Однако, уже в Римской Империи выплавка металлов поднялась на новую высоту, но была ли там медная проволока — я не нашел сведений. Если посмотреть на весь [...]]]> Как я уже описывал, в медный век медь была гадкого качества.
В Древнем Египте великолепно волочили проволоку из золота или даже серебра — но с медью это не получалось.

Однако, уже в Римской Империи выплавка металлов поднялась на новую высоту, но была ли там медная проволока — я не нашел сведений. Если посмотреть на весь список медных артефактов Римской Империи, то они разделены историками на три группы «литье», «ковка» и «неизвестно» (примерно 20% артефактов). При этом именно медных вещей фактически не осталось — либо бронза, либо латунь (вполне понятно почему, это описано в статье про медь).

Ситуация усугубляется тем, что письменных источников о технологиях меди Римская Империя не оставила. Первым таким трактатом стали 12 томов Георгия Агриколы «О горном деле и металлургии», 1556 года.
Давайте посмотрим, какую именно медную технологию предложил нам Георгий Агрикола…

Разбираться в творении Агриколы непросто.
С одной стороны — он оставил исчерпывающее описание печей и инструментов для работы, а с другой стороны — у него описание не делится на выплавку разных металлов, у него идет исключительно «выплавка руд». При этом его описание — итерационное. То есть берется руда и выплавляется. А уже судя по богатству руды и ее составу вносятся изменение в технологию плавки.

То есть, если сравнивать с современными технологиями, это два типа наводки ракеты — по датчикам GPS и управление по самонаведению или радиолокации.
В первом случае — мы знаем точные координаты цели и отправляем туда ракету. Ракета знает где она находится по этому же GPS и рассчитывает оптимальный маршрут к цели. Это современные методы выплавки, когда мы знаем что именно и в каких концентрациях укладывается в печь, имеем точную температуру в градусах и знаем теплотворную способность кокса. Мы можем все рассчитать заранее и получить именно то, что требуется.
Второй случай — управление по радиолокации. Ракета выпущена в сторону локатора РЛС. Ракета не знает где она находится и не знает где находится цель. Но в каждый момент времени она получает поправки и доворачивает пока не попадет куда требуется. Это методы плавки по Агриколе. Мы не знаем, что засыпаем в печь и мы не знаем что получиться из литника, вплоть до того, что металл вообще не пойдет. Но методом итераций мы доводим технологию до стабильного результата, и весь смысл Агриколы — он описывает что нужно рулить.

Конечно, такая аналогия верна только в самом-самом первом приближении. В реальности две стратегии смешиваются и истина где-то посередине. Поэтому перекопаем Агриколу и найдем место где более-менее описан рецепт. Ситуация усугубляется тем, что по прочтению Агриколы возникает впечатление — у него главной целью была выплавка золота, ну или серебра на худой конец. А медная руда содержит серебро в большинстве случаев (пусть даже в следовых количествах) и поэтому большая часть рецепта — выплавка серебра из медной руды.

Итак, цитируем рецепт:

К смеси, состоящей из трех частей обожженной свинцовой или медной руды и одной часто сырой руды, добавляют концентраты, полученные промывкой этой же руды, и шлаки. Все это закладывают в печь с постоянно открытым выпускным отверстием. Из этой шихты получают штейн, охлаждают его водой и обжигают. Четыре части его смешивают с одной частью сырых колчеданов и переплавляют в той же печи. Из этой шихты опять получают штейн.
….
Если в нем содержится больше количество меди, последнюю извлекают непосредственно после отжига и повторной плавки. Если же в штейне содержится немного меди, то он подвергнется обжигу, но плавка его производится с добавлением небольшого количества мягкого шлака. При этом способе расплавленный свинец на переднем горне поглощает серебро. Из колчеданов, плавающих поверх переднего горна, в третий раз делают штейн и, после обжига и плавки, из него извлекают медь.
….
Чистая медная руда независимо от того, имеет ли она цвет меди, окрашена ли малахитом или азуритом, имеет ли цвет свинца, коричневый или черный цвет — плавится в печи, выпускное отверстие которой закрывается лишь на весьма короткий срок или же постоянно открыто … Если руда содержит много серебра, то большая часть его поглощается расправленным свинцом на переднем горне; остаток же вместе с медью продается владельцу завода, где отделяют серебро от меди.
….
В случае, если такая руда содержит некоторые ископаемые вещества, трудно поддающиеся плавке, как то: колчеданы, цинковые (или кобальтовые) руду, или же представляют собой руду, из которой получают железо, то к ней добавляют сырой легкоплавкий колчедан и шлаки и ведут плавку на штейн. Последний обжигается столько раз, сколько требуется, а медь извлекают из него путем повторной плавки. Если же в штейне содержится некоторое количество серебра, для извлечения которого нужен свинец, то последний прежде всего помещают на переднем горне и, будучи расплавлен, он поглощает серебро.
….
Сырая медная руда низшего качества, имеющая пепельный цвет, или пурпурный, или же черноватый или местами синий, плавится по способу, принятому в Тироле в печи с постоянно открытым выпускным отверстием. К сырой медной руде, взятой в количестве, достаточным для наполнения 18 сосудов (по семь римских модулей), добавляют три тачки свинцовых шлаков, одну тачку сланцев, 20 фунтов легкоплавких камней, а также немного концентратов, полученных из медного шлака и настылей. Все это он плавит в течении 12 часов и получает 6 центнеров первичного штейна и 1/2 центнера смеси, скапливающейся на поду переднего горна и представляющий собой наполовину сплав меди с серебром. В каждом центнере штейна содержится 1/2 фунта серебра.
….
Второй плавильщик извлекает серебро из первичного штейна, переплавляя его со свинцом … Смесь плавят в течении 12 часов и получают 13 центнеров третьего штейна и 11 центнеров смеси меди, свинца и серебра.
….
Третий плавильщик берет 11 тачек третьего штейна, добавляет три тачки трудноплавких шлаков с незначительным содержанием серебра вместе со шлаками, полученными при плавке второго штейна, и концентратами, полученными от промывки настылей, обычно образующихся в это время. После плавки этой шихты получают 12 центнеров четвертого штейна, имеющего название «твердого штейна» и 15 центнеров трудноплавких шлаков. Эти штейны первый и второй плавильщик добавляет к первому и второму штейну при их переплавке. Из 11 тачек четвертого, твердого штейна после трехкратного обжига получают так называемый последний штейн, 1 центнер которого содержит только 1/2 унции серебра. Эти шлаки, как я уже сказал, третий плавильщик добавляет при переплавке третьего штейна.
Из последнего штейна после трехкратного обжига и переплавки получают черновую медь, из которой получают чистую медь … Полученные ковриги после семикратного обжига переплавляются, при этом выделяется медь. Ковриги из меди переносят в другую печь, где подвергают плавке в третий раз для того, чтобы в материале, полученном на поду печи содержалось больше серебра, чем в верхней части.

Итак, что можно сказать по этим рецептам?

Во-первых — для выделения серебра к медной руде добавлялся свинец, и часть свинца оставалась в меди. Свинец в малых количествах не влияет на качество оловянной бронзы, но в латуни или в чистой меди он сильно портит качество.

Во-вторых — основные техпроцессы это обжигание-плавка-обжигание-плавка. Обжиг нужен для того, чтобы некоторые вещества выделились в газовую фазу и улетели (например, мышьяк), чтобы некоторые компоненты окислились и перешли в другую форму и чтобы в из карбонатов удалить углекислоту (перевести в углекислый газ). Поэтому так часто обжигают промежуточный штейн и поэтому шлак используют много раз — чтобы он впитывал примеси.

Ну что же, мы в результате имеем медь.
Это не чистая электролитическая медь. И это даже не химически чистая медь. В ней хватает висмута и свинца, чтобы создать проблемы при волочении проволоки. Однако. скорее всего проволоку сделать можно было бы. Не очень тонкую, но возможно.
Хотя есть также подозрения, что такая медь обрабатывалась никак не лучше римской. Историки на эту тему почему-то молчат, видимо именно историей технологий мало кто занимается.

В любом случае попаданцу придется освоить хотя бы химические методы очистки меди, если его цель — не проволока, а провод.

Поэтому эта статья не о том, как выплавлять медь. Статья о том материале, который получит попаданец в древние времена. И хотя тот металл назывался «медь», в нем было достаточно отличий от того металла, что мы [...]]]> Медь известна человечеству с очень и очень давних времен, и очень сомнительно, что попаданец окажется во временах, когда медь недоступна.

Поэтому эта статья не о том, как выплавлять медь.
Статья о том материале, который получит попаданец в древние времена. И хотя тот металл назывался «медь», в нем было достаточно отличий от того металла, что мы привыкли использовать…

Начнем с того, что вообще понятие «медный век» оно растяжимое.
Там, где он был — он существовал, как правило, параллельно с каменным. Но во многих цивилизациях он вообще отсутствовал, там сразу встал бронзовый век.

Как вообще такое могло произойти?
Дело в том, что там, где существовал чистый медный век — он был без выплавки меди.
Так как планета была нетронута, то хватало мест, где сверху лежали медные самородки. Их сначала перековывали в холодном виде, а потом стали разогревать — но именно в этом месте и начались приключения. То есть еще при разогреве, без плавки!

Медь можно подвергать отжигу.
Если медь нагреть примерно до 600^oC (докрасна), а потом резко охладить, опустив в холодную воду, то медь станет очень мягкой. Ситуация абсолютно обратная, чем с закалкой стали. Но тем не менее, достаточно удобная. Если из такой меди отформовать что требуется и нагреть ее до 400^oC, оставив остывать на воздухе, то медь станет куда тверже.

НО! Описывая отжиг, нужно помнить, что когда мы говорим «медь», мы подразумеваем современную электролитическую медь, с чистотой 0.05-0.1% примесей. Вообще, если вы сейчас захотите купить самую грязную медь, то в ней будет максимум 1% примесей и сейчас такая медь идет разве что на бронзу для памятников.
Но лично я не вижу способов получить в древнем мире такую чистоту. Даже если вам повезло и вы для выплавки используете самородную медь, в ней будет 2-5% всего разного.

Например, в самородной меди обязательно есть свинец и висмут.
Все бы ничего, если бы эти два элемента даже в тысячных долях процента не уничтожали пластичность меди. То есть можно забыть про прокатку или волочение. При этом эвтектика Cu-Bi плавится начиная от 270^oC, а Cu-Pb при 330^oC.
То есть — если мы возьмем самородную медь и попытаемся выковать из нее топор, то у нас, в общем, все получится.
Но если мы захотим сделать из нее провода методом волочения, то мы не можем сделать отжиг, чтобы медь стала пластичной. Потому что при такой температуре расплавится висмут и сделает нашу медь все равно хрупкой.

При этом для меди можно сделать наклеп — то есть механическая ковка увеличивает прочность меди и уменьшает пластичность. При этом может дойти до того, что дальнейшая обработка меди будет невозможна. Ну а отжиг для восстановления пластичности… Ну, вы поняли?

Поэтому медь не была настолько удобным металлом.
Древние кузнецы были очень и очень квалифицированными специалистами. Они балансировали на грани пластичность-прочность. Как я понимаю, они должны были нагревать самородную медь до температуры в районе 250^oC, при которой ее легче было ковать, но висмут в ней еще не расплавлялся. И без термометра. И ориентируясь на утерянные сейчас приметы.

Такая ситуация продолжалась достаточно долго — это и был классический медный век.
После чего произошел скачок — медь научились плавить.
Для меди это 1083^oC, что очень нетривиально по тем временам, древняя керамика не прогревалась до такой температуры. Это был самый настоящий хай-тек, полный ухищрений, о которых мы сейчас и не догадываемся.

Но что произошло при этом?
Изменилась технология получения медного инструмента.
Медь стали отливать в формы — и уже на отлитом образце можно было делать наклеп для упрочнения. Кузнецы стучали молотками по выплавкам, опять странное на первый взгляд смешение технологий.

Но кроме как на отливки эта медь была мало на что годна. В то время, когда благополучно волочили золотую проволоку 0.3 мм (Ур, 3 тыс лет до нашей эры), для получения медной проволоки лист резался на узкие полоски. Телеграф для фараона задерживается.

Кроме примесей висмута и свинца, которые отрицательно влияют на свойства меди и которых в современном металла допускается не больше 0.002%, отрицательно влияет еще и кислород. При 0.1 — 0.2% кислорода медь опять нельзя волочить или прокатывать, кислород делает медь хрупкой. Но кроме прочего, медь с кислородом нельзя нагревать в восстановительной атмосфере (например СО), кислород при этом восстанавливается и внутри металла образовываются газы, которые дают трещины вплоть до разрушения детали. Все слышали про провода из «бескислородной меди»?

В общем, древняя медь была хрупкой и непрочной. Паровой котел из такой меди сделать, в общем-то, можно, но давление там будет смешное. А также — смешная мощность и мизерный КПД. Такую вещь стоит строить, только если четко рассчитать экономический эффект. И главное — решить зачем вообще строить паровик в такой древности.

Конечно, постепенно методы получение меди улучшались.
Например, Агрикола в классическом труде «De Re Metallica Libri» (1556 год) описывает уже достаточно сложный процесс выплавки меди — с несколькими пережиганиями по 6-8 часов. Руду смешивают с целым списком добавок и получают медный штейн. Далее, в зависимости от качества руды, этот штейн могут переплавлять с добавками еще три раза. То есть медь хорошего качества получается только после третьей плавки, а ведь с каменным углем тогда было все совсем плохо!
Такая медь уже может годиться для волочения, но и цена у нее недетская.

Однако, плавка меди при наличии примесей дала очень приятный результат — когда примесью стало олово. Появилась классическая бронза и мир перешел в бронзовый век. Появилась и латунь, но качество ее было не лучше, чем у меди. Просто потому, что оловянной бронзе висмут со свинцом не страшны, а латунь унаследовала недостатки чистой меди.

Итак, услышав слово «медь» попаданец первым делом хватается за электричество.
Гальванический элемент из древней меди получится.
Что дальше с ним делать?
Нарезать провода из полосок? Сделать генератор?

Тут нужно вспомнить еще об одной особенности меди — электропроводности.
Сейчас медные провода везде. Но опять-таки — их делают из чистой меди, причем из самой чистой, у которой 0.05% примесей.
Это происходит потому, что малое электрическое сопротивление характеризует только химически чистую медь, а малейшие примеси Bi, Pb, Sb, As убивают эту электропроводность на корню. Только 0.2% кислорода подсаживают электропроводность в два раза.

Итак, мы хотим телеграф в Древнем Египте?
Из-за низкой электропроводности провода придется делать толстыми. Но это не беда — ведь волочить мы их не сможем, они все равно будут рублеными из листа неясной толщины. Километр телеграфа (два провода) обойдутся в такую сумму, что дешевле будет проложить очень тонкую золотую проволоку…

Латунь — это всего лишь «цинковая бронза»…

С одной стороны все предельно просто — нужно в медь добавить цинк. Но, как всегда, все совсем не так просто. Давайте полюбуемся на диаграмму сплава медь-цинк. [...]]]> Слово «бронза» обозначает металл, в котором большую часть занимает медь, а остальное добавки цветных металлов.
Но есть бронзы, которые имеют собственные названия.

Латунь — это всего лишь «цинковая бронза»…

С одной стороны все предельно просто — нужно в медь добавить цинк. Но, как всегда, все совсем не так просто.

Давайте полюбуемся на диаграмму сплава медь-цинк.
Тут есть классические фазы — альфа, бета и гамма.
Сначала про гамма-фазу. Она появляется после того, как процент цинка подберется к 50% и гамма-фаза очень хрупкая. Поэтому вы не найдете в продаже латуни, у которой цинка больше, чем 45-47%.
Бета-фаза тоже имеет уменьшенную пластичность, но не такую, как у гамма-фазы. Такая латунь очень прочная и не очень пластична, ее мало используют.
Поэтому распространения имеют латуни с содержанием цинка до 39%, в них однородная альфа-фаза. А так как она однородная, то никакой закалки или отпуска (вот как у алюминиевой бронзы) у них быть не может. Однако, если латунные детали формуются в холодном состоянии, то в них остаются очень большие внутренние напряжения, которые могут даже дать трещины при хранении на открытом воздухе. Поэтому делается отжиг при температуре не меньше 270^oC

Латунь — сплав очень удобный в эксплуатации. Он отлично сваривается и паяется и в современном мире не такой дорогой как классическая оловянная бронза. Если оглянуться вокруг — есть куча латунных деталей. Всякие задвижки-щеколды-дверные петли и дверные ручки — это все латунь. Если разобрать электрическую розетку, то желтый металл внутри — это латунь. Контактные площадки в электрочайнике — опять латунь.

Если оглянуться в древность, то цинк был получен только в 1746.
Однако, именно латунь, как сплав цинка и меди был известен еще в Древней Греции, Древнем Египте, Древнем Китае и Древней Индии. Ответ очень прост — для сплавов не использовали цинк, а использовали минералы, содержащие оксид цинка, которые при выплавке восстанавливались до чистого цинка. Да, они были дорогими и даже очень дорогими. Например, в Древнем Риме как источник цинка брали минерал смитсонит, который сам по себе очень красив и может использоваться как отделочный камень. Поэтому латунь была дороже оловянной бронзы.

Однако, из нее много чего делали, сплав ведь красивый и похож на золото. Из латуни отливали кубки и чеканили монету, в Древнем Риме ее называли «аурихалк», и в истории были далеко не единичные случаи, когда из латуни делали фальшивые золотые монеты (последний раз — в 19 веке).
Однако, в древности в военном деле латунь почти не применялась.
Да и вообще кроме как на кубки или монеты мало где шла.
Тем не менее, это не такой дорогой металл, как золото, хотя золотой шлем или доспехи были делом обычным.
Более того — есть большое подозрение, что бронзовый век закончился из-за дефицита олова, и пришлось развивать металлургию железа, вместо чтобы переключиться на латунь.
Неужели в бочке меда есть ложка дегтя?

Да, есть.
И это тот недостаток, который не позволял чистой меди идти в военное дело, а использовали именно оловянную бронзу.
Дело в том, что медь очень чувствительна к некоторым примесям. Стоит только попасть в медь больше, чем 0.002% висмута, или 0.005% сурьмы. или 0.03% свинца — как медь резко теряет свою пластичность. Она трескается при нагрузках — при этом прочность ее остается невысокой, как у чистой меди. То есть из такой грязной меди можно только отливать (про прокатку, штамповку или волочение можно сразу забыть) — и при этом медь остается мягким металлом!

Но если в медь добавить олово и получить оловянную бронзу, то того же висмута без ущерба легко может оказаться и пол-процента, а свинец вообще добавляют в бронзу для повышения антифрикционности! Именно поэтому медный век как-то подозрительно быстро превратился в бронзовый, тянувшийся не одну сотню лет. Простота выплавки качественной бронзы просто поражает.

Но если рассмотреть латунь (как соединение меди с цинком), то тут все негативные воздействия висмута-сурьмы остаются точно теми же, что и в чистой меди (разве что свинец не настолько катастрофичен). Древняя латунь в эксплуатации такая же гадкая, как и древняя медь. И именно из-за совершенно крошечных добавок часто встречающихся в медных рудах.
Вся медь, которая доступна современному человеку — это медь электролитическая. На провода идет медь с количеством примесей 0.05%, а самая грязная медь (идет на бронзу для памятников) имеет 1% примесей. Число, просто недостижимое для древнего мира!

Да, древняя латунь будет доступна попаданцу.
Но что он собрался из нее делать?

Дверные петли? Она из-за примесей будет недостаточно прочной.

Элементы на кораблях? Даже современная латунь для этого не годится, для этого применяют специальную «корабельную латунь», в которой есть процент олова.

Латунные пружины? Три раза «ХА». Даже из самой чистой латуни пружина выйдет очень плохая. То есть одноразовая — после растяжения она в таком состоянии и останется. Сейчас для них используют сплав типа ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5, в котором 2% никеля, 2% алюминия, пол-процента магния и пол-процента кремния. И да — висмута не больше 0,002%, а сурьмы не больше 0,005%.
Да, этот сплав по-прежнему называется «латунь», но это совсем не «аурихалк», и просьба попаданцу об этом не забывать!

Если выйти на улицу и спросить «а вы знаете, что такое алюминиевая бронза? вы ею пользуетесь?» — то получите отрицательный ответ.

Однако, правда в [...]]]> Если у нас более менее получилась добыча электричества и заработал хоть небольшой алюминиевый заводик, то есть смысл изготовить алюминиевую бронзу.
Самое сложное здесь — получение алюминия, все остальное, можно сказать, примитивно…

Если выйти на улицу и спросить «а вы знаете, что такое алюминиевая бронза? вы ею пользуетесь?» — то получите отрицательный ответ.

Однако, правда в том, что мы все пользуемся предметами из алюминиевой бронзы уже много и много десятилетий. Слева вы видите фото такого предмета. И более того — все монеты красно-желтого цвета во всем мире — это алюминиевая бронза. Именно она имеет этот «дорогой» цвет, напоминающий золото.
При этом алюминия тут нужно немного — например, в СССР монеты штамповали из сплава БрА5, в котором алюминия только 5%. И нельзя сказать, что монеты настолько мягкие, карманники легко режут кошельки заточенной монетой, что вряд ли было бы возможным, если бы монеты были чисто медными.
И никакого дефицитного олова! Это олова на нашей планете 47-й по распространенности металл, а алюминий — первое! Вообще в земной коре больше, чем алюминия, только кислорода и кремния.

Если сравнивать алюминиевую бронзу с оловянной, обнаруживаются как плюсы, так и минусы.

Алюминиевая бронза во много раз более коррозионно стойкая, чем оловянная, из нее даже изготавливаются судовые винты и валы, десятилетиями работающие в морской воде. Вообще если на корабле есть трубопровод, через который течет соленая заботная вода — он из алюминиевой бронзы, как и все клапана и задвижки на нем.

Она также более механически прочная и имеет антифрикционные свойства, поэтому из нее часто изготавливают разные втулки, шестеренки, фланцы, посадочные седла, и даже пружинные элементы.

Она жаропрочная (температура плавления — в районе 1050^oC, немного падает с увеличением процента алюминия). Разница в температуре плавления в 100^oC по сравнению с оловянной бронзой в древности будет более чем заметна, но тут уже ничего не сделать.

А недостатки — не только температура плавления. Для того, чтобы получить качественную бронзу, нужно многократно переплавлять сплав. Это трудоемко и большие затраты дорогого топлива.
Также из этой бронзы нужно отливать с головой — у нее очень большая усадка и ее нужно рассчитывать.
Эту бронзу нельзя использовать внутри котлов паровой машины — при температуре перегретого пара больше 200^oC у нее коррозионная стойкость резко падает.

И еще — свойства бронзы очень сильно зависят от процента алюминия.
Как видно из диаграммы, при 10% и выше алюминия образуются вета- и гамма- фазы, так же как в железе при разных температурах.
Она уже не годится для штамповки, она очень твердая и пластичности в ней не наблюдается, да и пружину из нее не сделать, сильно хрупкая. И что самое интересное — такую бронзу можно закаливать при температуре плюс-минус 900^oC, то есть сразу после отливки.

И если сравнить внутреннее строение — оно очень похоже на мартенсит, потому что вета-фаза при быстром охлаждении превращается в игольчатую структуру.

Сейчас алюминиевая бронза применяется много чаще, чем оловянная — просто потому, что она заметно дешевле.

Однако, судить о полезности ее для попаданца сложно.
Весь вопрос упирается в алюминий.

В реальном мире алюминиевая бронза появилась в 1865 году (еще до изобретения в в 1886 году электрического получением алюминия). Поэтому сначала начал использоваться не алюминий как таковой, а именно алюминиевая бронза, для которой алюминия нужно совсем мало. Ведь цена алюминия тогда была соизмерима со стоимостью золота и на Всемирной выставке в Париже в 1855 г. алюминий был показан как металл для ювелирных изделий и демонстрировался под названием «глиний». На банкетах, чествованиях, торжественных приемах периода 1840—1860 гг., устраиваемых королями и императорами, для людей «королевской крови» на столы ставили приборы из алюминия, остальная знать пользовалась золотыми и серебряными ложками и вилками.

И даже после, когда уже появился надежный электрический метод получения алюминия, то окись алюминия восстанавливалась не до металлического алюминия в привычном нам виде, а в виде алюминиевой бронзы, для этого были созданы специальные печи:

В эту конкретную печь загружали смесь окиси алюминия (специально очищенной глины), угля и обрезков меди. На электроды подавали ток напряжением 50-60 вольт и силой тока 5000-6000 ампер (!). В результате ее работы за 1.5 часа можно было получить до 7.5 кг алюминиевой бронзы с содержанием алюминия 20-30%.

При этом алюминий в чистом виде промышленно не производился — только алюминиевая бронза.
И такая ситуация просуществовала до 1890 года, но в заметных количествах чистый алюминий пошел только к 1909 году.

Я это все пишу к тому, что алюминиевая бронза появилась в аккурат тогда, когда появились технологические возможности ее производить. Если попаданец и сможет передвинуть эти сроки, то всего на пару лет. Уж слишком много развития должна пройти электротехника для получения алюминия.

P.S. Если взять наоборот — много алюминия и добавить чуть-чуть меди, то мы получим дюралюминий. Но это уже совсем другая песня…

Поэтому вольфрам если и где использовался, так это в Китае — в персиковой краске для фарфора, [...]]]> Несмотря на то, что первый вольфрам был получен в 1783, его фактически не использовали много лет.
Удивительного мало — металл, конечно, пластичный, но и очень твердый, а еще — самый тугоплавкий из всех металлов: 3380°C это вам не шутки.

Поэтому вольфрам если и где использовался, так это в Китае — в персиковой краске для фарфора, где красивый цвет давал оксид вольфрама. Хотя те, кто сотни лет расписывал фарфор, об этом не догадывались.

Все изменилось в 1900 году, когда появились первые стали с вольфрамом.
Однако, нас интересует чистый вольфрам, а точнее — как можно произвести из него тонкую проволоку для нитей накала? Нам ведь кроме электронных ламп неплохо было бы производить и простые осветительные лампы накаливания…

Первые лампы накаливания были с угольными нитями (1878 год). Мы не будем вспоминать наработку на отказ такой лампы, проблема была в другом — энергоэффективность оказалась всего 1 люмен на ватт. Лампочки были тусклые и жрали много, и 20 лет исследований довели эффективность аж до 3 люмен/ватт. При этом у самой простой современной лампочки накаливания — 12 люмен/ватт.

Естественно, попытки заменить уголь предпринимались год за годом. в конце 19 века начали выпускать лампы с нитью из осмия, а с 1903 года — из тантала (7 люменов/ватт).

Нить накаливания из вольфрама удалось сделать только в 1904 году, получив заветные 12 люмен/ватт, а специальные высоковольтные лампы имеют даже 22 люмен/ватт.

Какими же методами этого достигли?
Существует несколько подходов к производству нитей накаливания.
Скажу сразу — простое волочение здесь не подходит. Конечно, были попытки расплавить вольфрам в электрической дуге и работать с этой капелькой, пока она горячая. И все равно — необходимая нам очень тонкая проволока не получалась, потому что при застывании в вольфраме образовывались достаточно крупные кристаллы и вольфрам становился хрупким. Да и вообще — это не наш метод. А какие наши?

Метод раз.
Разработан в 1906 году. Черный вольфрамовый порошок очень тонкого помола смешивался с декстрином или крахмалом до образования пластичной массы. Гидравлическим давлением эта масса продавливалась через тонкие алмазные сита. Получающаяся нить оказывалась достаточно прочной для того, чтобы быть намотанной на катушки и высушенной.
Далее нити разрезались на «шпильки», которые нагревались в атмосфере инертного газа до температуры красного каления для удаления остатков влаги и легких углеводородов. Каждая «шпилька» закреплялась в зажиме и нагревалась в атмосфере водорода до яркого свечения пропусканием электрического тока. Это приводило к окончательному удалению нежелательных примесей. При высоких температурах отдельные маленькие частицы вольфрама сплавляются и образуют однородную твердую металлическую нить. Эти нити эластичны, хотя и хрупки.
Метод несложный (относительно), но имеет недостаток. Дело в том, что полностью органику выжечь не удавалось и остатки углерода постепенно выходили из нити и оседали на стенках колбы и лампа «темнела». Естественно, такие вольфрамовые нити мало применимы в электронных лампах, а только в лампах накаливания.

Метод два
Разработан Юстом и Ханнаманом. Угольная нить диаметром 0.02 мм покрывалась вольфрамом путем накаливания в атмосфере водорода и паров гексахлорида вольфрама. Покрытая таким образом нить нагревалась до яркого свечения в водороде при пониженном давлении. Вольфрамовая оболочка и углеродное ядро полностью сплавлялись друг с другом, образуя карбид вольфрама. Получающаяся нить имела белый цвет и была хрупкой. Далее нить нагревалась в токе водорода, который взаимодействовал с углеродом, оставляя компактную нить из чистого вольфрама.
Этот метод дает куда более качественные результаты, но его сложность!..

Метод три
Разработан в 1909 году Уильямом Кулиджем. Вольфрам смешивался с амальгамой кадмия, из полученной пластичной массы изготавливалась проволока, и, когда ее прокаливали в вакууме, сначала кадмий, а потом ртуть полностью испарялись, оставляя тонкую нить из спеченного чистого вольфрама, который к тому же поддавался дальнейшей обработке.
Это — самый что ни на есть наш метод!
P.S. Я встретил в одном месте упоминание, что Кулидж потом усовершенствовал метод и обошелся без ртути. Каким образом это произошло я объяснений не нашел.

Метод четыре
Собственно, это современный метод производства вольфрамовых нитей (для справки).
На входе — порошковый вольфрам, получаемый восстановлением паравольфрамата аммония. Он должен иметь высокую чистоту и обычно смешивают порошки вольфрама разного происхождения, чтобы усреднить качество металла (экономика должна быть экономной). Но даже такое смешивание — занятие не простое, оно производится в мельницах и вольфрам достаточно сильно нагревается. Чтобы он не окислялся, в мельнице должна быть чисто азотная атмосфера.
Далее порошок прессуется гидравлическим прессом при 5.25 кг/мм²
Если порошки все же загрязненные, то прессовка получается хрупкой и для устранения добавляют органическое связуемое, в дальнейшем полностью окисляемое.
Потом — предварительное спекание и охлаждение штабиков в потоке водорода, их механические свойства улучшаются.
Но все равно — прессовки еще остаются достаточно хрупкими, и их плотность составляет 60–70% от плотности вольфрама, поэтому штабики подвергают следующему высокотемпературному спеканию.
Штабик зажимается между контактами, охлаждаемыми водой, и в атмосфере сухого водорода через него пропускается ток для нагрева его почти до температуры плавления. За счет нагревания вольфрам спекается и его плотность возрастает до 85–95% от кристаллического, в то же время увеличиваются размеры зерен, растут кристаллы вольфрама.
Затем следует ковка при температуре 1200–1500° С. В специальном аппарате штабики пропускаются через камеру, которая сдавливается молотом. За одно пропускание диаметр штабика уменьшается на 12%. При ковке кристаллы вольфрама удлиняются, создается фибриллярная структура. Именно эта структура не дают вольфраму быть настолько хрупким и его можно протягивать.
После ковки следует протяжка проволоки. Стержни смазываются и пропускаются через сита из алмаза или карбида вольфрама. Степень вытяжки зависит от назначения получаемых изделий. Диаметр получаемой проволоки составляет около 13 мкм.

Ну и напоследок кое-какие факты: из 1 кг вольфрама изготавливают 3,5 км проволоки. Это нити накаливания для 23 тысяч 60-ти ваттных ламп.

Алюминий для пападанца это такой рог изобилия, ништяков и эксклюзива, что»алюминий» и «золото» для него практически синонимы. Алюминий, например, это удивительная [...]]]> Легче перечислить те области нашей жизни, где алюминий не используется, чем те, где он практически незаменим.
Называя вещи своими именами, время, в котором мы сейчас живем, следовало бы назвать не железным веком, а алюминиево-пластмассовым…

Алюминий для пападанца это такой рог изобилия, ништяков и эксклюзива, что»алюминий» и «золото» для него практически синонимы.
Алюминий, например, это удивительная для аборигенов фурнитура и бижутерия, напоминающая серебряную, сверхлегкий доспех из алюминиевых сплавов(даже легче кожаного, но по защитным качествам приближающийся к стальному — недаром сейчас из сплавов системы AlZn делают противопульную броню), котлы, сковороды и другая походная посуда (по теплопроводности и прочности почти как медная, но меньше прогорает и легче раза этак в три) — у вояк и кочевников такие котлы и доспехи улетят как горячие пирожки, даже если брать по три веса золотом. Кроме того, алюминий это отличные провода (гораздо более доступные, чем медные, ведь медь и во времена попадания страшно дорога и не везде продается), разнообразные радиаторы, компонент ВВ, наполнитель для специальных красок и пластмасс, восстановитель для добычи всяких разных хитрых и редких металлов… Список можно без труда продолжать.
Так что если наш попаданец овладел электричеством, то ему самое время заняться добычей этого важнейшего металла.

С самого открытия металла и по наше время для его добычи использовались отнюдь не кустарные, а очень сложные технологии, высокие давления и температуры, дефицитные материалы и большие заводы. Но самое удивительное, что нет никаких принципиальных препятствий для его производства нашим попаданцем буквально на коленке, естественно, при условии что у него руки растут откуда надо, а на уроках химии он не спал и не пинал балду… Все упирается лишь в наличие электрогенератора постоянного тока. Остальные принадлежности попаданцу вполне доступны.

Но путь все же тернист, и на нем ожидают многочисленные засады

Металлургия алюминия неизбежно включает в себя две фазы.

Первая фаза — добыча и обогащение первичного сырья, то бишь отделение соединений алюминия от примесей. Хотя алюминий в природе находится в виде сложных соединений типа силикато-алюминатов, сульфатов и их гидратных комплексов(то бишь, содержащих химически свзяанную воду), ценность сырья всегда условно приято выражать в процентах содержания гидроокиси алюминия, или глинозема — Al(OH)₃.

Хотя мы все проходили в школе, что алюминий — «серебро из глины», в реальности добывать его из глины мало кому вообще приходит в голову. Сейчас мировая алюминиевая промышленность в качестве сырья предпочитает боксит — чрезвычайно богатый алюминием минерал, но, к сожалению, не везде встречающийся в нужном количестве. Единственное исключение — Россия, где РусАл господина Дерипаски, работая по уникальным советским технологиям и пользуясь халявным электричеством с сибирских ГЭС, до сих пор эксплуатирует богатейшие месторождения алунитов, апатитов и других бросовых пород, на которые во всем остальном мире из-за наличия богатых бокситовых залежей в странах третьего мира никто просто не обращает внимания.

Но попаданцу все-таки придется иметь дело с разнообразными сортами глины. Она обычно не так богата алюминием, как боксит(нужного глинозема, там обычно всего где-то 15-20%, хотя как повезет — в отдельных породах и до 80% может доходить), но зато есть абсолютно везде. Подходит практически любая, имеющая относительно стабильный состав.
Главные примеси — кремнезем(большинство), оксид титана, оксиды железа(не больно много, но мешаются невероятно на последующих стадиях производства, вызывая ненужную трату реактивов и мощности), щелочных и щелочноземельных металлов. А в примесных количествах там чего только нет — от органики до тяжелых металлов, и в принципе, после разделения всему этому попаданец может легко найти применение.
Способов отделения глинозема попаданцу доступно только два — кислотный и щелочной( соляная кислота с едким натром для него перестают быть проблемой, как только появился доступ к соли, и, опять же, к электричеству).

Первый способ — хорошенько прокипятить глину со щелочью в плотно закрытом а-ля автоклав железном котле. Плюсы — процесс идет довольно быстро и для него не нужны какие-то очень уж специфические условия. Глинозем растворится весь, а все железо останется в осадке. Минусы — нужна обязательно железная ёмкость(любую другую из доступных просто разъест), в раствор вместе с глиноземом попадет весь ненужный кремнезем, которого там ну очень много. Так что для его удаления придется титровать кислотой, получив, правда, замечательный побочный продукт под названием силикагель.

(Подробнее можно погуглить на тему «процесс Байера». Я рекомендую книгу «Металлургия алюминия», И.А. Троицкий, В.А. Железнов )

Второй способ — растворить в кислоте предварительно осторожно прокаленную для удаления связанной воды, увеличения поверхности и химической активности(т.н. «вскрытую») глину.
Плюсы — можно растворять в глиняной или стеклянной емкости, а весь кремнезем, которого в глине львиная доля, останется в осадке.
Минусы — просто так глину растворить не получится. Реакция пойдет невыносимо медленно. Кроме того, есть одна тонкость — диапазон температур для правильного прокаливания довольно узок (коридор градусов 200 начиная где-то с 300°С) и попаданцу придется определять его методом тыка. Глинозем же все равно растворится не весь, а всего где-то треть из того, что есть в глине, но зато растворится все железо и остальные сходно ведущие себя слабоосновные примеси. В итоге, как и в первом способе, скорее всего придется аккуратно осаждать всю эту прелесть небольшим количеством крепкой щелочи. Главное тут не пропустить момент начала выпадения осадка глиноземного геля. Тут ценным побочным продуктом будет осадок довольно чистой ржавчины — гидроксида железа, который после накопления, в конце концов, можно использовать, например, в качестве высокочистой железной руды.
(подробнее о кислотном способе можно почитать, например, вот в этих статьях:
Extraction of Alumina from Local Clays by Hydrochloric Acid Process, A.A. Al-Zahrani and M.H. Abdul-Majid,
Extraction of Alumina from Clays by the Lime-sinter Modification of the Pedersen Process. BY RAYMONLD. COPSON,JOHN H. WALTHALLA, TRAVIS P. HIGNETT, New York Meeting. February 1944)
Короче говоря, после первой фазы тем или иным способом попаданец получит не сильно большое (принимая во внимание количество переработанной глины), но все же приличное количество насыщенного раствора солей алюминия. Скорее всего, это будет хлорид AlCl₃.

Теперь начинается вторая фаза металлургии алюминия и наступает еще большее веселье — нужно как-то добыть сам металл!

Казалось бы, все просто — пускаем ток, и дело в шляпе.
Но тут ожидает самое главное разочарование — электролизом водного раствора при обыкновенных, доступных для попаданца источниках тока и оборудовании алюминий не получить. Слишком уж он активен, так что на электролиз попаданцу годится только расплав.
В наше время идут по самому рентабельному пути — перерабатывают руду по первому способу, доводя затем раствор до перенасыщения и добавляя затравку глиноземного геля. В результате весь чистый глинозем выпадает в осадок, его прокаливают и получают чистый оксид алюминия Al₂O₃, который и идет дальше на электролиз.
Окись алюминия — тугоплавкий огнеупор, и просто так за здорово живешь не расплавится. Тут нужно больше 2000°С. Поэтому независимо друг от друга сразу два инженера начала 20 века Холл и Эру придумали растворять его в расплаве криолита(это смешанный фторид алюминия-натрия состава Na₃AlF₆, из-за редкости приготовляемый искусственно), но все равно вести электролиз при ~900°С в графитовой ванне графитовыми же электродами.
Попаданцу, понятное дело, подобное не покатит. Работы со фтором ему не потянуть, фторидов взять негде, с постоянно горящим графитом напряги, да и 900 градусов в ванне как-то многовато. Ему бы что-нить поближе и подешевле, чтоб на дому.
Вот, например, хлорид уже есть — пускай он и будет, к тому же электролиз хлорида на треть более энергоэффективен.

Отлично, только тут ждет еще одна засада — хлорид алюминия, так же, как и хлориды магния и кальция, ужасно гигроскопичен, так что на воздухе сосет из него воду и просто расплывается в кашу, а при попытке прокалить разлагается, гад, на оксид и хлороводород. В общем, нужна безводная соль. Как же её получить? Из водного раствора — никак.
В нашей реальности корпорация Alcoa провела разработки на эту тему и самое простое, что они придумали, это обрабатывать глинозем смесью хлора с хлороводородом в кварцевой печке при температуре выше 1000°С. Безводный хлорид потом конденсируется в герметичном холодильнике.
Такое попаданцу тоже уж точно не подойдет — кварцевая печка на ближайшем базаре не продается, а чтобы самому её сделать, надо сначала пуд соли съесть. Да и герметичность надо как-то обеспечивать…
Кажется тупик. Не видать бедолаге алюминия, как своих ушей, а он уже и губы раскатал…

Попаданец с горя напивается, и, мучимый похмельем, решает на следующий день отмокнуть в лохани. Заодно и помыться можно. Он берет кусок собственноручно сваренного мыла, до скрипа надраивается мочалкой, и матеря про себя местную жесткую воду, тянется за следующим куском, попутно разгоняя к краям лохани все, что осталось от его произведения — покрывающие всю поверхность воды, абсолютно не желающие ни мылиться, ни растворяться, ни даже просто смачиваться водой легкие белые катышки.

И тут вдруг он, подобно Архимеду, выскакивает голый из лохани с криком «Эврика!», ведь решение головоломки с алюминием как раз в этих катышках и заключается.
Знакомьтесь: алюминиевое мыло, старший кузен тех самых белых катышков, то бишь «мыл» магния и кальция!

Фишка в том, что большинство высокомолекулярных органических кислот (в просторечии именуемых «жирными» по своему производному — жирам) дают со всеми металлами, кроме щелочных, абсолютно нерастворимые в воде соли. Больше того — эти «мыла» с водой даже не смешиваются, и в своем составе химически связанной воды абсолютно не содержат. Это свойство, повсеместно используемое химиками, делает жирные кислоты идеальным экстрагентом для смешанных водных растворов металлических солей. Кроме всего прочего, эти «мыла» всплывают еще и в очередности, строго соответствующей ряду напряжений металлов. То бишь, пока не выйдет весь алюминий, кальций и магний так и останутся плавать. И это тоже еще не все! Ионы щелочных металлов здорово подвижны. Поэтому если теперь нагреть мыло с безводным хлоридом щелочного металла(а лучше их смесью), натрий или калий перейдут в мыло, поменявшись с алюминием, а тот уйдет в смесь хлоридов, давая очень легкоплавкую тройную эвтектику AlCl₃-KCl-NaCl(при оптимальном процентном соотношении солей плавится всего при 70С!!!). И заметьте себе — от воздуха она сверху все еще закрыта еще твердым алюминиевым мылом!

(подробнее об экстракции алюминия через соли жирных и других органических кислот можно почитать здесь:
US patent 4415412,
«Экстракция металлов некоторыми органическими катионобменными реагентами», Э.Н. Меркин, Москва, 1968,
а также, как всегда, спросить гугл на тему «стеарат(или, к примеру, пальмитат) алюминия»  )

Короче говоря, попаданец, выскочив из лохани, доливает в горшок с раствором хлорида алюминия раствора обычного натриевого мыла, отделяет всплывшее мыло алюминиевое, сушит, накладывает в широкий горшок поверх хорошо прокаленной смеси калийной и поваренной солей, греет на водяной бане и через некоторое время сует туда два электрода.
Придя с обеда, он обнаруживает на нижнем, стальном(а лучше свинцовом), долгожданный слой алюминия! Бинго!

Конечно, все вышеописанное довольно далеко от идеала экономичности. Электричества, соли и мыла нужно на первых порах очень много. Но потом, после оптимизации процесса, реактивы регенерируются, к тому же имеются сами по себе ценные побочные продукты — силикагель, оксид титана, шламы…

Но вот зато когда наконец продается с аукциона (буквально за мешок золота:)) первый алюминиевый котел, попаданец забывает обо всех пройденных терниях, и его маленькая мастерская чудес переходит на совершенно новый уровень этих самых чудес!

А это однозначно окупает все затраты.

И, естественно, свойства металла определяют и сложности с его получением…

Во-первых, нужно найти руду. Это всего два минерала — шеелит (вольфрамат кальция CaWO4) и вольфрамит (вольфрамат железа и [...]]]> Вольфрам — самый тугоплавкий металл, температура плавления 3380°C. И этим определяется его область применения. Также невозможно построить электронику без вольфрама, даже нить накала в лампочке — вольфрамовая.

И, естественно, свойства металла определяют и сложности с его получением…

Во-первых, нужно найти руду. Это всего два минерала — шеелит (вольфрамат кальция CaWO₄) и вольфрамит (вольфрамат железа и марганца — FeWO₄ или MnWO₄). Последний был известен с 16 века  под названием «волчья пена» — «Spuma lupi» на латыни, или «Wolf Rahm» по-немецки. Этот минерал сопровождает оловянные руды и мешает выплавке олова, переводя его в шлаки. Поэтому найти его возможно уже в древности. Богатые вольфрамовые руды обычно имеют в своем составе 0,2 — 2 % вольфрама. В реальность вольфрам был открыт в 1781 году.

Однако — найти это самое простое, что есть в добыче вольфрама.
Дальше — руду нужно обогатить. Тут есть куча методов и все они достаточно сложные. Во-первых, конечно флотация. Потом — магнитная сепарация (если у нас вольфрамит с вольфраматом железа). Далее — гравитационная сепарация, ведь металл очень тяжелый и руду можно промывать, примерно как при добыче золота. Сейчас еще используют электростатическую сепарацию, но вряд ли метод пригодтся попаданцу.

Итак, мы отделили руду от пустой породы. Если у нас шеелит (CaWO₄), то следующий шаг можно пропустить, а если вольфрамит — то нам нужно превратить его в шеелит. Для этого вольфрам извлекают содовым раствором под давлением и при повышенной температуре (процесс идет в автоклаве) с последующей нейтрализацией и осаждением в виде искусственного шеелита, т.е. вольфрамата кальция.
Возможно также спекание вольфрамита с избытком соды, тогда получаем вольфрамат не кальция, а натрия, что для наших целей не настолько существенно (4FeWO₄ + 4Na₂CO₃ + O₂ = 4Na₂WO₄ + 2Fe₂O₃ + 4CO₂).

Следующие два этапа — выщелачивание водой CaWO₄ -> H₂WO₄ и разложение горячей кислотой.
Кислоты можно брать разные — соляную (Na₂WO₄ + 2HCl = H₂WO₄ + 2NaCl) или азотную.
В результате выделяют вольфрамовую к-ту. Последнюю прокаливают или растворяют в водном р-ре NH₃, из к-рого выпариванием кристаллизуют паравольфрамат.
В результате возможно получить основное сырье для получения вольфрама — триоксид WO₃ с неплохой чистотой.

Конечно, есть еще метод получения WO₃, использую хлориды, когда вольфрамовый концентрат при повышенной температуре обрабатывается хлором, но для попаданца этот метод простым никак не будет.

Оксиды вольфрама можно использовать в металлургии как легирующую присадку.

Итак, имеем триоксид вольфрама и остался один этап — восстановление до металла.
Здесь есть два метода — восстановление водородом и восстановление углем. Во втором случае уголь и примеси, которые он всегда содержит, вступают в реакции с вольфрамом, образуя карбиды и другие соединения. Поэтому вольфрам выходит «грязным», ломким, а для электроники очень желателен именно чистый, потому что имея всего 0.1% железа, вольфрам становится хрупким и из него нельзя вытянуть тончайшую проволоку для нитей накаливания.
Техпроцесс с углем имеет и еще один недостаток — высокую температуру: 1300 — 1400°C.

Однако, производство с восстановлением водородом тоже не подарок.
Процесс восстановления происходит в специальных трубчатых печах, нагретых таким образом, что по мере продвижения по трубе «лодочка» с WO3 проходит через несколько температурных зон. Навстречу ей идет поток сухого водорода. Восстановление происходит и в «холодных» (450…600°C) и в «горячих» (750…1100°C) зонах; в «холодных» – до низшего окисла WO₂, дальше – до элементарного металла. В зависимости от температуры и длительности реакции в «горячей» зоне меняются чистота и размеры зерен выделяющегося на стенках «лодочки» порошкообразного вольфрама.

Итак, мы получили чистый металлический вольфрам в виде мельчайшего порошка.
Но это еще не слиток металла, из которого можно что-либо сделать. Металл получают методом порошковой металлургии. То есть его сначала прессуют, спекают в атмосфере водорода при температуре 1200—1300 °C, затем пропускают через него электрический ток. Металл нагревается до 3000 °C, при этом происходит спекание в монолитный материал.

Однако, нам скорее нужны не слитки и даже не прутки, а тонкая вольфрамовая проволока.
Как вы сами понимаете, здесь опять не все так просто.
Волочение проволоки производится при температуре 1000°С в начале процесса и 400-600°С — в конце. При этом нагревается не только проволока, но и фильера. Нагрев осуществляется пламенем газовой горелки или электрическим нагревателем.
При этом — после волочения вольфрамовая проволока покрыта графитовой смазкой. Поверхность проволоки необходимо очистить. Очистку производят с помощью отжига, химического или электролитического травления, электролитической полировки.

Как видно — задача получения простой вольфрамовой нити накаливания не так проста, как кажется. И тут описаны только основные методы, наверняка там куча подводных камней.
И, естественно, даже сейчас вольфрам — недешевый металл. Сейчас один килограмм вольфрама стоит больше $50, тот же молибден почти в два раза дешевле.

Собственно, есть несколько применений вольфрама.
Конечно, главных — радио и электротехника, куда идет вольфрамовая проволока.

Следующий — это изготовления легированных сталей, отличающихся особой твердостью, эластичностью и прочностью. Добавленный вместе с хромом к железу, он дает так называемые быстрорежущие стали, которые сохраняют свою твердость и заточки даже в накаленном состоянии. Из них изготовляют резцы, сверла, фрезы, а также другой режущий и буровой инструмент (вообще, в буровом инструменте очень много вольфрама).
Интересны сплавы вольфрама с рением — из него делают высокотемпературные термопары, работающие при температуре выше 2000°С, хотя только в инертной среде.

Ну и еще интересное применение — это вольфрамовые сварочные электроды для электросварки. Такие электроды — неплавящиеся и необходимо к месту сварки подавать еще металлическую проволоку для обеспечения сварочной ванны. Вольфрамовые электроды используются при аргонодуговой сварке — для сваривания цветных металлов таких, как молибден, титан, никель, а также высоколегированных сталей.

Как видно — производство вольфрама это не для древних веков.
Да и зачем там вольфрам?
Вольфрам возможно получать только с построением электротехники — с помощью электротехники и для электротехники.
Нет электричества — нет вольфрама, но и не надо.

Собственно, принцип действия способа прост — частицы разных минералов [...]]]> Рано или поздно попаданцу придется добывать цветные металлы. Как обогащать руду таких металлов?
А ведь часто бывает задача и посложнее — несколько цветных металлов нужно разделить из одной руды.
На первый взгляд кажется, что это нерешаемо для древнего времени, но существует достаточно простой способ — флотация…

Собственно, принцип действия способа прост — частицы разных минералов по разному смачиваются жидкостями. Поэтому, если руду измельчить до порошка и замочить, то одни элементы всплывут в пене, а другие осядут на дно. Собственно, на этом вся теория заканчивается.

Метод достаточно старый, но его использовали мало. Сначала была масляная флотация для разделения сульфидов. Это произошло только в 18-м веке и распространения не получило. С маслом, даже минеральным, работать неудобно.
Первый раз массово флотацию применили в 1860-м году, в Англии. Тогда в качестве жидкости взяли сырую нефть. Сначала частицы породы смешиваются с нефтью и требуемый минерал собирается в скопления. Потом водой элементарно вымывается пустая порода. Метод работал хорошо, но нефть — не самая дешевая вещь, а расход ее был большой. Тем более попаданец смог бы найти нефти применение поинтереснее.
Метод флотации совершенствовался — например, сначала пробовали кипятить шлам. Расход нефти уменьшился, но не так, чтобы можно было делать это в больших количествах.

Мы не будем возиться ни с маслом, ни с нефтью.
Мы сделаем установку для пенной флотации.

То есть нужна только вода. Сульфиды не смачиваются и остаются на стенках пузырьков пены, а пустая порода оседает на дно.
Весь вопрос в методе создания пузырьков воздуха.

Методов этих сейчас напридумано горы. И создание пузырьков подачей сжатого воздуха, и взбивание смеси руды и воды вентиляторами, и возникновение пузырьков в струях воды, и центробежные машины и, и, и….

Возьмем установку попроще. Измельченная до состояния порошка породу загружаем слева. Снизу подаем воздух (хотя бы мехами). То, что синее — это грубая ткань, для создания пузырьков. Сиреневое — это пена с обогащенной рудой. Пустая порода сползает в канаву справа.
Общая длина корыта — метра два.

Такую установку вполне можно сделать из дерева, ткани и кожи (для мехов). То есть этот метод будет доступен и в Древнем Египте.

Конечно, для разных типов минералов метод будет модифицирован. Разные породы нужно растирать до разного размера частиц — от 1 до 0.1 мм. Где пустая порода падает в отстойник, а где наоборот она в пене. Кое-какие руды нужно перед флотацией обрабатывать химически. Но это все тонкости.

Главное — этим методом можно обогащать десятки типов руд (сейчас через это проходит 1 мрд. тонн в год), так сейчас обогащают все медные, молибденовые и свинцово-цинковые руды, значительную часть бериллиевых, висмутовых, железных, золотых, литиевых, марганцевых, мышьяковых, оловянных, ртутных, серебряных, сурьмяных, титановых и других руд. Ну и в придачу кое-какие неметаллические руды.

Несмотря на несложность технологии, флотация для попаданца — окно в мир цветных металлов.

И на первый, и на второй вопрос есть простые ответы. Во первых — где взять. Само [...]]]> Сейчас кобальт как металл применяется во многих местах — как легирующую добавку к жаропрочным сплавам сплавам, в порошковом виде — как катализатор на химических производствах. Ну и зачем он нам мог понадобиться в средневековье и как его добывать вообще?

И на первый, и на второй вопрос есть простые ответы.
Во первых — где взять. Само название «кобальт» происходит от слова «кобольд», то есть злой горный гном. А назван он был потому, что при обжиге некоторых руд (таким образом, например, из свинца добывали примеси серебра) — некоторые руды металла не давали, а давали ядовитый дым. Сейчас мы знаем, что дым — это был мышьяк, а не происки гномов, травиших шахтеров. Но сами обжигать эти руды мы не станем — лучше купить уже обожженные, так называемую «цафру» (или «сафлор»).

Эти все названия очень древние и в средневековье попаданца поймут. Просто в средневековье не знали, что делать с цафрой кобальтовых руд (до 16 века), а в Древнем Египте попаданца не поймут, но там как раз цафру использовали без нас и ловить там попаданцу нечего. Использование кобальта — это из тех древних умений, что было позабыто в средневековье. Ну что же, напомним, тогда любили позабытые знания древних.

Итак, окислы кобальта в виде цафры мы имеем. Мы даже может восстановить их до металла — нагревая в горне с дутьём смесь цафры с углем и флюсом, но для наших целей это не надо. Дело в том, что именно окислы кобальта дают этот самый великолепный синий цвет, который мы видим на фарфоре.
И второе применение — добавка в стекло, которое после этого становится глубоко синим.
Ничего сложного, но очень привлекательный визуальный эффект.

Однако, если нам нужен кобальт для металлургии, то необходимо использовать процесс, придуманный для никеля.