Литература -->  Доменное производство металла 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 [ 153 ] 154 155

древесины обыкновенной сосны (Р. silvest-ris) для дальнейшей перекурки ее на смолу, т. п. смолье-подсочка . В соответствии с этим Ж. оставалась на стволе в течение всего лета, теряла частично терпентинное масло и преврашалась в серу . Средний состав такой серы: терпентинного масла 6-9%, канифоли 42-60%, воды и сора 32-48%. Годовая добыча серы не превышала 2 ООО т. Резкое несоответствие такой выработки канифоли с потребностью (в 1913 г. она составляла ок. 35 ООО т) и с нашими лесными богатствами дало толчок к попыткам развития у нас достаточно крупной и рационально поставленной тернентинной промышленности; поэтому с конца 19 в. почти до самого последнего времени не прекращались б. или м. крупные опыты в этом направлении в целом ряде районов, и в настоящее время нашу терпентинную промышленность можно считать прочно установившейся. Средний состав нашей промышленной Ж. таков: терпентинного масла 12-20%, канифоли 65- 73%, воды 6-13%, сора 4-8%. В 1928 г. общая выработка Ж. и серы по СССР составляла ок. 10 ООО т, при чем на 1931/32 г. намечается добыча живицы до 60 000 т. Мировую добычу всей сосновой живицы для текущего десятилетия можно исчислять в среднем до 760 ООО т в год, из которых вырабатывается около 480 ООО m канифоли и около 140 ООО m терпентинного масла.

Ж. других хвойных-ели, лиственницы и пихты-добывается в сравнительно ничтожных, количествах и потребляется промьпп-ленностью преимущественно в неперерабо-танном, хотя и очищен, виде. Ель вообще хуже переносит подсочку, чем сосна; кроме того, в промышленности еловая Ж. легко м. б. заменена сосновой. В 19 в. в Германии, Австрии, Швейцарии и России добывалось в общей сложности ок. 1 ООО m еловой серы под названием бургундского, или пивного, вара, т. к. благодаря липкости и своеобразному аромату эта сера шла на осмолку пивных бочек;в настоящее время промысел этот значительно упал. Примерный состав бургундского вара: терпентинного масла 5 - 8%, канифоли 80 - 90%, остальное-вода и загрязнения. Подсочка европейской лиственницы (Larix europea), произрастающей на Альпах и на Карпатах, дает вязкую, тягучую Ж., называемую венецианским терпентином (см.), следующего состава: терпентинного масла 16-22%, канифоли 78-84%, воды и примесей 2-6%. Добыча этого терпентина составляет в настоящее время лишь около 200 т. Промышленная ценность этого терпентина (он обладает способностью придавать эластичность лаковым пленкам и сохранять прозрачность при высыхании) и высокая его цена (в 3-4 раза доролее сосновой Ж.) являются значительным стимулом к развитию добьгаи терпентина в пределах СССР из сибирской и даурской лиственниц (L. sibirica, L. dahurica), произрастающих в значительных количествах в Сибири, так как сходство нашего терпентина с венецианским доказано рядом исследований. Промышленная подсочка пихты производится преимущественно в северной части С. Ш. А. из бальзамической или ка-

надской пихты (Abies balsamea, А. canadensis), дающей Ж. особого рода-т. н. канадский бальзам, и отчасти в Европе, в Вогезах, из гребенчатой нихты (А. рес-tinata), дающей страсбургский терпентин. Состав канадского бальзама: терпентинного масла 23-24%, канифоли 74- 76%, примесей 1-3%. Общая мировая выработка канадского бальзама не превышает 30 m в год, при цене в 10-12 раз выше сосновой Ж. Промышленное применение канадский бальзам имеет преимущественно в оптич. технике для склеивания стекол благодаря его высокому показатстю рефракции и способности сохранять прозрачность при высыхании. По указаниям нроф. Ф. И. Флавицкого, канадский бальзам мог бы с успехом вырабатываться и у нас из сибирской пихты (Abies sibirica), растущей в Сибири и на Урале.

Венецианский и страсбургский терпенти-ны, а также канадский бальзам известны в 3.-европейской торговле под названием благородных терпентинов, в отличие от обыкновенной сосновой Ж. Неспособность благородных терпентинов выделять кристаллы является основным их отличием от обыкновенной Ж., выделяющей легко обнаруживаемые кристаллы после прибавления спирта или при рассматривании в поляризационный микроскоп. Обычные аналитич. характеристики мало показательны для Ж., т. к. зависят от содержания в Ж. терпентинного масла; однако, для нормальной сосновой Ж. можно указать кислотное число 110-125 и число омыления 115-130; эти же константы для благородных тернентинов- значительно меньше.

Из физич. свойств ЛС. необходимо отметить ее оптич. активность. Ж. сосны и ели обыкновенно обладают левьпл удельным вращением, тогда как Ж. лиственницы-правым; величина удельного вращения Ж. сосны очень различна, изменяясь не только с разновидностью породы, но и с индивидуальными особенностями дерева. Вообще же, чем свежее Ж., тем более ее уд. вращение, доходящее до-70°; оно сильно понижается, когда Ж. переходит в серу. При нагревании Ж. ее вращательная способность падает еще сильнее и даже меняет знак. Так, левовра-щающаяЖ. из Р. silvestris или Р. palustris после перегонки дает правовращающее терпентинное масло и левую или даже слабо вращаюЕцую правую канифоль, тогда как из Р. maritima как терпентинное масло, так и канифоль получаются левовращающими.

В классификации естественных смол, по существующему теперь взгляду, Ж. относится к бальзамам, т. е. представляет собою раствор твердых смол в терпентинном масле. В связи с этим необходимо отметить гипотезу проф. Дюпона (1924 г.) об определенной ге-нетич. связи между этими составными частями Ж. путем их образования из первоначального вещества (substance mere), существующего в живой древесине и представляющего собою альдегид терпенового ряда, отвечающий составу СдНз-СОН. Тот факт, что этот альдегид, выделенный из дерева, даже нри отсутствии воздуха быстро закри-сталлизовывается, давая Ж., привел проф.



Дюпона к мысли, что здесь имеет место диа-статич. процесс, совершающийся по ур-ию:

3 С,Н - сон = С, Н + CjoH.oOs + HjO , терпен смоляная кислота

ЧТО близко отвечает составу свежей живицы.

Изучение химич. состава компонентов Ж. послужило предметом многочисленных работ, но в настоящее время нек-рая ясность в этом отношении достигнута только для терпентинного масла. Последнее представляет смесь изомеров терпеновых углеводородов общего состава CioHjg (см. Терпены), гл. обр. нинена и нопинена и, в зависимости от породы дерева, сильвестрена, лимонена, фелландрена и некоторых других. Эти углеводороды всегда сопровождаются незначительной примесью их эфиров, спиртов и альдегидов, придающих терпентинному маслу тот или другой сиеци-фический аромат. Твердая часть сосновой Ж., образующая при сплавлении канифоль, в главной своей части (90-97%) состоит из т. п.смоляных к-т, остальную же часть составляют р е з е н ы, представляющие собою преимущественно индиферентные, достаточно постоянные окислы углеводородов, характеризующиеся своей нерастворимостью в щелочах. Сюда следует еще причислить незначительную иримесь дубильных и красящих веществ, всегда находящихся в Ж.

Что касается химич. природы смоляных к-т, то полной ясности в изучении их строения еще не достигнуто. В настоящее время моясно считать твердо установленным лишь то, что смоляные к-ты сосновой Ж.являются смесью изомеров, иногда полимеров, одноосновных к-т терпенового ряда общего элемент, состава CauHgoOa, при чем Ж. различных видов сосны содержит преимущественно свойственные ей изомеры. Все эти многочисленные изомеры отличаются друг от друга направлением и величиной удельного вращения, а также , при чем эти свойства обнаруживают крайнее непостоянство, изменяясь при действии воздуха, t° и даже в зависимости от природы растворителей. Из целого ряда имеющихся в настоящее время классификаций изомеров смоляных к-т можно указать на предложен. Асканом. Он различает: натуральные смоляные к-ты- пимаровые и сапиновые, содержащиеся в натуральной, необработанной Ж.; канифоль н ы е-изопимаровые и абиетиновые, образующиеся нри нагревании сапиновых к-т и содержащиеся в хсанифоли; с и л ь в и-н о в ы е, к к-рым относятся изомеры, получающиеся вообще при химич. обработке смоляных к-т (см. Смоляные кислоты).

Строение смоляных, главным образом абиетиновых, к-т с достаточной вероятностью определено только за последние годы. Большинство авторов приходит к выводу, что строение ядра этих к-т близко к фенантрену или ретену. С этой стороны представляет интерес гипотеза Грюна (1921 г.), предлоясен-ная им на основании изучения условий образования смол в природе. Согласно этой гипотезе, абиетиновая к-та образуется путем конденсации пинена и нопинена с соответствующим окислением метильной группы в карбоксил при одновременном удалении во-

дорода. Подобное преобразование м. б. достигнуто различными путями, что и обусловливает наличие изомеров. Эта гипотеза, как видно, стоит в близкой связи с упомянутой выше гипотезой проф. Дюпона.

Лит.: Т и щ е н к о В., Канифоль и скипидар, СПБ, 1895; Любавин Н. П., Технич. химия, т. 6, ч. 2, М., 1914; V ё z е s М. е t D и р о п t G., Resines et terebenthines, P., 1924; Wolff H., Die naturlichen Harze, Stg., 1928; Barry T. H., D r u mm о n d A. A., Mo re 11 R. S., The Chemistry of Natural a. Synthetic Resins, L., 1926; Tschirch A., Die Harze u. Harzbehalter, 2 Aufl., Lpz., 1906; Bottler M., Harze und Harzlndustrie, 2 Auflage, Leipzig, 1924. A. Дерев 1гин.

ЖИВОТНЫЙ УГОЛЬ, углистый остаток от сухой перегонки продуктов ясивотного ироисхождения, содержащих белки (костей, крови, обрезков рога, мяса, губок), применяемый в качестве адсорбера (сподий, костяная крупка, костяной уголь, кость простая жженая, кость черная) и в качестве пигментной краски (костяная черная, жженая кость, яси-вотная чернь, сажа костяная). Качественно и количественно наибольшее значение имеет костяной уголь.

Свойства. Костяная крупка состоит из пористых минеральных пластинок кости, в к-рых стенки внутренних полостей и каналов покрыты тонким слоем активного угля. Ж. у. поступает в продажу кусочками, преимущественно величиной с орех или с горошину. Ж. у. хорошего качества тверд, крепок, имеет глубокий черный цвет, матово-жирпый вид поверхности, присасывается к языку и держится на нем; под микроскопом должен ясно показывать строение кости; блестящий или стекловидный Ж. у. указывает на недостаточное обезясирение исходного материа.та, бурый оттенок-на неполноту обжига, серый (или бе.тые выдающиеся углы зерен)-на чрезмерное прокаливание. Необходимо, чтобы зерна были одинакового размера, т. к. в противном сяучае одни зерна нри работе оказываются насыщенными, тогда как другие еще обладают поглотительною способностью; Поэтому необходимо рассортировывать Ж. у. просеиванием через решета по калибрам (табл. 1).

Табл. 1.-к а л и б р ы костяной крупки.

Число отверстий на п. см нижний предел верхний предел

Калибр крупки

12 16

20 20

28 32 27 11 2

Кажущийся уд. в. свежего Ж. у. 0,75-0,80,старого-ок. 1; ист и н н ы й уд.в. свеясего Ж. у. был найден при нек-рых испытаниях равным 2,822, а старого-2,857. Т. о., свеясий Ж. у. имеет пористость около 77%по объему,но от продолясительного употребления и повторных прокаливаний он становится менее пористым. Свежий Ж. у., как показали опыты, поглощает 80-100% воды, а старый-только 30-45%.

Химический состав хорошего Ж. у. характеризуется примерно следующими



данными: 7,5 - 10,8% углерода, 75 - 80% фосфорнокислого кальция, 6-8% углекисл. кальция, 0,15-0,25% сернокислого кальция, 0,5-1,4% сернистых и азотистых веществ, 0,80-1,40% фосфорнокислого магния, 0,2-0,5% хлористых солей щелочных металлов, 0,5-0,8% силикатов, 0,7-1,5% окиси железа и окиси алюминия, 0,5-1,5% глины и неска, 4-8% влаги. Углеродистое вещество, входящее в Ж. у., всегда содержит азот, до 10% от своего веса, и нек-рое количество водорода; но мере исиользования Ж. у. содержание азота в нем понижается. Ж. у.не горит, но при прокаливании оставляет золу белого или кремового цвета; наличие серых или красноватых частиц указывает на подмесь старого Ж. у.

Главный технич. эффект Ж. у. обусловлен способностью этого материала адсорбировать из растворов пахучие и органич. красящие вещества, а также больщинство минеральных веществ (известь, сернокислые соли меди, цинка, хрома, железа, азотнокислые соли никеля, кобальта, серебра,ртути, свинца,уксуснокислый свинец, рвотный камень и пр.) и в значительной мере поглощать из растворов соли щелочных металлов. В отношении последних Боденбендером установлено, что калиевые соли поглощаются в меньшем количестве, чем натриевые, и что возрастающий порядок поглощения в зависимости от аниона представляется таким рядом: хлориды, нитраты, оксалаты, цитраты, ацетаты, сульфаты, карбонаты и фосфаты. Поглощение извести, углекислых, щавелевокислых и нек-рых других солей кальция считается отчасти следствием присутствия в Ж. у. минеральных составных частей. Абсолютное количество поглощенных Ж. у. солей возрастает с повышением концентрации раствора, но относительное количество удержанных солей с новышением концентрации убывает. Будучи насыщен одною солью, Ж. у. сохраняет до известной степени поглотительные свойства в отношении к друг. соли. Количество поглощенной соли возрастает с течением процесса поглощения, но скорость поглощения при этом постепенно убывает и через несколько часов доходит практически до нуля. Присутствие сахара в растворе мало изменяет степень поглощения солей. Кроме того, поглощение пропорционально количеству Ж. у. Красящие вещества поглощаются весьма полно; так, при применении Ж. у. в количестве 25% от веса сахарного песка, поглощается 75-50% красящих веществ. По исследованию Сегриста, поглощение красящих веществ выражается ф-лой Ci=fi-C, где Ci-концентрация поглощенной краски в поглотителе, Са-концентрация краски, бывшей в растворе, а /5 и п-константы поглощения, возрастающие с температурой; значение их дано в табл. 2. Поглощенные животным углем красящие вещества могут быть выделены из него обратно (например, после очистки патоки - посредством аммиачного раствора).

Ж. у., насыщенный поглощаемым веществом, утрачивает поглотительную способность и нуждается в регенерации, т.н. оживлении, для чего нредлолеены различные приемы: прокаливание без доступа воздуха; обработка перегретым паром при 600-700° (Пампе), при чем зерна угля д. б. величиной с горошину; пропускание влажного Ж. у. между трубками углеобншгательных печей и т. д. Активность угля, но П. Дегенеру и Ж. Лаку, м. б. повышена действием света и воздуха на свеженрокаленный напитанный водой Ж. у.; нри этом образуется перекись водорода. Очистка Ж. у. от уг.текислого кальция производится слабой соляной к-той (для быстрого вычисления количества требуемой к-ты служат таблицы Шейблера), или к-тами, образующимися при брожении сахара, оставшегося от Ж. у., или же раствором суперфосфата (Кросфильд, Барроу и Кук, 1874 г.); применяется также раствор хлористого аммония и последующая прокалка Ж. у. или пропускание паров нашатыря

Табл. 2.-к онстантыцоглощения красящих веществ животным углем (по Сегристу).

Обработка угля

опыта

Метиленовая синь

Пунцовая кристаллическая

Костяной уголь

Костяной уголь

Кровяной уголь

/3 1 п

Р 1 п

Очищенный .

0,853

0,112

0,593

0,150

1,09

0,112

1,16

0,100

1,26

0,123

1,42

0,216

Обраб.КагСОз

0,327

0,095

2,07

0,048

-

0,528

0,150

2,90

0,052

0,886

0,203

3,93

0,084

Обраб. HaSOi

0,684

0,083

0,771

0,167

2,58

0,029

0,902

0,093

1,03

0,180

2,81

0,030

1,22

0,100

1,32

0,172

3,27

0,040

через накаленный докрасна Ж. у., при чем выделяется углекисл. аммоний (Кук, 1872г.). Образующиеся при всех этих процессах растворимые соли кальция тщательно отмывают затем горячей водой. В качестве растворителей были предложены также разведенная азотная к-та (Дункан и Стенгауз) и углекислота в ирисутствии воды (Эд. Бинс, Патрик и др.). Эд. Бинс (Beanes, 1864 г.), с целью сохранить от растворения фосфорнокислый кальций, предлагал пользоваться сухим хлористым водородом. Наконец, для удаления красящих веществ было предлЬнеено (Филипс, 1870 г.) применение спирта с аммиаком или другими щелочами, с последующей регенерацией спирта и аммиака, но этот способ не дал удовлетворительных результатов. Освобождение Ж. у. от чрезвычайно вредной примеси гипса достигается кипячением Ж. у. в избыточном количестве раствора соды.

Испытания Ж. у. Свежий Ж. у. подвергается испытаниям на содержание влаги (к-рой д. б. не более 7-8%), углерода, нерастворимых в к-тах составных частей-песка и глины, к-рые допустимы только в минимальных количествах. Затем определяется содержание углекислого, сернокислого и сернистого кальция и органическ. веществ. Ж. у., находящийся в работе, кроме того, испытывают на поглощенный сахар. Наконец, угольную мсточь, идущую на суперфосфат, испытывают то.лько на содержание фосфор-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 [ 153 ] 154 155