Шлак больше не идет на свалку

Когда о чем-нибудь хотят сказать, что оно никуда не годится, говорят: это — шлак. Так называются отходы, которые получаются после того, как в доменных печах сварят чугун. Отходов этих бывает очень много, — целые железнодорожные составы едва успевают их увозить с территории, окружающей доменную печь.

Было время, когда считалось, что шлак ни для чего применить нельзя, и его выбрасывали на свалку. Поэтому-то и само слово «шлак» стало нарицательным.

Что же представляет собою шлак, получивший столь незавидную известность?

Если бы нашелся такой смельчак, который решился, несмотря на тысячеградусную температуру, заглянуть в доменную печь в тот самый момент, когда из нее собираются выпускать расплавленный металл, его глазам предстала бы такая картина: жидкий чугун весь собрался на самом дне печи, похожей на огромный глубокий колодезь, а на его поверхности, как это бывает при варке жирного супа, плавает еще какая-то пена. Однако пена эта вовсе не такая безобидная, как та, что мирно бурлит на поверхности кастрюли с супом.

Железнодорожные составы едва успевали увозить шлак.


Так выглядит шлак.


Из кратера вулкана начинают вырываться газы и огненная лава.

Это и есть огненно-жидкий шлак. Состоит он из тех самых веществ, которые встречаются в горных породах, в песке, глине и цементе.

Однако возникает вопрос: если в шлаке имеются такие ценные примеси, почему же его выбрасывали на свалку?

Справедливость требует сказать, что попыток найти полезное применение для шлака было не так уже мало. Еще в прошлом веке обратили внимание на одно очень интересное обстоятельство. Если шлаку не дать остынуть и превратиться в твердое состояние, а прямо из доменной печи вылить его в воду, он немедленно начнет шипеть, потом растрескиваться и, в конце концов, распадется на отдельные зерна — гранулы.

Какое найти им применение? К этой мысли ученые возвращались вновь и вновь.

Из шлака попробовали делать щебень. Но он оказался слишком тяжелым, и от него отказались. Потом решили попытаться приготовить с помощью шлака цемент. Попытки эти увенчались успехом. Из отходов, получающихся во время варки чугуна, стали делать один из лучших каменных клеев. Его назвали шлако-портландцементом.

Затем кому-то пришла в голову мысль: а почему бы не попробовать сделать из шлака блоки — этакие большие кирпичи, из которых можно было бы складывать дома так же, как это делают из обыкновенных кирпичей? Приготовили специальные формы, в которые стали разливать шлак. А когда он застывал, блоки вынимали из форм и отправляли на стройки. Дома получались такие же, как из кирпича. Только были они тяжелее кирпичных.

Стали искать способы, как бы облегчить шлаковые кирпичи. Но как ни пытались, ничего не получалось. Противники шлака предлагали прекратить бесполезную трату времени и отказаться от мысли, что из него удастся сделать кирпичи полегче.

Но у шлака оказалось много сторонников. Они утверждали, что, после того, как сделано больше чем полдела, было бы безрассудством не довести его до конца. И поиски ключа, который позволил бы полностью раскрыть тайну шлака, продолжались.

После долгого и внимательного изучения ученые пришли к заключению, которому суждено было сыграть самую важную роль в решении дальнейшей судьбы шлака. Заключение это было коротко и просто. «Шлак, — сказали они, — это то же самое, что огненная лава, которая бьет, клокочет и с шумом вырывается из кратера во время извержения вулкана». Только когда речь идет о вулкане, люди имеют дело со стихийным явлением природы, которое нельзя остановить или, наоборот, заставить действовать тогда, когда это нам наиболее удобно. Домна же — это вулкан «ручной», и ее можно заставить делать то, что захочет человек.

Вулканическая лава, бьющая из кратера, всегда бывает насыщена газами. Стоит только лаве с невероятной силой вырваться из заточения, в котором она находилась глубоко под землей, как неизменно сопутствующие ей газы, почувствовав свободу, быстро начинают расширяться. Под действием их лава закипает и вспенивается бесчисленным множеством пузырьков. Так бывает, когда открывают бутылку с каким-нибудь шипучим напитком. А потом лава начинает медленно застывать. И тогда на поверхности земли, недавно еще содрогавшейся от ударов, похожих на раскаты грома, вместо огнедышащего потока, сжигавшего всё на своем пути, остается камень.

Вы берете его в руки и поражаетесь необыкновенной легкости. Про него говорят, что он почти невесом. И это недалеко от истины.

Камень этот — пемза. Он в пять раз легче воды и гораздо легче дерева. Он прочен и хорошо сохраняет тепло. Поэтому строители не раз думали, как было бы хорошо, если б они могли строить дома из пемзы. Но камень этот в природе встречается очень редко, и от мысли возводить из него здания пришлось отказаться.

Однако если нельзя найти достаточно пемзы в природе, то почему бы не научиться приготовлять ее искусственным способом? Этот вопрос многие задавали себе часто. И, думая об этом, всякий раз первым делом вспоминали о шлаке.

В разное время в некоторых странах сделали даже попытки «вспенить» шлак и заставить его стать таким же легким и пористым, как пемза. Для этого шлак прямо из домны выпускали в глубокую яму, дно которой устилали влажным песком. Однако ничего из этой затеи не выходило. И застывший шлак не напоминал пемзу.

Тогда решили попробовать раскаленную пену направлять из печи в желоб, по которому всё время текла холодная проточная вода. Но и из этого тоже ничего не получилось: шлак вспенивался не весь, а поры выходили большие. Пробовали из него снова делать блоки. Но они оказывались такими же тяжелыми, как и те, что получались прежде.

В 1948 году два инженера, работавшие в научно-исследовательском строительном институте, попытались решить задачу, которая всё еще оставалась нерешенной. Однако одно дело — быть самим в чем-то уверенным, иное — убедить других в том, что решение, предлагаемое ими, правильно. Инженеры хорошо понимали это. И всё же печальная история предыдущих попыток не остановила их. Они были убеждены, что тщательно разработали свой план, и смело принялись его осуществлять.

План же этот заключался вот в чем. Расплавленный шлак вместе с холодной водой должен был направляться через воронку в центр специально построенной установки, похожей на большой вентилятор.

Попав на быстро вращающиеся лопасти «вентилятора», воде и жидкий еще шлак немедленно разбрызгивались. Вода вспенивала шлак и тут же испарялась. Шлак же, ставший уже пористым, подхваченный сильной воздушной волной, пролетев по воздуху полтора-два метра, падал остывший на металлическую плиту.

Казалось, теперь-то он обязательно превратится в камень, похожий на пемзу. Однако инженеров ожидало глубокое разочарование. Комья, упавшие на плиту, получались такими же тяжелыми, как и прежде. А иногда они вдруг начинали звенеть, как стекло, так что никакой речи о том, чтобы из них делать блоки, и не могло быть.

«Как же быть? — размышляли инженеры,— Как найти ошибку, из-за которой рушился весь разработанный с такой тщательностью план?»

Из доменного шлака решили попробовать приготовить бетон...


Вес шлака стал сразу втрое легче.

— Может быть,— высказал предположение один из них, — всё дело в том, что шлак брали остывший и потом его снова плавили? Не попробовать ли направить в «вентилятор» шлак прямо из домны?

Мысль эта всем понравилась, и было решено установку переделать так, чтобы ею было удобно пользоваться вблизи доменной печи.

И вот, спустя почти пять лет после начала опытов в институте, их стали продолжать на металлургическом заводе. Новую установку поместили так, чтобы не мешать людям, варившим чугун. Поэтому шлак приходилось доставлять к ней в ковшах-вагонетках, в которых обычно развозят расплавленный чугун.

После того, как все приготовления были закончены, запустили машину и из опрокинутого ковша на ее вертящиеся лопасти потекла расплавленная струя.

Машина работала исправно, всё шло как будто хорошо, и присутствующим не терпелось скорее посмотреть, каков будет теперь результат.

Наконец вентилятор остановили и люди бросились подбирать куски остывшего шлака. По наружному виду к нему как будто никаких претензий предъявить было нельзя. Комья хорошо вспенились, и, взяв их в руку, сразу можно было заметить, что они стали гораздо легче. Их собрали и положили на весы. И оказалось, что шлак действительно стал вдвое легче. Но всё-таки он еще оставался тяжелее пемзы.

Один из инженеров попробовал сыпать в расплавленный шлак угольную пыль и известь, надеясь, что газ, который начнет при этом выделяться, сделает шлак еще более пористым и легким. Однако всё было напрасно, — вес комьев не уменьшался ни на один грамм.

Опыты продолжались. И вдруг кубометр вспененного шлака вместо тысячи ста килограммов стал весить только семьсот.

Все наперебой стали поздравлять инженеров. А они от растерянности не знали даже, что сказать в ответ, — настолько это было неожиданно.

Наконец, объяснение странного происшествия было найдено. До сих пор подававшийся для опытов шлак имел температуру 1 300 градусов. У того же, который доставили в последний раз, она случайно оказалась на сто градусов больше. И какой это сразу дало скачок!

Теперь всё было понятно. Значит, самое главное — в температуре. А раз так, то и переработку шлака надо вести поближе к доменной печи, чтобы он не успевал остывать. Однако это помешало бы варить чугун. Получался заколдованный круг: температура шлака должна была быть не меньше тысячи четырехсот градусов, но получать такой шлак было невозможно.

Что же оставалось делать? Бросить опыты и отказаться от всего, когда цель казалась уже такой близкой?

«Нет, — твердо решили инженеры. — Поступить так было бы безрассудством».

И они погрузились в поиски способа, который дал бы возможность получать шлак нужной температуры, не приближая свою установку к доменной печи.

Однажды, это было уже на другом заводе, где инженеры продолжали свои опыты, им посоветовали прибавить в воду, с которой смешивали шлак, чуть-чуть мела. Тогда он будет вспучиваться не только от пара, получавшегося при соприкосновении v холодной воды с расплавленной массой, но и от газа, который мел вызовет к жизни.

Предложение это инженерам очень понравилось. И они решили так и сделать.

Результат сказался сразу. Комья шлака равномерно были пронизаны мелкими порами. И самое главное — он стал втрое легче, и теперь вес его был такой же, как вес пемзы. Теперь шлак можно примешивать к бетону вместо гравия или щебня. И польза получается превеликая,  — искусственный камень от этого становится на одну треть легче.