|
Реферат: Свойства алюминия и его сплавов (Технология)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ
ДНЕПРОПЕТРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Реферат по курсу СТОНХ на тему
«Свойства алюминия
и его сплавов»
Выполнил: студент группы Кф-97-1
Чёрный Андрей
Григорьевич
Проверила Андреева Алла
Яковлевна
Дата:
Оценка:
ДНЕПРОПЕТРОВСК 1997
План.
1. Физические свойства чистого алюминия.
2. История получения алюминия.
3. Классификация алюминия по степени чистоты и
его механические свойства.
4. Основные легирующие элементы в алюминиевых сплавах и
их функции.
5. Стойкость алюминия и его сплавов против окисления и
связанные с этим области применения сплавов.
6. Деформационные и литьевые алюминиевые сплавы.
7. Порошок алюминия и его применение.
8. Алюминий - материал будущего.
Алюминий(лат. Aluminium, от alumen - квасцы) - химический элемент III
гр. периодической системы, атомный номер 13, атомная масса 26,98154.
Серебристо-белый металл, легкий, пластичный, с высокой электропроводностью,
tпл = 660 (С. Химически активен (на воздухе покрывается защитной оксидной
пленкой). По распространенности в природе занимает 4-е место среди
элементов и 1-е среди металлов (8,8% от массы земной коры). Известно
несколько сотен минералов Алюминия (алюмосиликаты, бокситы, алуниты и др.).
Получают электролизом глинозема Al2О3 в расплаве криолита Na3AlF6 при 950
(С. Алюминий имеет решётку гранецентрированного куба, устойчив при
температурах от -269 (С до точки плавления (660 (С). Алюминий не имеет
аллотропических изменений, элементарная ячейка состоит из 4 атомов, атомный
диаметр 2,86(10-10 м. Теоретическая плотность алюминия равна
2698,72 кг/м3. Экспериментальные значения для поликристаллического
материала находятся в пределах от 2696,6 до 2698,8 кг/м3. Коэффициент
температурного расширения при комнатной температуре 23(10-6К-1.
Теплопроводность составляет при 24(С 2,37 Вт(см-1(К-1. Электросопротивление
алюминия высокой чистоты (99,99%)
при 20(С составляет 2,6548(10-8 Ом(м, или 65% электросопротивления
международного эталона из отожжённой меди. Отражательная способность
полированной поверхности составляет более 90%.
Алюминий чистотой свыше 99,99% впервые был получен электролизом в
1920г. В 1925 г. в работе Эдвардса опубликованы некоторые сведения о
физических и механических свойствах такого алюминия. В 1938г. Тэйлор,
Уиллей, Смит и Эдвардс опубликовали статью, в которой приведены некоторые
свойства алюминия чистотой 99,996%, полученного во Франции также
электролизом. Первое издание монографии о свойствах алюминия вышло в свет в
1967г.
В последующие годы благодаря сравнительной простоте получения и
привлекательным свойствам опубликовано много работ о свойствах алюминия.
Чистый алюминий нашёл широкое применение в основном в электронике - от
электролитических конденсаторов до вершины электронной инженерии -
микропроцессоров; в криоэлектронике, криомагнетике.
Более новыми способами получения чистого алюминия являются метод
зонной очистки , кристаллизация из амальгам (сплавов алюминия со ртутью) и
выделение из щёлочных растворов. Степень чистоты алюминия контролируется
величиной электросопротивления при низких температурах.
В настоящее время используется следующая классификация алюминия по
степени чистоты:
|Обозначение |Содержание алюминия по массе,% |
|Алюминий промышленной чистоты |99,5 - 99,79 |
|Высокочистый алюминий |99,80 - 99,949 |
|Сверхчистый алюминий |99,950 - 99,9959 |
|Особочистый алюминий |99,9960 - 99,9990 |
|Ультрачистый алюминий |свыше 99,9990 |
Механические свойства алюминия при комнатной температуре:
|Чистота, % |Предел текучести |Предел прочности, |Относительное |
| |(0,2,Мпа |(в, МПа |удлинение (,% (на |
| | | |базе 50 мм) |
|99,99 |10 |45 |50 |
|99,8 |20 |60 |45 |
|99,6 |30 |70 |43 |
Большинство металлических элементов сплавляются с алюминием, но только
некоторые из них играют роль основных легирующих компонентов в
промышленных алюминиевых сплавах. Тем не менее значительное число элементов
используют в качестве добавок для улучшения свойств сплавов. Наиболее
широко применяются:
Бериллий добавляется для уменьшения окисления при повышенных
температурах. Небольшие добавки бериллия (0,01 - 0,05%) применяют в
алюминиевых литейных сплавах для улучшения текучести в производстве деталей
двигателей внутреннего сгорания (поршней и головок цилиндров).
Бор вводят для повышения электропроводимости и как рафинирующую
добавку. Бор вводится в алюминиевые сплавы, используемые в атомной
энергетике(кроме деталей реакторов), т.к. он поглощает нейтроны,
препятствуя распространению радиации. Бор вводится в среднем в количестве
0,095 - 0,1%.
Висмут. Металлы с низкой температурой плавления, такие как висмут,
свинец, олово, кадмий вводят в алюминиевые сплавы для улучшения
обрабатываемости резанием. Эти элементы образуют мягкие легкоплавкие фазы,
которые способствуют ломкости стружки и смазыванию резца.
Галлий добавляется в количестве 0,01 - 0,1% в сплавы, из которых далее
изготавливаются расходуемые аноды.
Железо. В малых количествах ((0,04%) вводится при производстве
проводов для увеличения прочности и улучшает характеристики ползучести. Так
же железо уменьшает прилипание к стенкам форм при литье в кокиль.
Индий. Добавка 0,05 - 0,2% упрочняют сплавы алюминия при старении,
особенно при низком содержании меди. Индиевые добавки используются в
алюминиево - кадмиевых подшипниковых сплавах.
Примерно 0,3% кадмия вводят для повышения прочности и улучшения
коррозионных свойств сплавов.
Кальций придаёт пластичность. При содержании кальция 5% сплав обладает
эффектом сверхпластичности.
Кремний является наиболее используемой добавкой в литейных сплавах. В
количестве 0,5 - 4% уменьшает склонность к трещинообразованию. Сочетание
кремния с магнием делают возможным термоуплотнение сплава.
Магний. Добавка магния значительно повышает прочность без снижения
пластичности, повышает свариваемость и увеличивает коррозионную стойкость
сплава.
Медь упрочняет сплавы, максимальное упрочнение достигается при
содержании меди 4 - 6%. Сплавы с медью используются в производстве поршней
двигателей внутреннего сгорания, высококачественных литых деталей
летательных аппаратов.
Олово улучшает обработку резанием.
Титан. Основная задача титана в споавах - измельчение зерна в отливках
и слитках, что очень повышает прочность и равномерность свойств во всём
объёме.
Хотя алюминий считается одним из наименее благородных промышленных
металлов, он достаточно устойчив во многих окислительных средах. Причиной
такого поведения является наличие непрерывной окисной плёнки на поверхности
алюминия, которая немедленно образуется вновь на зачищенных участках при
воздействии кислорода, воды и других окислителей.
Большинство алюминиевых сплавов имеют высокую коррозионную стойкость в
естественной атмосфере, морской воде, растворах многих солей и химикатов и
в большинстве пищевых продуктов. Последнее свойство в сочетании с тем, что
алюминий не разрушает витамины, позволяет широко использовать его в
производстве посуды. Конструкции из алюминиевых сплавов часто используют в
морской воде. Морские бакены, спасательные шлюпки, суда, баржи строятся из
сплавов алюминия с 1930 г. В настоящее время длина корпусов кораблей из
сплавов алюминия достигает 61 м. Существует опыт алюминиевых подземных
трубопроводов, сплавы алюминия обладают высокой стойкостью к почвенной
коррозии. В 1951 году на Аляске был построен трубопровод длиной 2,9 км.
После 30 лет работы не было обнаружено ни одной течи или серьёзного
повреждения из-за коррозии.
Алюминий в большом объёме используется в строительстве в виде
облицовочных панелей, дверей, оконных рам, электрических кабелей.
Алюминиевые сплавы не подвержены сильной коррозии в течение длительного
времени при контакте с бетоном, строительным раствором, штукатуркой,
особенно если конструкции не подвергаются частому намоканию. При частом
намокании, если поверхность алюминиевых изделий не была дополнительно
обработана, он может темнеть, вплоть до почернения в промышленных городах с
большим содержанием окислителей в воздухе. Для избежания этого выпускаются
специальные сплавы для получения блестящих поверхностей путём блестящего
анодирования - нанесения на поверхность металла оксидной плёнки. При этом
поверхности можно придавать множество цветов и оттенков. Например, сплавы
алюминия с кремнием позволяют получить гамму оттенков от серого до чёрного.
Золотой цвет имеют сплавы алюминия с хромом.
Промышленный алюминий выпускается в виде двух видов сплавов -
литейных, детали из которых изготавливаются литьём, и деформационные -
сплавы, выпускаемые в виде деформируемых полуфабрикатов - листов, фольги,
плит, профилей, проволоки. Отливки из алюминиевых сплавов получают всеми
возможными способами литья. Наиболее распространено литьё под давлением, в
кокиль и в песчано - глинистые формы. При изготовлении небольших партий
применяется литьё в гипсовые комбинированные формы и литьё по выплавляемым
моделям. Из литейных сплавов изготавливают
литые роторы электромоторов, литые детали летательных аппаратов и др.
Деформируемые сплавы используются в автомобильном производстве для
внутренней отделки, бамперов, панелей кузовов и деталей интерьера; в
строительстве как отделочный материал; в летательных аппаратах и др.
В промышленности используются также и алюминиевые порошки. Применяются
в металлургической промышленности: в алюминотермии, в качестве легирующих
добавок, для изготовления полуфабрикатов путём прессования и спекания. Этим
методом получают очень прочные детали (шестерни, втулки и др.). Также
порошки используются в химии для получения соединений алюминия и в качестве
катализатора (например, при производстве этилена и ацетона). Учитывая
высокую реакционную способность алюминия, особенно в виде порошка, его
используют во взрывчатых веществах и твёрдом топливе для ракет, используя
его свойство быстро воспламеняться.
Учитывая высокую стойкость алюминия к окислению, порошок используются
в качестве пигмента в покрытиях для окраски оборудования, крыш, бумаги в
полиграфии, блестящих поверхностей панелей автомобилей. Также слоем
алюминия покрывают стальные и чугунные изделия во избежание их коррозии.
Уже сейчас трудно найти отрасль промышленности, где бы не
использовался алюминий или его сплавы - от микроэлектроники до тяжёлой
металлургии. Это обуславливается хорошими механическими качествами,
лёгкостью, малой температурой плавления, что облегчает обработку, высоким
внешними качествами, особенно после специальной обработки. Учитывая
перечисленные и многие другие физические и химические свойства алюминия,
его неисчерпаемое количество в земной коре, можно сказать, что алюминий -
один из самых перспективных материалов будущего.
Список использованной литературы.
1. Алюминиевые сплавы. Применение алюминиевых сплавов. Справочное
руководство. Редакционная коллегия И.В. Горынин и др. Москва «Металлургия»,
1978.
2. Алюминий. Свойства и физическое металловедение. Справочник.
Дж.Е.Хэтч. Москва, «Металлургия», 1989.
3. Алюминий. Н.Г.Ключников, А.Ф.Колодцев. Учпедгиз, 1958.
Реферат на тему: Сероводод черного моря
Содержание.
Введение……………………………………………………….……….…….3 стр.
Появление сероводорода в черном море…………………………………...5 стр.
Причины образования сероводорода в воде.……………………………….8 стр.
Сероводородный бум………………………………………………….…....10 стр.
Так может или нет взорваться Черное
море?..............................................15 стр.
Один из способов использования сероводорода.……….……………...…20 стр.
Список литературы………………………………………………………....23 стр.
Введение.
Сероводород H2S
Молекула H2S по строению подобна Н2О.
Бесцветный газ с неприятным запахом, чрезвычайно ядовит.
Физические константы:
Mr = 34,08
? = 1,54 г/л (н.у.)
tпл = -85,54 °C
tкип = -60,35 °C
Малорастворим в воде (2,6 л/1 л Н2О при 20 °C; 0,1М раствор, в лаборатории
называется сероводородной водой), слабая кислота (вторая стадия диссоциации
почти не идет).
Неустойчив к нагреванию (выше 400 °C идет разложение: H2S = H2 + S).
Соли сероводорода - сульфиды - малорастворимы в воде для большинства
металлов, кроме щелочных и щелочноземельных (последние сильно
гидролизуются). Сульфиды обладают характерной окраской:
. черные HgS, Ag2S, PbS, CuS, FeS
. коричневые SnS, Bi2S3
. оранжевые Sb2S3, Sb2S5
. желтые SnS2, CdS, TiS2
. розовые (телесный) MnS
. белые ZnS, Al2S3, BaS, CaS, GeS2, K2S, Na2S
Сероводород и сульфиды - типичные восстановители:
2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O
2H2S + O2 = 2S + 2H2O
сгорание до SO2 считается "полным", до S - неполным; последнее используется
в процессе десульфурации):
2ZnS + O2 = 2ZnO + S
Реакции в водном растворе:
а) H2S + 2HNO3(конц.) = Sv + 2NO2^ + 2H2O
MnS(т) + 8HNO3(конц.) = MnSO4 + 8NO2^ + 4H2O
б) H2S + I2 = Sv + 2HI
H2S + 4H2O + 4Cl2 = H2SO4 + 8HCl
в) 3H2S + 2KMnO4 = 3Sv + 2MnO2v + 2KOH + 2H2O
3H2S + 4H2SO4 + K2Cr2O7 = 3Sv + Cr2(SO4)3 + 7H2O + K2SO4
Качественные реакции:
а) неполное сгорание H2S с образованием желтого налета серы на внесенном в
пламя холодном предмете (фарфоровый шпатель и т.п.)
б) осаждение из раствора характерно окрашенных сульфидов металлов с очень
малой растворимостью (Ag2S, Bi2S3, CdS, PbS).
В промышленности H2S получают прямым синтезом:
H2 + S = H2S(150-200 °C)
или как побочный продукт очистки нефти, природного и коксового газа, а в
лаборатории - по реакциям:
FeS + 2HCl(конц.) = FeCl2 + H2S
Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3v + 3H2S^
Сероводород используют для получения серы, неорганических и органических
серосодержащих соединений.
Появление сероводорода в черном море.
В 1891 году профессор А.Лебединцев поднял из глубин Черного моря первую
пробу воды. Проба показала, что вода ниже 183 метров насыщена
сероводородом. Последующие исследования подтвердили, что Черное море
является крупнейшим в мире сероводородным бассейном.
3500 - 4000 лет назад не существовало Гибралтарского пролива, и Средиземное
море делилось на два бассейна: внешнее море на западе от Сицилии и
Внутреннее море - на востоке от нее. Уровни этих морей были значительно
ниже современного. В то время
Черное море (Эвксинский Понт) было пресноводным, и основное питание этих
морей шло через Боспор (Босфор) за счет большего стока рек Черноморского
бассейна. 3500 лет назад произошли
значительные подвижки коры Европы в западном направлении, образовался
Гибралтарский пролив, и соленая вода океана подняла уровни этих морей до
современного. Богатейшие пресноводная флора и фауна Черного
моря погибли и опустились на дно. Разложение белковых веществ на дне
насытило придонные воды сероводородом и метаном.
После этого события, уровень сероводорода поднимался, и в наше время
держится на глубине 200 - 100 метров. В
августе 1982 года в восточной части моря сероводород был обнаружен на
глубине 60 метров, причем диаметр "купола" его подъема достигал 120 км.
Осенью уровень сероводорода понизился до 150 метров. Это говорит о
значительном выбросе сероводорода из глубины в результате землетрясения на
участке морского дна. Существуют различные
гипотезы относительно причин сдерживания сероводорода на глубине. По мнению
некоторых ученых, сероводород в растворенном состоянии сдерживает только
значительное давление вышележащих слоев воды (10-20 атмосфер). Если снять
эту "пробку", то вода "закипит", и из нее произойдет быстрое выделение
сероводорода в виде газа (по аналогии с бутылкой с газированной водой).
10 лет назад в результате землетрясения в
районе небольшого африканского озера из него произошел выброс сероводорода.
Газ распространился двух-трехметровым слоем по берегам, что привело к
гибели всего живого от удушья.
Вспоминается и рассказ очевидцев крымского землетрясения 1927 года. Тогда
разразилась гроза, и удивленному взору жителей Ялты предстали языки пламени
в море - море загорелось! Таким образом,
присутствие сероводорода в Черном море представляет собой очень серьезную
опасность для населения стран его бассейна. Эта опасность особенно велика
для береговых участков с низкими отметками рельефа, например, Колхиды.
В Колхиде землетрясения высокой
балльности происходили в 1614 году (разрушение Цаишского комплекса), в
1785, 1905, 1958 и в 1959 годах. К счастью, все они не затронули морское
дно. Гораздо опаснее положение в Крыму (Крым имеет тенденцию сползания в
сторону моря) и вдоль побережья Турции, имеющего подвижные разломы коры.
Существует единственный способ уменьшения опасности "взрыва"
Черного моря путем интенсивного хозяйственного использования сероводорода в
качестве горючего. Прокачка глубинных вод
через отстойники даст неограниченные объемы газа, который можно будет
использовать в теплоэлектростанциях при его взрывобезопасном дозировании.
При таком централизованном сжигании сероводорода можно решить вопрос
использования серосодержащих отходов сгорания без вреда экологической
обстановке. Международная конференция "Эко - Черное море-90" нарисовала
угрожающую картину антропогенного прессинга на экосистему моря - только
Дунай и Днепр ежегодно выносят в море 30 тонн ртути и другие яды. Рыбные
запасы моря сократились в десятки раз. В
отношении Средиземного моря осуществляется "Голубой план" под эгидой ООН. К
нему подключены 110 университетов и других организаций Европы. Только
Черное море не имеет единого плана спасения. А он остро необходим.
Причины образования сероводорода в воде.
Сероводород и сернистые соединения, сульфиды и другие восстановленные
формы серы не являются типичными и постоянными компонентами морских вод.
Однако при определенных условиях
сероводород и сульфиды могут накапливаться в глубоких слоях моря в
значительных количествах. Области с достаточно высоким содержанием
сероводорода могут временами образовываться даже на небольших глубинах. Но
и временное накопление сероводорода в море нежелательно, так как его
появление вызывает гибель морской фауны. Вместе с тем, присутствие
сероводорода в морской воде служит характерным показателем определенных
гидрологических условий, а также интенсивного потребления растворенного
кислорода и наличия большого количества легко окисляющихся веществ
различного происхождения.
Основным источником возникновения сероводорода в море служит биохимическое
восстановление растворенных сульфатов (процесс десульфатации).
Десульфатация в море вызывается жизнедеятельностью особого вида анаэробных
десульфатирующих бактерий, которые восстанавливают сульфаты в сульфиды,
последние же разлагаются растворенной угольной кислотой до сероводорода.
Схематически этот процесс можно представить следующим образом:
CaS04 бактерии > CaS,
CaS + НаСО3 ——> СаСО3 + H2S.
В действительности указанный процесс протекает более сложно, и в
сероводородной зоне присутствует не только свободный сероводород, но и
другие формы продуктов восстановления сульфатов (сульфиды, гидросульфиты,
гипосульфиты и др.). В гидрохимической
практике содержание восстановленных форм соединений серы принято выражать в
эквиваленте сероводорода. Лишь в особых специально поставленных
исследованиях различные восстановленные формы серы определяются раздельно.
Эти определения здесь не рассматриваются.
Вторым источником возникновения сероводорода в море служит анаэробный
распад богатых серой белковых органических остатков отмерших организмов.
Содержащие серу белки, распадаясь в присутствии достаточного количества
растворенного кислорода, окисляются, и содержащаяся в них сера переходит в
сульфат-ион. В анаэробных условиях распад серосодержащих белковых веществ
ведет к образованию минеральных форм серы, т. е. сероводорода и сульфидов.
Случаи временного возникновения анаэробных условий и связанного
с ними накопления сероводорода наблюдаются в Балтийском и Азовском морях, а
также в некоторых губах и заливах других морей. Классическим
примером морского бассейна, зараженного сероводородом, является Черное
море, где лишь верхний сравнительно тонкий поверхностный слой свободен от
сероводорода. Возникающие в анаэробных условиях сероводород и
сульфиды легко окисляются при поступлении растворенного кислорода, например
при ветровом перемешивании верхних, хорошо аэрированных слоев воды с
глубинными водами, зараженными сероводородом.
Поскольку даже временное накопление сероводорода и сернистых соединений в
море имеет существенное значение как показатель загрязнения вод и
возможности возникновения заморов морской фауны, наблюдения за его
появлением совершенно необходимы при изучении гидрохимического режима моря.
Всего
существует 2 основных метода определения количества и концентрации
сероводорода в черном море: Объемно-аналитический метод и Колориметрический
метод, но эти методы метрологически не аттестованы.
Сероводородный бум.
Как уже говорилось раньше, особенностью Черного моря является наличие
в нем "сероводородного слоя". Его обнаружил сто лет назад русский боцман,
понюхав опущенный на глубину канат, от которого слегка пахло тухлыми
яйцами. Уровень "сероводородного слоя" колеблется, иногда его граница
поднимается до глубины всего в 50 м. В 1927 г. во время большого
землетрясения были даже "морские пожары", и в море в районе Севастополя и
Евпатории наблюдались столбы пламени.
Перестройка в СССР совпала с очередным подъемом сероводородного слоя, а
гласность дала газетам пикантную информацию о "морских пожарах" 1927 г.
(раньше, когда не было привычки пугать людей, эти сведения широко не
публиковались). Возникли удобные условия для крупного бума, и он был
"раскручен". Вот примеры истерических прогнозов 1989-1990 гг. только в
центральных газетах: "Литературная
газета": "Что будет, если, не дай Бог, у черноморских берегов случится
новое землетрясение? Вновь морские пожары? Или одна вспышка, один
грандиозный факел? Сероводород горюч и ядовит, в небе окажутся сотни тысяч
тонн серной кислоты". "Рабочая трибуна": "Достаточно
небольшого землетрясения, чтобы сероводород вышел на поверхность Черного
моря и загорелся - и его побережье превратится в пустыню".
"Совершенно секретно": "Достаточно совпадения во времени и
пространстве резкого понижения атмосферного давления и вертикального
течения. Вскипев, вода насытит воздух ядовитыми парами горючего газа. Куда
будет дрейфовать смертоносное облако - одному Богу ведомо. Оно может
вызвать жертвы на побережье, может за считанные секунды превратить
пассажирский лайнер в "летучий голландец". Наконец,
сам М. С. Горбачев предупредил мир о грядущем из СССР апокалипсисе. Он
заявил с трибуны международного Глобального форума по защите окружающей
среды и развитию в целях выживания (каково название форума!): "Верхняя
граница сероводородного слоя в Черном море за последние десятилетия
поднялась с глубины 200 м до 75 м от поверхности. Еще немного, и через
порог Босфора он пойдет в Мраморное, Эгейское и Средиземное море". Это
заявление было опубликовано в "Правде". Ученые - и океанологи, и
химики - пытались объяснить политикам, что все это - невежественный бред
(так они наивно думали). Были опубликованы в научных журналах хорошо
известные данные: 1. "Морские пожары" 1927
г. никакого отношения к сероводороду не имеют. Они наблюдались в местах,
отстоящих от границы сероводородной зоны за 60-200 км. Их причина - выход
на поверхность во время землетрясения природного газа метана из Криворожско-
Евпаторийского тектонического разлома. Это - газоносный район, там ведется
бурение для добычи газа, выходы природного газа на этой акватории в виде
"факелов" наблюдаются регулярно. Все это хорошо известно, и отказ всех
основных газет опубликовать эту справку ученых прямо указывает, что речь
шла о сознательной дезинформации.
2. Максимальная концентрация сероводорода в воде Черного моря 13 мг в
литре, что в 1000 раз меньше, чем необходимо, чтобы он мог выделиться из
воды в виде газа. В тысячу раз! Поэтому ни о каком воспламенении,
опустошении побережья и сожжении лайнеров не может быть и речи. Уже сотни
лет люди пользуются в лечебных целях сероводородными источниками Мацесты
(возможно даже, ими наслаждался сам М. С. Горбачев). Ни о каких взрывах и
возгораниях и слыхом не слыхивали, даже запах сероводорода там вполне
терпимый. Но содержание сероводорода в водах Мацесты в сотни раз больше,
чем в воде Черного моря. Бывали случаи, когда в шахтах
люди встречались с сероводородными струями высокой концентрации. Это
приводило к отравлению людей, но взрывов, никогда не было и не могло быть -
пороговая взрывная концентрация сероводорода в воздухе очень высока.
3. Смертельные концентрации сероводорода в воздухе
составляют 670-900 мг в кубометре. Но уже при концентрации 2 мг в кубометре
запах сероводорода нестерпим. Но даже если весь "сероводородный слой"
Черного моря внезапно будет выброшен на поверхность какой-то неведомой
силой, содержание сероводорода в воздухе будет во много раз ниже
нестерпимого по запаху уровня. Значит, в тысячи раз ниже уровня, опасного
для здоровья. Так что не может быть речи и об отравлениях.
4. Математическое моделирование всех мыслимых режимов в
колебании уровня мирового океана и атмосферного давления над Черным морем,
проведенное океанологами в связи с заявлением М. С. Горбачева, показало,
что переток сероводорода в Мраморное море и дальше, с отравлением милой его
сердцу западной цивилизации, абсолютно невозможен - даже если над Ялтой
пройдет самый мощный из известных тропических циклонов.
Все это было досконально известно,
сероводородная аномалия Черного моря изучается сто лет множеством ученых
всего мира. Когда советская пресса начала этот бум, ряд авторитетных
ученых, включая академиков (!) обратились в газеты - ни одна из них не
взялась дать успокаивающую информацию. Самое популярное издание, в которое
удалось пробиться - журнал АН СССР "Природа", журнал для ученых. Но он не
мог сравниться с тиражами "Правды", "Литературной газеты", "Огонька" той
поры или с воздействием телевидения.
Прозорливо завершает группа океанологов (Т. А. Айзатулин, Д. Я.
Фащук и А. В. Леонов) одну из последних посвященных проблеме статей в
"Журнале Всесоюзного химического общества" (№ 4, 1990): "Работая во
взаимодействии с выдающимися зарубежными исследователями, восемь поколений
отечественных ученых накопили огромные знания о сероводородной зоне Черного
моря. И все эти знания, накопленные за столетие, оказались
невостребованными, ненужными. В самое ответственное время они были
подменены мифотворчеством. Эта подмена - не
просто очередное свидетельство кризиса в социальной сфере, к которой
принадлежит наука. В силу ряда особенностей это, по нашему мнению, является
ярким индикатором социальной катастрофы. Особенности заключаются в том, что
на всех уровнях надежное количественное знание об очень конкретном,
однозначно измеренном объекте, относительно которого в мировом научном
сообществе нет разногласия по существу, подменено опасным по своим
последствиям мифом. Это знание легко контролируется с помощью таких
общедоступных измерительных средств, как канат и боцманский нос. Информацию
о нем легко получить в течение десятка минут - часа обычными
информационными каналами или телефонным звонком в любой институт
океанологического профиля АН СССР, Гидрометеослужбы или Министерства
рыбного хозяйства. И если в отношении такого, вполне определенного знания
оказалась возможной подмена мифами, то мы должны ожидать ее обязательно в
таких областях противоречивого и неоднозначного знания, как экономика и
политика.
Множество кризисов, в которые погружается наше общество, представляет собой
болото искусственного происхождения. Утонуть в нем можно только лежа. Дать
топографию болота кризиса на нашем участке, показать наличие горизонта,
подняв человека с брюха на ноги, - цель настоящего обзора".
Как известно, поднять советского человека
"с брюха на ноги" в созданном искусственно болоте не удалось - не дали
заинтересованные и стоявшие на ногах манипуляторы сознанием. Сейчас мы
изучаем этот случай уже как патологоанатомы - делаем вскрытие. Но очень
интересно и продолжение - с еще живым сознанием.
После того как истинная цель сероводородного психоза (как части
большой программы) была достигнута, о сероводороде внезапно все забыли, как
и о заводах белково-витаминных добавок к птичьему корму. Но 7 июля 1997 г.
столь же внезапно, после многих лет полного молчания, по телевидению вновь
прошла передача о сероводородной угрозе. На этот раз был запущен в сознание
бред, оставивший далеко позади прогнозы 1989 г. Был обещан взрыв всего
сероводорода Черного моря такой мощности, что он, как детонатор, вызовет
атомный взрыв урана, залежи которого есть на Кавказе! Таким образом,
сероводород увязали с ядерным оружием - символом современной опасности.
Так может или нет взорваться Черное море?
Азово-Черноморский бассейн в начале ХХ века представлял собой
уникальное геофизическое образование: мелководное пресное Азовское, и
солёное глубоководное Чёрное море. Большинство обитателей этого бассейна
весной уходило на нерест в Азовское море, а зимовало - в Черном, которое в
"разрезе" напоминает стакан: узкая прибрежная полоса резко обрывается на
трехкилометровую глубину. Основные поставщики
пресной воды в Азово-Черноморский бассейн - три реки: Днепр, Дунай, Дон.
Эта вода, перемешиваясь с солёной водой во время штормов, образовывала
двухсотметровый обитаемый слой. Ниже этой отметки биологические организмы в
Чёрном море не живут. Дело в том, что Чёрное море сообщается с мировым
океаном через узкий пролив Босфор. Теплая, обогащённая кислородом вода
Чёрного моря через этот пролив в верхнем слое вытекает в Средиземное море.
В нижнем же слое пролива Босфор более холодная и солёная вода поступает в
Черное море. Такая структура водообмена за миллионы лет привела к
накоплению сероводорода в нижних слоях Чёрного моря. H2S образуется в воде
в результате бескислородного разложения биологических организмов и обладает
характерным запахом тухлых яиц.
Любой аквариумист прекрасно знает, что в большом аквариуме в придонном слое
со временем в результате гниения остатков корма, растений постепенно
накапливается сероводород. Первый показатель этого - рыбы начинают плавать
в приповерхностном слое. Дальнейшее накопление H2S может привести к гибели
обитателей аквариума. Для удаления сероводорода из воды аквариумисты
используют искусственную аэрацию: микрокомпрессором воздух распыляется в
нижнем слое воды. При этом со временем распылитель и грунт вблизи
покрывается жёлтым налётом – серой. Химикам известно два типа реакции
окисления сероводорода:
1. H2S + O --- H2O + S
2. H2S + 4O + to --- H2SO4 В
результате первой реакции образуется свободная сера и вода. По мере
накопления, сера может всплывать маленькими кусочками на поверхность.
Второй тип реакции окисления H2S протекает взрывоподобно при изначальном
термальном толчке. В результате образуется серная кислота. Врачам иногда
приходится сталкиваться со случаями ожогов кишечника у детей - последствия
вроде бы безобидной шалости. Дело в том, что кишечные газы содержат
сероводород. Когда дети "в шуточку" их поджигают, пламя может проникнуть в
кишечник. В результате - не только термальный, но и кислотный ожог.
Именно второй ход реакции окисления H2S
наблюдали жители Ялты во время землетрясения в 1927 году. Сейсмические
толчки всколыхнули глубоководный сероводород к поверхности.
Электропроводность водного раствора H2S выше, чем у чистой морской воды.
Поэтому электрические грозовые разряды чаще всего попадали именно в участки
поднятого с глубины сероводорода. Однако значительный слой чистой
поверхностной воды гасил цепной ход реакции.
К началу XX века, как уже говорилось, верхний обитаемый слой воды в
Черном море составлял 200 метров. Бездумная техногенная деятельность
привела к резкому сокращению этого слоя. В настоящее время его толщина не
превышает 10-15 метров. Во время сильного шторма сероводород поднимается на
поверхность, и отдыхающие могут ощущать характерный запах.
В начале века река Дон давала
в Азово-Черноморский бассейн до 36 км3 пресной воды. К началу 80-х годов
этот объём сократился до 19 км3: металлургическая промышленность,
ирригационные сооружения, орошение полей, городские водопроводы… Ввод Волго-
донской атомной станции заберёт ещё 4 км3 воды. Аналогичная ситуация
произошла за годы индустриализации и на других реках бассейна.
В результате утоньшения поверхностного обитаемого слоя
воды, в Чёрном море произошло резкое сокращение биологических организмов.
Так, например, в 50-е годы поголовье дельфинов достигало 8 миллионов
особей. В наши дни встретить дельфинов в Черном море стало большой
редкостью. Любители подводного спорта с грустью наблюдают лишь остатки
жалкой растительности и редкие стайки рыб. Но это не самое страшное!
Если бы Крымское землетрясение произошло в наши дни, то всё
закончилось бы глобальной катастрофой: миллиарды тонн сероводорода
прикрывает тончайшая водная плёнка. Каков же сценарий вероятного
катаклизма? В
результате первичного термального толчка произойдёт объемный взрыв H2S. Это
может привести к мощнейшим тектоническим процессам и подвижкам литосферных
плит, что, в свою очередь, вызовет разрушительные землетрясения по всему
земному шару. Но это ещё не всё! В результате взрыва в атмосферу будут
выброшены миллиарды тонн концентрированной серной кислоты. Поверьте, это
будут не современные слабые кислотные дождики после наших заводов и фабрик.
Кислотные ливни после взрыва Чёрного моря выжгут всё живое и неживое на
планете! Или - почти всё… Природа мудра! Зарождение жизни на планете -
чересчур дорогостоящее с энергоинформационной точки зрения мероприятие.
Практически у всех биологических форм на земле - углеродная основа строения
организма, и ДНК с левой поляризацией. Но есть, как известно современным
микробиологам, 4 вида бактерий с правой поляризацией ДНК. Эти бактерии
"проживают" на планете в совершенно изолированных от других форм условиях.
Их обнаружили в кислом кипятке вулканов! По всей видимости, именно эти
бактерии дадут новый толчок для развития жизни на Земле в случае, если наша
цивилизация не сумеет стать разумной и всё-таки закончит жизнь глобальным
самоубийством! Попытки поумнеть пока просматриваются с трудом. Человечество
опрометью несётся к тому, что древние пророки называли Концом Света…
В 1976 году был предложен на рассмотрение простой и
дешёвый проект. Основной смысл его заключался в следующем.
Горные реки Кавказа несут в море пресную воду тающих ледников. Протекая по
мелководным каменистым руслам, вода обогащается кислородом. Учитывая, что
плотность пресной воды меньше, чем солёной, поток горной реки, впадая в
море, растекается по его поверхности. Если эту воду пустить по трубе на дно
моря, то реализуется ситуация аэрации воды в аквариуме. Для этого
потребовалось бы 4-5 км труб, опускаемых на дно моря и максимум пару
десятков километров труб до небольшой плотины в русле реки. Дело в том,
что, чтобы уравновесить трехкилометровую глубину солёной воды, пресную надо
самотёком подавать с высоты 80-100 метров. Это и будет максимум 10-20 км от
берега моря. Всё зависит от рельефа прибрежной местности.
Несколько таких аэрационных систем могли бы
первоначально остановить процесс вымирания моря и, со временем, привести к
полной нейтрализации H2S в его глубинах. Понятно, что этот процесс не
только позволил бы возродить флору и фауну Азово-Черноморского бассейна, но
и ликвидировать возможность глобальной катастрофы. Однако,
как показывает практика, правительственным структурам всё это совершенно
неинтересно. Зачем вкладывать, пусть даже и небольшие, деньги в
сомнительное мероприятие по спасению Земли от глобальной катастрофы? Хотя,
аэрационные установки могли бы давать "живые деньги" - серу,
освобождающуюся в результате окисления сероводорода. Но точно
сказать, когда взорвется Черное море, не сможет никто. Для
заблаговременного предсказания возможности его возникновения нужно
организовать службы слежения за процессами тектонических подвижек блоков
земной коры на этой территории. Лучше все же быть готовым к таким
ситуациям. В конце концов, ведь живут же люди даже у подножия Везувия.
Живущие в пределах территорий, на которых могут происходить подобного рода
катастрофические события, должны соответственно организовывать свой образ
жизни. Но это все не
так страшно как кажется на первый взгляд. Предыдущий взрыв Черного моря
произошел несколько миллионов лет назад. В своей эволюции тектоническая
деятельность Земли все более успокаивается. Вполне возможно, что очередной
взрыв Черного моря произойдет еще через несколько миллионов лет. А это уже
необозримое даже для простого человеческого воображения время.
Один из способов использования сероводорода.
Экономисты и энергетики приходят к выводу, что в ближайшее время
атомную энергетику заменить нечем. Хотя после чернобыля все признают ее
опасность, особенно для стран с нестабильной обстановкой и разгулом
терроризма. К сожалению, к таким странам относиться сегодня и Россия. А
между тем реальная альтернатива атомной энергетике существует. В архиве
Юткина Л.А. есть проект, который сейчас может привлечь внимание
энергетиков.
После распада СССР у России остался небольшой отрезок Черноморского
побережья. Юткин Л.А. назвал черное море уникальной природной кладовой с
неиссякаемыми запасами энергии: энергетическим “Эльдорадо” с
возобновляемыми источниками сырья. Свой фантастический и вместе с тем
вполне реальный проект автор электрогидравлического эффекта Л.А.Юткин
отправил в 1979 году в Госкомизобретений и ГКНТ СССР.
Проект основывался на способах разделения и обогащения газов. Дело в
том, что воды Черного моря ниже глубины 100 метров содержат растворенный в
них… сероводород. Особенно важно, что, в
отличие от других горючих ископаемых, запасы сероводорода в Черном море
возобновляемы. Как показали исследования, и как говорилось раньше,
пополнение сероводорода происходит за счет двух источников: деятельности
микроорганизмов, способных восстанавливать в анаэробных условиях сульфатную
серу до сульфидной, и поступлений сероводорода, синтезируемого в недрах
Кавказских гор, из трещин в земной коре. Концентрация сероводорода
регулируется его окислением в поверхностных слоях воды. Кислород воздуха,
растворяясь в воде, взаимодействует с сероводородом, превращая его в серную
кислоту. Кислота вступает в реакцию с растворенными в воде минеральными
солями, образует сульфаты. Эти процессы идут одновременно, благодаря чему в
Черном море устанавливается динамическое равновесие. Расчеты показывают,
что за год в результате окисления в Черном море перерабатывается в
сульфаты не более четверти всего сероводорода.
Таким образом, из Черного моря, без ущерба для его экологии, а также
понижая шансы “взрыва” Черного моря, можно ежегодно выделять около 250
миллионов тонн сероводорода энергоемкостью порядка 1012 кВт(час (сгорая,
один килограмм сероводорода дает примерно 4000 ккал.). Это соответствует
ежегодному производству электроэнергии в бывшем СССР и вдвое превосходит
его в России. Следовательно, Черное море как генератор сероводорода может
полностью удовлетворять отечественную потребность в энергии. Как же эту
фантастическую идею осуществить на практике?
Для этого Юткин предложил придонные слои морской воды из районов
аномально высокого содержания сероводорода поднимать на технологическую
высоту, где их подвергать воздействию электрогидравлических ударов,
обеспечивающих выделение сероводорода, а затем возвращать обратно в море
(электрогидравлический эффект). Полученный газ надо сжижать и сжигать, а
появившуюся двуокись серы окислять в серную кислоту. При сжигании 1 кг
сероводорода можно получить до двух килограммов двуокиси серы и 4(103 ккал
утилизируемого тепла. При окислении двуокиси серы до серной кислоты также
выделяется энергия. Каждая тонна сероводорода, сгорая, дает 2,9 т серной
кислоты. Дополнительная энергия, возникающая при ее синтезе, составит до
5(105 ккал на каждую тонну полученной кислоты.
Расчеты показывают, что для удовлетворения всех потребностей стран
СНГ в электроэнергии, без нарушения экологии моря, надо ежегодно выделять и
сжигать 7400 куб. км морской воды. Сжигание 2(5(108 т сероводорода позволит
получить 7(3(108 т серной кислоты, при синтезе которой получится
дополнительно 3(6(1014 ккал тепла или 4(1(1011 квт/ч дополнительной
энергии. Эта энергия обеспечит все работы технологического цикла –
перекачку воды, электрогидравлическую обработку ее обработку, сжатие и
сжижение полученного газа.
Единственным “отходом” работы таких электростанций будет серная
кислота – ценное сырье для многих других отраслей промышленности.
В самом начале предложения этого проекта, он был запрещен к
реализации.
В настоящее время разработан проект по изготовлению установки для
добычи и сжигания сероводорода Черного моря.
|1.Наименование |Установка по добыче и сжиганию сероводорода из вод |
|разработки |Черного моря |
|2.Цель |Создание опытно-промышленной установки по добыче и |
|разработки |сжиганию сероводорода из вод Черного моря с получением |
| |тепловой энергии и экологически чистого сырья для |
| |производства стройматериалов |
|3.Краткая |Разработана экологически чистая технология извлечения |
|характеристика |сероводорода из глубин моря и его сжигания с |
| |образованием твердых продуктов - сырья для производства |
| |строительных материалов, которая переводит сероводород |
| |из катастрофически опасного загрязнителя Черного моря в |
| |неисчерпаемый источник тепловой и электрической энергии.|
| | |
| |Технология "know-how", аналогов нет. |
| |Отличительная особенность технологии - простота, |
| |надежность и низкая стоимость. |
| |В настоящий момент разработан опытно-промышленный |
| |образец основного элемента установки - печи для |
| |экологически чистого сжигания загрязненных топлив. |
| |Отработана техноллогия изготовления стройматериалов из |
| |отходов сжигания сероводородосодержащих топлив |
|4.Области |Получение тепловой и электрической энергии для |
|применения |прибрежных городов и поселков |
Ожидаемые результаты
|2001-2004 |Годы проекта |
|2 500 000 USD|Затраты |
|4 |Срок окупаемости (год) |
|1,2 |Индекс прибыльности проекта |
Кроме этого способа применения сероводорода, существуют и другие, но
этот является наиболее интересным.
Список литературы.
1. Гольцева Л.И.; Юткин А.Л. Ай, черное море, хорошее море;
Журнал “Изобретатель и рационализатор”, №2, 1996 г.
2. http://www.alhimik.ru/teleclass/konspect/konsp4-15.shtml
3. http://bookap.by.ru/psywar/manipulaciya/gl81.shtm
4. http://radiobusiness.narod.ru/more.htm
5.
http://www.oceanography.ru/library_archive/e_works/black/commo
n/normativ/serovod.htm
| |
