Новая история стран Европы и Северной Америки, 1815–1918 - [18]

Сложной была и научно-техническая проблема переплавки чугуна в железо и сталь. Применявшийся вплоть до 70-х гг. XIX в. метод пудлингования чугуна[23] ввиду его медленности и трудоемкости уже не мог удовлетворить потребности тяжелой промышленности. Английский изобретатель Генри Бессемер в 1855–1860 гг. создал новый способ передела чугуна в ковкое железо и сталь. Он сконструировал специальную установку – конвертер, где через жидкий чугун продувается сжатый воздух. Превращение чугуна в сталь в конвертере происходит в результате окисления кислородом воздуха входящих в состав чугуна углерода, кремния и марганца, очищения металла от их избытка. Процесс бессемерования происходит без подвода тепла извне и без применения какого-либо горючего материала: необходимое тепло образуется благодаря химической реакции окисления железа и его примесей. Выплавка стали этим способом протекает чрезвычайно быстро. В конвертере 10–15 т чугуна превращаются в железо или сталь за 10 мин. Чтобы получить такое же количество стали, требовалось несколько дней работы пудлинговой печи.

Но в изобретении Бессемера были и изъяны. В частности, не удавалось освобождать металл от вредных примесей серы и фосфора, которые целиком переходили в сталь. Выход нашел английский металлург Сидней Томас, предложивший в 1878 г. применить для огнеупорной кладки доломитовый кирпич и вводить в конвертер 10–15 % извести. Это привело к тому, что фосфор и сера удерживались в образовывавшихся шлаках. В результате количество фосфора снижалось с 1–2 % в чугуне до сотых долей процента в стали. Открытие Томаса позволило ввести в промышленный оборот огромные залежи фосфористых железных руд, в том числе Лотарингского бассейна, чем в максимальной степени воспользовалась Германия.

В то же время конвертеры не позволяли перерабатывать так называемый скрап – металлический лом, который в изобилии имелся в развитых странах. Ситуацию исправил французский металлург Пьер Мартен, который в 1884 г. построил сталеплавильную печь, названную его именем. Мартеновская печь позволяла за счет более высокой температуры и других технических особенностей выплавлять сталь из смеси 30 % чугуна и примерно 70 % железного и стального лома. Высокая производительность и хорошее качество выплавляемой стали сделали мартеновский процесс преобладающим в сталелитейном производстве.

В конце XIX – начале XX в. были найдены способы использования энергии электрического тока для получения наиболее качественных сортов стали. Ряд инженеров из Франции, Италии, Швеции, России предложили конструкции электропечей. Их преимущества по сравнению с другими сталеплавильными агрегатами состояли в возможности достижения более высокой температуры, способности переплавлять скрап легированных сталей, производить высококачественные сплавы с тугоплавкими легирующими элементами. Электропечи нашли широкое применение для получения ферросплавов[24], выплавки цветных металлов, в том числе алюминия. Алюминиевая промышленность уже в начале XX в. выросла в крупную отрасль.

Химическая промышленность

В последней трети XIX – начале XX в. значительно продвинулась вперед промышленная химия. При изготовлении минеральных удобрений, солей, кислот, красителей, взрывчатых веществ, в металлургической, нефтяной, текстильной промышленности широко использовалась серная кислота. Масштабы ее производства во многом стали определять уровень этих и других отраслей. Традиционные методы получения серной кислоты оказались недостаточными, и многие исследователи пытались найти новые пути. Наиболее удачными оказались идеи и практические разработки немецкого ученого Клеманса Александра Винклера и его соотечественника инженера Рудольфа Книтча. Они предложили и внедрили принципиально новую, так называемую контактную, технологию, что дало возможность производить серную кислоту любой концентрации и в необходимых количествах. С наибольшей выгодой этим изобретением воспользовались немецкие промышленники, обеспечившие за счет него преимущество на международном рынке анилинокрасочной промышленности.

Другим важным компонентом ряда технологических процессов является сода. В 1861 г. бельгийский инженер Эрнест Сольее предложил новый способ ее получения из естественных или искусственных растворов поваренной соли, известняка и аммиачной воды, причем сам процесс был более коротким, не вызывал загрязнения окружающей среды и давал соду высокой чистоты. Он оказался настолько удачным, что в своей основе дошел до наших дней.

Изобретение и массовое распространение двигателей внутреннего сгорания, развитие производства синтетических веществ и материалов создали широкое поле деятельности для нефтеперерабатывающей промышленности. До 70-х гг. нефтеперегонные заводы изготовляли преимущественно керосин, который использовался для освещения, а также в качестве растворителя и при очистке поверхностей в технике и медицине. С развитием автомобильного транспорта и авиации возросло потребление бензина, тяжелых видов топлива и смазок.

Внедрение прогрессивных методов нефтепереработки позволило выпускать многие ценные продукты: синтетические органические материалы, ароматические вещества, нафталин, парафин, вазелин, смолы и т. п. В других отраслях химического производства были усовершенствованы технологии переработки древесины и получения бумаги, производства специальных видов стекла и изделий из него, изготовления маргарина, моющих и косметических средств, лекарственных препаратов, красящих и клеящих веществ, удобрений. Химическая индустрия превратилась в одну из ведущих отраслей хозяйства.