Внесок М.В. Ломоносова в металургію

МІНІСТЕРСТВО РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

У СПРАВАХ ЦИВІЛЬНОГО ЗАХИСТУ, НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЙ ТА ЛІКВІДАЦІЇ НАСЛІДКІВ стихійних лих

Академія Державної протипожежної служби

Кафедра: Філософії

Дисципліна: "Філософія науки і техніки"

РЕФЕРАТ

На тему: "Внесок М. В. Ломоносова в металургію"

Виконав: викладач УНК ОНД

старший лейтенант внутрішньої служби А.М. Данилов

керівник:

Завідуючий кафедри

доктор філософських наук, професор В.М. Липський

Москва 2011

зміст

Вступ

З історії розвитку металургії в Росії

Михайло Васильович Ломоносов і металургія

М.В. Ломоносов "Слово про користь хімії"

висновок

Список використаної літератури

МЕТАЛУРГІЯ від грец. metallurgeo - здобуваю руду, обробляю метали, metallon - рудник, метал і ergon - робота) [metallurgy] - область науки і техніки і галузь промисловості, що охоплюють отримання металів з руд та інших матеріалів, а також процеси, пов'язані зі зміною хімічного складу, структури і властивостей металевих сплавів.

Про походження заліза, в безлічі згадується в літописах, наприклад те, що в Кандахарі під час його завоювання арабами був знайдений залізний стовп висотою в 70 ліктів. Хішам Ібн-Амір наказав відкопати його дощенту, при цьому було виявлено, що стовп був вкопаний ще на 30 ліктів в землю. Тоді він став розпитувати про нього, і йому повідомили, що один Тубба з Ємену вступив в їх країну разом з персами, і коли вони оволоділи Індією, то єменці відлили зі своїх мечів цей стовп і сказали: "Ми не хочемо йти звідси далі в іншу країну ", - і заволоділи Сінді. На жаль, на цьому обривається глава про залозі - кінець її загублений. Однак повідомлення про залізному стовпі Біруні марно віднесено до небилиці. Такий стовп вже в його час більше 600 років стояв в Індії. Він зберігся і до наших днів. Ось що пише Д. Неру в книзі "Відкриття Індії":

"Стародавня Індія домоглася, очевидно, великих успіхів в обробці заліза. Поблизу Делі височіє величезна залізна колона, яка має в глухий кут сучасних вчених, які не можуть визначити спосіб її виготовлення, оберігаючи залізо від окислення і інших атмосферних явищ".

Колона була споруджена в 415 р в честь царя Чандрагупти II, який помер в 413 р Спочатку вона перебувала на сході країни, була увінчана зображенням священного птаха Гаруди і стояла перед храмом. У 1050 цар анангу Пола перевіз її в Делі. Тепер вона стоїть на одній з площ індійської столиці. Темна поверхня колони на висоті людського зросту блищить.

З давніх часів стікалися до неї натовпу прочан - вважалося, що хто притулиться спиною до колони і охопить її руками, той буде щасливий. Колона важить близько 6,5 т, висота її 7,3 м, діаметр біля основи - 41,6 см, у верху-9,5 см. Вона виготовлена ​​майже з чистого заліза (99,72% заліза) і містить лише незначні домішки вуглецю, сірки і фосфору. Цим і пояснюється її довговічність і антикорозійна стійкість.

Стародавня Індія славилася мистецтвом своїх металургів. Про виплавці заліза в Індії говориться в брахманів - священних книгах, що належать приблизно до XIII-II ст. до н.е. Таким чином, до часу створення колони металургія Індії мала принаймні півтора тисячолітню історію і залізо стало таким звичним, що його вживали для виготовлення плугів. В наші дні навчилися робити і нержавіючу сталь, і залізо такої чистоти, який не знали стародавні металурги. І все-таки мистецтво старовинних майстрів гідно захоплення.

З питання про спосіб виготовлення знаменитої колони до сих пір немає єдиної думки. Деякі автори заявляють, що колона була відлита, інші припускають, що колона виготовлена ​​методом зварювання окремих криць масою по 36 кг і подальшої їх проковки, треті вважали, що стародавні металурги для отримання чистого заліза розтирали губку зварювального заліза в порошок і просівали його. А потім отриманий чистий порошок заліза нагрівали до червоного розжарювання і під ударами молота його частки злипалися в одне ціле - зараз це називається методом порошкової металургії. З таких шматків заліза, можливо, і складена величезна колона в Делі.

На сьогоднішній день загадка Індійської колони так і залишилася розгаданою, але хотілося б зупинитися докладніше на розвиток металургії в Росії і на вкладі Михайла Васильовича Ломоносова завдяки досягненням якого наша держава на десятки років випередило сучасників.

Людина навчилася отримувати залізо з незапам'ятних часів. Застосування метеоритного заліза - перший крок по шляху відмови від бронзи. З цього почався перехід від бронзового віку до залізного. Археологічні розкопки древніх поселень в центральній частині Росії, на Уралі, Україні, в Білорусії, Закавказзі і в ряді інших районів показують, що люди вже 2,5 - 3 тисячоліття тому вміли отримувати залізо з руд і виготовляти з нього зброю, знаряддя праці та предмети домашнього вжитку.

Пізніше чавун стали нагрівати в горні разом зі шматком залізної руди, що дозволило перетворити цей крихкий чавун в ковкий метал - в сталь, цілком придатну для виготовлення потрібних людині предметів побуту, знарядь полювання, війни. Кострова металургія змінилася горновий.

Поява в середині XIV ст. доменних печей відкрило можливості для значного збільшення випуску металу. Демидівська металургія знала крічное залізо, домниці, а потім домни, ливарний чавун, прокатне виробництво. В кінці XVIII ст. англійці вирвалися вперед: з'явилася тигельна плавка сталі. Нова технологія передбачала ведення процесу під силікатною шлаком, тобто під битим пляшковим склом.

Потрібно було знайти заміну деревного вугілля: розвиток металургії призвело свого часу до того, що в Англії та Ірландії ліси були практично знищені. Ще за часів Кромвеля там робилися спроби виплавляти доменний чавун спершу на кам'яному вугіллі, яким багата Англія, а потім і на кам'яновугільному коксі. В кінцевому рахунку двісті років тому була створена, як ми говоримо тепер, коксова доменна металургія. Поява доменної печі і бесемерівського конвертера, яким ознаменувалася нова ера в чорній металургії, одночасно означало і кінець тисячолітньої епохи "чистої" стали і початок нового періоду - "брудної" стали.

Легування заліза відкрило нову еру в металургії, а значить, і в сфері споживання її продукції.

У XVI - XVII ст. в Росії створюються перші залізоробні заводи. Вони будуються поблизу старовинних російських міст - Тули, Кашири, Серпухова, в Новгородському краї та інших районах країни. Уже до кінця XVII в. їх сумарна продуктивність досягає 150 тис. пудів. На початку XVIII в. Російська чорна металургія розвивається ще швидшими темпами. За Петра I Урал стає провідним гірничо-металургійного районом Росії. На Уралі виникли великі на той час залізоробні заводи - Каменський, Невьянськ, Уктусскій, Алапаївський і ін. Одночасно продовжується розширення і будівництво підприємств в центральній частині країни, поблизу Москви, Липецька, Воронежа, в північно-західних районах. Ці заводи згодом зіграли велику роль в матеріальному забезпеченні російської армії і флоту. Тільки один первісток уральської металургії - Каменський завод з 1702 по 1709 р випустив 854 артилерійські знаряддя і понад 27 тис. Пудів снарядів до них.

Зусилля металургів петровської епохи не були марними. Виплавка чавуну і виробництво заліза росли в першій чверті XVIII ст. стрімкими темпами, такс 30-х років XVIII і до початку XIX в. Росія займала 1-е місце в світі по виплавці чавуну, вивозила значну частину чавуну за кордон, в т. Ч. В Англію, де наприклад, за даними академіка С.Г. Струміліна, металургійна промисловість Росії справила в 1725 г.1165 тис. Пудів чавуну, тобто понад 19 тис. т. Продуктивність англійських заводів не перевищувало 17 тисяч тонн, а в 1740 р різниця між виробництвом чавуну в Росії і Англії вже налічувала понад 30 тисяч тонн. Таким чином, за чверть століття виробництво чорних металів в Росії збільшилася майже у вісім разів. В галузі чорної металургії наша країна вийшла в той час на перше місце в світі, залишивши позаду себе Англію, Францію, Німеччину та інші країни.

Ломоносов металургія гірничорудна справа

Металургійна техніка Росії в кінці XVIII в. не поступалася західноєвропейській, а багато в чому навіть перевершувала її. Уральські доменні печі, наприклад, вважалися в той час найбільшими в світі. Їх висота сягала 13 м, тобто була майже граничної для печі, яка працювала на деревному вугіллі. Найбільший діаметр такій печі (в розпарити) становив майже 4 м, а її тижнева вироблення досягала 200 - 300 т. Така висока продуктивність по свідченням відомого німецького історика металургії Л. Бека, була недосяжною тоді для найбільших англійських домен, що працювали на коксі.

У XVIII ст. були закладені основи науки про метал, створені перші технічні школи - початкові, середні та вищі - для підготовки кваліфікованих кадрів гірничозаводського справи.

"Раченьем і праць для сисканія металів вимагає широка і багата Росія. Мені здається, я чую, що вона до синів своїм віщає. Поперіть надію і руки ваші в моє лоно, і не мислите, що шукання ваше буде марно. Хімічне мистецтво в середину гір проникне і що в них лежить без користі очистить для множення нашого блаженства, і крім цього свого сильного в металургії дії, інші корисні тобі плоди принести постараємося ".

У Росії широкий розвиток гірничої справи та металургії почалося в правління Івана III Васильовича (1440-1505 рр.), Який зробив перші спроби промислово-технічного зближення з Європою, виписуючи звідти майстрів гірничої справи. У 1491 року в Печорський край була відправлена ​​експедиція для пошуку срібної руди. Експедиція з декількох російських і іноземних фахівців крім срібла відкрила на р. Цильме родовища міді, що дозволило Росії карбувати мідну дрібну монету з власного металу. До кінця XVI ст. гірський промисел і металургія широко поширюються по всій Росії. Найбільш бурхливий розвиток металургія і железоделательное виробництво отримали при Петра I (1672-1725 рр.).

З початку царювання Петра I видається Указ: "Шукати всякому литому і кованому залізу множення, і намагатися, щоб російські люди тим майстерністю були вивчені, щоб то справа в Московській державі було міцно". А для тих, хто намагався б приховати знайдені руди, Указом передбачалися "жорстокий гнів, невідкладне тілесне покарання і смертна кара".

У 1725 р за задумом Петра I створюється Академія, яка представляла в той час не тільки перший вищий науковий заклад країни, а й навчальний заклад, що включає в себе середню і вищу школи - гімназію і університет. З ініціативи Академії наук систематично організовувалися експедиції для вивчення природних багатств Росії, головним чином Уралу і Сибіру. Для цього потрібні були люди, досвідчені в інженерному майстерності, знають хімію, геологію, гірнича справа і металургію. Таких людей було вкрай мало. Тому Академія наук прийняла рішення послати за кордон для навчання хімії, гірничої справи та металургії трьох молодих вихованців академічного університету, що відрізнялися працьовитістю і відмінними здібностями. Серед них був і Ломоносов. Таким чином, робить висновок великий знавець творчості Ломоносова проф. Б.М. Меншуткин, "метою посилки М.В. Ломоносова за кордон було зробити з нього металурга, який умів би відшукувати руди і добувати з них метали. І все отримане їм освіту саме і було направлено до вироблення з нього ділового металурга". Крім того, і сам Ломоносов свого часу писав: "головне моя справа є гірнича наука, для якої я був навмисне до Саксонії посланий, також хімія і фізика".

Спочатку Ломоносов потрапляє в Марбург.В одному з найстаріших європейських університетів під керівництвом відомого німецького натураліста і філософа Християна Вольфа він поповнює свої знання в області наук про природу. Потім його шлях лежить в промисловий центр Німеччини - місто Фрейберг, відомий своїми гірськими та металургійними підприємствами. У 1766 р там була заснована найстаріша в Західній Європі вища технічна школа - Гірська академія, але батьком мінералогії в германии вважається Георгій Агрікола гірник і металург XVI ст., Німець за походженням. Він перераховував науки, знання яких необхідно для заняття гірським справою і отримання металів. Серед них філософія "щоб він міг знати походження і природу підземного світу", медицина, астрономія, наука чисел і вимірювань, архітектура, малювання і питання права.

У Фрейберзі Ломоносов навчається у одного з великих фахівців гірничорудної справи і металургії Йоганна Генкель. Він вивчає хімію, мінералогію, геологію, пробірна мистецтво, основи видобутку і переробки корисних копалин. Михайло Васильович часто відвідує металургійні заводи, шахти і рудники, розташовані в околицях Фрейберга, придивляється до роботи майстрів, знайомиться з дією металургійних печей та інших агрегатів.

У впертій навчанні минуло ще п'ять років. У 1741 р молодий вчений повертається на Батьківщину. З цього часу починається його кипуча і незвичайно різнобічна діяльність в Петербурзькій Академії наук, яка тривала чверть століття. Це були роки важкої праці і видатних відкриттів, багато з яких на цілі століття випередили свій час і понині вірно служать людству.

Однак найбільш активна діяльність Ломоносова в цій області почалася лише через два десятка років після повернення на батьківщину. У 1763 році в друкарні Академії Наук закінчено друкування книги М.В. Ломоносова "Перші підстави металургії, або рудних справ" написана ним ще в 1742 р

Готуючи рукопис до видання, вчений доповнив її двома "додатками": "Про вільний рух повітря, в рудниках прімеченном" і "Про шарах земних". У першому додатку М, В. Ломоносов виклав теорію природної вентиляції рудників, розроблену ним на основі законів гідростатики. У розділі "Про шарах земних" він розглянув деякі проблеми геології і виклав свої оригінальні уявлення про походження рудних родовищ і корисних копалин, зокрема торфу, кам'яного вугілля і нафти. У цій роботі вчений говорить, що пояснювати будову земних надр слід із застосуванням "високих" наук: механіки твердих і рідких тіл, металургійної хімії та геометрії. М.В. Ломоносов різко негативно відгукується про тих дослідників природи, які замість всебічного вивчення явищ природи займаються побудовою поверхневих гіпотез, заснованих на порожніх доводах або мрійливих припущеннях.

Ілюстрації до книги М.В. Ломоносова "Перші підстави металургії або рудних справ" (рудничні вентиляційні установки)

Праця "Перші підстави металургії, або рудних справ" представляє не тільки перелік різних рецептів в галузі металургії, але також автор привів в ній відомості про рудах, металах і горючих копалин, перерахував пошукові ознаки для рудних родовищ, рассматрел способи видобутку корисних копалин, дав опис рудничного обладнання, детально розповів про плавильних операціях і конструкціях плавильних печей і допоміжних пристроях.

Він узагальнив відомі відомості по пробірного і сухому методам аналізу і запропонував ряд нових аналітичних прийомів. Чіткість і обгрунтованість введеної Ломоносовим гірській термінології, сувора послідовність у викладі, доступність, критичне ставлення до усталених науковим уявленням, широкі узагальнення і нові, рекомендації - все це вигідно відрізняло монографію М.В. Ломоносова від багатьох виданих в той же період зарубіжних посібників з гірничої справи та металургії.

Книга в той час набула широкого поширення. На ній виховувалися сотні чудових російських металургів і гірських інженерів. Знаменитий академік Петербурзької академії наук М.В. Ломоносов першим дав правильне поняття про рудних жилах (скупченнях рудних покладів на поверхні або в надрах землі) і їх віці. Причину походження руд він бачив в діяльності підземних сил, в наслідках вивержень вулканів. Михайло Васильович розглянув властивості різних металів, описав способи їх отримання. Він постійно підкреслював, що наука повинна відповідати практичним завданням. Його роботи були написані для майстрів гірничої справи і з'явилися чудовим посібником для багатьох поколінь російських гірників і металургів.

Ломоносов глибоко вивчив досвід металургійного виробництва та розробки родовищ корисних копалин і виклав основи методів, практично застосовуваних в гірничій справі і металургії. Російський учений намагався виявити фізичну і хімічну сутність виробництва металів.

Описуючи практичні прийоми, виробничі установки і пристрої, він зумів відібрати найсуттєвіше, принципово важливе для здійснення того чи іншого процесу. Разом з тим Ломоносов вніс цілий ряд оригінальних пропозицій. Зокрема, він першим запропонував витягати метали з руд дією розчинів хімічних реагентів. Виробництво металів Ломоносов вважав найважливішим державним завданням. Не тільки в наукових працях, а й у віршах і одах Ломоносова, постійно звучить тема пошуку і використання мінеральних багатств Росії.

М.В. Ломоносов виявив ряд загальних закономірностей в природі, що лежать в основі сучасної науки і техніки. Ці закономірності є фундаментом, на якому будується наука про метали. Він встановив принцип збереження речовини і руху, справедливо названий "загальним природним законом". Основні ідеї цього найважливішого закону природи вчений неодноразово висловлював вже в перших своїх наукових роботах, що відносяться до 1741 - 1746 рр. Але найбільш чітко і повно цей закон був сформульований російським ученим в його чудовому листі до видатного математику Леонарда Ейлера, також прославленому петербурзькому академіку.5 липня 1748 Ломоносов писав: "Все що зустрічаються в природі зміни відбуваються так, що якщо до чого-небудь щось додалося, то це віднімається у чогось іншого. Так, скільки матерії додається якому-небудь тілу, стільки ж втрачається в іншого. "

Все життя Ломоносов працював не покладаючи рук, для користі і величі Вітчизни. Про боротьбу з ворогами своїми він писав: "За те терплю, що намагаюся захистити працю Петра Великого, щоб вивчилися росіяни, щоб показали свою гідність". І, звертаючись уже до історії і до майбутнього, говорив: "Восстани і ходи; повстань і ходи, Росія. Обтруси свої сумніви і страхи, і радості, і надії сповна, красуйся, радій, що височіє!"

Михайло Васильович Ломоносов одним з перших помітив рослини-рудознатци і то що рослинність над рудними жилами змінює свій звичайний вигляд. Використавши "ботанічну формулу" М.В. Ломоносова, геологи відкрили родовища міді в центрі Казахстану. У XVI ст. використовували своєрідні геоботанические пошукові ознаки на руди. Так, російським послам, що прямують до країн Західної Європи, ще при Івані Грозному і пізніше часто доручалося разом з дипломатичними турботами "промислом трав, які ростуть, де буває срібна руда". Пошуки руд по рослинам тепер вивчає спеціальна наука - біогеохімія. Таких "рослин-геологів" відомо більше 40 видів. Добрим супутником покладів залізних руд вважають Соссюр, або горькуши багаторічна трав'яниста рослина, що виростає в Середній Азії, Сибіру, ​​на Далекому Сході. Вчені також встановили, що зола з листя берези має бурий колір, якщо та росла на залізорудному родовищі.

Метали, потрапляючи в рослини, вибирають собі різні місця. Алюміній найчастіше затримується в коренях рослин, молібден збирається в насінні, залізо і марганець проникають в листя і хвою.

Михайло Васильович увійшов в історію Росії як творець російської науки. Саме за його планами за сприяння графа Шувалова відкрився перший університет. Пушкін писав з цього приводу: "Ломоносов був велика людина. Між Петром I і Катериною II він один є самобутнім сподвижником освіти. Він створив перший російський університет; він, краще сказати, сам був першим нашим університетом".

Роботи великого вченого вплинули на розвиток гірничо-заводського справи і металургії. Він по праву може вважатися першим учителем російських рудознатцев і металургів.

Пам'ятник М.В. Ломоносову роботи народного художника СРСР С.Д. Меркулова

"Завдяки непохитну волю, рішучість і надзвичайної енергії з сільського хлопчика, селянина-рибалки, всього лише в 19 років почав шкільну навчання, зросла грандіозна фігура видатного мислителя, який випередив на ціле століття своїх сучасників, прокладав нові шляхи, що відкривав нові горизонти в різних областях точних наук, письменника, громадського діяча, стійкого і відкритого борця за вищі інтереси науки і освіти, не бентежить в цій безкорисливої ​​і непохитної боротьби ні дружбою, ні "пріятством, ні якими побічними міркуваннями "" (акад.В. Стєклов).

1. М.В. Ломоносов - засновник Московського Університету. За мат. книги Б.М. Меншуткина "Життєпис Михайла Васильовича Ломоносова". Вид. АН СРСР, Москва-Ленинград, 1947

2. Ломоносов М.В. Повне зібрання творів. т.5 Праці з мінералогії, металургії та гірничої справи 1741-1763 рр - +1954

3. Е.Н. Лебедєв. Ломоносов. - М .: "Молода гвардія", 1990. - 605 с.

4. Дягілєв Ф.М. З історії фізики і життя її творців-М .: Просвящение, 1996 - 255 с.

5. Мезенин Н.А. Цікаво про залізо М., Металургія, 1977.152 с.

6. Кафенгауз Б.Б. Про "Російської мінералогії" М.В. Ломоносова. Іст. архів. М. - Л .: Изд. АН СРСР, 1950, т. V, с.334.

7. Вернадський В.І. Про значення праць М.В. Ломоносова в мінералогії та геології / Т-во любителів природознавства, антропології та етнографії. - М .: Т-во тип. А.І. Мамонтова, 1900. - 34 с

8. Матеріали статті "З історії гірничої справи та геології в Росії" автори: А.П. Карпик, А.В. Чирков

9. Вікіпедія - вільна енциклопедія

10. http: // geo. web.ru/druza/a-Lomon_0. htm

11. http://www.base-metal.ru