Санкт-ПетербургЯсно+3°C
$ЦБ:76,47ЦБ:90,41OPEC:40,91

Как закалял сталь и получал золото из песка Павел Аносов

Аносов
Фото © Павел Аносов на уральском заводе. Художник Г.М. Ламанов

Легендарный металлург Павел Аносов получил мировую известность как отец русского булата, когда смог воспроизвести высококачественную сталь, чей рецепт был утерян еще в Средние века. Он же своими исследованиями увеличил извлечение золота из содержащих металл песков в 28 раз в сравнении с обычной промывкой. Почему тогда ученого отстранили от добычи, а опыты решено было незамедлительно прекратить?

Впервые о булате упоминал еще вездесущий Аристотель. Благодаря особой технологии производства такая сталь отличалась своеобразной внутренней структурой, узором на поверхности, но самое главное – уникальной прочностью и упругостью. Поэтому с древнейших времен ее использовали для изготовления мечей, сабель и ножей. Главными поставщиками для всей Европы были мастера из Индии, Персии и Сирии. Перед потрясенными покупателями они рассекали клинками шелковые платки на лету, дробили камни и разрубали металлические прутья. Спрос был невероятным. На Руси о булате тоже хорошо знали и называли «красным железом».

булат
Фото © Персидский шамшир. Одна из последних булатных сабель.

Из-за высокой востребованности на рынке метод изготовления булата восточные сталевары держали в строжайшей тайне. И именно это стало главной причиной его забвения… Завоевания Тамерлана в XV веке, сопровождаемые массовым уводом в плен ремесленников, в первую очередь оружейников, привели к упадку производства феноменальной стали, а затем и вовсе к потере секрета ее создания. Оставшиеся экземпляры изделий перешли в частные коллекции состоятельных людей и хранилища музеев.

Несколько клинков находились и в Санкт-Петербурге в Горном музее, где в качестве примера искусной работы с металлом демонстрировались учащимся Горного кадетского корпуса. Весной 1815 года в зал с экспозицией со свечой в руках вошел 15-летний юноша. Оглядевшись вокруг, тихо, чтобы никто не слышал, он отправился к витрине, где лежали булатные клинки. Долго разглядывал их и пытался разгадать, каким образом удавалось древним мастерам их изготавливать. А затем, опустившись в кресло, уснул…

горный университет
© Общественное достояние

Студент очнулся от шума, поднятого служителем. Возле него смотритель классов пытался бороться с языками пламени. Поднялся переполох, пожар потушили, но утром кадету пришлось держать ответ перед директором вуза Андреем Дерябиным. Провинившийся подросток отделался строгим внушением. «Мы не можем наказывать юношу, ибо он увлечен вопросом, разрешение которого сделало бы честь Империи». Студента звали Павел Аносов.

Будущий изобретатель отечественного булата родился в 1796 году в Тверской губернии в семье мелкого служащего Берг-коллегии. Оставшись сиротой в детском возрасте, вместе с братом и двумя сестрами мальчик был отправлен на воспитание к деду – Льву Сабакину. Талантливый изобретатель и механик Камских заводов (Ижевского и Воткинского) передал внуку свою любовь к технике, а спустя пару лет определил его в первое учебное заведение России, готовившее горных инженеров.

После успешного окончания Горного в 1817 году, Павла Петровича определили на Златоустовские казенные заводы. Здесь он прослужил почти 30 лет, пройдя все ступени заводской карьеры: от практиканта до начальника горного округа, в который входили металлургические заводы и Миасские золотые прииски.

Златоуст
Фото © Общественное достояние, город Златоуст

Когда молодой человек только прибыл в Златоуст, на местных предприятиях получали не только чугун и железо, но и различные сорта стали. Однако, несмотря на успехи, металлургическое производство требовало коренной реконструкции, оборудование было устаревшим и просто не справлялось с задачами, которое ставило правительство. Итоги Отечественной войны выявили необходимость в усовершенствовании свойств холодного оружия. Стране нужна была качественная сталь. Кроме того, она требовалась для производства машинной техники, которая в целом ряде отраслей промышленности пришла на смену ручному труду.

Проанализировав имеющийся опыт различных способов выплавки, Павел Петрович был уверен, что именно литая сталь способна коренным образом изменить ситуацию. Аносов приступил к исследованиям и в процессе своей работы сделал множество важнейших открытий.

Для начала он организовал производство тиглей, или «плавиленных горшков», как их тогда называли. Это неотъемлемая часть металлургического оборудования. Глиняные тигли применялись на российских заводах и ранее, но для приготовления литой стали требовались горшки очень высокой огнеупорности. Все местные аналоги трескались под воздействием высоких температур, поэтому оставалось лишь выписывать их из Баварии, где располагались залежи исключительно огнеупорной глины. Аносов выяснил, что проблема разрешима при добавлении графита к челябинской глине. В результате изготовленные им тигли были не только суперпрочными, но и обходились более чем в 50 раз дешевле заграничных.

Аносов
© Общественное достояние

Это открытие позволило Павлу Петровичу провести ряд экспериментов и разработать совершенно новый способ получения литой стали – газовую цементацию. Она заключалась в переплавке отходов, или как говорил сам автор: «в сплавлении негодных к употреблению железных и стальных обсечков в глиняных горшках, при помощи возвышенной температуры воздушных печей».

В последующие годы он разработал технологию выплавки, разливки, ковки, закалки, отпуска стали и её дальнейшей обработки. Он применил метод прямого получения стали из руд в тиглях, доказал возможность науглероживания железа без непосредственного прикосновения угля к железу, а также задолго до мартеновского метода открыл технологию передела чугуна в сталь с присадкой руды, известную сегодня как скрап-процесс.

Эксперименты над свойствами стали помогли ученому выполнять важнейший для государства армейские заказы. Например, создать легкие и пуленепробиваемые кирасы. Тяжелая кавалерия русских войск и ранее облачалась в латы, однако они защищали воинов лишь от холодного оружия. Над задачей, поставленной самим царем, бились и специалисты Сестрорецкого завода, где хозяйствовали главным образом англичане, и выписанный с высочайшего разрешения мастер из Франции по фамилии Шпренгер. Но ни у кого толком ничего не получилось. Аносов занялся вопросом в 1838 году - он решил делать кирасы из литой стали. Результат не заставил себя долго ждать – полученные образцы получились в два раза легче бывших на вооружении армии и выдерживали удар ружейной пули с 60 шагов.

Петр Павлович продолжал планомерно изучать структуру стали и влияние на нее различных добавок: хрома, кремния, золота, платины, марганца, хрома, алюминия, титана и других элементов. Он первым научно обосновал, что физико-химические и механические свойства сплава могут быть значительно изменены и улучшены добавками некоторых легирующих элементов. Первым в мире для исследования кристаллического строения стали он еще в 1831 году применил микроскоп — на несколько десятков лет раньше ученых других стран.

Все эти и многие другие опыты можно назвать дорогой к булату, которой представляет вершину научного пути Аносова. Он вел активную переписку с металлургами, пытавшимися разгадать тайну восточных мастеров, и обладателями булатного оружия. Химический анализ представленных ему образов показал, что кроме железа и углерода в стали нет никаких примесей. Правда, углерода очень много - 1,5 - 2,0%. Поняв, что цементацией железа такой состав не получить, ученый пришел к выводу, что секрет производства булата кроется в способах приготовления литой стали.

булат
Фото © Maximfil, Википедия, Булат

В начале 40-х годов Павлу Петровичу удалось невозможное. Как пишут биографы, «сплавляя мягкое железо с графитом и рудой в огнеупорных тиглях, он воссоздал булат», который не уступал по своим характеристиках первоисточникам из Древней Персии или Индии. Производство на Златоустовской фабрике стало на поток. Оружие выставлялось в Санкт-Петербурге, Москве, Лондоне и везде отмечалось наградами и восторженными отзывами.

Аносов составил подробное описание всего процесса производства. Его помощником был потомственный кузнец Николай Швецов, который передал уникальный секрет уникальной стали своего старшему сыну Павлу. В 1906 году тот продал рецепты изготовления правлению завода, однако дальнейшая их судьба неизвестна. Тайна создания булата снова была утеряна. Воспроизвести златоустовскую сталь удалось лишь в 1955 году…

Не менее драматичная судьба ожидала и другое изобретение инженера. Будучи начальником Златоустовского горного округа, он занимался вопросами добычи «желтого металла». Так, Павел Петрович усовершенствовал золотопромывательную машину и установил ее на миасских промыслах. Кроме того, выяснил, что при промывке золотосодержащих песков добывалось в 130 раз меньше золота, чем его фактически содержалось в них. Слишком мелкие частицы собрать было невозможно, как и извлечь из твердых пород. В итоге в 1837 году Аносов испытал и предложил новый способ получения золота из песков путём плавления в доменных печах – в процессе плавки благородный металл переходил в чугун, а после его можно извлечь путем растворения в серной кислоте. Способ был сначала проверен в небольших тиглях, а затем - в шахтной медеплавильной и в доменной печах. Опыты показали увеличение эффективности обогащения в 28 раз!

Аносов
Фото © Форпост Северо-Запад / Горный музей

Комитет Департамента горных и соляных дел подготовил программу подобных экспериментов на всех горных заводах Урала. Результаты впечатлили императора Николая I, и он поручил ученому продолжать исследования со словами: «Мне любопытно знать подробнее сие производство».

Однако успехи известного инженера пришлись не по нраву новому начальнику заводов уральского хребта Владимиру Глинке. Посчитав Павла Петровича заносчивым выскочкой, он принялся, что называется, вставлять палки в колеса. Например, решил лично участвовать в ревизии экспериментов и добился того, чтобы Аносова фактически отстранили от процесса. Опыты проводились в спешке: состав песков предварительно не проверили, плавку провели без контроля со стороны металлургов. Как и следовало ожидать, первоначальные результаты не подтвердились. Глинка признал изыскания «химерными», о чем незамедлительно рапортовал в столицу. Несмотря на запрет, Аносов продолжил свои испытания. Он смог повторить их и в декабре 1837 года отправил директору Монетного двора пять пакетов с золотом, извлеченным при плавке песка.

В этой битве чиновник победил горного офицера: в продвижении метода отказали. Система золотодобычи в России осталась прежней, а в Златоуст стали приходить письма из Парижа, Египта и других частей света с предложениями продолжить изыскания за рубежом. Горный инженер остался на родине и в 1851 году скончался в Омске. Его способ стал применяться только почти сто лет спустя, в частности, при рафинировании цветных металлов.