С развитием фиксации появилось множество необоснованных заявлений о том, что дни чилийской селитры проходят. Всякий раз, когда на первый план выходит синтетическая разработка, предаются особому заблуждению в рассуждениях, которое игнорирует факт присущей природной ценности, пренебрегает неизбежной стоимостью ее дублирования и рассматривает синтетическое достижение как дающее «сезам, откройся» к природному сокровищу. В качестве обоснования в случае с азотом, стоимость производства чилийской селитры высока, составляя около 30 долларов за тонну. Этому, однако, в значительной степени способствуют несистематизированная примитивность операций, высокий экспортный налог и перекапитализация. Но это, как можно заметить, переменные факторы, поддающиеся неопределенной модификации в соответствии с потребностью. Чилийская селитра никогда не претендовала на конкуренцию с побочным азотом, с его преимуществами в виде низких сопутствующих производственных затрат и близости к рынку. Расхождение между поставками побочных продуктов и общим спросом на азот все время составляло поле возможностей, открывающееся для чилийской селитры. В этом ее единственный заслуживающий внимания конкурент — индустрия фиксации.
Источники фиксации невозможно проанализировать на определенной основе затрат. Вовлечено слишком много переменных факторов и неопределенностей. Повторяющиеся попытки предпринимались, но все, что они послужили выявить, — это то, что при определенных условиях, как, например, снабжение энергией, и для определенных специальных целей, одна форма проекта имеет очевидный запас преимуществ перед другой, и наоборот для других условий; но что в лучшем случае стоимость производства, если не фактически запретительная, опасно близка к нормальной довоенной цене связанного азота. За всем этим стоит тот факт, что фиксация должна иметь дело с проблемой преодоления природной химической инерции азота, и проблема еще не решена сколько-нибудь убедительно. Всегда выдвигаемое решение требовало некоторой особой меры облегчения от промышленной конкуренции, будь то естественной, как в случае со скандинавским снабжением энергией, или политической, как в случае с американскими и немецкими проектами.
Фиксация широко рекламировалась в последние годы как призванная не только освободить мир от зависимости от чилийского источника, но и существенно снизить стоимость азотных удобрений, следовательно, стоимость производства продуктов питания, к заметному улучшению условий жизни. В своем обещании политического и экономического улучшения в одном, она привлекла внимание всех. Однако заявление об особом экономическом преимуществе, исходящее от отрасли, едва ли, если вообще, способной удовлетворить условия даже в том виде, в котором они есть, было преувеличено.
Это не означает, что фиксацию в испытании конкуренцией ждет только неудача. У нее есть возможности развития в нечто коммерчески и экономически, а также политически стоящее, но существующий тепличный порядок роста, несомненно, должен быть значительно сокращен, и многое из того, что бесполезно, так же определенно должно уйти. Американские разработки имеют особенно неблагоприятную экономическую обстановку в преобладающей шкале затрат. Единственной спасительной альтернативой для них, по-видимому, была бы та или иная форма федерального обеспечения их постоянной поддержки на какой-то такой основе, на которой они были спроектированы, и это маловероятно, ибо нет очевидной причины. Правда, снижение затрат на азот имеет тенденцию к снижению стоимости продуктов питания, но так же, если на то пошло, было бы снижение стоимости сельскохозяйственных орудий, и любые аргументы, которые применимы в случае с азотом, применимы в равной степени для поташа, для фосфатов, для сельскохозяйственных орудий, для угля — фактически для промышленности в целом.
Что касается побочного азота, ситуация совсем иная. В целом, источники побочных продуктов имеют такой порядок, что они не были существенно затронуты войной в ту или иную сторону и, следовательно, не должны быть существенно затронуты в процессе перестройки, за исключением случая аммиака из коксовых печей, где временный спад в сталелитейной промышленности приведет к временному спаду, вероятно, на 15–20 процентов от выпуска 1918 года. Особое значение в связи с тем, что лежит впереди для побочного производства азота, имеет его связь с прогрессом промышленной координации. Вся текущая тенденция индустриализма, представленная в интеграции, массовом производстве и тому подобном, движима интересами координации и преодоления потерь движения; и азот получает важную долю в этих разработках.
Что касается органической группы соединений, перспективы на будущее столь же неопределенны, как и фактические условия сегодняшнего дня. Централизованное развитие мясопереработки, предприятий по переработке животных и хлопкоочистки породило в свое время весьма важные извлечения азотистых отходов; но с прогрессом разработок это использование, в свою очередь, уступает место более продвинутому порядку. Хлопчатник как удобрение уступает место индустрии продуктов из хлопчатника; танках как удобрение уступает место искусственному составлению кормов для животных; лошади, важный вкладчик сельскохозяйственного азота в прошлые времена, уступают большую часть своего места под солнцем автомобильному двигателю. Тем временем, с фактором разбавления, который нужно преодолеть, наша канализация используется для загрязнения рек и уничтожения рыбных запасов, вместо того чтобы быть направленной на полезные цели. Так оно и идет. Разработки ведутся в обоих направлениях, и невозможно сказать, как изменится баланс. Вероятно, лучшее предположение состоит в том, что относительно, по крайней мере, он будет скорее вниз, чем вверх.
Перспективы для побочного аммиака более определенны. Аммиак — это конечная точка материального рафинирования; поэтому здесь азотные разработки сохраняют все, что получают, вместо того чтобы снова терять в дальнейшем рафинировании использования, как в случае с органической группой. Выпуск увеличивался последовательно и быстро благодаря переходу от ульевых к побочным коксовым операциям, к прогрессу централизации и координации; другими словами, в отношении производства кокса. Даже сейчас менее половины коксуемого угля обрабатывается в ретортной печи; но ульевая печь находится вне линии прогресса и должна быть полностью вытеснена. Кроме того, отрасль все еще расширяется по мере того, как процесс перехода, с его отдельной потенциальностью для удвоения текущего выпуска аммиака из продуктов переработки угля, идет вперед.
До сих пор извлечение побочных продуктов в связи с использованием угля ограничивалось одним направлением — производством кокса, наряду с аналогичной процедурой производства газа. Но развитие, которое таким образом началось в коксовой промышленности, на этом не остановится. Потеря движения, возникающая из-за отсутствия координации в использовании угля, столь же велика в других направлениях, как и в производстве кокса, и преимущества интегрального использования могут с уверенностью ожидаться, что проявят себя. Уже проекты такого рода попадают под серьезное рассмотрение в предложениях, таких как поставка газа городам, использование побочных операций, расположенных на шахте, в поддержку убывающего снабжения природным газом, и интегрированные проекты тепла, света и энергии, работающие на угле с извлечением побочных продуктов. Тем временем ситуация с моторным топливом наводит на мысли об интересных разработках впереди. Есть все основания полагать, что нефтяные ресурсы не могут продолжать удовлетворять растущий спрос, фактически, что повод для поддержки уже настал. Какова бы ни была природа этих поддерживающих разработок, принимают ли они форму индустрии сланцевой нефти или что-то еще, кажется определенным, что они откроют важный источник побочного азота.
Рисунок 17 суммирует американскую ситуацию в отношении химического азота, как и рисунок 18 в менее детальном виде — для мира. Органический азот опущен, отчасти из-за недостатка информации, отчасти потому, что проблемы, более непосредственно вовлеченные в ситуацию в том виде, в котором она есть, — это проблемы химического азота.
РЕЗЮМЕ
Азот сам по себе является инертным газом, не имеющим особого применения, но азотистые соединения необходимы для сельского хозяйства, охлаждения, производства боеприпасов и для применений химии в целом. В природном газообразном состоянии он составляет около четырех пятых атмосферы, а в связанном виде встречается как нитратные минералы, как органические соединения и в каменноугольных отложениях. Атмосферный азот полезен только после того, как он был искусственно соединен или зафиксирован, что является предложением, которое природная инертность азота делает трудным и дорогим. Единственные минеральные отложения, имеющие значение, — это те, что составляют нитратные поля северного Чили. Органические ресурсы включают все виды животных и растительных отходов. Аммиак из каменноугольной смолы от ретортно-коксового и газового производства, наряду с некоторым количеством аммиака из сланцевой нефти, составляет практически весь объем поставок, полученных из каменноугольных источников. Этот диапазон ассоциаций, включая животные, растительные, минеральные и атмосферные источники, нарушает все установленные правила возникновения ресурсов и, следовательно, все регулярно проводимые исследования. В результате азотные ресурсы и их потребности во внимании никогда не исследовались всесторонне. Это стало поразительно очевидным, когда война, угрожающая быстрой катастрофой под видом нехватки азота, показала, что мы совершенно лишены какой-либо систематической азотной программы, и спровоцировала истерическую попытку разработать вместо нее импровизированную. Было обнаружено, что атмосфера обеспечивает единственный независимый источник снабжения, доступный по чрезвычайному рейтингу; поэтому, следуя примеру европейских стран, несколько заводов по фиксации атмосферного азота были спроектированы правительственно.
В промышленном отношении азотные источники могут быть классифицированы как природные, побочные и фиксационные. Природные поставки почти полностью представлены в форме нитрата натрия из чилийских нитратных месторождений. Они контролируются и эксплуатируются британским, чилийским, немецким и американским капиталом. Американский импорт в значительной степени обрабатывается тремя компаниями, чья система контроля осуществляется посредством судоходных и складских мощностей.
Побочные источники включают почти весь используемый органический азот, а также азот из угля и горючих сланцев. Поставки регулируются по величине прогрессом промышленной координации посредством централизации при подготовке продуктов животного, растительного и угольного происхождения. Таким образом, развитие и маркетинг побочных поставок имеют естественную тенденцию собираться в промышленные объединения. Это, однако, естественные разработки, а не разработки, искусственно созданные в интересах контроля цен. Цена побочного азота контролируется не торговыми объединениями, а ценой продукта из других источников, что означает ценой чилийской селитры. Помимо этого, преимущества, возникающие в виде низких производственных затрат, идут не полностью на коммерческую прибыль, а на экономию затрат в отношении основного производства, как, например, в случае с аммиаком газовых заводов, который вносит свой главный вклад в снижение цены на газ для потребителя. Быстрое развитие фиксации объясняется в значительной степени политическими влияниями, активированными условиями, ведущими к войне и проходящими через нее. Существует ряд проектов по фиксации азота, но только три имеют какую-либо подлинную меру промышленных достижений на своем счету: дуговая фиксация в Норвегии, синтетическая аммиачная фиксация Габера в Германии и цианамидная фиксация в ряде мест. Три из четырех крупных американских заводов относятся к последнему названному порядку; другой — это проект синтетического аммиака. Все четыре были законтрактованы правительством, и насколько можно сказать, что фиксация получила промышленную опору в Соединенных Штатах, это полностью в ответ на диктат политического контроля.
Вероятно, несколько менее половины потребляемого азота связано органически, и несколько более половины его химически соединено. Практически весь органический азот и около одной четверти химического азота имеют внутреннее побочное происхождение. До сих пор остаток поставлялся из чилийской селитры, дополненной небольшим импортом гуано, животных отходов, побочного аммиака и цианамида из-за рубежа.
Нет очевидной вероятности того, что эта корректировка будет существенно затронута как непосредственный результат разработок в отношении фиксации. Они показали себя имеющими величайшее политическое значение как предоставляющие неограниченный, независимый источник азотного снабжения. Их подлинное экономическое значение на нынешней стадии принудительного расширения, однако, сомнительно. В этой стране, особенно, шкала затрат дает неперспективную обстановку. Побочные источники, вырастающие из централизованной промышленной координации, находятся в соответствии с тенденцией современного индустриализма и могут рассматриваться как обеспечивающие устойчивый рост выхода, особенно если процесс промышленной эволюции в направлении скоординированной экономической эффективности адекватно культивируется, вместо того чтобы ему мешать. В этой же связи наиболее значимое достижение, зафиксированное для азота, заключается в разработке средства для окисления побочного аммиака, тем самым делая растущие побочные поставки доступными для полного спектра азотных применений.
Что касается экономических и политических аспектов перспектив впереди, все остальное затмевается и теряется из виду в насущной потребности в конструктивной программе, разработанной на всеобъемлющей основе, в соответствии с всеобъемлющим характером самих ресурсов, с помощью которой можно заменить неэкономичную импровизированную программу, возникшую в результате войны. Требуемая программа — это та, которая рассчитана на то, чтобы выявить и выявить скоординированно лучшее, что есть в бактериальной, а также химической фиксации, в промышленных побочных источниках органического и химического азота и в области санитарии.
ГЛАВА XXVIII ПИРИТ И СЕРА Автор: А. Г. Уайт
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПИРИТА И СЕРЫ
Пирит и сера тесно связаны в своих наиболее существенных применениях, и один материал во многих случаях может быть заменен другим. Самое большое и наиболее важное использование этих минералов — в производстве серной кислоты, которая является важным материалом, необходимым для самого широкого спектра целей, включая производство кислого фосфата для удобрений, производство современных взрывчатых веществ большой мощности, переработку нефти, травление железа и стали и для огромного числа химических производств. Конкуренция между пиритом и серой для этой цели прошла через несколько стадий. С развитием итальянских месторождений в больших масштабах сера широко использовалась для производства кислоты. По мере того как цены на серу повышались, стало дешевле использовать пирит, который во многих местностях затем вытеснил серу для этой цели. С быстрым расширением американского производства и, в частности, с огромным увеличением мощности заводов по производству серной кислоты для военных целей, сера снова стала очень широко использоваться для производства кислоты. Перспективы после окончания войны таковы, что из-за огромной мощности серных рудников Соединенных Штатов сера может продолжать конкурировать с пиритом в этом использовании.
Вероятно, вторым по значимости направлением использования этих материалов является производство сульфитной древесной целлюлозы. В Европе для этой цели в основном используется пирит, тогда как в Соединенных Штатах и Канаде основным материалом является сера. При соблюдении оптимальной технологии на каждую тонну произведенной сульфитной целлюлозы требуется около 250 фунтов серы. В Соединенных Штатах и Канаде ежегодно для этой цели расходуется около 175 000 тонн серы, что составляет около 50 процентов от общего потребления серы в этих странах. Существует также ряд других важных областей применения, где используется сера, а не пирит; наиболее значимыми из них являются производство сельскохозяйственных опрыскивателей и инсектицидов, а также вулканизация каучука. Сера является основным компонентом черного пороха, и значительные ее количества до сих пор используются для этой цели. Хотя для производства большинства взрывчатых веществ, применяемых в современной войне, требуется серная кислота, сера в них не используется в элементарной форме. Существует множество других второстепенных химических способов применения.
Заменители серы и пирита.
— Из-за наличия крупных доступных месторождений серы, а также масштабов и широкого распространения месторождений пирита и дешевизны обоих этих материалов, адекватных коммерческих заменителей для них не существует. Увеличение объемов получения побочной кислоты на медеплавильных и цинкоплавильных заводах, а также, возможно, на никелевых заводах в Садбери, можно считать наиболее важными факторами, способствующими вытеснению пирита и серы. В целом, определяющими факторами являются стоимость и транспортировка, а не какой-либо текущий или вероятный дефицит материалов.
ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПИРИТА
Хотя пирит является очень широко распространенным минералом, существует относительно немного месторождений, имеющих достаточное значение для мировой торговли. Это, как правило, связано с относительно низкой стоимостью содержания серы в тонне руды, обычно составляющей от 40 до 45 процентов извлекаемой серы; это означает, что требуется почти 2¹⁄₂ тонны пирита, чтобы соответствовать одной тонне серы, которая конкурирует с ним во многих областях применения. Следовательно, пирит редко перевозится на большие расстояния, если только он не находится в таком месте, где можно воспользоваться дешевыми балластными тарифами при отсутствии других грузов для судов, или если он не содержит значительных примесей меди или золота, которые можно извлечь после использования серы. Многие известные месторождения, например, в Мексике и западной части Соединенных Штатов, остаются неосвоенными из-за удаленности от рынков сбыта. В таких странах, как Россия, Франция, Италия, Германия, Швеция, Япония и восточная часть Соединенных Штатов, добыча поглощается местным рынком. Испания и Португалия, являющиеся важнейшим источником мировых поставок, выгодно расположены для отгрузки в близлежащие европейские страны или для получения дешевых балластных тарифов при отправке в Соединенные Штаты; кроме того, значительная часть руды содержит несколько процентов меди.