abramiy

Categories:

Парадокс Ферми и каменный уголь .

Или  черная   металлургия   у   инопланетян .  

Я вот  не  могу  не  удивляться тому  факту ,что  эволюция  земных   экосистем  удивительно  благоприятна  - для  развития  интенсивного   сельского хозяйства  и  индустриального  производства  .


Например    вся  современная  черная  металлургия  не могла-бы  возникнуть  ,если-бы  организмы  деструкторы  растительной   органики  появились-бы   в девоне  . а не  в    конце  карбона- начале  перми !
В эпоху   карбона  колоссальные  залежи  каменного  угля образовывались   десятки   миллионов   лет  и именно из-за  отсутствия деструкторов  древесины !
 

Это  и обеспечило современную  черную  металлургию  как  минимум  на  500 лет  вперёд  дешевым топливом .

На    одном-же   древесном  угле  на территории   России  невозможно  обеспечить  выплавку  железа  ,чугуна  и стали  - более  чем  200-300 тысяч тонн  в  год  .
Это  уровень   20-х  годов  19 века .
Уже  в 18 веке    черная   металлургия истребила все  годные  для  получения древесного   угля  леса  в  Англии  и Ирландии , а на  Урале к этому  подошли  к  60-70-м  годам  19 века  !
Липские  железные  заводы  (  город   Липецк  )  были  пущены  в ход  в начале 18 века  ,  а к концу  века   заводы  встали  из-за  отсутствия  для них  топлива  -   за это  время   были  полностью  сожжены  на уголь  все  вековые  липовые  леса  в    радиусе  15-20км  от  заводов !

 Причем по  Земному  Шару   основные  массивы  железной  руды расположены  там  , где  или  леса   вовсе  нет  (  Кривой  Рог  и КМА  и  Керчь  )  или  очень мало !
Доставка-же  топлива т.е.   древесного  угля  - без  железных  дорог   даже  и водным  транспортом крайне  затруднительна !  

Без   открытия  использования   каменного  угля( это  1735  год  Англия  )     в качество  топлива  для  черной  металлургии  , черной металлургии   почти  по  всей    Европе  уже  в середине  18  века   приходил  конец  !
Пик  древесного угля  как  топлива  в  Европе  это  середина  18 века !  
В   Англии  уже  в  конце  16 века и в   начале  17 века  были  изданы  законы   сурово ограничившие  выработку  древесного  угля  в качестве  топлива   для  черной  и цветной  металлургии  !
И по этому  поводу  писалось  тогда  много  обеспокоенных  статей  и сочинений ,  мало  чем   отличающихся  от  нынешних  на тему  исчерпания  нефти  и газа !
Выход  (  временный ) был  найден за счет  импорта  железа  из  России и   Швеции  - т.е.  там  где  лес  на уголь  для домен  ещё  не  извели  !   

Энергетический   дровяной    кризис  в Европе   16-18 веков  или    дровяной   пик   лорда  Эвелина  ( по   аналогии    с нефтяным   пиком   Хабберта  )   : 

«  Однако в период Малой промышленной революции (XVI – XVII  вв.) ситуация принципиально изменилась: лес – главный поставщик топлива  для металлургии и прочих нужд – становился всё менее доступен. Англия,  которая раньше других стран вступила в «гонку вооружений» в металлургии,  соответственно, быстрее всех истощила лесные ресурсы вблизи  металлургических заводов. Проблема нехватки древесины дамокловым мечом  висела над британской промышленностью уже с конца XVI в.

Несмотря на то, что в целом по стране гораздо больший урон лесам  наносило расширение сельскохозяйственных угодий и пастбищ для овец, в  умах большинства жителей острова эта проблема была связана с железной и  стекольной промышленностью. При этом основную тревогу вызывало  истребление корабельного леса, что могло повредить гордости Британии –  флоту. Дад Дадли, о котором мы ещё будем говорить далее, писал по этому  поводу в 1665 г.: «Если леса будут и впредь уменьшаться и, в конце  концов, исчезнут, то для нас потеряно будет то, что составляет самую  главную силу Англии: её суда, её матросы, её торговля, её рыболовство,  военный флот Её величества, наше наступательное и оборонительное оружие.  Именно это и побудило предшественников Её величества, до и после 1588  года, ... издать законы об охране лесов, подвергающихся столь великой  опасности из-за железоделательных и литейных заводов».

«Её величество» – королева Елизавета I Английская –  также озаботилась этой проблемой сразу после восшествия на престол. В  1558 г. ею был издан ряд указов, согласно которым запрещалось всем без  исключения, под страхом штрафа в 40 шиллингов, рубить деревья для нужд  железоделательных заводов на всей территории страны, за исключением  графств Сассекс, Сюррей и Кент.

Спустя четверть века, в 1584 г., последовал ещё один указ, призванный  спасти остатки лесного богатства страны. Закон гласил: «Усматривая, что  по причине крайнего нерадения, или по причине страшного множества  железных заводов, которые существовали и существуют ещё в лесах графств  Сассекс и Сюррей, и Кент, строевые леса этих местностей претерпевают  страшные повреждения, и в самое короткое время могут быть окончательно  истреблены, если не принять против того меры, Мы повелеваем, чтобы с  будущего праздника Пасхи, не было воздвигаемо в вышепоименованных  графствах ни одного горна, ни одной кузницы, ни одного завода для  выделки железа». В качестве наказания служил всё тот же штраф в 40  шиллингов.

В целях охраны лесов в царствование Елизаветы I были  изданы ещё несколько указов, в частности указ, запрещавший строительство  металлургических заводов в радиусе 22 миль вокруг столицы (аналогичный  указ был издан и в России в царствование Екатерины II, что,  в частности, стало причиной строительства Выксунских заводов). Однако  эти законы не затрагивали проблему других причин обезлесения – вырубки  под пашни, овцеводства, использования древесного угля и дров в быту.

Проблема эта серьёзно беспокоила все слои британского общества:  простолюдины шутили, что если бы Иуда жил в Англии, то не нашёл бы  осины, чтобы повеситься, а парламент регулярно рассматривал этот вопрос  на своих заседаниях. Так, в 1651 г., на одном из заседаний лорд Эвелин  выступил с речью, названной им «О всепожирающих железных и стекольных  заводах». В ней он упоминал некоего углежога из города Дархема,  срубившего к тому времени «уже более 20 тысяч дубов». «Если он (углежог)  еще немного проживёт, – отмечал лорд, – то может оказаться, что во всей  стране скоро не найдется и пары стволов на ремонт даже одной церкви».

«Кто видел в былое время леса Сассекса, Суррея и Кента, – говорилось в  тексте 1607 г., – этот большой питомник дубов и буков, тот найдет в них  за менее чем 30-летний промежуток необычайную перемену; ещё несколько  таких бедственных лет, как предшествующие, и очень немногие из этих  прекрасных деревьев уцелеют». Спустя чуть более века та же судьба  постигла дубовые рощи Ирландии – тамошние кожевенники были вынуждены  закупать кору для дубления в Норвегии и Англии (впрочем, кожевенники  самой Англии в это время ратовали за сохранение железоделательной  промышленности как основного поставщика дубовой коры). Дошло до того,  что многие начинали сомневаться, а правомерно ли вообще относить запасы  железных руд к богатствам Британии.

Лишь немногие, в частности Эндрю Яррантон – знаменитый инженер и  авантюрист, известный также трудами по политэкономии – выступали в  защиту металлургического производства, справедливо указывая, что заводы  никоим образом не могут быть ответственны за расширение пастбищ и полей.  К этому можно добавить лишь то, что «радиус воздействия»  железоделательного, да и стекольного, завода относительно невелик – при  дальней транспортировке сырья без железных дорог, либо водных путей,  производство становится просто невыгодным. По этой причине заводы  истребляли леса, в основном, в регионах своего размещения, однако  картина опустошения при этом была гораздо более впечатляющей, чем поля  или пасущиеся овцы на месте бывших лесов.

Так или иначе, но это уже не имело принципиального значения –  ситуация становилась угрожающей. К 1720-м гг. количество доменных печей в  Сассексе упало до 10, причём каждая производила в среднем 140 т чугуна в  год, так что когда потребовалось отлить решетку (весом около 200 т),  окружающую лондонский собор св. Петра, с этой работой едва справились  два завода. В дальнейшем от них остались лишь географические названия.

Другой металлургический регион – Дин-Форест (Dean-Forest)  в графстве Глостер, богатый железными рудами, месторождения которых  разрабатывались со времён римлян, также имел к 1720 г. не более 10  доменных печей, которые вместо руды использовали шлаки римских кузниц. В  похожем состоянии находились предприятия Южного Уэльса, долины реки  Северн и других мест. Несколько доменных печей обслуживали знаменитые  мастерские Шеффилда и Бирмингема, однако их производства не хватало,  чтобы снабдить железом всех ремесленников этих крупных  металлообрабатывающих центров.

В 1720 г. во всей Англии работало всего около 60 доменных печей,  разбросанных по 20 графствам, суммарным производством 17 тыс. т чугуна в  год. Ввоз железной заготовки составлял около 22 тыс. т,  экспортировалось же всего 4 тыс. т. В дальнейшем импорт непрерывно рос  до начала 1760-х гг., а собственное производство оставалось примерно на  том же уровне [2] .Проблему пытались решить путём ввоза железа из  Ирландии и североамериканских колоний, однако запасы железных руд  Ирландии быстро иссякли, а активно развивающиеся колонии не горели  желанием снабжать железом ненавистную метрополию.

В XVIII в. проблема нехватки леса затронула  континентальную Европу, в частности Францию: «Многочисленные заводы,  разбросанные по всем углам Франции и едва справляющиеся с  удовлетворением разнообразных потребностей в железе нашего сельского  хозяйства, наших фабрик и наших арсеналов, поглощают ежегодно такое  количество древесного угля, которое, будучи подсчитано, кажется поистине  ужасающим, и, к несчастью, не вызывает сомнений, что в нескольких  частях империи это потребление древесного угля слишком не соответствует  нынешнему состоянию большинства наших гибнущих лесов». В результате  этого во Франции и Германии, как и в Британии, стала активно развиваться  железообрабатывающая отрасль, использующая импортное сырьё, а основными  поставщиками железа в страны Западной Европы стали Швеция и Россия.

Швеция превратилась в самого крупного поставщика железа на  европейский рынок еще в XVII в. В начале XVIII в. из страны вывозилось  около 30 тыс. т железа в год, причём основным потребителем была  Британия.

Первая поставка русского железа в Англию (и вообще в Европу)  составила, по некоторым сведениям, 13 т и была осуществлена в 1714 г. В  1715 г. 45,5 т пруткового железа отправили из Архангельска за границу  голландцы Меллеры, а в 1716 г. в Англию поступило 74 т российского  железа.

Небольшой по объёму русский экспорт положению Швеции на британском  рынке первоначально ничем не угрожал. Из всего объема импортируемого  Британией железа на долю шведского приходилось 76 %, а русского – всего 2  % [3] . Решающим фактором, обеспечивавшим ведущую позицию шведского  железа на европейском рынке, стало наличие в Швеции всех условий для его  производства: крупных месторождений железной руды, обширных лесов,  многочисленных рек и озер. Богатые природные ресурсы позволяли Швеции  расширять производство и экспорт железа, в то время как быстрое  сокращение лесов в Западной Европе приводило к росту цен на древесный  уголь, ограничивало выплавку железа и повышало его стоимость.

Шведское железо, производимое из знаменитых руд месторождения  Даннемура, отличалось от уральского более высоким качеством. Однако  последнее, даже, несмотря на необходимость его транспортировки с Урала,  было более дешёвым. Весь XVIII в. прошёл под знаком  торгово-металлургических войн между Россией и Швецией: в отдельные годы  до половины производства уральского железа уходило в Британию.

Итак, в первой половине XVIII в. чёрная металлургия  Великобритании стала, фактически, тормозом зарождающейся Промышленной  революции. Как и столетие спустя, когда изобретение способа производства  жидкой (литой) стали было настолько необходимо промышленности, что оно  просто не могло не произойти (о чём было подробно рассказано в первом  томе), переход на новый вид топлива для доменной печи был той самой  «прорывной» инновацией [4] , которую все ждали, и которая должна была  дать выход накопленным к тому времени производительным силам.


Вот  это-бы  и угрожало инопланетянам   не имеющим   каменного   угля  !     

А  там  Абрахам  Дерби  нашел  способ  выплавки  чугуна  на им-же   изобретённом    каменноугольном  коксе , а  Джон  Корт  изобрёл   пудлиновование , передел  чугуна  в железо  , в котором  в качестве  топлива  использовался  тоже  каменный  уголь  !

Т.е.  без   каменного угля  - ни об  каком  развитии  черной  металлургии  в  десятки  и сотни  миллионов  тонн  железа  ,чугуна  и стали   в год и  речи  быть  не  может !

Применительно к нашей  планете    отсутствие  каменного  угля   -  это  не более  чем 1.5-2млн.  тонн   железа  и чугуна в год  на всю планету и то  на  100-200 лет , затем  все  доступные  для  черной   металлургии  леса  сжигаются  в домнах  и  происходит  тоже  самое  ,что  с Липскими железными  заводами  ,но  в  масштабах  всей  планеты  - т.е.  коллапс  черной  металлургии   до   100-200тыс  тонн в год  и меньше  ! 

Т.е.  если  у инопланетян   не было   аналога  нашего  каменноугольного  периода  с его  образованием   в очень   многих  местах   колоссальных   толщ  каменного  угля —   то  и  их  черная  металлургия  сурово ограниченная   древесным  топливом   ,т.е.     теплится  на уровне  нескольких    сотен  тысяч  тонн  на всю  планету   —  т.е.  никакой  индустриальной  черной  металлургии у них  нет  и промышленной  цивилизации  тоже  нет  -их  удел  сидеть  на уровне  17-18 веков   .

Скажут  :  

Восстанавливать железо из руды можно любым углеводородом.

Да   можно и есть   несколько  тысяч  бумажных   патентов  на  подобные   технологические  процессы  и несколько десятков  реально  работавших   до  энергетического кризиса 70-х    типов  промышленных  установок   (  сейчас  их  осталось вообще    немного , в  Иране и Мексике  например    )     ,  но  вот  только  это  всё  требует уровня   технологий  даже   и   не  первой  трети  20-го  века  !
Хотя-бы  по  конструкционным   материалам для установок  прямого  восстановления железа  !
Про  оборудование  я вообще  молчу  !

И  самое  главное на  Земле  - например   нет  таких  мест  в которых    были-бы  доступные  железные руды и  рядом  с ними  нефтяные  и газовые  месторождения  в  шаговой  доступности , а  в ситуации  с углём   ситуация  обратная !
Доставка-же    сотен  тысяч  тонн  и миллионов   тонн   нефти  и газа  к  металлургическим  заводам  - уже  сама  по   себе   требует  крайне  развитой   металлургии  -   для  постройки   железных  дорог  ,  трубопроводов  и  нефтеналивных  и газоналивных    судов-танкеров .
Массовая-же  добыча  нефти  и газа  и уже   десятками  миллионов  тонн   опять-таки  требует  уровня  развития  металлургии  минимум  последней  трети  19  века     -для массового   изготовления бурового  оборудования  -   буровых  труб   например !


Невозможно   перескочить   технологическую  пропасть      в два    прыжка      


Более  того инопланетяне   могут  не  иметь  и  годных  для  черной  металлургии  железных  руд !
Мало  вот кто  знает  ,что   подавляющая  часть   железных  руд   являются  минералами  биогенного  происхождения  !
Во всяком  случае  , это  считается  доказанным  к  рудам  Кривого Рога  и  КМА   ,    например тут
https://www.litmir.me/br/?b=243011&p=47
и тут https://www.paleo.ru/upload/iblock/7a0/%D0%98%D0%A1%D0%A1%D0%9B%D0%95%D0%94%D0%9E%D0%92%D0%90%D0%9D%D0%98%D0%95%20%D0%9C%D0%90%D0%A0%D0%93%D0%90%D0%9D%D0%A6%D0%95%D0%92%D0%9E%D0%99%20%D0%98%20%D0%96%D0%95%D0%9B%D0%95%D0%97%D0%9E%D0%9C%D0%90%D0%A0%D0%93%D0%90%D0%9D%D0%A6%D0%95%D0%92%D0%9E%D0%99%20%D0%9C%D0%98%D0%9D%D0%95%D0%A0%D0%90%D0%9B%D0%98%D0%97%D0%90%D0%A6%D0%98%D0%98.pdf

Если   биохимическая эволюция  и геологические  процессы     на других   планетах  шли   по другому  ,то  и  значительного  образования  железных   руд   могло  и не  быть и  инопланетяне имеют  в своём  распоряжении  очень и очень   бедные  железные руды  с 5-10%  железа  - из  которых   методами  и  конца  19 века   никакого  железа  выплавить  нельзя  !
И которые руды   надо  сперва  обогатить  , а  затем превратить  в агломерат  , окатыши  или  брикеты .  
Наконец  железные  руды могут быть   негодными  и по  содержанию   в них  таких примесей  как  фосфор  и сера  .
Таких железных  руд  полно  , особенно  с  высоким  содержанием  фосфора .
Т.е.    биохимическая эволюция  и геологические  процессы   шли  у  инопланетян  так  ,что все или почти  все  железные  руды содержат   столь  много  фосфора  и  серы ( а от  надо   0.1%    )   ,что   выплавка  железа не  даёт  хорошего металла .

Наконец  и местный   каменный уголь  может не  давать  хорошего т.е.  прочного   кокса  или  вовсе  не коксоваться   и содержать много  серы .
Такого  угля  и на  Земле  полным-полно !

Хорошо  известно ,что  и для  получения  годного  для домен  древесного  угля  - годится  далеко  не  всякое  дерево  !
И  если  древесный   уголь  получился  хрупким и непрочным  - доменная  печь  работать не будет  !
Непрочный  древесный уголь  или кокс сминаются  в печи  в  порошок и печь    глохнет  !     
И  максимальная  высота  домен  на древесном  угле ограниченная   прочностью его   - т.е. 10-12 метров  ,на  коксе  до  35 метров  ,ибо   он  прочнее !
Древесный уголь  или кокс  являются  не  просто  топливом  в домне . а  обеспечивают  газопроницаемость шихты ! 

В 19 веке в США     с  40-х   годов   работало   множество  домен    на   антраците   , вместо   кокса   ,  но  сам  выплавки    чугуна    на   антраците    очень   и очень       не   прост   и требует  интенсивного      горячего    дутья    для    домен  - .т.е.   уровня   середины   19 века  и    к концу  19 века  -началу   20-го  века     выплавка    чугуна    на  антраците     стала  редкостью  !

 И такую    плавку     можно   вести   далеко   не  на   всяком   антраците    !

Невозможно    перейти    от    металлургии     на     древесном    угле     к    металлургии     сразу   на     антраците     ,  минуя    стадию     коксовой   металлургии    !       

Если   у инопланетян  нет  и  хорошего  древесного  угля  ( ну  вот  такая  у  них  растительность ) ,годного  для высоких  домен  -  то  их  уровень    металлургии  — это   в лучшем  случае  мелкие первобытные  домницы  в   метр  высоты  !    
 

Что-бы же   ввести такие  плохие   железные  руды  и плохой   каменный  уголь  и плохой  древесный  уголь    -  в интенсивный    металлургический  процесс  , надо иметь  технический  уровень  минимально     начала   20-го  века !     

Т.е.  уже  одно   отсутствие   хорошего    каменного  угля    делает   невозможным   промышленную   революцию    !              

               

Error

Anonymous comments are disabled in this journal

default userpic

Your reply will be screened

Your IP address will be recorded