофильтр.

7.  Приемники фосфорной кислоты.

8.  Высокое напряжение.

9.  Отсос газа.

Процесс проходит четыре стадии. 1. Восстановление и возгонка фосфора в электрических печах.

2. Конденсация (30) фосфора под водой или водяным паром, с целью рациональной утилизации теплотворной способности газа, богатого окисью углерода, и, с другой стороны получение элементарного фосфора. Или же, соответственно схеме, — сжигание фосфора до ангидрида.

В установках малой производительности теплотворная способность паза не утилизируется.

3. Соединение фосфорного ангидрида с. водой для р овация туманно-образной фосфорной кислоты.

4. Осаждение и конденсация фосфорной кислоты.

Электровозгонка производится в электропечи трехфазного тока. Принцип работы ее основан на преобразовании электрической энергии в тепловую путем включения в цепь проводника, плохо проводящего электрическую энергию.

Электрический ток подводится угольными электродами. Развивающаяся в аппарате температура — порядка 1 400— 2 000°.

Загрузка шихты (31), состоящей из фосфоритов, кварцевого щебня и угля, производится через специальный загрузочный бункер (32), расположенный в верхнем основании печи. В результате протекающих в аппарате реакций образуется жидкий шлак (33), состоящий в основном из силикатов кальция и незначительного количества фосфидов железа. Жидкий шлак при температуре 1 400° выводится через специальное шлаковое отверстие.

Газ состоит из паров элементарного фосфора (20%), окиси углерода (70%), небольших количеств фосфористого водорода, получающегося в результате взаимодействия летучих углеводородов и паров воды с фосфором, и незначительных количеств фтора, содержащегося в руде.

В таком составе газ поступает в систему конденсации фосфора или же окисления его до фосфорного ангидрида. Окисление газа производится кислородом воздуха в специальных камерах сжигания, представляющих свободный объем, рассчитанный на соответствующую скорость реакции окисления фосфора.

Для полноты окисления, для дожигания фосфора предусматривается вторая камера, значительно меньших размеров.

Далее газ, содержащий фосфорный ангидрид, поступает в оросительную башню, орошаемую водой. В этом аппарате происходит реакция взаимодействия фосфорного ангидрида и воды, которые при температуре около 200° и выше дают метафосфорную кислоту (НРО3). При дальнейшем охлаждении газа к молекуле НР03 присоединяется одна молекула Н2О с образованием тумано-образной фосфорной кислоты (Н3Р04).

Для осаждения последней применяются электрические камеры Коттрелля, работающие по принципу ионизаций (34) газа электронами, исходящими из проводника, заряженного постоянным током высокого напряжения порядка 300000—500 000 вольт.

Технология метода электровозгонки фосфора из бедных фосфорных руд разработана в Научно-исследовательском институте по изучению удобрений (НИУ).

Процесс термической возгонки фосфора из низкокачественных руд по методу акад. Брицке значительно отличается от метода электровозгонки Термическая возгонка фосфора производится в установках, близких к доменным заводам и состоящих из следующих аппаратов: печь типа домны, система очистки газа от пыли, воздухонагреватели системы Каупера с одновременным окислением фосфоро-содержащих газов до фосфорного ангидрида, осаждение фосфорной кислоты из увлажненного газа в меловой камере или аппарате Коттрелля, воздуходувка и станция высокого напряжения.

Доменная печь представляет собой шахту высотою 20 – 25 м, сложенную из огнеупорного кирпича и стянутую железным кожухом.

Рабочее пространство печи имеет форму 2-х усеченных конусов, своими основаниями наложенных друг на друга.

Нижняя часть — цилиндрическая — является горнилом и металлоприемником, верхнее загрузочное отверстие — колошником (35).

Воздух, предварительно нагретый до температуры 600—800°Ц, поступает через сопла (36) (фурмы).

Шихта в данном случае состоит из фосфоритов, кремнезема в виде песка, угля-восстановителя и угля-горючего в соотношении, определяемом расчетом.

В условиях Советского Союза, обладающего большими запасами руд, бедных фосфором, и при огромном росте потребности в удобрениях, метод, разработанный в НИУ и

Уже освоенный в опытно-заводской установке, имеет решающее значение.

Однако, к сожалению, этот метод слишком задержался своей реализации; он до сих пор остается еще научным достижением не вышедшим из стадии опытов. Поэтому при создании нашей фосфато-туковой промышленности пришлось строить ее на существующих крупных месторождениях бедных фосфоритов обычными способами, получая сравнительно дорогие суперфосфатные удобрения.

Пытались выйти из положения, перемалывая фосфориты в фосфорную муку, фосфор из которой точно так же усваивается растениями сравнительно легко. Так, фосфоритные мельницы были поставлены в большом количестве в сельскохозяйственных районах и оказали некоторое влияние на смягчение фосфорного голода. Однако, голод все-таки рос и грозил принять катастрофические размеры. Как раз в это время на сцену выдвинулся апатит.

 АПАТИТОВЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ В ХИБИНСКИХ ТУНДРАХ КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА

Хибинские тундры лежат в центре Кольского полуострова и занимают площадь 1145 км2. С запада они граничат с большим озером Имандрой (рис. 17), а с востока —

 17

Рис. 17. Восточный берег оз. Имандра

с озером Умпъявр. Оба озера вытянуты с севера па юг; по западному подножию Хибин проходит линия Кировской ж. д. с тремя станциями: северная — Имандра, средняя — Хибины и южная — разъезд Белый. Хибинская тундра — это горная страна; средняя высота гор колеблется от 900 до 1 200 л над уровнем моря. Окружающая местность покрыта болотами, озерами, заросла еловым лесом: по долинам рек лес поднимается в гору в среднем до высоты 200 м. Если взглянуть сверху, с аэроплана, то мы увидим подковообразную горную систему, открытую к востоку. Горы изрезаны глубокими долинами и ущельями со сверкающими внизу горными речками. Ё конце ущелий и долин виднеется провал в виде цирков с обрывистыми, иногда отвесными стенами. Каменные осыпи с хаотическими нагромождениями глыб покрывают склоны долин. Вершины гор представляют собою равнины, покрытые каменистыми россыпями.

Хибинские тундры мало привлекательны для путешественников: они расположены за полярным кругом; это значит, что солнце освещает эту северную часть круга лишь в летние месяцы; в остальное время года стоит полярная ночь. 200 дней в году лежит снег; только в половине мая начинается таяние снеговых покровов. На вершинах тундры снег остается до половины и даже до конца июня, а в затененных от солнца долинах сохраняется круглый год. Первый снег выпадает в конце сентября, последний проносится над тундрой еще в мае и нередко в начале июня (в горных частях). Во время работ известного ученого-исследователя этих заброшенных мест Рамзая (1891 г.), первый снег наблюдался 8 августа. В горах и низинах, покрытых почти метровой толщей снегов, замирает всякая жизнь. Несмотря на то, что Кольский полуостров омывается сравнительно близкими к Хибинам водами Баренцова моря с ответвлениями теплого морского течения Гольфштре ма Хибинские тундры славятся суровыми морозами. Усгройчивые морозы продолжаются от октября до апреля без перерыва, за редкими исключениями. Эти массы холодного полярного воздуха окончательно душат все живое.

Почти полвека назад Рамзай объехал район Хибинских тундр, и установил, что горные хребты состоят, главным образом, из изверженной горной породы гранитного типа (рис. 18). Обычный гранит, как мы знаем, состоит из кварца, слюды и полевого шпата. Здесь же порода содержит полевой шпат, частично слюду, а вместо кварца в ее состав входит дымчатый полупрозрачный минерал жирного блеска, называемый нефелином, и вся порода называется нефелиновым сиенитом. Это сухое название как будто ничего не говорит неискушенному в минералогической науке человеку. Но минералогу, особенно любителю минералогических коллекций, известно, что нефелиновый сиенит — изверженная порода, поднявшаяся из глубин земли и застывшая близ поверхности, — отличается от многих других изверженных пород тем интересным свойством, что является хранителем редких и ценных химических элементов. Мы знаем, что такие элементы, как, например, цирконий, очень редко встречается в природе, между тем с колоссальным развитием техники в последние 2—3 десятилетия, этот малоизвестный элемент приобрел огромное значение, — главным образом, в металлургии и химии, — как один из исключительно тугоплавких элементов. Еще более тугоплавка окись циркония, т. е. соединения циркония с кислородом, или так называемая цирконовая земля.

18Рис. 18. Склон хибинитовой горы

С давних пор драгоценный металл — платина — считался самым тугоплавким металлом; из него приготовляют платиновую посуду, необходимую в каждой лаборатории, так как температура плавления платины 1 700°. Но температура плавления цирконовой земли — 2 000°; следовательно, в тиглях, сделанных из цирконовой земли, можно плавить платину. Другой редкий элемент — ванадий—стал применяться в качестве присадки к стали; оказалось, что незначительная, всего в долях процента, примесь ванадия делает сталь твердой и хорошо сопротивляющейся резкому сотрясению и удару; именно благодаря ванадию, сталь наших автомашин не ломается на первом ухабе. Ванадиевая сталь употребляется, как панцирь, для сверхдредноутов, для защиты от снарядов. Мы не собираемся перечислять редкие элементы, так ценимые техникой нашего времени; нам хотелось бы только указать, что нефелиновые сиениты в различных частях земного шара включают минералы, содержащие редкие элементы. Знаменитые Ильменские горы Южного Урала, близ Миасса (между Челябинском и Златоустом), представляют сравнительно небольшие горные кряжи, состоящие из нефелиновых сиенитов, среди которых там и здесь в различных направлениях разбросаны скопления разнообразных редких минералов, содержащих редкие элементы. Здесь мы видим циркон, содержащий цирконий, сфен, содержащий титан, колумбит, содержащий ниобий. Всего насчитывается более 100 различных минеральных видов, рассеянных на площадке в 30—50 кв. км. К сожалению, в Ильменских горах эти минералы рассеяны довольно равномерно во всей массе изверженной породы и не дают больших отдельных скоплений; поэтому практически эти ценные, минералы пока не могут быть использованы. Ильменские горы издавна пользуются славой природного музея редчайших минералов. Этот музей привлекает внимание минералогов всего мира своей замечательной коллекцией, собранной самой природой. Совершенно ясно поэтому, что когда наш талантливейший минералог академик А. Е. Ферсман (рис. 19) познакомился с работами Рамзая на Кольском полуострове, у него блеснула идея: а не представляет ли Кольский полуостров по распространению нефелинового сиенита некоторого подобия Ильменских гор; не найдем ли мы там редких элементов? И вот, начиная с 1921 г., Минералогический музей Академии наук, при поддержке ряда других учреждений, отправляет минералогические партии для изучения хибинских тундр. В поиски за редкими минералами, содержащими ценные редкие элементы, интересные как для науки, так и для практической жизни! — таков был лозунг, под которым шли первые отряды.

В полярных условиях хибинских тундр эта работа исследователей прокладывающих новые пути, была поистине героической работой; минералогические отряды продвигались без всяких дорог, путешествуя по компасу, составляя по пути маршрутные карты и ища выходов крупнозернистого нефелинового сиенита, несущего в себе редкие минералы. В каждом склоне, на дне мощных цирков, исследователи осматривали прежде всего осыпи. Мощные глыбы, раздробленные в процессе падения самой природой, служили великолепным материалом для поисков.

19Рис. 19. А. Е. Ферсман

Самым ужасным бичом исследователей были не горные, трудно проходимые ущелья, не холодные реки и озера, а комары и мошкара. Несметные тучи насекомых вились летом над палатками минералогов (рис. 20). Лопарские селения, встречавшиеся иногда по пути, жили в сплошном дыму, окуривая свои чумы кострами смолистых веток> иначе от комаров и мошкары погибали дети и бесились олени. Оленьи стада, предоставленные самим себе, забрались на самые высокие скалы, где обычно стояли с подветренной стороны, так что непрерывно дующие ветры отгоняли насекомых. Но эти невероятные труды и лишения первых пионеров хибинских тундр были вознаграждены находками интереснейших новых минералов с редким элементами. Это были огромные розовые кристаллы эвдиалита, — минерала, содержащего цирконий; среди сиенитов пестрели звезды астрофиллита. Был открыт совершенно новый минерал, названный «ловчоррит», содержащий элементы титан и церий.

20Рис. 20. Партия разведчиков бредет по лесу

Мы часто носим у себя в кармане, церий, не подозревая этого, так как в состав «камня», или «кремня», всевозможного типа зажигалок, входит в большом количестве церий. Сплав железа с церием дает ту массу, которая при трении о сталь сильно искрится. Этот же церий прибавляется к различным составам светящегося вещества электрических ламп (лампы Нернста, употребляемые в лабораториях, и др.). Описание этих открытий — одно может со ставить целую книгу.

Интересующий нас апатит был впервые встречен геологами летом 1923 г. На вершине южного Расвумчорра отряд экспедиции, проходя по вершине горы, натолкнулся на россыпи из глыб, содержащих в себе боль количество апатита. Как мы знаем, апатит нигде не применялся как промышленный минерал. Сознание практической его бесполезности прочно укоренилось в умах минералогов; поэтому отряд только констатировал наличие здесь этого минерала и отправился дальше на разведки за редкими металлами. Однако, геологи заинтересовались апатитовых россыпей. В 1925 г. небольшая экспедиция опираясь на поддержку А. Е. Ферсмана, ведшего обширные работы на Кольском полуострове, осмотрела плато Южного Расвумчорра и нашла под россыпями нефелиновой породы ее коренное месторождение. Такого масштаба выходов нефелиновой породы до сих пор еще нигде на всем земном шаре не было встречено.

Вот как описывается это месторождение:

«Гора Расвумчорр расположена в юго-восточной части хибинских тундр, в 26—28 км от разъезда Белый, Мурманской (теперь — Кировской ж. д.) ж. д. Наиболее удобный путь к ней от разъезда Белый идет левым берегом реки Белой, сначала на восток, а затем, следуя течению реки, на северо-восток и на север от истока ее из озера Большой Вуд-явр, затем восточным берегом этого озера и далее на северо-восток вверх по течению реки Юкспориок, впадающей в озеро Большой Вуд-явр.

Апатитовые месторождения Расвумчорра представляют собой две части одной большой пластовой залежи нефелиноапатитовой породы: 1) восточная — большая часть залежи расположена на платообразной , вершине перемычки, соединяющей горы Расвумчорр и Ловчорр, пересекая эту перемычку с востока на запад; высота перемычки 850 м над оз. Имандра; 2) западная часть залежи, являясь продолжением восточной ее части, расположена на платообразной вершине западного отрога вышеупомянутой перемычки. Высота этого отрога, названного «Апатитовым», 800 м над оз. Имандра.

Восточная часть залежи ограничена с востока цирком Расвумчорра и с запада — апатитовым цирком; оба цирка имеют обрывистые, почти отвесные стены; с севера к залежи примыкает мелкозернистый нефелиновый сиенит, а с юга — крупнозернистая разность хибинит. Размеры восточной части залежи—около 320 м длины и 140 — 200 м ширины.

2) Западная часть залежи с востока, севера и запада ограничена апатитовым цирком, а с юга к ней примыкают: хибинит — с юго-востока и мелкозернистый нефелиновый сиенит — с юго-запада. По форме поверхность западной залежи представляет собой трапецию, длинные боковые, стороны которой (северная и южная) тянутся на протяжении около 450 м каждая; восточная —15 м и западная — 60 м.

Площади, занимаемые обеими частями залежи, следующие: восточной — 38 400 кв. м; западной — 16 875 кв. м, а всего 55 275 кв. м.

Округлив эту цифру в 50 000 кв. м и приняв глубину залегания в. 20 м, получаем невероятные запасы нефелиноапатитовой породы 50 000 х 20 = 1 000 000 куб. м, или около 3 000 000 тонн, считая куб. метр породы равным 3 тоннам.

21Рис. 21. Место, где теперь выстроены рабочие поселки

Залежь представляет собой слоистую нефелиноапатитовую породу, состоящую, по произведенным средним пробам, из 50—60% апатита, 35—45% нефелина и около 5% второстепенных минералов: титано-магнетита, сфена, эгирина или роговой обманки. Слоистость идет горизонтально». (А. Лабунцов. Апатитовые месторождения в хибинских тундрах Кольского полуострова и возможность их практического пользования. «Горн. журн.». 1926 г., № 12)

«Химически апатит Расвумчорра является фтор-апатитом с содержанием, по предварительным анализам Р2О5, 40 – 42%. Весьма интересно, что апатит Расвумчорра, как и большинство апатитов из других более мелких месторождений хибинских тундр, содержит также и редкие земли церовой группы в количестве около 0,8%.

 22

Рис. 22. Берег о. Чупы

Для окончательного суждения о возможности практического использования хибинского апатита, естественно, еще необходимо произвести детальное изучение и разведку месторождений». (там же.)

«Таким образом, — пишет автор, — хотя мы до сих пор не знали подобных крупных месторождений апатита, и нигде еще использование их не производилось, возможность этого как будто намечается совершенно определенно, тем более, что при обогащении породы на апатит и химической переработки его намечаются еще и возможности использования, помимо апатита, и других составляющих породу компонентов: нефелина, титаномагнетита и редких земель». (там же.)

23Рис. 23. Разведочный лагерь у г. Кукисвумчорр

Статья однако не произвела должного впечатления. Она была прочитана лишь немногими специалистами, да и те отнеслись с большим сомнением к возможности использования хибинских апатитов в нашей промышленности. В самом деле, нигде в мире апатит не используется в значительном масштабе, как промышленное сырье.

Апатитовые жилы были известны в Норвегии, на юго-восточном побережье, между заливом Лангезундом и Лилнезандом, на площади около 1 000 кв. км. Но добыча апатита имела там лишь местное значение. То же самое в Канаде, где апатитовые жилы известны в провинции Квебек, в бассейне реки Оттавы, на площади около 800 кв. км, в провинции Онтарио. Жилы залегают в гнейсах, кристаллических сланцах, кварцитах, и связаны, точно так же, как и в Норвегии, с зеленокаменными породами. Лет 60 назад апатит здесь добывался, правда, в незначительном количестве, главным образом, для местных нужд, но с открытием мощных залежей фосфоритов в Флориде, и эта небольшая добыча прекратилась. В сводках мировой фосфатной промышленности апатит не фигурирует, и даже такого названия в торговых марках не существует. Этим в значительной мере объясняется тот факт, что находка геологами крупных залежей апатита и статья в «Горном журнале» не встретили соответствующего отклика. Апатит, как промышленное сырье, встречал всеобщее недоверие.

Более других заинтересовался месторождением Колонизационный отдел Мурманской ж. д., искавшей места, которые можно было бы заселить и оживить таким образом работу железной дороги. Колонизационный отдел отпустил в распоряжение Института Севера 1000 рублей, на которые в течение 43 дней поисково-разведочный отряд Лабунцова с тремя студентами Ленинградского института, без рабочих, подробно обследовал • апатитонефелиновое месторождение Кукисвумчорр и ряд других, а также сделал необходимые съемки пути к озеру Большой Вудъявр и подступов к месторождению. 43 дня упорной, тяжелой работы, где минералоги были в одно и то же время горнорабочими, носильщиками, погонщиками оленей, топографами и охотниками, дали новые блестящие результаты. Были установлены сплошные выходы нефелиново-аппатитовой  породы по юго-западному склону Кукисвумчорра, на протяжении свыше 500 м и по юго-восточному склону на протяжении 270 м. Подсчет запасов дал следующие цифры: 500 (длина), умноженная на 250 (ширина) и умноженная на 30 (глубина). Хотя вертикальная мощность выходов была определена в 50 л, запасы подсчитывались лишь на 30 м. Итог выражается в 3 900 000 куб. м или, считая 1 куб. м за три тонны руды, весовой запас ее определялся в 11 7.00 000 тонн.

Месторождение Юкспорра, также обследованное, представлялось в следующем виде: «главный выход апатитонефелиновой породы расположен на вершине горы, протягиваясь с юго-запада на северо-восток около 300 м, причем юго-западная граница с хибинитом довольно ясна, тогда как северо-восточная граница, вследствие постепенного поднятия горы к северо-востоку и надвигания на апатитонефелиновую породу молита (также разновидности нефелинового сиенита не так резко выражена. Мощность этого главного выхода, на основании естественного разреза, каковым является обрыв в небольшой цирк северо-западного склона, принималась в 30 м, условно считая нижнею границею переход более богатой разновидности в бедную, содержащую лишь незначительное количество мелких линзовидных выделений апатита в уртите (Уртит, нолит — разновидности нефелинового сиенита).

Юго-восточная градина и мощность на ней главного выхода на юго-восточном склоне определены быть не могли из-за большого количества россыпей. Кроме главного выхода, расположенного на вершине горы, были найдены еще значительные коренные выходы апатитонефелиновой породы на ее склонах: 1) большой выход на северо-западном склоне (обследованный С. П. Соловьевым), лежащий метров на 200 ниже и северо-западнее главного выхода, и 2) несколько выходов на юго-восточном склоне, ниже и восточнее главного выхода.

24Рис. 24. Палатки разведочных партий в горах

Форма залегания месторождения Юкспорра, считая и его боковые выходы, на основании работ 1927 г. не могла быть точно выяснена, поэтому подсчет запасов этого месторождения был произведен лишь для главного выхода на вершине горы, не принимая во внимание его боковых вы ходов на склонах. Эти запасы были подсчитаны в размере около 4 000 000 тонн.

Минералогические и химические исследования проб апатитонефелиновой породы, доставленной в результате работ 1927 г., показали, что мелкозернистая разность верхнего горизонта месторождения Кукисвумчорра содержит от 70 до 80% апатита, около 15—20% нефелина и 5—10% второстепенных минералов; порода нижнего горизонта Кукисвумчорра содержит в среднем около 40% апатита, 40—50% нефелина и 10—12% второстепенных минералов, в числе которых весьма существенное значение имеет титаномагнетит; порода Юкспорра в среднем содержит около 30% апатита, имея лишь незначительные колебания в верхних и нижних горизонтах 30метровой толщи главного выхода на вершине горы».1

Таковы были итоги разведки 1927 г., сделанной на 1 000 рублей Колонизационного отдела Мурманской ж. д.

Поисковые работы 1928 г. велись под руководством В. Н. Влодавца, и не только подтвердили данные А. Н. Лабунцова, но дали такие астрономические цифры запасов нефелиноапатитовой породы, что правительством были ассигнованы средства Научному институту по удобрениям для проведения уже промышленных разведок.

8 июня 1929 г. в горы вышел первый отряд из 18 человек, с грузом на плечах, с вьючными лошадьми. Разведки требуют применения бурильных станков, которыми просверливаются в каменных породах так называемые скважины. Бур представляет собою полую трубу, оканчивающуюся бурильною коронкой, состоящей из стальных зубьев Если бурение производится в очень твердой горной породе, то в края коронки вставляются алмазы, дающие наибольший эффект при бурении. С помощью мотора, обычно двигателя внутреннего сгорания, через зубчатую передачу коронке придают вращательное движение, и она врезается в породу. По мере углубления коронки, на основание трубки навинчиваются следующие трубки, называемые обсадными трубами, и таким образом из породы высверливается так называемый керн, т. е. столбик, по которому можно видеть, по каким породам проходит бур.

 25

Рис. 25. Оз. Вудявр

 26

Рис. 26. Оз. Вудявр в июле

 

Вполне понятно, что снаряжение такой промышленной разведочной партии значительно отличается от снаряжения обычных поисковых партий: если поисковая партия требует для своего оборудования только геологического молотка, зубила, в редких случаях небольшого количества динамитных патронов, а в остальном все снаряжение ограничивается необходимыми запасами продовольствия и упаковочного материала для образцов, то разведочная промышленная партия должна перебросить предварительно на место, где она будет вести разведку, сложное оборудование, двигатель внутреннего сгорания, трубы, часто крепежный лес для буровых вышек, масло, топливо (керосин или бензин). Все это оборудование было на оленях заброшено в Хибины еще в конце апреля 1928 г. Несмотря на то, что партия вышла 8 июня, по склонам гор, окружающих озеро Вудъявр (рис. 25 и 26), дорогу прокладывали по глубокому снегу. Партия должна была поселиться в шалашах, сложенных из досок, которые были завезены для постройки рабочих бараков. Почти везде работу приходилось начинать с расчистки снега. Снежные вьюги в течение ряда дней страшно осложняли и иногда прерывали работу. Продовольствие подвозилось на лошадях, а одно время грузы завозили на лодках по озеру, и затем 2 км подтаскивали по болоту на собственных спинах.

Пришлось прокладывать примитивные вьючные тропы по краям болота. 25 км расстояния от железной дороги до лагеря лошади проходили в течение. 6 часов. Одновременно с работами партии Колонизационный отд. Мурманской ж. д. начал постройку автомобильной грунтовой дороги к месторождению; к 1 августа на 14 км уже было установлено автомобильное движение, которое было открыто 8 октября по всей дороге на протяжении 27,16 км, от разъезда Белого до места погрузки апатита. Дорога на этом небольшом участке имела 4,5 км гатей и 60 мостов.

Разведочные работы велись в крупном масштабе, как и полагается для мирового месторождения. 163 человека рабочих и технического персонала заселили построенные дощатые бараки, которые на зиму были утеплены путем обшивки стен толем, войлоком и вторым рядом досок.

Разведки такого месторождения — дело очень серьезное: требуется большое количество взрывных материалов. Партия занялась сооружением динамитных складов. Были построены кузница, конюшня, баня, караульное помещение и др. Партия рыла канавы для определения выходов апатитовой породы, копала шурфы в глубину для определения мощности залегания, прибегая также к алмазному бурению. Канавы проходились рядами на расстоянии 200 м по крутому склону Кукисвум Чорра, вкрест предполагаемому простиранию апатитонефелинового рудного тела. Глубина канав была от 2 до 2,5 м. Вкрест всего предполагаемого рудного тела закладывались шурфы и буровые скважины для опробования; создавались опытные карьеры. Чрезвычайно интересна была скважина № 1, пройденная алмазным бурением.

27Рис. 27. Оленьи запряжки

Здесь мы сделаем небольшое отступление, чтобы поговорить об алмазе.

Как мы говорили выше, алмаз является замечательным минералом, состоящим из твердого кристаллического углерода. Мы знаем углерод в природе в трех наиболее распространенных его видах, а именно: аморфный углерод в виде каменного угля, происходящего от перегнивших остатков растений (деревьев, водорослей). Основой залежей каменного угля послужили остатки грандиозных зарослей деревьев в геологическую эпоху, называемую каменноугольной. Влажный климат этого геологического периода способствовал колоссальному развитию растительности на земном шаре.

28+Рис. 28. Гужевая дорога

В дальнейшем эта растительность, погребенная огромными речными наносами в бухтах, по мелководным берегам морей, была покрыта мощными пластами различных осадочных отложений и в глубинах земной коры претерпела превращения, образуя каменный уголь.

Кроме того, углерод нам известен в Повседневной жизни в виде сажи, состоящей на 99,9% из чистого углерода.

Второй вид углерода в природе — это графит, хорошо известный нам в виде так называемого карандашного графита. Нередко графит образуется из пластов каменного угля, подверженного влиянию высоких температур, или высокого давления, господствующего в глубинах земной коры.

И наконец, третий вид углерода — алмаз, который резко отличается от двух предыдущих. Этот вид углерода кристаллизуется в виде кубов или октаэдров из расплавленных магм, причем для его кристаллизации нужно одновременное действие исключительно громадного давления и высокой температуры. Условия такого колоссального давления наблюдаются нами в так называемых вулканических воронках взрыва. Если расплавленная, жидкая масса, идущая из глубин земной коры, содержащая в себе углерод, попадает в условия, где она не может вырваться сразу на поверхность, то мы наблюдаем колоссальное возрастание давления. Расплавленная, жидкая масса как бы выпирает вверх, но лежащие вверху твердые, застывшие слои земной коры мешают этому движению. Давление все увеличивается, напор возрастает, и, наконец, расплавленная масса через прорванный ею покров с грохотом, пламенем и дымом вырывается на поверхность земли. В этот момент, в условиях начинающегося охлаждения и огромного давления, внутри этой массы кристаллизуется алмаз. Вскоре вся порода застывает как твердая вулканическая лава с кристаллами различных минералов, в том числе и алмазов. Такой страной мощных вулканических очагов является Южная Африка. Надо сказать, что такие вулканические области рассеяны, конечно, во многих местах земного шара, но для кристаллизации алмаза нужно чтобы расплавленная масса содержала большое количество углерода и одновременно находилась в условиях повышенного давления в начальный момент ее охлаждения. Это возможно только тогда, когда расплавленная магма проникает на поверхность сквозь сравнительно узкие трещины (трубки) в породах данного участка земной коры и начинает охлаждаться в момент, когда сила давления еще не перестала действовать. В противном случае, если даже углерод и растворен в магме, он образует скопления графита, но не алмаза. Такие крупные месторождения графита, образованные магматическими парами, мы имеем на о. Цейлоне.

29Алмаз хорошо известен, как замечательный ювелирный камень первого ранга. Однако, для нас он гораздо более интересен как технический камень, как камень, отличающийся необычайной твердостью, далеко превосходящей твердость всех остальных минералов. Благодаря этому, его применяют для просверливания скважин в твердых горных породах. Конечно, алмаз при этом также истирается. Так, скважина на апатитах была пробурена на 241,25 м глубины с диаметром 46 мм, и на всю скважину было израсходовано 13,7 карата (карат — 200 мг.)

 30Рис. 30. Рост разведочных апатитовых месторождений

Стоимость карата — около 100 зол. рублей). Даже при употреблении такого твердого минерала, как алмаз, все-таки максимум проходки апатитонефелиновой породы достиг около 4 м в смену, а в месяц — около 70 м.

Теперь вернемся к прерванному рассказу о хибинских разведках.

31Рис. 31. Схематический разрез через Кукисвумчоррские месторождения апатитов

Скважина в 241 м прошла сначала порфиры, изверженную горную породу с крупными включениями полевого шпата и нефелина (— 22 м), и вошла в пятнистую апатитонефелиновую породу с жилками и прожилками крупнозернистого апатита. Мощность этого пласта была 180 л по вертикали. Наконец, в глубине скважина врезалась в подстилающую породу — тот же нефелиновый порфирит.

Таких буровых скважин было проведено несколько, и разведочные работы НИУ дали возможность установить, наконец, совершенно точно общий запас апатитов в этом месторождении.

 32

Рис. 32. Схематический перспективный вид рудного тела и его строения

На диаграмме (рис. 30) указан сравнительный рост разведочных данных до 1931 г. включительно, когда месторождение уже полностью вошло в промышленную эксплуатацию. Самое строение месторождения Кукисвумчорр схематически, на основании разведочных работ, может быть представлено следующим образом (см. рис. 31).

Путь, пройденный от первых поисков в Хибинских Тундрах до промышленной разведки апатитовых месторождений, был закончен. О января 1930 г. только-что организованным трестом «Апатит» были начаты открытые работы по добыче апатита. Хибинские апатитовые месторождения оказались самыми крупными в мире.

Кукисвумчоррская линза тянется на 4 км. падая пот углом 25—30°, достигая в центральных частях мощности 150 км. Ее нижняя граница уходит глубоко в недра гор и разведочными работами не установлена. Мы знаем только меньшую часть объема линзы (рис. 32).

ПРИМЕНЕНИЕ НЕФЕЛИНА В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Хибинские нефелиноапатитовые породы служат, как мы видим, одним из лучших источников фосфоритового сырья для нашей туковой промышленности. Эти породы не представляют собой однородной массы, они .располагаются слоями, и в зависимости от слоя, из которого взята руда., эта руда содержит апатита от 50 до 80%, нефелина — до 40%, титаномагнетита — до 10 % и редкоземельных минералов — до 5%. Для использования апатита необходимо отделить его от всех других составных частей и в первую очередь — нефелина.

Что же такое представляет собою нефелин, главный отброс производства при получении апатитового концентрата?

В основном нефелин состоит из натрия, алюминия, кремния и кислорода. Основное ядро его состава можно написать в виде Na2Al2Si2O8, как соль алюмокремниевой кислоты.

Если взять общий анализ нефелиновой породы, то мы увидим, что она содержит приблизительно от 11 до 13% окиси натрия (Na2O), около 3% окиси калия (К2O), 58% кремнекислоты (SiO2), 15,5% окиси алюминия (Аl2О3), 3,1% окиси железа (Ca2О3), 1,7% окиси кальция (Са2О) и 1,7% окиси титана (ТiO2). Если мы внимательно рассмотрим этот состав, то увидим, что нефелин — не такая уж бесполезная порода, которая только удорожает добычу апатита и является вредной примесью к нему. Первое, что бросается в глаза, это — высокое содержание окиси натрия. Как мы знаем, натровая соль применяется для варки стекла. Таким образом, возникла первая мысль о том, что нефелиновые породы можно применить в производстве стекла и, вместо дорогих натровых солей, как сода, глауберова соль, использовать дешевую отбросовую породу. Опыты, произведенные Керамическим институтом на заводе «Дружная горка», тверского Стеклотреста. показали полную пригодность нефелина для бутылочного стекла не только в качестве добавки, но в качестве основного материала, идущего в плавку.

Почему бутылочного стекла? — спросит читатель. Потому что, как мы видели, в нефелиновых породах содержатся еще окислы железа, дающие зеленую окраску стеклу. Если освободить нефелин от железа, то он прекрасно может идти на изготовление и оконного стекла.

Автору неоднократно приходилось в практике со студентами по определению минералов наблюдать, как легко нефелин разлагается кислотой, давая своеобразную студенистую массу кремнезема (SiO2). Как мы знаем, кремнезем является в различных видах: гак, с одной стороны, мы имеем твердый порошкообразный кремнезем в виде песка; с другой стороны, мы можем наблюдать слизистый вид кремнезема с содержанием воды. Вот такого вида студенистый кремнезем и получается при разложении нефелина слабой соляной кислотой. Поэтому у автора возникла мысль применить нефелин для получения из него так называемого кремневого геля, т. е. этой самой желатино-образной студенистой кремнистой массы. Студенистый кремнезем, будучи просушен, является великолепным средством для фильтрации, с целью очистки вод, масел от загрязняющих их примесей. Это вещество называется силикагелем, и за границей уже давно поставлено его производство для очищающих фильтратов. Силикагель может применяться, с одной стороны, для очистки керосина, смазочных масел, природных масел, а с другой, для умягчения вод. «Жесткие» воды, содержащие много различных солей в растворе, вредны для питья; кроме того, при техническом применении их в паровых котлах и трубопроводах, они дают накипь, портящую котлы. Эти воды Легко очищаются силикагелем, значительно понижающим Их жесткость. Кто бывал в Ленинграде, тот знает, как мягка невская вода, идущая из Ладожского озера. Эта Вода настолько мягка, что достаточно взять немного мыла На руки, чтобы уже очистить весь жир и всю грязь, приставшую к рукам. С «жесткой» же водой, наоборот, мы Потребляем чрезвычайно много мыла, потому что солевые растворы в жесткой воде съедают это мыло. Отсюда Понятна огромная роль очищающих воду веществ. 3а. границей эти водоумягчающие вещества фабрикуются В больших количествах и применяются при всех крупных заводах для предварительной очистки воды, а также в городах для умягчения воды, идущей для населения. В СССР это дело является совершенно новым и только сейчас начинает развиваться. В качестве основного сырья автором был предложен нефелин, из которого очень легко получить как силикагель, так и другое искусственное очищающее воду вещество, называемое пермутитами (37). Опыты подтвердили указанную мысль автора, и в настоящее время искусственные водоочистительные средства уже производятся на одном из химических заводов Союза.

Кроме того, как мы видим, нефелин содержит в своем составе 15,5% окиси алюминия; следовательно, он может служить также сырьем для получения алюминия, так необходимого для нашей авио- и автопромышленности.

Получение алюминия из нефелина это вопрос удачного технического разрешения проблемы, так как пятнадцати-процентное содержание не является высоким и может быть использовано только в случае, если технологический процесс будет экономически выгодным.

В самое последнее время нефелин получил применение в кожевенной промышленности. Как известно, дубильные соки, применяемые для дубления кожи, быстро закисают и портятся; для их усреднения пользуются или мелом или содой, которая прибавляется непосредственно в чаны; имея в виду, что нефелин легко растворяется в кислотах, инж. А. И. Ивановым был предложен способ применения нефелина вместо мела и соды.

Кроме того, есть еще ряд предположений о возможности практического использования нефелина в ряде отраслей промышленности.

Таким образом мы видим, что этот минерал не является отходом или отбросом производства, а сам по себе представляет промышленную ценность и может быть использован в ряде производств социалистической промышленности СССР.

ПЕРВЫЕ ОПЫТЫ ПРИМЕНЕНИЯ АПАТИТОВ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Как мы знаем, одним из главных фосфорных удобрений являются суперфосфаты. Простые суперфосфаты получаются из природных фосфатов, — главным образов из фосфоритов, обработанных серной кислотой при нагревании,— и представляют собой смесь однокальциевой фосфорной соли с гипсом. Суперфосфаты расцениваются по содержанию в них фосфорного ангидрида Р2О5 в водорастворимой форме. Простые суперфосфаты содержат обычно от 16 до 20% Р2О5, двойные суперфосфаты — от 35 до 50% водорастворимого Р2О5.

Важным свойством этих двух видов фосфорных удобрений является то, что фосфорная кислота содержится в них главным образом .в водорастворимой форме и поэтому быстро и легко усваивается растениями. Годовая мощность суперфосфатных заводов Союза составляет в общей сложности до 11/2 млн. т. Если посмотреть на расположение наших суперфосфатных заводов, то видно, как они разбросаны по всей территории Союза, и насколько важен вопрос снабжения их высококачественным фосфорным сырьем. Понятно, что первые опыты применения апатитов в качестве фосфатного сырья интересовали широкие круги работников социалистической промышленности Союза. Приведем здесь полностью заключение комиссии по проведению опытного использования апатитов для варки суперфосфатов на Чернореченском заводе.

«Несколько дней тому назад на Чернореченском химическом заводе Центрохимтреста закончены полузаводские и заводские опыты переработки хибинских апатитов на суперфосфат. Сырьем служила нефелиноапатитовая порода, присланная из Хибин в количестве 14 вагонов; порода предварительно обогащалась, частью путем рудоразборки, а частью — избирательным дроблением. Опыты производились с различными сортами апатитового концентрата, отличавшимися между собой степенью измельчения и содержанием нефелина. В результате 23 опытов доказана возможность получения высоко-процентного суперфосфата с хорошими физическими свойствами. Эти результаты были достигнуты при разложении сырья, содержащего 39%    Р2О5 и до 21% нерастворимого

остатка, при тонкости апатитовой муки, соответствующей 80—100 меш (38). Время камерного процесса — 3 часа. Наилучшие результаты достигались при концентрации верной кислоты 50—51° Боме (39). Если смешать поровну вятский фосфорит, содержащий 25—26% фосфор (ого ангидрида, с хибинским апатитом, то в результате Разложения этой смеси серной кислотой получается суперфосфат с содержанием от 14 ½  до 15 ½ % усвояемого фосфорного ангидрида.

33Рис. 33. Схема снабжения апатитами советских суперфосфатных заводов

Следовательно, хибинский апатит может быть использован для замены высококачественных иностранных фосфоритов (например, марокканских) или кости, которые широко применялись нашими суперфосфатными заводами, на что расходовались значительные валютные средства. Полузаводский опыт разложения апатита, порученного в результате рудоразборки и содержащего 36% фосфорного ангидрида при 8% нерастворимого остатка, показал, что таким способом возможно получение суперфосфата стандартного (40) качества, со держащего до 14 % фосфорного ангидрида.

Этот опыт имеет весьма важное значение, так как, показывает, что временно возможно будет получать стандартный суперфосфат даже из апатита, обогащенного простейшей операцией — рудоразборкой. Желательно в ближайшее время произвести серию варок суперфосфата из подобных материалов на нескольких заводах».

Приблизительно в это же время наметилась и роль хибинских апатитов в пятилетнем плане развития нашей суперфосфатной промышленности. Вот что говорится по этому поводу в статьях М. Карапетова и В. Меликсетова.

«Суперфосфатное производство, . требующее высокопроцентных фосфоритов, должно обеспечиваться хибинскими апатитами и уральскими фосфоритами. По качеству хибинские апатиты и уральские фосфориты занимают первое место. Чтобы обеспечить производство в принимаемых размерах потребления фосфатных удобрений, потребуется сырья свыше 9 млн. тонн, в том числе Высокопроцентных фосфорных минералов для производства суперфосфата около 1 400 тыс. тонн. Источником в данном случае являются хибинские апатиты и вятско-камские фосфориты. Сырьевые ресурсы Союза позволяют свести баланс фосфатного сырья без дефицита, пониже 17% фосфорного ангидрида весь вопрос заключается в том, чтобы своевременно развернуть работы по рудникам, ускорить работы по обогащению хибинских апатитов и обеспечить транспортные условия для переброски необходимого количества сырья к месту производства. Имеющиеся разведанные источники сырья позволяют проектировать и большой план производства удобрения, но при одном непременном условии, — если добыча сырья своевременно будет обеспечена указанными выше мероприятиями.

Важнейшим сырьевым ресурсом для суперфосфатного производства могут явиться только хибинские апатиты, содержащие в результате обогащения до 40% Р2О5

34 Рис. 34

Хибинские апатиты могут быть использованы для производства суперфосфата либо в качестве основного сырья, и в этом случае при тех же расходных коэффициентах получается высокопроцентный (19%) суперфосфат, либо в качестве добавки к бедным фосфоритам в количестве, необходимом для доведения суперфосфата до стандартной нормы — до 14%.

35Рис. 35

 

В качестве основного сырья апатиты целесообразнее всего использовать в следующих пунктах.

 36

Рис. 36. Пароход с апатитовой рудой на экспорт

Прежде всего на ленинградском суперфосфатном заводе, как пункте, наиболее близком к месторождению апатитов и к месту, где предполагается производить обогащение апатитов. Украина, как крупнейший район потребления суперфосфата, лишенная собственных сырьевых ресурсов, должна рассчитывать только на привозное сырье. Центральный район, как один из наиболее крупных потребителей фосфатных удобрений, лишенный собственного сырья, пригодного для суперфосфатного производства, так же должен рассматриваться как один из наиболее выгодных пунктов для переработки апатитов».

Пуск фабрики в Хибинах, дающей концентрат апатитов, дал возможность в следующие годы послать хибинские концентраты во все крупные суперфосфатные заводы Союза, и в последние годы основным сырьем, которое перерабатывается на этих крупных заводах, являются хибинские апатиты, получаемые в виде обогащенной руды или концентратов. На рис. 35 графически изображаются пути распространения апатитов на экспорт в разные страны с указанием расстояния в километрах.

Во всяком случае, в конце второй пятилетки наши заводы будут полностью работать на апатитовых концентратах, прибавляя к ним лишь в незначительном количестве то или другое местное фосфоритовое сырье. Новейшие суперфосфатные заводы, которые предположены к постройке во второй пятилетке, проектируются уже исключительно на апатитовых концентратах.

Таким образом, апатиты произвели полный переворот в туковой промышленности нашего Союза; апатиты дали возможность увеличить количество выпускаемых суперфосфатов, значительно улучшив их качество; апатиты дали возможность освободиться от импорта марокканских фосфоритов, а кроме того, сами по себе, начали с момента своей промышленной добычи служить экспортным сырьем для ряда европейских стран.

ОБОГАЩЕНИЕ АПАТИТОВОЙ РУДЫ

Полезные руды и минералы почти никогда не встречаются в природе в чистом виде. Обычно, они в той или другой степени «загрязнены» присутствием так называемой «пустой породы», т. е. минералами, бесполезными как в данном производстве, так иногда и вообще в промышленности. Наиболее ярким примером является россыпное золото, которое встречается среди огромной массы речных наносов вместе с песком, гальками и пр., накапливающейся в результате, механического выветривания горных пород, содержащих золото, и сноса продуктов их разрушения в долины. В долинах бывших рек золотые песчинки отлагаются вместе с огромным количеством наносов «пустой породы». Чтобы добыть золото, необходимо отделить его от этой пустой породы. Для этого золотоискатели обычно пользуются разницей в удельном весе золота, и окружающей пустой породы. Удельный вес золота достигает 19,2, в то время как удельный вес песка — всего лишь 2,6. Если мы будем подвергать золотоносный песок действию текущих струй воды, то она будет уносить легкие частицы, а тяжелые будут оставаться на дне сосуда. На этом простом принципе я основано отделение золота от пустой породы. На Урале и в Сибири мы часто можем видеть у берегов рек такие самодельные золото-промывочные машины, состоящие из насоса, которым накачивают воду, и ряда решет или сит, куда, насыпается золотоносный песок, и где он размешивается под непрерывно бьющей струей воды. Процесс концентрации полезных частей минералов называется процессом обогащения того или другого минерала или породы. Обогатить руду значит отделить от нее пустую породу. Степень отделения называется степенью обогатимости. Обогащение играет исключительную роль в современных горнопромышленных установках, так как, повторяю, нет почти пи одной руды, ни одного полезного минерала, который бы применялся в чистом виде, без предварительного обогащения. Самый элементарный вид обогащения — это так называемая рудоразборка, ручная разборка, когда рабочие руками отбирают из куч добытой рудной массы пустую породу и откидывают ее, оставляя лишь куски, наиболее богатые ценными минералами.

Механическое обогащение руд и минералов основывается на различных принципах: первый принцип — это обогащение на основании разницы удельных весов. Наиболее распространенный метод заключается в том, что с помощью текущей струи воды отделяют более легкие минералы от минералов более тяжелых.

Иногда полезные минералы находятся в смеси друг с другом. Так, мы имеем, напр., свинцовый блеск — свинцовую руду и цинковую обманку — цинковую руду, находящиеся обычно совместно. Металлургический же процесс может основываться только на чистых рудах, освобождённых от посторонних минералов. Так, свинцовая плавка требует чистых свинцовых концентратов, цинковая плавка—цинковых. Перед нами возникает проблема: разделить эти два полезных минерала — свинцовый блеск и цинковую обманку —друг от друга, так как к противном случае цинк будет мешать выплавке свинца, а свинец будет мешать выплавке цинка. Такое разделение называется избирательным обогащением. Таким образом, мы различаем, с одной стороны, обогащение, отделяющее просто пустую породу или бесполезный минерал, и, с другой стороны, обогащение, которое разделяет одно полезное ископаемое от другого. В этом смысле обогащение, основанное на различии удельных весов, часто не достигает своей цели, так как многие полезные минералы, будучи в смеси друг с другом, обладают к тому же и одинаковым удельным весом, и разделить их путем отсева или отмыва не представляется возможным.

Последнее десятилетие знаменуется полной революцией в области обогащения, благодаря открытию нового способа, называемого флотацией, — способа, основанного на том физическом свойстве разных минералов, которое называется свойством смачивания или прилипания. Оказывается, что все минералы можно разделить на минералы гидрофобные, т. е. боящиеся воды, и минералы гидрофильные, т. е. любящие воду, причем рудные минералы являются, главным образом, минералами гидрофобными; минералы породообразующие, составляющие так называемую «пустую породу», — главным образом гидрофильными. Таким образом, если мы всыплем размолотую смесь минералов в сосуд с водой, то у гидрофобных не смачиваемых минералов будет сильное стремление всплывать на поверхность, а у гидрофильных, наоборот, — смачиваться и тонуть. Но так как все минералы значительно тяжелее воды, то тонуть будут в конце концов все. Однако, если как-нибудь помочь гидрофобному минералу всплыть на поверхность, то таким способом мы могли бы разделить минералы друг от друга Все не смачивающиеся минералы таким образом всплыли бы кверху, а смачивающиеся потонули бы и очутились на дне. Но как же помочь тяжелым минералам всплыть на поверхность? Оказывается, это возможно, если мы примешаем к воде какое-нибудь легкое масло или даже керосин, а затем начнем взбалтывать сосуд, где находится порошок раздробленной руды; от взбалтывания воды образуется легкая пена, которая будет всплывать на поверхность, захватывая с собой тяжелые частицы гидрофобных рудных минералов и совершенно не влияя на смесь из песчинок пустой породы, легко смачивающихся водой и опускающихся на дно. Таков чрезвычайно простой способ, революционизировавший всю технику обогатительного дела. Оказалось, что пены, получаемые от различных масел, действуют по-разному на различные минералы: одни захватываются, другие не захватываются.

На протяжении ближайшего полутора десятка лет была проведена Огромная научная и техническая работа, которая дала возможность отделить легкую пустую по роду от ценных минералов, включенных в ней, и разделить самые минералы друг от друга. Так возникла так называемая селективная (избирательная) флотация, дающая возможность отделять, напр., цинковую руду от свинцовой, что было абсолютно невозможно при прежнем методе простого механического обогащения.

Мы здесь не собираемся писать подробно об обогащении. Нам хотелось указать только, что апатит с большим трудом отделяется обычными методами обогащения от нефелина; между тем, присутствие нефелина в апатитовом концентрате вредно отражается на дальнейшей переработке последнего в суперфосфат, так как нефелин поглощает большое количество серной кислоты, образуя совершенно не нужные и бесполезные соединения, портящие выход основного продукта — суперфосфата. Таким образом, чем лучше отделить апатит от нефелина, тем будет дешевле и лучше качеством суперфосфат, получаемый для наших колхозных и совхозных полей.

Изучая вопросы обогатимости апатитовой руды, научно-исследовательский институт по обогащению, а также приглашённые иностранные консультанты нашли, что раздробленная и молотая руда, содержащая 12,5% фосфорного ангидрида, будучи подвергнута флотации, дает концентрат с содержанием в 35,3% фосфорного ангидрида, причем извлекают его из породы до 82%. Что же ля этого требуется? Для этого необходимо, чтобы воду, в которой взбалтывается раздробленная руда, прибавлялась олеиновая кислота, являющаяся для апатита тем веществом, которое способствует всплыванию частиц его на поверхность.

37Рис. 37. Упрощенная схема обогащения апатита на Хибинской флотационной фабрике

38Рис. 38. Подвоз руды на автомобилях

Кроме, того, необходимо прибавлять немного растворимого стекла, которое способствует, наоборот, нефелину и другим минералом легче смачиваться водою и опускаться на дно. Кроме этих реагентов, прибавляют еще некоторое, количество березового дегтя, служащего в качестве укрепителя пены, придающего ей устойчивость. Оказалось, между прочим, что вместо олеиновой кислоты можно применять тюлений жир, который также, способствует всплыванию частиц апатита на поверхность.

Вот, например, одна из рецептур, данных нашими исследователями для проектирования апатитовой фабрики: тюлений жир 1 г + растворимое стекло 1 г, березовый деготь 0,4 г на 1 кг апатитовой руды, дает концентрат апатита с. 43,3% фосфорного ангидрида. Как известно, тюлений промысел находится сравнительно недалеко, на Белом море, и такая рецептура является легко осуществимой.

Если мы как-нибудь попадем на апатитовую обогатительную фабрику в Хибинах, то мы увидим огромнее здание, наполненное шумом вращающихся механизмов, где в одной части получаемая руда дробится на мелкие куски; эти куски попадают в различные шаровые мельницы, где мелются, и в виде молотого порошка попадают в чаны и в сосуды с растворами, вспенивающими всю эту массу. Мы увидим остроумное обогатительное приспособление, состоящее из лопаточек, которые механически удаляют получающуюся пену вместе с апатитом в собирательные чаны. Мы увидим, целый ряд фильтров, куда поступают сгущенные флотационные концентраты; мы можем попробовать на этих фильтрах влажный порошок обогащенного концентрата, поступающего в сушку. Отсюда в мешках или бочках, а иногда даже в простой бумажной таре, он направляется на суперфосфатные заводы Союза. Огромное количество воды циркулирует в этих фабриках обогащения. Вода — это тот основной материал, с помощью которого, при прибавлении различных масел, или так называемых реагентов, обогащается столь нужный для наших полей фосфорсодержащий апатит. Так, в одной только флотационной секции циркулирует до 4 000 тонн воды: часть этой воды возвращается обратно (около 2 000 тонн) и около 2 000 тонн воды в сутки необходимо подавать бесперебойно в аппараты фабрики.

39Рис. 39. Подвоз руды к Кировской ж. д.

СОЗДАНИЕ АПАТИТОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Могло бы показаться с первого взгляда, что на открытых крупных месторождениях ценного фосфорного сырья легко и быстро создается крупное промышленное предприятие. В самом деле фосфоритов у нас не хватало  в 1929 г. мы стояли даже перед кризисом фосфато-туковой промышленности. Однако ничто новое не дается без борьбы. Прежде всего, новое встречается с недоверием, потому что оно непривычно. Старые, закоснелые мозги, цеховая рутина, закоренелая привычка, обломовщина — все это поднимается против.

Тайные и явные враги социалистического строительства очень ловко пользуются человеческой косностью и натравляют ее в соответствующее русло. Начинается недобросовестная критика. Нападение на апатиты открыл германский ученый, профессор Крюгель, сказавший:

«Очень сомнительно, чтобы те большие надежды, которые СССР возлагает на применение составных частей апатита, когда либо оправдались. Климат местности, где встречаются залежи, неблагоприятен, и люди едва ли могут там жить. По моему мнению, от гордых надежд Советов останется очень мало».

Как это ни странно, но главный шеф нарождающихся предприятий, глава химической промышленности Союза, Главхимпром, не был энтузиастом апатитового дела. Наоборот, он с большим сомнением и недоверием всматривался в новое растущее предприятие, скупо отпуская ему средства, урезая, или, вернее, «зарезая»,—его финансовый бюджет.

Однако, созванное Комитетом по химизации СССР по инициативе неутомимого энтузиаста Хибин акад. А. Е. Ферсмана совещание ученых решило, заслушав его доклад, признать за хибинским апатитовым и пирротиновым месторождением общесоюзное значение с точки зрения проблемы развития фосфато-туковой промышленности и добычи фосфато-кислых удобрений, и считать необходимым приступить к детальному изучению и к разработке пород указанных минералов еще в текущем году, в связи с чем отпустить требующиеся для испытания средства. Это мнение ученых было доложено правительству и послужило основой для постановления СНК СССР, давшего мощный разворот строительству апатитовых предприятий.

Так, мобилизацией мнения ученых страны лед недоверия был сломлен, и работа началась развернутым фронтом.

ОБРАЗОВАНИЕ ТРЕСТА «АПАТИТ»

Однажды к помощнику академика А. Е. Ферсмана явился незнакомый молодой человек с запиской от академика, в которой тот просил оказать ему содействие по всем вопросам.

— В чем дело, товарищ?

— Дело, видите ли, в том, что меня назначили управляющим трестом «Апатит». Фамилия моя Кондриков. Но я, признаться, — со смехом закончил посетитель, — совершенно не знаю, что такое апатит и с чем его едят.

— Так что вы от меня хотите?

— Да я хотел бы поучиться у вас; Александр Евгеньевич Ферсман направил меня именно к вам.

— Ну, что ж, давайте, займемся, — оказал ассистент, — думая, что вопрос исчерпается одним-двумя вечерами.

Однако, дело обернулось по-иному.

Пришедший оказался необычайно дотошным человеком. На следующие занятия он пришел вместе с молодой женщиной, рекомендуя ее, как свою жену, и сказал, что она будет записывать вое ведущиеся занятия. Прошло уже две. недели, а ассистент никак не мог избавиться от назойливого ученика, который ставил ему каждый раз вое новые и новые вопросы. Занятиям, казалось, не предвиделось конца. Однако, жизнь положила конец как учению, так и пытливым исканиям тов. Кондрикова: его потребовали на строительство. Начали прибывать первые партии рабочих, материала, лесов; потребовался энергичный и вдумчивый хозяин. Кондриков с сожалением прервал учебу и отправился на «практические занятия», на претворение Своих знаний в жизнь. Однако, занятия эти не прошли даром. Хибинские апатиты приобрели нового энтузиаста, а хибинская стройка получила крепкого хозяина, под руководством которого она энергично преодолевала тысячу препятствий, стоявших на ее пути.

Строительство развернулось прежде всего по следующим разделам, характерным для всякого горного хозяйства: в первую очередь организовывались рудники, месторождения подготавливались к добыче. Очищались будущие забои, строились узкоколейки для откатки породы в вагонетках, ставились экскаваторы для нагрузки. Очень важным вопросом в рудниках были спуск и транспорт руды. Частично, благодаря крутым склонам, с верхних горизонтов скат шел самотеком. Однако, в основе транспорта лежало строительство так называемых бремсбергов, т. е. канатной системы автоматического опуска рудной массы.

Не менее важным было строительство обогатительной фабрики. Фабрика состояла из большого завалочного бункера (место, куда сваливается руда, с автоматической подачей ее в здание). Далее, основным звеном фабрики были эстакада и транспортер — приспособление, передающее рудную массу к машинам. Отдельными крупными звеньями были: здание дробильного отделения, здание флотационного отделения, здание для фильтрования и сутки и, наконец, склад готового продукта и ленточная транспортная передача готового продукта для погрузки. Производительность фабрики была до 1 000 т апатитового концентрата в сутки; стоимость .его исчислялась в 6 млн. руб.

 40

Рис. 40. Спуск руды самотеком

Как. мы говорили раньше, сердцем предприятия была электростанция. Электростанция должна была обслуживать рудники и обогатительную фабрику, осветить новый строящийся городок и горный поселок; коротко говоря, дать не менее 10 000 кВт. На станции было 3 турбогенератора с напряжением в 3 300 В и общей мощностью 5 250 кВт. Станция паровая работала 6 котлами на дровах; при полной мощности станции расход дров составлял 350 000 куб. м.

Как известно, Кольский полуостров обладает большим количеством рек, быстро текущих в горные долины. Сила падения этих рек может быть использована как источник для получения электроэнергии. Поэтому, одновременно с постройкой, пришлось вести работу по подготовке к строительству крупной гидростанции на реке Ниве

41Рис. 41. Спуск руды по бремсбергу

Важным участком работы, требовавшим исключительного напряжения сил, оказалось жилищное строительство. Это строительство каким-то странным образом было сокращено при прохождении сметы в Главхимпроме, между тем как новое промышленное предприятие в условиях Полярного крута должно было базироваться на создании исключительно мощного промышленного комбината, объединяющего столовую, хлебозавод, кухню, совхозы, свиноводческое хозяйство и т. п. В первое же время, кроме палаток и вагонов, предоставленных Кировской ж. д., никакого жилья не имелось. Для того, чтобы обеспечить бесперебойную работу рудника, пришлось заняться сельским хозяйством для культивирования огородных культур за Полярным кругом, т. е. там; где, казалось, ничто не может расти. Однако, человеческая энергия, воля, настойчивость умеют преодолевать все препятствия. Перед вами на рис. 45 показаны плоды этой упорной работы. Огородное хозяйство  привилось: капуста, морковь, лук, огурцы появились за Полярным кругом.

42Рис. 42. Обогатительная фабрика в постройке

Привлекая рабочую силу из других районов, пришлось создавать отдельные промыслы. Так, напр., был организован рыбный промысел на местных озерах и реках. Исключительное изобилие ягод — брусники, черники и др.—создало организацию по их сбору и хранению и дало возможность пустить эти местный ягодные ресурсы в оборот питания населения.

 43

Рис. 43. Закладка электростанции на 6 260 кВт

 44

Рис. 44. Постройка стандартных домов

 

На месте, где еще недавно бродили олени, был заложен город социалистического типа — Хибиногорск, теперь Кировск, сейчас являющийся одним из крупных центров нашего Севера.

Достаточно одного взгляда на карту, чтобы увидеть, что основная невыгода хибинских апатитовых месторождений состоит в том, что они чрезмерно удалены от районов наших черноземных почв, — европейской части Союза. Следовательно, сооружение железнодорожного к водного транспорта имеет для Хибин первостепенное значение.

45Рис. 45. Совхоз

Стройка велась развернутым фронтом, — нужно было делать все одновременно: организовать рудники и добывать руду; подводить железнодорожные пути и отправлять руду существующим транспортом; проводить осветительную сеть и телефон и работать в условиях полного бездорожья и отсутствия связи; строить огромный новый город и жить в палатках и деревянных бараках. Над всем этим строительством почти 9 месяцев царила полярная ночь; остальное время, под незаходящим солнцем, рабочие страдали от мошкары, комара, овода и прочих прелестей северной тундры.

Здания фабрики вырастали, пробиваясь сквозь ледяные покровы полярных тундр; для разведения огородов нужно было сначала очистить площадь от смежных заносов; жилые дома нужно было поставить в необитаемых горных долинах, и рабочих нужно было привезти за тысячи километров — из Донбасса, с Украины, и помочь им пережить трудности суровой полярной зимы. История хибинского строительства, которая будет со временам написана, покажет нам и мощную фигуру большевика-хозяина тов. Кондрикова, и ударные бригады рабочих, и заполярный большевистский коллектив, сложившийся в борьбе против недооценки, оппортунизма, маловерия и прочих язв, разъедавших здоровое тело вновь организованного пролетарского центра Крайнего Севера. Все было преодолено. В 1931 г. тов. Кондриков приглашал автора этих строк и ряд других товарищей на открытие фабрики следующим письмом: .

«Уважаемый товарищ! Центральный комитет партии 15 мая 1930 г. постановил широко развить дело по использованию хибинских апатитов, организовать ударную добычу апатитов, построить электростанцию, гидростанцию, обогатительную фабрику, железнодорожную ветку, соединяющую главную магистраль с рудником, колонизировать хибинские тундры, снабдить суперфосфатную и химическую промышленность Союза апатитами и тем самым освободиться от импорта марокканских фосфоритов. В основном указанная директива партии и правительства выполнена. Пуском мощной обогатительной фабрики в эксплуатацию закончен первый период работы треста — горная добыча, транспорт, обогащение и начало колонизации. Президиум ВСНХ СССР 18 августа принял решение о широком развитии горно-химического производства на Севере, на базе апатитонефелинов и гидроэнергии. Следующий этап работы — расширение горной добычи, обогащение и организация новых производств: окиси алюминия, фосфора, высококонцентрированных туков. 7 сентября 1931 г. местные общественные организации и управление треста устраивают торжественное открытие обогатительной фабрики. Энтузиасты Севера желают видеть вас в своих рядах в этот торжественный день, и приглашают приехать, к 7 сентября в гор. Хибиногорск. Выезд из Москвы 3 сентября 1931 г.»

46Рис. 46. Заносы мешают работе

А через 3 года в сборнике «Хибинские апатиты и нефелины» тов. Кендриков подводит итоги 3-х летней работы: «За истекшие 3 года апатиты освоены. Из апатитового рудника добыто уже более миллиона тонн полезного ископаемого. Два года советские суперфосфатные заводы работают на хибинском фосфорном сырье. Совхозные и колхозные поля удобряются хибинским фосфором. В 1932 г. завоевывается внешний рынок хибинскими апатитами, — в августе и сентябре в Мурманском порту ежедневно грузятся сотни й тысячи тонн апатитовой руды и концентраты на экспорт.

Блестяще разрешена проблема обогащения сырой руды на флотационной фабрике. Хибиногорская фабрика отпраздновала уже годовщину своей. работы; в июне, июле, августе фабрика работала с перевыполнением проектной мощности.

За первый год фабрика, стоимостью в 7 500 тыс. рублей, выпустила продукции на 7 500 тыс. руб. Одновременно строится фабрика второй очереди, в. три раза превышающая мощность действующей. Уже с середины 1933 г. Хибиногорская фабрика доводится до мощности 1У2 млн. тонн руды с выпуском на 50 млн. руб. готовой продукции в год.

47Рис. 47. Прокладка пути

Инженеры, техники, рабочие, хозяйственники, профсоюзники, кооператоры, учителя, врачи и пр., под руководством коммунистической партии спаянные в тесную семью, с энтузиазмом, свойственным только эпохе социалистического строительства, за три года превратили тяжелую северную тундру в индустриальный край. Город Хибиногорск (в 1929 — 1934 годах, ныне Кировск  в Мурманской области России) с 30 тысячами населения, хибиногорские рудники, фабрики известны далеко за пределами Советской страны.

Недаром даже английский корреспондент «Ман честер Гардиен» приводит строительство Хибиногорска, как пример одного из поразительных и видимых результатов осуществления пятилетнего плана. А все апатитовое дело не входило в пятилетний план, так как начато было только в 1930 году. Апатиты — подарок первой пятилетке.

48Рис. 48. Первый поезд с лесом

В Хибинах вся совокупность условий предопределяет создание только большого дела, так как развитие строительства железнодорожного, жилищно-коммунального, гидротехнического, горного, фабрично-заводского требует больших капиталовложений и разумное использование вкладываемых средств диктует объем производства. Вторая пятилетка предусматривает развитие горно-химических производств на базе апатитонефелиновой руды с выпуском годовой продукции на 200 млн. рублей.

За три года в хибинских тундрах выросли промышленность, город, растет индустрия Нивастроя, Кандалакши, Монча-Тундры; работают десятки тысяч рабочих. Необходимо привлечь к работе еще многие десятки тысяч рабочих во 2й пятилетке. Все это стало возможным, благодаря сплочению рабочего коллектива, строителей и научных работников под руководством коммунистической партии.

 49

Рис. 49. Подвоз леса на тракторе

 50

Рис. 50. Столовая

Не один участник строительства задавал себе вопрос: можно ли было бы осуществить апатитонефелиновое дело в других условиях? и отвечал — нет, только при советской власти под руководством коммунистической партии, только при социалистических методах труда, ударничестве, соцсоревновании будет возможно превратить пустынные тундры Севера в промышленный и культурный край» (см. сборник «Хибинские апатиты и нефелины», 1932 г., стр. 5, 6.).

ИНДУСТРИАЛИЗАЦИЯ КОЛЬСКОГО ПОЛУОСТРОВА

Перспективы создания Кольского Горнохибинского комбината заставили нас внимательно присмотреться ко всему Кольскому полуострову. Мы увидели там, с одной стороны, край важных энергетических ресурсов, а с другой стороны —край нетронутых минеральных богатств. Энергетические ресурсы Мурмана и Сев. Карелии—это прежде всего горные реки Нива, Умба, Колвица, Ковда, дающие и могущие дать самую дешевую электроэнергию. Гидростанция на реке Ниве даст мощность в 200 л. с. Нива вытекает из огромного озера Имандра и впадает в Белое море у Кандалакши. Это не река — это стремительно падающий горный поток длинною всего в 34 км, на протяжении этих 34 км мы имеем 127 м падения, т. е. разница между уровнями начала течения реки и ее устьем равна 127 м.

Озеро Имандра представляет неисчерпаемый водный бассейн, скапливающий весною воду и дающий Ниве равномерный сток, который может дать в год свыше 1 млрд. кВтч энергии, стоимостью около 1 копейки за 1 кВт*ч.

Недра Кольского полуострова хранят в себе еще неосвоенные залежи редкоземельных минералов. Необходимый стране цирконий для электропромышленности и для сталелитейного дела может быть добыт из эвдиалитовых месторождений Хибин. Отвалы нефелиновой породы, как мы писали выше, послужат основанием крупного алюминиевого производства. Новооткрытые залежи титанистого магнитного железняка послужат основанием для создания черной металлургии.

Перед нами картина будущего возможного развития Горнохибинского комбината Хибин. Вот как энтузиаст Хибин А. К Ферсман рисует будущее этого комбината:

«Мы подходим к интересному вопросу о той химической промышленности, которую мы. себе мыслим в нашем Кольском комбинате: ее распределение определяется положением отдельных рудников, центров энергетических и водных запасов, необходимых для большинства химических производств. Около самого Хибиногорска на южных берегах оз. Большого Вудъявра располагаются обогатительные установки, отдельные звенья которых дают около 1 млн. тонн высокого апатитового концентрата; сюда, к этим мощным фабрикам, подтягиваются поезда с сырьем из общих горных районов, частью по воздушным линиям направляется апатит с вершин Юкспорра. Вслед за первым этапом обогащения, уже на склонах морены, вдоль быстрой Белой реки располагаются другие корпуса обогатительных фабрик: сначала электромагнитные установки, выделяющие концентраты титаномагнетита в виде блестящего черного порошка; затем новые механические и флотационные установки, чтобы после очистки хвостов от железа получить несколько фракций чистого нефелина для химической промышленности и нефелина с остатками апатита для нефелинования полей северных районов Союза.

Около 1,5 млн. т сырья должны проходить через эти установки с тем, чтобы разделенные ими части,— около 1 млн. г апатитового концентрата, далее 25 тыс. т титаномагнетита и свыше 350 тыс. т нефелиновых продуктов, — шли новыми потоками в специальных вагонах на химическую переработку. Но в то время, как на обогатительные фабрики Вудъявра идет только среднепроцентная руда, более высокие сорта в несколько миллионов тонн сырья идут непосредственно на юг, на суперфосфатные фабрики Союза, а более бедные руды — на термофосфатные заводы Вологды и Ленинграда, на непосредственно апатитовое удобрение кислых северных почв.

Основные химические заводы располагаются в новом промышленном центре, — там, где расходятся высокие горы, окаймляющие с севера Кандалакшский фиод, и где между горами Желтою и Колвицею расположен центр энергетического кольца.

Новая ж. д. линия в 60—70 км длины непосредственно подвозит сюда часть обогащенного сырья, в то время как морокой транспорт доставляет нужные известь, соли калия и магния, а Мурманская магистраль с ее ветвями к Монча-Тундре и Ловозеру подвозит сырье из этих горных районов, и с юга, с заводов Ковды, — подсобные продукты.

В центра всего производства стоит приготовления высококонцентрированных удобрений. Именно здесь идет электровозгонка фосфора, получение высоких глиноземистых цементов из шлаков, получение чистого фосфора, фосфорной кислоты и фтористых соединений (для алюминиевого завода).

51Рис. 51. База Общества пролетарского туризма в Кировске

Второй цикл заводов связан с металлургическими процессами выделения титана, ванадия, никеля и по лучения электросплавов из этих металлов. Третий цикл получает подсобные материалы для производств серной кислоты — из сульфидных остатков, выделения электролитической меди из огарков, жидкого стекла — из кварцевого песка, для флотационных установок и т. д. Четвертый цикл связан с керамическими производствами: морем к нему приходит по левой шпат, ж. д. путь в 50 км соединяет его с Умбой и ее полевошпатовыми пегматитами, гранатовыми сланцами и циркониевыми рудами Ловозерских тундр.

Целый цикл высоковольтных изоляторов и особых препаратов готовится на этих заводах, может быть, приуроченных не к Колвицкому центру, а к низовьям Умбы с ее энергетическими установками.

Если таким образом Кировск и его районы делаются центром переработки апатита и редких металлов, если низовья Умбы превращаются в новый керамический центр, то Кандалакшский химический район делается центром переработки нефелина.

52Рис. 62. Горная станция Академии Наук.

Сюда поступают нефелиновые концентраты, очищенные в обогатительных установках Хибин; здесь идет сложный процесс их обработки,— с одной стороны, путем спекания с известью, привозимой сюда из известковых ломок Северной Карелии или из Северного края; получается чистый глинозем для мощного алюминиевого завода, а остаток превращается в цемент для нового строительства, столь нужного для этого края, где жизнь будет требовать цемента, извести, кирпича на каждом шагу. Но наравне с этим химическим процессом из нефелина будут извлекаться щелочи, и в виде соды и поташа будет получаться побочный продукт в количестве от 100 тыс. тонн ежегодно. А мы хорошо знаем, какую огромную роль играет сода в целом ряде химических производств.

Но, наряду с получением чистого глинозема, здесь будут сосредоточены заводы по химической переработке нефелина в силикагель и жидкое кремневое стекло, квасцы; сульфаты глинозема, нитраты щелочей будут получаться здесь из неиссякаемых источников нефелиновых хвостов (42) и уртитовых пород, и трудно даже сейчас предвидеть, какой размах сможет получить здесь это производство.

Вся горнопромышленная деятельность нового центра базируется на четырех энергетических центрах, образующих центральное кольцо в Кандалакше. До 2 млрд, кВтч в год должны дать речные системы, связанные с этим кольцом, и к ним нужно присоединить еще мощные газогенераторные установки на торфе.

Немного менее значительна энергия Умбы, вытекающей из Умбозера и сбрасывающей свои воды или мощными водопадами (например, Большой Падун, выше Капустных озер), или рядом перекатов в нижнем течении. До сих пор энергетические свойства Умбы мало Изучены, но несомненно, что здесь в двух-трех установках можно взять до 60 тыс. лошадиных сил, сосредоточив энергию верхнего течения в районе Падуна, а нижнего — недалеко от впадения Умбы в Белое море. Между Нивой и Умбой в Белое море впадает р. Колвица с 8—10 тыс. лошадиных сил (при общем падении в 35 л).

Наконец, третий энергетический центр создается на р. Ковде, всего в 30 км по прямой линии к югу от Кандалакши: там при падении в 30—35 м возможно получение до 70 тыс. лошадиных сил.

К этим 300 тыс. гидроэнергетических сил необходимо прибавить ту энергетическую установку на торфе, которая должна быть организована в районе Кандалакши как. в целях использования для энергетических нужд многочисленных торфяных болот, так и для тех химических процессов, которые намечены в этом районе».

Прошло около двух с половиной лет с тех пор, когда были написаны эти строки. Сейчас развитие Кировска значительно продвинулось вперед. Построена вторая обогатительная фабрика, вырабатывающая около 100 тысяч тонн руды. Построена гидроэлектростанция на реке Ниве, — этот мощный источник энергии для всего Севера. Наконец, в самое последнее время открыты в этом же районе крупнейшие залежи никелевых руд.

На месторождениях никеля возникают крупнейшие предприятия Союза по его добыче и обработке. Это Магнитострой Севера. Уже растет новый город. Север получает новое гигантское промышленное предприятие.

Использование редких элементов стало точно так же на практическую почву. Фантастические перспективы, которые можно было считать только фантастикой научной мысли, оказались потрясающей реальностью.

Эта «потрясающая реальность» могла быть воплощена в жизнь благодаря железной поддержке организатора ленинградских побед, члена Политбюро нашей партии и ближайшего соратника, товарища Сталина — Сергея Мироновича Кирова, предательски убитого злодейской рукой подлого, трижды проклятого зиновьевского отродья.

В память Сергея Мироновича Кирова и переименован Хибиногорск, носящий теперь название Кировск.

ПРИМЕЧАНИЯ

1. ТАЛЬК — минерал, по составу магнезиальный метасиликат. т. е. магнезиальная соль метакремнекислоты, отвечает формуле H2Mg3(SiO2). Различных оттенков зеленого или желто-коричневого цвета, очень мягок (тв. 1), скользок и жирен наощупь. Уд. вес. 2,7—2,8.

2.  ГИПС — минерал; водная кальциевая соль серной кислоты. CaSO42H2O. Иногда встречается в красивых прозрачных кристаллах, чаще — в зернистых или плотных массах. белоснежного (алебастр), также серого, желтого, бурого цвета; Иногда волокнистого строения с красивым шелковистым отливом (селенит). Тв. 1,5—2; уд. вес 2,3— 2,32.

3. КАЛЬЦИТ — минерал, кальциевая соль углекислот СаСО3, тв. 3, уд. в. 2,7. Нередко в прекрасных кристаллах, отличающихся богатством форм. Прозрачные разновидности обладают сильным двупреломлением, вследствие чего рассматриваемые через них предметы удваиваются (удвояющий исландский шпат). Примеси дают кальциту разнообразную окраску. Кроме кристаллических форм кальцит встречается в натечных, а также в плотных, землистых массах. Зернистым или плотным кальцитом сложены огромные массы известняков, мраморов, мела и др.

4. ФЛЮОРИТ — иначе плавиковый шпат, фтористый кальций (CaFj); тв. 4, уд. вес 3.0—3,25. Встречается в превосходных кристаллах, кубах или октаэдрах, также в зернистых, реже — в землистых массах. За необычное разнообразие окфаски — белой, зеленой, фиолетовой, синей, розовой, — прозван рудокопами «рудным цветком».

5. ОРТОКЛАЗ — минерал; калиевый полевой шпат KAlSi3O8, из многочисленного и наиболее распространенного в земной коре минерального семейства полевых шпатов; тв. 6, уд. вес 2,56. Встречается в хорошо образованных кристаллах или в сплошных массах: белого, серого, розового, красного цвета. Вместе с кварцем и слюдой входит в состав гранита.

6. КВАРЦ —природная кристаллическая кремне-кислота (SiO2), вместе с полевыми шпатами один из наиболее распространенных в земной коре минералов. Тв. 7, уд. вес 2,66. Цвет — белый, серый, дымчатый, розовый, фиолетовый. Очень часто — в превосходных, богатых гранями кристаллах, одиночных или срастающихся в красивые щетки — друзы. Прозрачные, бесцветные разности называются горным хрусталем, желтые — цитрином, дымчатым кварцем, «раух топ азом», фиолетовые — аметистом. Вместе с полевым шпатом и слюдой кварц входит в состав колоссальных масс гранита, самой распространенной горной породы; встречается часто тальке в виде мощных, связанных с гранитом жил, с золотом, рудами меди, цинка свинца и др.

7. ТОПАЗ — минерал; фторсодержащий силикат алюминия, Al2 (F,ОH)2 SiO4. Тв. 8, уд. вес — 3,5. Образует превосходные кристаллы, очень богатые гранями. Водяно-прозрачен или окрашен в голубой, желтый, розовый, гиацинтовый цвет. Красивая окраска, сильный блеск и высокая твердость обусловливают принадлежность топаза к драгоценным камням («тяжеловес», «сибирский алмаз» — на языке гранильщиков).

8. КОРУНД — минерал; природная кристаллическая окись алюминия (Аl2О3). Тв. 9, уд. вес 3,9 – 4,1. Образует бочонко-образные шестигранные кристаллы серого, желтого, голубого, синего, красного цвета. Синие прозрачные разновидности называются сапфиром, красные— рубином; эти разновидности принадлежат к драгоценным камням первого класса. Обыкновенный корунд нередко образует сплошные зернистые скопления, иногда в смеси с другими минералами,— магнитным и красным железняком и др. Такие смеси называются наждаками.

9.  ШЛИФОВАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА — совокупность физико-механических свойств, главным образом—твердости, и способности при раздроблении образовать остроугольное обломки с режущими ребрами. Обладающие этими свойствами природные тела (кварц, корунд, наждак, алмаз и др.) или искусственные материалы (стекло, алундум, карборунд и т. п.) употребляются в виде порошков или сделанных из них точильных камней, для обработки (резки, сверления, шлифовки, полировки и др.) металлов, камней, кости, дерева и т. п.

10. ИОНЫ — заряженные электричеством части молекул (атомы или группы атомов). Каждая молекула образует два ряда ионов: одни заряжены положительно, другие — отрицательно. У кислот, оснований и солей (напр.. HNO3, КОН, NaCl положительно заряженными ионами являются атомы водорода или металл (напр., К, Na), отрицательными — кислотные и водные остатки (NO3, ОН, С1). Заряженные электричеством ионы резко отличаются рядом свойств от нейтральных атомов и молекул. Ионизация — распадение нейтральных молекул на заряженные электричеством части — иолы.

11. ПЛАСТ (или слой) — обширная, при относительно небольшой толщине, масса однородной горной породы, ограниченная более или менее параллельными плоскостями (плоскости напластования). Толщина пласта называется его мощностью. Первоначальное залегание пласта обычно горизонтальное, но иногда, вследствие тектонических смещений, пласты сильно отклоняются от горизонтального положения. В форме пластов встречаются осадочные и кристаллически слоистые изверженные породы, а также отдельные минералы, напр., гипс, кварц, каменная соль, каменный уголь и др.

12. ЛИНЗА — различной величины масса горной породы или отдельного минерала, имеющая сплюснутую, заостряющуюся к концам, чечевицеобразную форму

13. ЖИЛА— минеральное тело, образовавшееся путем заполнения более или менее вертикальных пустот — трещин. По форме жилы представляют собою пластины или сплюснутые цилиндры, трубчатые полости. Они образуются вследствие разрывов и разломов твердых оболочек коры при тектонических ее движениях и заполняются поднимающейся при этом из глубин и застывающей в них магмой (см. далее) или выделениями ее паров и водных растворов. Минеральный состав жил поэтому очень разнообразен. Важное хозяйственное значение имеют пегматитовые (см. далее) и рудные жилы с кварцем, кальцитом, баритом (BaSO4), флюоритом и различными металлами: золотом, серебром, медью, свинцом, цинком и др.

14. КОНКРЕЦИИ — разнообразные по форме и составу стяжения, сгустки минерального вещества, выпадающего из раствора и собирающегося вокруг какого-нибудь центрального тела. Вначале конкреции имеют вид студенистых сгустков; позднее они перекристаллизовываются и твердеют. В виде конкреций часто встречаются фосфорит, марказит (FeS2), халцедон (SiО2) и др.

15. ПАРАГЕНЕЗИС — совокупность условий, общих для ряда минералов и являющихся причиной их совместного нахождения. При определенных физико-химических условиях в данном участке земной коры обычно образуется не один минерал, а более или менее обширная ассоциация минералов, характерная именно для этих условий. О таких минералах говорят, что они парагенетически связаны друг с другом.

16. МАГМА (по-гречески — тесто) — залегающий под твердой оболочкой земной коры сложный расплав взаимно друг в друге растворенных веществ, находящихся в пластически-вязком состоянии, благодаря господствующему здесь огромному давлению. Состав магмы очень сложен: главная (по количеству) роль принадлежит в ней силикатам — соединениям кислорода и кремния (силиция) с металлами: алюминием, железом, магнием, кальцием, натрием, калием. Кроме этих главных соединений, громадную роль в магме играют растворенные в ней легко-летучие, газообразные вещества — пары воды, углекислота, сера, фосфор, бор, фтор, хлор, литий, бериллий и др. Магма является родоначальником, материнским веществом земного шара, быть может связующим жизнь нашей планеты с ее отдаленным звездным прошлым.

17. ПЕГМАТИТОВЫЕ ЖИЛЫ — трещины и полости, заполненные продуктами конечных стадий застывания поднявшейся к поверхности магмы. Эти конечные стадии характеризуются накоплением растворенных в магме газообразных летучих веществ. Поэтому пегматитовые жилы, состоящие главным образом из полевых шпатов и кварца, отличаются необычайным богатством и разнообразием минеральных ассоциаций. В них встречаются: различные слюды, топаз, берилл, турмалин и другие драгоценные камни, соединения редких элементов, вольфрама, молибдена, висмута, мышьяка, тантала, ниобия, тория, радия, урана и др. Промышленное значение пегматитовых жил, связанных чаще всего с массами гранита, очень велико.

18. ТУРМАЛИН — очень сложный по составу минерал, — боро-содержащая кремневая соль (силикат) алюминия, магния, железа и щелочей. Кристаллизуется в длинных шестигранных призмах; кристаллы часто соединяются в параллельно-шестоватые или красивые радиально-лучистые срастания («турмалиновые солнца»). Тв. 7—7,5, уд. вес 2,9—13,2. Цвет необычайно разнообразен: стеклянно-водянистый, розовый, малиновый, красный, зеленый, синий, бурый, черный. Нередко концы одного кристалла окрашены различно. Прозрачные разновидности турмалина являются драгоценными камнями.

19. ДИОПСИД (байкалит) — очень распространенный минерал из группы пироксенов, силикат магния и кальция, CaMg(SiO3)2. Тв. 5,5—6, уд. вес 3,2. Бесцветен пли окрашен в различные оттенки зеленого цвета Часто встречается в прекрасных короткостолбчатых кристаллах, также в зернистых массах. 

20. СИЛИКАТЫ — природные соли кремневых кислот H4SiO4, H2SiO3 и др., а также сложных алюмо-кремневых кислот. По распространенности своей силикаты (и алюмосиликаты) железа, магния, кальция, калия и натрия являются основным строительным материалом земной коры, образуя свыше 85% ее состава (по весу).

21. ТЕКТОНИЧЕСКИЙ — связанный с медленными или резко скачкообразными движениями земной коры, приводящими к непрерывному, изменению поверхности, перемещению береговой линии, поднятиям и опусканиям обширных континентальных массивов (эпейрогенезис), а также к образованию складчатых гор (орогенезис), разрывов, разломов и т. п. .Совокупность всех этих явлений, а также учение о них называется тектоникой.

22.  КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СЛАНЦЫ — общее название для горных пород, подстилающих осадочную оболочку и являющихся продуктами метаморфических процессов, т. е. преобразований — под влиянием Господствующей на этих глубинах температуры и давления. Различают ортосланцы, образовавшиеся из изверженных пород, и парасланцы, образовавшиеся из пород осадочных.

23. ДОЛОМИТ — минерал; двойная углекислая соль кальция в и магния, CaMg(CО3)2. Кристаллизуется, как кальцит (см. прим, з), нo иногда дает характерные, седловидно изогнутые кристаллы. Тв. 3,5—4, уд. вес 2,8—2,9. Цвет белый, желтый, бурый, зеленоватый. 1ередко, подобно кальциту, доломит слагает огромные мелкозернистые кассы (доломитовый мрамор).

24. ДИАБАЗ — древняя изверженная порода, близкая по составу к базальту и состоящая из известково-натрового полевого шпата, известково-железомагнезиального силиката авгита  и магнезиально-железистого алюмосиликата хлорита. Зеленый цвет последнего сообщает диабазам характерную зеленоватую окраску. Диабазы встречаются в виде обширных полей — покровов, занимающих иногда громадные пространства.

25. ДОМНА — доменная печь, — высокая цилиндрическая (шахт гая) печь, служащая для выплавки чугуна. Верхняя, суженная часть домны называется колошником и служит для засыпки «колоши», т. е. руды вперемежку с топливом и плавнями; снизу, через «фурмы» сопла), вдувается необходимый для горения воздух, предварительно нагреваемый в т. наз. кауперах. Расплавленный чугун собирается в металлоприёмнике ниже «фурм» (отверстий для воздуха) и выпускается через специальное отверстие. Лучшим топливом для домны служит кокс. Домны могут быть громадных размеров, с производительностью в 900—1 000 т чугуна в сутки.

26. МАРТЕН — специальная печь для выплавки из чугуна литого железа и стали, приспособленная для получения высокой температуры (до 1775°) путем сжигания горючих газов в смеси с воздухом, имеются мартеновские печи, работающие на коксовом газе, на смеси доменного и коксового газа и на нефти: В последнем случае распыленная нефть вводится прямо в печь и сгорает в струе нагретого воздуха.

27.   ЮРСКАЯ. 28. МЕЛОВАЯ, 29. ТРЕТИЧНАЯ системы — последовательные периоды историй накопления осадков, характеризуемые сохранившимися в этих осадках и типичными для каждой эпохи окаменелостями.. По характеру этих окаменелостей (животных и растительных остатков) всю геологическую историю осадочной оболочки делят на следующие системы (или периоды): кембрийская, силурийская, девонская. каменноугольная, пермская, триасовая, юрская, меловая, третичная, четвертичная. Продолжительность этих периодов неодинакова: каждый из них продолжался многие миллионы лет.

30. КОНДЕНСАЦИЯ — сгущение.

31. ШИХТА—смесь материалов, подвергаемых плавке.

32. БУНКЕРА — различной формы складочные помещения, служащие для хранения руды.

33. ШЛАК — при плавке руды к ней обычно прибавляют особые вспомогательные вещества, флюсы или плавни (известняк, флюорит и др.), необходимые для того, чтобы вместе с металлом расплавлялась примешанная к нему «пустая порода». В результате плавки получается: 1) расплавленный более или менее чистый металл и 2) легкие, плавающие на нем соединения флюса с расплавившейся пустой породой. Эти легкие пористые отбросы плавки называются шлаками.

34. ИОНИЗАЦИЯ — см. прим. 10.

35. КОЛОШНИК — см. прим. 25.

36. СОПЛО — см. прим. 25.

37.  ПЕРМУТИТЫ — искусственно приготовленные силикаты, отвечающие формуле 2Na2O * А12О3* 3SiО2 * Н2О и обладающие способностью поглощать из воды соли кальция и магния. Поэтому они употребляются для «смягчения воды», жесткость которой (т. е. богатство известью и магнезией) является во многих отношениях крайне вредной для питья, для паровых котлов, для текстильного и др. производств).

38.  МЕШ (mesh) — мера, принятая для обозначения тонкости сит и отвечающая какой-нибудь доле линейного дюйма. Например сито в 100 меш есть сито, на линейный дюйм которого приходится 100 отверстий.

39.  ГРАДУС БОМЕ — деление ареометра Боме, прибора для определения удельного веса жидкостей.

40. СТАНДАРТ—типовой образцовый вид какого-нибудь изделия, полуфабриката или сырья, удовлетворяющий определенным условиям в отношении меры, веса, формы, физико-химических свойств, и т. п.

41.   РАСТВОРИМОЕ СТЕКЛО — смесь кремнекислого натрия с кремнекислых калием; получается сплавлением чистого кварцевого песка с содой и поташом.

42. ХВОСТЫ — отходы, более или менее «пустая» порода, получающаяся в процессе обогащения полезного ископаемого, посте выделения из него ценной части.

postheadericon Инструкция по эксплуатации гидросъёмника. Предназначен для монтажно-демонтажных работ.

Время чтения статьи, примерно 3 мин.

11. Назначение изделия
Гидросъемник предназначен для монтажно-демонтажных работ.
2. Основные технические данные и характеристики
Рабочий ход штока – 150 мм
Перемещение штока за один рабочий ход плунжера насоса – 4 мм
Рабочая среда масло индустриальное – Масло “Индустриальное 20”
Усилие гидросъемника, т – 10
Давление в силовом цилиндре, МПа – 50
Масса гидросъемника, кг – 14
Диаметр демонтируемых деталей, мм:
наименьший – 20
наибольший – 300
Максимальное усилие на рукоятке насоса кГ – 35
Объем бака ручного насоса, см – 17

3. Комплектность
1. Гидроцилиндр – 1
2. Клещи подшипниковые – 1
3. Серьга в сборе – 3
4. Траверса – 2
5. Клещи – 3
6. Наконечник – 1
7. Ручной насос со шлангом – 1
8. Паспорт – 1

24. Устройство и принцип работы
4.1. Гидросъемник ( см. рис. 1) состоит из следующих основных узлов: насоса ручного, гидроцилиндра цилиндра, рукава высокого давления и комплекта сменных частей.

4.2. Ручной плунжерный насос. Устройство и принцип работы показаны на рисунке 2. Для достижения оптимального соотношения усилия, прилагаемого к рукоятке 19 насоса и величины рабочего хода рукоятки необходимо изменить передаточное отношение привода насоса : открутить винт-фиксатор 15 и передвинуть рукоятку 19 относительно качалки 16 в ту или иную сторону, после чего закрутить винт-фиксатор 15. При достижении давления рабочей жидкости в полости нагнетания насоса максимально допустимой величины-срабатывает предохранительный клапан 17 и часть рабочей жидкости сливается в бак. Настройка давления срабатывания предохранительного клапана производится изготовителем.

разборку ручного плунжерного насоса производить в следующей последовательности:

- Выкрутить пробку 7 и слить рабочую жидкость из бака.

- Открутить колпачковую гайку 5, отсоединить заднюю крышку 2 и корпус бака 3.

- Расконтрить гайку 6 и выкрутить стяжную шпильку 4 из корпуса насоса 1. а

- Вытащить оси 8, 9 и 10 вращения качалки, рукоятки и серьги.

- Снять защитный чехол 11.

- Выкрутить гильзу 12 и вытащить плунжерную пару.

- Выкрутить винт, крепящий шайбу к торцу плунжера 13 и снять манжету 14.

34.3. Гидроцилиндр (см. рис. 3). Для соединения с траверсой на корпусе гидроцилиндра имеется резьба, закрытая защитной крышкой. Рабочая жидкость попадает в полость высокого давления через отверстие в глухой крышке цилиндра 1. Величина перемещения штока 2 гидроцилиндра

ограничена запорным кольцом 4. Чтобы не допустить поломки цилиндра рабочий ход производится до появления кольцевой риски на штоке. Возврат штока осуществляется автоматически с помощью пружины.

4.4. Демонтаж различных деталей производится подкачиванием рабочей жидкости в рабочую полость цилиндра при помощи ручного насоса Перед демонтажом деталей необходимо выбрать нужные клещи и убедиться в плавности хода поршня цилиндра, он должен двигаться без заеданий.

Захваты устанавливаются в положение, требуемое для данного диаметра демонтируемой детали с помощью серег . Для удобства демонтажа деталей диаметром от 20 до 70 мм применяются клещи подшипниковые.

5. Указания мер безопасности

5.1. При работе следует соблюдать меры безопасности, указанные в ГОСТ 12.2.085-83 “Гидроприводы съемные и системы смазочные, общие требования безопасности к монтажу, испытаниям и эксплуатации”.

5.2. К работе с гидросъемником допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности , изучившие настоящий паспорт и безопасные принципы и методы работы с гидравлическими системами.

5.3. Запрещается оставлять гидросъемник под давлением в нерабочее время.

6. Подготовка к работе

6.1. Провести распаковку и расконсервирование изделия.

6.2. Проверить комплектность изделия.

6.3. Заправить гидросъемник маслом И20-А ГОСТ 20799-75.

6.4. Проверить работу гидросъемника на холостом ходу. Для этого с помощью ручного насоса подать рабочую жидкость в силовой цилиндр. Сбросив давление поршень должен опуститься вниз плавно и без заеданий.

7. Техническое обслуживание
7.1. Техническое обслуживание производится с целью поддержания гидросъемника в постоянной исправности и готовности к работе.

7.2. Техническое обслуживание сводится к ежедневному и периодическому уходу за гидросъемником.

Ежедневный уход заключается:

очистка от загрязнений по окончании работы;

проверка и подтяжка крепежных деталей в случае необходимости.

Периодический уход заключается в:

замена индустриального масла И20-А ГОСТ 20799-88 1 раз в год;

замена изношенных колец и манжет по мере необходимости.

7.3. Для разборки цилиндра необходимо:

- Выкрутить клапан из нижней части цилиндра.

- Снять защитную пластмассовую гайку 5.

- Немного затолкнуть направляющую втулку 3 внутрь цилиндра и достать запорное кольцо 4.

- Открутить винт 6 на 5-7 оборотов, ослабив натяжение пружины 7 и извлечь палец 8.

- Вынуть шток 2 из полости цилиндра.

Сборку производить в обратной последовательности.


Скачать (PDF, 1.18MB)

postheadericon Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 21. Терминология гидротурбин. Москва 1953. Под редакцией академика А. М. Терпигорева

Время чтения статьи, примерно 18 мин.

524АКАДЕМИЯ НАУК СССР. КОМИТЕТ ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМИНОЛОГИИ. ТЕРМИНОЛОГИЯ ГИДРОТУРБИН

Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 21. Терминология гидротурбин. Москва 1953. Под редакцией академика А. М. Терпигорева

ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящая работа устанавливает рекомендуемые терминологию и буквенные обозначения для гидротурбин и является одной из частей разрабатываемой Комитетом технической терминологии АН СССР терминологии по турбинам, включающей в себя разделы: общий, гидротурбины, паровые турбины, газовые турбины.
Вопрос об изменении терминологии систем турбин был поднят летом 1949 г. кафедрой гидромашин Ленинградского политехнического института им. Калинина. В декабре того же года расширенный пленум секции гидроэнергетики ВНИТОЭ рекомендовал по докладу В. П. Гурьева новые термины для шести таких систем.
Вопрос о составлении более широкого списка терминов был поднят во Всесоюзном научно-исследовательском институте гидромашиностроения (ВИГМ), где и была в 1950 г. составлена проф. Н. М. Щаповым первая редакция проекта такой терминологии в объеме 500 терминов. Проект был обсужден в Ленинграде специально выделенной Ленинградским металлическим Заводом имени Сталина (ЛМЗ) комиссией в составе В. Е. Гольдина, А. Ю. Колтона и И. Н. Смирнова. Последний являлся одновременно и представителем Ленинградского политехнического института им. Калинина. Комиссия оставила в проекте лишь 353 термина. По большинству их и их определений было достигнуто соглашение составителя с комиссией, но по некоторым терминам (в частности некоторых систем турбин) остались разногласия.
Учтя мнение комиссии, Н. М. Щапов составил вторую редакцию проекта, которая в ноябре 1950 г. была разослана 38 заинтересованным организациям.
В Комитете технической терминологии Академии Наук СССР в 1950 г. была организована комиссия по терминологии турбин под руководством академика А. А. Микулина и члена-корр. АН СССР Б. С. Стечкина. По поручению этой комиссии Н. М. Щаповым и под его председательством была организована подкомиссия по терминологии гидротурбин в составе проф. Н. М. Щапова (председатель), проф. В. С. Квятковского, проф. Д. Я. Соколова, канд. техн, наук Л. Г. Подвидза, канд. техн, наук Б. Э. Глезерова, доцента Я. Н. Флексера, инж. Д. А. Бутаева. В эту подкомиссию и была передана на рассмотрение вторая редакция проекта. В шести заседаниях из девяти участвовал В. Е. Гольдин как представитель Ленинградского металлического завода имени Сталина.
Подкомиссия переработала в 1951 г. вторую редакцию проекта. При разработке третьей редакции проекта неутвержденные окончательно подкомиссией пункты были Н. М. Щаповым вновь отредактированы. В этой последней редакции осталось 222 термина.
В 1952 г. эта редакция проекта была разослана Комитетом технической терминологии АН СССР на отзыв научным и производственным организациям. Подкомиссия приняла в феврале 1953 г. последнюю редакцию в объеме 215 терминов и буквенные обозначения для применения в справочниках, промышленных стандартах, заводской документации, учебной и научно-технической литературе и т. д.
Окончательный вариант терминологии и обозначений для гидротурбин рассмотрен и одобрен научной комиссией по терминологии турбин в составе академика А. А. Микулина, члена-корр. АН СССР Б. С. Стечкина, проф. В. В. Уварова, проф. Н. М. Щапова, проф. А. В. Щегляева, В. Н. Кострова.
Учреждения и отдельные лица, приславшие свои замечания и предложения, являются в той или иной степени также участниками этой работы. Комитет технической терминологии АН СССР считает поэтому своим долгом свидетельствовать всем им глубокую благодарность.
99О РАСПОЛОЖЕНИИ МАТЕРИАЛА
1. В первой графе указаны номера терминов по порядку для облегчения пользования таблицей (для ссылок и справок) и удобства нахождения по алфавитному указателю.
2. Во второй графе помещены термины, рекомендуемые для определяемого понятия. Как правило, для каждого понятия установлен лишь один основной, наиболее правильный термин, освобожденный от всяких побочных значений и потому однозначащий. Однако в отдельных случаях наравне с таким основным термином предлагается второй, параллельный термин.
Если второй термин является краткой формой основного (т. е. не содержит новых элементов), то он допускается к применению наравне с основным в тех случаях, когда невозможны какие-либо недоразумения (например, «Лопасти» и «Рабочие лопасти», см. термин 53). Иногда второй термин построен по иному принципу (например, «Спиральная турбинная камера» и «Улитка», см. термин 96). В этом случае, как правило, при повторном пересмотре терминологии, в зависимости от результатов внедрения, один из параллельных терминов должен быть исключен.
3. В третьей графе даются определения. По характеру изложения (первичное изучение понятия, необходимость более ясно и подробно осветить его физическую сущность и т. п.) определение, естественно, может изменяться, однако без нарушения границ самого понятия.
4. В четвертой графе приведены для некоторых терминов синонимы, которые хотя в литературе и на практике применяются к определяемому понятию, но не могут быть рекомендованы с точки зрения точности и экономичности всей терминологической системы. Комитет считает, что этими синонимами не следует пользоваться для данных понятий. Вместе с тем некоторые из них, не рекомендуемые для определяемых понятий, являются вполне подходящими для каких-либо иных, и поэтому применение их в соответственных случаях может представиться вполне целесообразным.
5. Для быстрого нахождения какого-либо отдельного термина и его определения дан алфавитный указатель.

№ п/п. Термин

Определение

Нерекомендуемые термины

   

I. Виды гидротурбин

 

1

ГИДРОТУРБИНАГидравлическая турбина

Водяная турбина

Двигатель, использующий механическую энергию воды или Другой жидкости посредством изменения момента ее количества движения относительно оси вращения своего рабочего органа — рабочего колеса  
2 НАПОРНОСТРУЙНАЯ ТУРБИНА Реактивная турбина Турбина с рабочим колесом, использующим как кинетическую энергию жидкости, так и ее энергию давления  
3 СВОБОДНОСТРУЙНАЯ ТУРБИНА Активная турбина Турбина с рабочим колесом, использующим только кинетическую энергию жидкости  
4 СИСТЕМА ТУРБИНЫ Устройство турбины с характерными для него рабочими органами и рабочим процессом турбины  
5 КЛАССЫ ТУРБИН Совокупности систем турбин реактивных и активных  
6 ОСЕВАЯ ТУРБИНА Турбина с потоком в рабочем колесе, движущимся в общем на постоянном расстоянии от его оси  
7 НЕОСЕВАЯ ТУРБИНА Турбина с потоком в рабочем колесе, заметно приближающимся к его оси или удаляющимся от оси  
8 ПОВОРОТНО-ЛОПАСТНАЯ ТУРБИНА Осевая реактивная турбина с поворотными лопастями Турбина Каплана
9 ЛОПАСТНО-РЕГУЛИРУЕМАЯ ТУРБИНА Поворотнолопастная турбина с регулированием только поворотом лопастей Турбина, Томанна
10 ВИНТОВАЯ ТУРБИНА Пропеллерная турбина Осевая реактивная турбина с неповоротными лопастями  
11 ДВУХРЯДНАЯ ТУРБИНА Поворотнолопастная или винтовая турбина с двумя последовательными рядами лопастей на рабочем колесе без направляющего аппарата между ними  

 

№ п/п.

Термин

Определение

Нерекомендуемые термины

12 ПРЯМОТОЧНАЯТУРБИНА Осевая реактивная турбина с осевым направляющим аппаратом Прямопоточная турбина
13 РАДИАЛЬНООСЕВАЯ ТУРБИНА Неосевая реактивная турбина с потоком в ее рабочем колесе сперва приближающимся к оси колеса, а затем принимающим приблизительно осевое направление Турбина Френсиса
14 СПАРЕННАЯ ТУРБИНА Радиальноосевая турбина с двумя расположенными на общей втулке правым и левым рабочими колесами и с общим у них направляющим аппаратом Сдвоенная турбина
15 МНОГОСТУПЕНЧАТАЯ ТУРБИНА Реактивная турбина с двумя или более на общем валу рабочими колесами, пропускающими общий расход последовательно Турбина компаундПоследовательная турбина
16 ОТКРЫТАЯ ТУРБИНА Реактивная турбина в открытой турбинной камере  
17 ЗАКРЫТАЯ ТУРБИНА Реактивная турбина в закрытой турбинной камере  
18 КОТЕЛЬНАЯ ТУРБИНА Реактивная турбина в котельной турбинной камере  
19 ФРОНТАЛЬНАЯТУРБИНА Котельная турбина во фронтальной турбинной камере  
20 СПИРАЛЬНАЯТУРБИНА Реактивная турбина в спиральной турбинной камере  
21 ОБРАТИМАЯ ЛОПАСТНАЯ ГИДРОМАШИНАНасосотурбина Лопастная гидромашина, способная работать и как реактивная турбина и как насос  
22 МНОГОСОПЛОВАЯТУРБИНА Ковшевая турбина с двумя или более соплами  
23 БЫСТРОХОДНАЯТУРБИНА Турбина со сравнительно высоким коэффициентом быстроходности  
24 ТИХОХОДНАЯ ТУРБИНА Турбина со сравнительно низким коэффициентом быстроходности  

 

№ п/п. Термин

Определение

Нерекомендуемые термины

25 КОВШЕВАЯ ТУРБИНА Активная турбина с лопастями в виде ковшей и с направляющим аппаратом в виде сопла Турбина Пельтона Тангенциальная турбина
26 НАКЛОННОСТРУИНАЯ ТУРБИНА Активная турбина с лопастями между двумя ободьями и с направляющим аппаратом в виде сопла Турбина Тюрго
27 ДВУКРАТНАЯ ТУРБИНА Активная турбина с двукратным проходом потока через ее рабочее колесо в центростремительном и центробежном направлениях Турбина Банки
28 ВЕРТИКАЛЬНАЯ ТУРБИНА Турбина с вертикальной осью вращения ее рабочего колеса  
29 ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ ТУРБИНА Турбина с горизонтальной осью вращения ее рабочего колеса  
30 НАКЛОННАЯ ТУРБИНА Турбина с наклонной осью вращения ее рабочего колеса  
31 СДВОЕННАЯ ТУРБИНА Турбина с двумя на общем валу, работающими параллельно рабочими колесами, с особыми у каждого колеса направляющими аппаратами Двухколесная турбина

Двойная турбина

32 МОДЕЛЬНАЯ ТУРБИНА Турбина с определенными опытным путем рабочими параметрами, используемыми затем для определения путем пересчета параметров подобных турбин  
33 НАТУРНАЯ

ТУРБИНА

Турбина, рабочие параметры которой пересчитываются с модельной турбины  
34 ГЛАВНАЯ ТУРБИНА Турбина, предназначенная для несения на установке основной нагрузки  
35 ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ

ТУРБИНА

Турбина, предназначенная для обеспечения собственных нужд установки  
36 ГИДРОТУРБИНОСТРОЕНИЕ Область машиностроения, относящаяся к гидротурбинному оборудованию  

№ п/п. Термин

Определение

Нерекомендуемые термины

    II. Рабочее колесо турбины  
37 РОТОР ТУРБИНЫ Вращающаяся часть турбины  
38 РАБОЧЕЕ КОЛЕСО Основной рабочий орган турбины, воспринимающий энергию потока и создающий на валу турбины крутящий момент Ротор
39 ТИПЫ РАБОЧИХ

КОЛЕС

Разновидности рабочих колес в пределах одной системы, различающиеся по их коэффициентам быстроходности  
40 СЕРИЯ РАБОЧИХ КОЛЕС Набор рабочих колес, подобных между собою в их проточных частях  
41 СЕРИЯ ТУРБИН Набор турбин с рабочими колесами, подобными между собою в их проточных частях  
42 ВНУТРЕННИЙ

ОБОД РАБОЧЕГО

КОЛЕСА

Обод, соединяющий лопасти с валом турбины Верхний обод
43 ВТУЛКА РАБОЧЕГО КОЛЕСА Часть рабочего колеса, прикрепляемая к валу турбины  
44 КОРПУС ВТУЛКИ Полая часть втулки рабочего колеса поворотнолопастной турбины  
45 НАРУЖНЫЙ ОБОД РАБОЧЕГО КОЛЕСА Обод, соединяющий лопасти лишь между собою, но не с валом Нижний

обод

46 ОБТЕКАТЕЛЬ

ВТУЛКИ РАБОЧЕГО

КОЛЕСА

Часть   втулки,   способствующая

плавному выходу потока из рабочего колеса

 
47 КАМЕРА РАБОЧЕГО

КОЛЕСА

Колесная камера

Кольцевой корпус, внутри которого вращается рабочее колесо осевой ^турбины  
48 КРЫШКА ТУРБИНЫ Часть реактивной турбины, закрывающая полость вращения рабочего колеса  
49 ОБТЕКАТЕЛЬ КРЫШКИ ТУРБИНЫ Часть крышки турбины, способствующая плавному подходу потока к рабочему колесу  
№ п/п. Термин

Определение

Нерекомендуемые термины

50 ДИСК КОВШЕВОЙ

ТУРБИНЫ

Диск рабочего колеса ковшевой турбины, к которому крепятся ее ковши  
51 КОЖУХ КОВШЕВОЙ ТУРБИНЫ Часть ковшевой турбины, охватывающая полость вращения рабочего колеса  
52 ХАРАКТЕРНЫЙ

ДИАМЕТР ТУРБИНЫ

Характерный диаметр рабочего колеса турбины

Примечание. 1. Для турбины радиальноосевой и двукратной — наибольший диаметр рабочего колеса по входным кромкам его лопастей. 2. Для турбины поворотнолопастной и винтовой — наибольший диаметр камеры рабочего колеса. 3. Для колеса ковшевой турбины— диаметр окружности рабочего колеса касательной к оси струи

 
    III. Лопасти рабочего колеса  
53 РАБОЧИЕ ЛОПАСТИ

Лопасти

Детали рабочего колеса, изменяющие момент количества движения потока и непосредственно воспринимающие соответствующие усилия Рабочие лопатки
54 ЛИЦЕВАЯ СТОРОНА Сторона лопасти, подверженная повышенному давлению Рабочая сторона
55 ТЫЛЬНАЯ СТОРОНА Сторона лопасти, подверженная пониженному давлению  
56 ВХОДНАЯ КРОМКА Входной край лопасти  
57 ВЫХОДНАЯ КРОМКА Выходной край лопасти  
58 ШТАМПОВАННАЯ

ЛОПАСТЬ

Лопасть, изготовленная штамповкой из листа постоянной толщины  
59 ПРОФИЛИРОВАННАЯ ЛОПАСТЬ Лопасть переменной толщины и обтекаемого профиля  
60 НЕПОВОРОТНАЯ

ЛОПАСТЬ

Лопасть, жестко скрепленная с внутренним ободом или втулкой рабочего колеса  

 

№ п/п. Термин

Определение

Нерекомендуемые термины

61

ПОВОРОТНАЯ

ЛОПАСТЬ

Лопасть, способная повертываться около оси, неподвижной относительно втулки рабочего колеса  
62 УГОЛ РАЗВОРОТА ЛОПАСТИ Угол установки лопасти около ее оси, отсчитываемый от некоторого условного нулевого угла и принимаемый положительным при переходе к большему расходу турбины и отрицательным в обратном случае  
63 КОВШ Лопасть активной турбины с двумя симметрично расположенными ковшеобразными рабочими поверхностями  
   

IV. Направляющий аппарат турбины

 
64 НАПРАВЛЯЮЩИЙ АППАРАТ

Направитель

Орган турбины, непосредственно подводящий воду к рабочему колесу  
65 НАПРАВЛЯЮЩАЯ

ЛОПАТКА

Лопатка

Обтекаемая с двух сторон деталь направляющего аппарата, дающая направление потоку  
66 МНОГОЛОПАТОЧНЫЙ НАПРАВЛЯЮЩИЙ АППАРАТ Направляющий аппарат, состоящий из нескольких, симметрично относительно оси турбины расположенных лопаток  
67 НАПРАВЛЯЮЩИЙ КАНАЛ Пространство между двумя соседними лопатками  
68 ОТКРЫТИЕ МНОГОЛОПАТОЧНОГО НАПРАВЛЯЮЩЕГО АППАРАТА Наименьшее расстояние в свету между двумя соседними лопатками  
69 РАДИАЛЬНЫЙ НАПРАВЛЯЮЩИЙ АППАРАТ Многолопаточный   направляющий

аппарат, пропускающий через себя поток в общем вдоль плоскостей, нормальных к оси турбины

 
70 ОСЕВОЙ НАПРАВЛЯЮЩИЙ АППАРАТ Многолопаточный   направляющий

аппарат, пропускающий через себя поток.в общем вдоль цилиндрических, соосных с турбиной поверхностей

 

№ п/п. Термин

Определение

Нерекомендуемые термины

71 КОНИЧЕСКИЙ НАПРАВЛЯЮЩИЙ АППАРАТ Многолопаточный   направляющий

аппарат, пропускающий через себя поток в общем вдоль конических, соосных с турбиной поверхностей

 
72 ПОВОРОТНЫЙ МНОГОЛОПАТОЧНЫЙ НАПРАВЛЯЮЩИЙ АППАРАТ Многолопаточный   направляющий

аппарат с поворотными лопатками

Направляющий аппарат Финка
73 ВЫСОТА НАПРАВЛЯЮЩЕГО АППАРАТА Параллельный оси турбины размер лопатки многолопаточного радиального направляющего аппарата  
74 ВЕРХНЕЕ КОЛЬЦО НАПРАВЛЯЮЩЕГО АППАРАТА У радиальных или конических направляющих аппаратов опорное для лопатки кольцо, расположенное со стороны противоположной выходу воды из рабочего колеса Верхний обод
75 НИЖНЕЕ КОЛЬЦО НАПРАВЛЯЮЩЕГО АППАРАТА У радиальных или конических направляющих   аппаратов   опорное

кольцо, расположенное со стороны выхода воды из рабочего колеса

Нижний

обод

76 ПОДДОН ТУРБИНЫ Нижнее кольцо направляющего аппарата у турбин малых размеров  
77 РЕГУЛИРУЮЩЕЕ

КОЛЬЦО

Кольцо, назначенное для поворота направляющих лопаток  
78 СЕРЬГА Деталь, шарнирно связывающая регулирующее кольцо с лопаткой или ее рычагом  
79 НАРУЖНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТУРБИНЫ Регулирование турбины с регулирующим кольцом, расположенным в воздухе  
80 ВНУТРЕННЕЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТУРБИНЫ Регулирование турбины с регулирующим кольцом, расположенным в воде  
81 ОДНОЛОПАТОЧНЫЙ

НАПРАВЛЯЮЩИЙ

АППАРАТ

Направляющий аппарат в виде спиральной турбинной камеры с одной расположенной в ней поворотной лопаткой Направляющий аппарат Рейфенштейна

№ п/п. Термин

Определение

Нерекомендуемые термины

82

НОСИКОВЫЙ НАПРАВЛЯЮЩИЙ АППАРАТ Направляющий аппарат в виде спиральной камеры с поворотным у нее носиком (зубом)  
83 ИГОЛЬЧАТОЕ

СОПЛО

Сужающийся насадок круглого сечения со вдвигаемой в него изнутри иглой для изменения расхода Сопло

Пельтона

84 РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ

КОВШЕВОЙ ТУРБИНЫ

Разветвленная часть трубопровода, подающая воду нескольким соплам одной турбины Коллектор ковшевой турбины
85 ИГЛА СОПЛА Деталь в виде тела вращения, вдвигаемая изнутри в сопло круглого сечения для изменения его расхода  
86 ДИАМЕТР СОПЛА Диаметр    выходного   отверстия

сопла

 
87 ДИАМЕТР СТРУИ Диаметр струи в ее сжатом сечении по выходе из сопла  
88 ОТСЕКАТЕЛЬ

СТРУИ

Приспособление для отсекания от Вышедшей из сопла струи некоторой ее части с целью уменьшения расхода воды, поступающей на ковш Дефлектор
89 ОТКЛОНИТЕЛЬ

СТРУИ

Приспособление для отклонения вышедшей из сопла струи с целью уменьшения расхода воды, поступающей на ковш Дефлектор
   

V. Турбинная камера

 
90 ТУРБИННАЯ

КАМЕРА

Проточная часть турбинной установки, питающая направляющий аппарат реактивной турбины  
91 ОТКРЫТАЯ ТУРБИННАЯ КАМЕРА Турбинная камера со свободной в ней поверхностью воды  
92 ЗАКРЫТАЯ ТУРБИННАЯ КАМЕРА Турбинная камера без свободной в ней поверхности воды  
93 СИФОННАЯ ТУРБИННАЯ КАМЕРА Закрытая турбинная камера с давлением воды в верхней ее части, меньшим атмосферного  

№ п/п. Термин

Определение

Нерекомендуемые термины

94 КОТЕЛЬНАЯ ТУРБИННАЯ КАМЕРА Закрытая турбинная камера цилиндрической или конической формы  
95 ФРОНТАЛЬНАЯ ТУРБИННАЯ КАМЕРА Котельная турбинная камера с подводом к ней воды в направлении оси турбины  
96 СПИРАЛЬНАЯ ТУРБИННАЯ КАМЕРА

Улитка

Закрытая турбинная камера с очертанием ее наружной стенки по некоторой спиральной линии Спираль
97 КРУГЛАЯ СПИРАЛЬНАЯ КАМЕРА Спиральная камера с радиальным сечением круглым или округлым сплющенным  
98 ТАВРОВАЯ СПИРАЛЬНАЯ КАМЕРА Спиральная камера с радиальным сечением в виде многоугольника Трапецои-дальная
99 ЗУБ СПИРАЛЬНОЙ КАМЕРЫ Выступ наружной стенки спиральной камеры, около которого происходит встреча потоков прошедшего и не прошедшего через спиральную полость камеры турбинная камера
100 РАДИУС СПИРАЛЬ

НОЙ КАМЕРЫ

В некотором радиальном сечении спиральной камеры удаление ее наружной стенки от оси турбины  
101 УГОЛ ОХВАТА

СПИРАЛЬНОЙ КАМЕРЫ

Угол между радиусами, проходящими через зуб спиральной камеры и ее входное сечение  
102 ПАТРУБОК КРУГЛОЙ СПИРАЛЬНОЙ КАМЕРЫ Часть круглой спиральной камеры, предшествующая спиральной части ее полости Штуцер
103 ПОДВОДЯЩАЯ КА

МЕРА ТУРБИНЫ

Короткий водовод перед тавровой спиральной камерой, обычно снабженный щитовыми и другими пазами и решетками Галлерея
104 ОТСЕК ПОДВОДЯ

ЩЕЙ КАМЕРЫ

Часть подводящей камеры, отделенная бычком от такой же соседней  
105 СТАТОРНОЕ КОЛЬЦО ТУРБИНЫ Часть спиральной турбины, жестко скрепляющая между собой сближенные перед направляющим аппаратом стенки спиральной камеры Скоростное кольцо

N° п/п.

Термин

Определение

Нерекомендуемый термины

106 СТАТОРНЫЕ КОЛОННЫ Работающие на сжатие распорки статорного кольца  
107 ШАХТА ТУРБИНЫ Ограниченное стенками пространство над крышкой вертикальной спиральной турбины, назначенное для доступа к этой крышке Кратер

Колодец турбины

   

VI. Отсасывающая труба турбины

 
108 ОТСАСЫВАЮЩАЯ

ТРУБА

Отсасыватель

Орган реактивной турбины, предназначенный использовать напор возвышения ее рабочего колеса над нижним уровнем и возможно полно использовать кинетическую энергию воды, выходящей из рабочего колеса Диффузор

Всасывающая труба

109 ПРЯМООСНАЯ ОТСАСЫВАЮЩАЯ ТРУБА Отсасывающая труба с прямой или слабо изогнутой осью  
110 КОНИЧЕСКАЯ ОТСАСЫВАЮЩАЯ ТРУБА

Конус

Отсасывающая труба или часть ее в виде прямого конуса  
111 УГОЛ КОНУСНОСТИ Конусность Угол между двумя образующими конической отсасывающей трубы, лежащими в осевой плоскости  
112 РАСТРУБНАЯ ОТСАСЫВАЮЩАЯ ТРУБА Отсасывающая труба в виде тела вращения с изогнутой образующей  
113 ИЗОГНУТАЯ ОТСАСЫВАЮЩАЯ ТРУБА Отсасывающая труба, состоящая из конуса, колена и выходного патрубка  
114 КОЛЕНО ОТСАСЫВАЮЩЕЙ ТРУБЫ Искривленная часть отсасывающей трубы с поворотом ее оси не менее как на 45°  
115 ОСЬ ОТСАСЫВАЮЩЕЙ ТРУБЫ Линия, на которой лежат середины поперечных сечений отсасывающей трубы  
116 КОЛЕНЧАТАЯ ОТСАСЫВАЮЩАЯ ТРУБА Изогнутая отсасывающая труба горизонтальной турбины  
117 СТЕПЕНЬ РАЗВЕДЕНИЯ ОТСАСЫВАЮЩЕЙ ТРУБЫ Отношение площадей сечений выхода и входа отсасывающей трубы  

№ п/п, Термин

Определение

Нерекомендуемые термины

118 ОСЕВАЯ ДЛИНА ОТСАСЫВАЮЩЕЙ ТРУБЫ Длина оси отсасывающей трубы между ее входным и выходным сечениями  
119 СТРОИТЕЛЬНАЯ ДЛИНА ИЗОГНУТОЙ ОТСАСЫВАЮЩЕЙ ТРУБЫ Измеряемое перпендикулярно к оси турбины расстояние между этой осью и выходным сечением отсасывающей трубы  
120 СОБСТВЕННАЯ ВЫСОТА   ИЗОГНУТОЙ

ОТСАСЫВАЮЩЕЙ ТРУБЫ

Измеряемое вдоль оси турбины расстояние между входным сечением отсасывающей трубы и наиболее удаленной от этого сечения точки ее полости  
121 СТРОИТЕЛЬНАЯ ВЫСОТА ИЗОГНУТОЙ ОТСАСЫВАЮЩЕЙ ТРУБЫ Измеряемое вдоль оси турбины расстояние между плоскостью нижнего кольца направляющего аппарата и наиболее от него удаленной точкой полости отсасывающей трубы  
122 СТАТИЧЕСКОЕ РАЗРЕЖЕНИЕ ОТСАСЫВАЮЩЕЙ ТРУБЫ Разрежение под рабочим колесом снабженной отсасывающей трубой турбины, происходящее от возвышения его над нижним уровнем

Статический вакуум отсасывающей трубы

123 ДИНАМИЧЕСКОЕ РАЗРЕЖЕНИЕ ОТСАСЫВАЮЩЕЙ ТРУБЫ Среднее разрежение под рабочим колесом, происходящее от восстановления кинетической энергии отсасывающей трубой Динамический вакуум отсасывающей трубы
124 КОЭФФИЦИЕНТ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОТСАСЫВАЮЩЕЙ ТРУБЫ Отношение динамического разрежения, создаваемого отсасывающей трубой к среднему скоростному напору при входе в нее Коэффициент полезного действия отсасывающей трубы

Коэффициент диффузорности отсасывающей трубы

125 ОБЛИЦОВКА ОТСАСЫВАЮЩЕЙ ТРУБЫ Покрытие внутренних стенок отсасывающей трубы особым материалом Одежда

Рубашка

№ п/п. Термин

Определение

Нерекомендуемые термины

   

VII. Высота отсасывания и кавитация

 
126 ВЫСОТА ОТСАСЫВАНИЯ Положительная или отрицательная высота условной точки рабочего колеса, снабженной отсасывающей трубой турбины над уровнем воды в отводящей камере Высота всасывания
127 ВОЗВЫШЕНИЕ ТУРБИНЫ Положительная высота отсасывания  
128 ПОГРУЖЕНИЕ ТУРБИНЫ Отрицательная высота отсасывания  
129 КРИТИЧЕСКАЯ ВЫСОТА ОТСАСЫВАНИЯ Минимальная высота отсасывания, при которой в турбине на данной ее установке начинается заметная кавитация  
130 ПРЕДЕЛЬНО-ДОПУСТИМАЯ ВЫСОТА ОТСАСЫВАНИЯ Максимальная высота отсасывания, принимаемая в отношении кавитации, безопасной для турбины на данной установке и в данном режиме ее работы  
131 КАВИТАЦИЯ ТУРБИНЫ Совокупность явлений кипения жидкости вследствие снижения в ней давления до давления насыщения ее пара и последующей, вследствие повышения в ней давления, конденсации образовавшихся паров  
132 КАВИТАЦИОННЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ УСТАНОВКИ Барометрическое давление за вычетом высоты отсасывания и давления насыщения паров воды при данной ее температуре, деленное на рабочий напор турбины  
133 КАВИТАЦИОННЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ТУРБИНЫ Отношение наибольшего, допустимого по соображениям кавитации, в рабочем колесе турбины динамического разрежения к ее рабочему напору Критический кавитационный коэффициент турбины

№ п/п. Термин

Определение

Нерекомендуемые термины

   

VIII. Протекание через турбину и ее износ

 
134 ПРОТОЧНЫЕ ЧАСТИ ТУРБИНЫ Омываемые рабочим потоком рабочие органы турбины  
135 ОТВОДЯЩАЯ КАМЕРА ТУРБИНЫ Пространство со свободной поверхностью воды, в которое вытекает вода из отсасывающей трубы реактивной турбины или стекает с колеса активной турбины  
136 СКОРОСТНОЙ КОЭФФИЦИЕНТ ТУРБИНЫ Отношение некоторой действительной скорости в турбине к теоретической скорости К2gH истечения из отверстия под рабочим напором турбины  
137 УГОЛ   АБСОЛЮТ

НОЙ СКОРОСТИ

Угол между окружной и абсолютной скоростями воды в турбине  
138 УГОЛ, ОТНОСИТЕЛЬНОЙ СКОРОСТИ Угол между окружной и относительной скоростями воды в турбине  
139 ИСТИРАНИЕ Износ поверхности частей турбины, происходящий от соприкосновения с ними взвешенных в воде твердых частиц  
140 РАЗЪЕДАНИЕ Износ поверхности частей турбины, происходящий от кавитации или от химических свойств воды  
    IX. Валы и гидроагрегат  
141 ВАЛ ТУРБИНЫ

Турбинный вал

Вал, передающий мощность от рабочего колеса турбины наружу на использование  
142 РЕГУЛИРУЮЩИЙ

ВАЛ

Вал, назначенный для перемещения регулирующих турбину органов  
143 ОСЕВОЕ  УСИЛИЕ

ТУРБИНЫ

Усилие, действующее по оси вала турбины и передаваемое валом на подпятник Осевое давление
144 ГИДРОАГРЕГАТ Совокупность гидротурбины и приводимого ею электрического генера-’ тора  

№ п/п.

Термин

Определение

Нерекомендуемые термины

   

X. Раб