地球上有多少金属呢?难道这能计算吗?显然这是可以的:迄今为止,用于机器、建筑物、运输工具的金属已超过六十亿吨,地球上每个居民平均不到二吨。
每人二吨,是多还是少呢?这纯粹是个修辞性的问语,因为对于人类而言金属不够用。高炉、转炉、电炉,在不断建造,老设备在改建……机械制造、航空、动力、化学、食品工业——所有这些部门的发展速度,都快于炼钢设备生产能力的增长。
科技革命向冶金工作者提出了要消除这种脱节的问题。选择什么样的途径?对于现代技术,而且不仅仅是冶金技术,具有代表性的改进方法有两种。其一,增大设备,提高它的生产能力。其二,扩大可改进材料性质的设备数量,而这些性质包括材料的强度、塑性、寿命、电性质和磁性质。但究竟应偏重哪一种方法呢?
看来这问题已不存在。经济学证实,增大设备不可能无止境,超过某一范围就不再合理了。
以高炉为例,苏联和日本投产的高炉容积达到五千立方米。成功的操作经验使人产生了诱人的想法,即建设更大的高炉——“六千”甚至“八千”。但是……,在这种情况下,单位的基本投资要急剧增长,生产组织碰到困难,原料供应复杂化,工艺流程的可靠性降低。然而,高炉生产能力可提高多少呢?最多是20-30%。多数专家认为,不值得这样做。
然而,是否有可能不扩大装置规模,而干脆增加其数量呢?可造一百个……五百个……甚至一千个新厂。生态学对于这种“正面”决定表示抗议。当然,现在炼钢设备都普遍装有除尘器,捕集了早期污染空气的95%灰尘。无话可说,处理能力是可观的。但是,剩下的5%呢?仅仅炼钢时产生的灰尘每年就有五、六万吨。而且,冶炼一吨钢必须耗费几百吨水。一年内冶金工业排出的废水近十亿立方米,其中70%假定是干净的,而其余的水就被酚、氰化物、硫氰化物和其他杂质所污染。
这样一来,不仅不愿意建造新的冶金工厂,而且老厂的数目也要减少。当然,与此同时还要增加金属的产量。使用旨在改善材料质量的第二种工艺改进方法,也能做到这一点。
金属质量越好,需求量就越低,——这是不止一百年前机器制造者就明瞭的公理。
自然,钢的强度越大,就能做得越薄、越精致,最后钢制品就会比较轻巧。也就是说,假如我们开始用高级优质钢广泛替换普通结构钢,那么我们每年需要的不是像现在的几亿吨金属,而是要少百分之八十至九十。这将可以减少工厂的数量,同时减少排入大气的有害废物。
但是,原则上是否有可能完全转向生产大家都认为昂贵的高级优质钢呢?这在经济上合算吗?是的,科学家们认为,只有在一种情况下才有可能,即如果冶金工业按照崭新工艺来着手工作,而这种工艺已在研究。
新工艺的基本点是,在一个设备中兼有几道工序。比方说,整个工厂仅仅有三个装置:一个处理矿石,另一个炼钢,第三个轧钢。“装置”这个词,对于黑色冶金来说是很不习惯的。这里是故意使用这个词,因为在这种情况下,工艺由机械的恰恰变为装置的,即全自动的、无人直接参加的工艺,如同连续的化学生产一样。但主要的是,少工序的工艺,能够充分利用生产副产物和能量,急剧地限制,甚至全部不向生态圈排放有害废物。新的改进装置在所有方面都将是比较完善的。
当然,按照新工艺作业的企业本身,应当与“经典”的大工厂有原则区别。首先区别于规模。已经为它想好了名称,即小工厂。这个时髦的名称,甚至在像黑色冶金这样严肃的部门也风行起来了。但是应当讲,它很确切地反映了新企业的实质。小工厂应当生产较少的金属产品,即每年生产五至十万吨。然而,这些产品都是高级优质钢。顺便说一下,生产这些产品的工厂,只要几十个人就够了。假如回想一下,以多一千倍的人在生产多一百倍的产品(普通钢)的“经典”工厂里工作的话,那么相比之下,显然小企业明显有益。
如果小工厂不用轧钢机,而装备液模压和挤压毛坯的压力设备,那么这种比较将更加明显。苏联冶金机械研究所已经制成了这种设备,它降低金属消耗量20-30%,明显地改善了制品质量。所以看来,有这种新型压机的小工厂,在所有指标方面都能取代“经典”工厂。
如果小工厂将熔体制成铁粉或球团的话,它们的效率还要高。随后在机械制造厂,通过高压压制或烧结而把球团或铁粉制成制品。这些方法能使金属的质量更高,也就是说,生产同样数量的制品,所要的金属还要少。目前,苏联冶金机械研究所也在研究高压烧结设备。看来一切都很顺利。但……,这些小工厂还未问世就已使冶金工作者不满意。因为小工厂和“经典”工厂有一共同之处:材料的运输在外面进行,即在装置之间进行。而这就需要多余的场地、多余的设备和多余的经费。所以,除了准备这种企业外,还在研究第二代小工厂。
第二代小工厂的主要特点是:在一个装置内进行全部工序,其实,不算某些辅助设备,它就组成了整个工厂。1959年И. Ю. Кожеeвников提出的沸腾渣层反应器,就是这种装置。
第二代小工厂无需重型桥式吊车,就能在一座厂房里安装。厂房是密闭的,由于新装置完全不存在放热现象,“高温车间”这个概念本身也消失了。厂房仍旧是厂房,它需要基础和通道。就这些通常说来起码的要求,对科学家而言已经显得太过分了。所以,在某些试验室和设计院,现都在研究第三代小工厂的基本原理。
据科学家的看法,这些小工厂的根本区别在于,不仅对生态圈,而且对地貌都十分安全,因为不需要再挖凹地做基础等等。问题在于,工厂装有轮子,可以移动。其实,不仅仅是装有轮子。小工厂还可装在驳船、轮船和气垫船上,能通过最小的河流。如果没有任何其它道路,甚至还可装载在直升飞机或飞船上。产生了一个问题:究竟为什么需要这些能够移动的装置呢?要知道,自己制造这些复杂的装置需要不少补充投资。
科学家回答认为值得。全世界的经济学家们,担忧地说着有用矿物,首先是金属矿贮量枯竭的事情。而其实在许多地方,包括大陆架和难以开发的陆地,都有铁矿床和锰团块矿。这些矿产地往往很小,含铁量又较低,经济学家暂时还未引起注意,仅仅认为它们是“第二梯队”。然而总有一天对它们的研究成为迫在眉睫的事。而恰恰是少工序工艺适宜于此,甚至开采这些极贫的矿石也是合算的。但怎样接近这些矿产地呢?难道要修建公路、凿通隧道、填平沼泽地、架设桥梁吗?大概,把工厂放在驳船或直升飞机上就比较便宜和容易,可干脆在当地组织冶炼金属,而产品即极纯的铁粉或球团则放在集装箱中运出。经过几年,当矿产枯竭时,便用土填满露天矿,植上树,而工厂却用车、船或飞机运向新的作业区。谁也不会想起,这里曾有人作业过。
[Знαнue-cuлα,1979年1月619期7~8页]