Несколько тысячелетий для плавки железа человечество использовало древесный уголь. После промышленной революции, когда железо человечеству вдруг потребовалось в огромных количествах, у промышленно развитых государств появилась реальная перспектива превратить свою страну в пустыню, переработав на уголь все свои леса.
В те годы в Великобритании была очень популярна шутка, что если бы Иуда жил в Англии, то не нашел бы осины, чтобы повеситься.
А в парламенте кипели страсти. Например, в 1651 году лорд Эвелин выступил с докладом, который назывался «О всепожирающих железных и стекольных заводах». Булькая от негодования, аристократ рассказал собравшимся о каком-то углежоге-стахановце из города Дархема, который срубил «уже более 20 тысяч дубов». «Если он еще немного проживет, – горячился лорд, – то может оказаться, что во всей стране скоро не найдется и пары бревен на ремонт церкви».
Горячность обсуждения, как и суровость последовавших королевских указов, прямо запретивших углежогам вырубать леса, вполне понятна.
Для зачинательницы промышленной революции Великобритании никакого выбора не было. Или она находит альтернатива древесному углю, или британцы сходят с авансцены мировой истории.
Поэтому в Англии началась натуральная "топливная лихорадка" - все искали замену продукции углежогов.
Главным претендентом на замену был, разумеется, каменный уголь.
Но с ним было очень много проблем.
Начнем с самого главного. Можно ли выплавить железо, используя в качестве топлива каменный уголь?
Формальный ответ - да.
Честный ответ - да, можно. Но зачем? Это никому не надо. С гарантией.
Плавить железо на каменном угле - это примерно как жарить шашлыки, используя вместо углей горящий пластик. Наверное, мясо даже запечется - пусть и плохо. Но есть его точно никто не будет.
Дело в том, что каменный уголь это невероятно "грязное" топливо. Если древесный уголь - это практически чистый углерод, обеспечивающий горение и высокую температуру, то в каменном же угле, помимо нужного нам углерода, есть еще примерно половина таблицы Менделеева. Причем некоторых обитателей таблицы там довольно много. В частности, в каменном угле всегда есть в изрядных количествах два главных врага металлурга - сера и фосфор.
Сера - это враг № 1.
При плавке на угле сера соединяется с железом, образуя сульфид железа (FeS), и выплавленное железо становится, на жаргоне металлургов, "красноломким". Это значит, что когда его раскаляют докрасна для ковки — металл становится хрупким и рассыпается под молотом. Такой металл просто бесполезен, он как скрипач - никому не нужен.
Враг №2 - фосфор. Не менее опасная примесь. Когда фосфор растворяется в железе, оно становится "холодноломким". Проще говоря - теряет пластичность и становится хрупким уже при обычной, комнатной температуре. Любое изделие из такого железа легко ломается даже при небольшой нагрузке. В результате мы имеем еще одного "скрипача".
Это только самые главные проблемы. Есть еще масса других.
Враг № 3 - спекаемость. Каменный уголь в доменной печи под давлением руды спекается и превращается в плотную массу, перекрывая доступ воздуха и, по сути, останавливая процесс плавки.
№ 4 - нестабильное горение. Состав угля неоднороден, какая-то часть засыпки горит хорошо, соседняя - плохо, это приводит к колебаниям температуры в печи, просаживая качество железа.
Наконец, враг № 5 - смолы и летучие вещества. Кроме серы и фосфора, в каменном угле еще масса всякой гадости. При нагреве уголь выделяет смолы и газы, которые загрязняют печь и окружающую среду, а также не участвуют эффективно в процессе восстановления железа (а это - одна из главных функций угля при плавке).
В общем, во весь свой немалый рост встает любимый вопрос Николая Гавриловича и Владимира Ильича - что делать?
Ответ нашли англичане, которые придумали кокс.
Обычно в интернете пишут, что это сделал Абрахам Дарби Первый в 1709 году, но вы их не слушайте - в интернете врут.
На самом деле имя изобретателя кокса история не сохранила. Известно лишь, что до процесса, именуемого "коксованием", жители Британских островов додумались задолго до рождения Дарби.
Говорят, что кокс придумали пивовары. И вот почему.
Когда в Англии начались большие проблемы с бездымным и жарким древесным углем (а сводить леса там начали запрещать уже в конце XVI века) - довольно многие ремесленники стали пользоваться каменным. Об этом еще в 1612 году в своем трактате о металлах («A Treatise of Metallica») писал Симон Стюртевант: «В кирпичном производстве, в пивоварнях, в красильнях, при плавке меди лишь несколько лет назад единственными употреблявшимися видами топлива были дрова и древесный уголь, но теперь их заменяют ископаемым углем, дающим столь же хорошие результаты… Когда-то кузнецы ковали железо на огне древесного угля (и в некоторых местностях, где древесный уголь дешев, они продолжают еще пользоваться им), но уже в течение многих лет вместо него употребляли и употребляют сейчас раздробленный на мелкие куски каменный уголь».
Но именно пивоварам не повезло - в Англии XVII века представители этого цеха столкнулись с запретами на использование дымного угля в городской черте, так как дым от угля мало того, что загрязнял воздух - он еще и портил вкус пива!!! А это, извините, натуральное вредительство!
Проблема, как уже говорилось, в том, что у каменного угля очень, э-э-э, разнообразный состав ингредиентов, поэтому при горении уголь сильно дымит и жутко воняет.
Съезжать из города пивоварам совсем не хотелось - клиентура-то вся здесь, а завязываться на доставку еще тогда было лучшим способом угробить бизнес.
И тогда один ушлый пивовар сказал что-то вроде: "Братцы! А, может, нам с этим вонючим углем сделать то же, что углежоги делают с дровами? Надо тоже прокалить его без доступа воздуха! Может, тогда вся эта вонючая гадость из него выпарится?".
Так и сделали. Процесс пиролиза (то есть нагрева без воздуха) оказался гораздо сложнее, чем с дровами (все-таки всяких смол в каменном угле больше на порядок), но в итоге наши рыцари хмеля и сусла все-таки сумели получить из черного угля пористое, горючее вещество серого цвета.
Которое они назвали кокс - от английского coаk, в настоящее время cokе.
Кокс не просто горел - он горел почти бездымно, и идеально подошел для сушения солода. Есть исторические свидетельства, что британские пивовары использовали для этого кокс уже в 1640-х годах.
А к концу XVII столетия кокс активно использовали не только пивовары, но и представители самых различных профессий, где требуется "чистое" топливо. При обжиге извести, например - процесс обжига известняка для получения извести очень чувствителен к примесям в топливе. Или стекловары - им тоже требовалось топливо с минимальным содержанием примесей. Исторические документы фиксируют использование кокса на стекольных мануфактурах в конце XVII века.
Да и обычные горожане начали активно использовать практически бездымный кокс для отопления жилья, где часто просто не было печного отопления.
В общем, "перегретый уголь" был весьма востребован. И только в одной области он не использовался никогда - при плавке железа. Английский трактат 1686 года издания так и писал:
"Приготовленный таким образом уголь называют коксом: он даёт почти столько же тепла, как древесный уголь, и может заменять его почти во всех случаях, кроме того, однако, случая, когда требуется выплавлять и фришевать железо".
Чем же металлургов не устраивал кокс?
Он не решал проблему "врага № 1" - серы.
Дело в том, что коксование удаляет лишь часть серы, содержащейся в каменном угле. Основной массив остается, и лишь небольшая часть выходит с газами или каменноугольными смолами.
Именно проблему серы и удалось решить в начале XVIII века двум великим металлургам: Абрахаму Дарби Первому, который смог выплавить качественное железо в домне, добавляя в древесный уголь кокс.
и его сыну Абрахаму Дарби Второму, который повторил достижение отца, используя уже только кокс.
Дарби не разработали технологию коксования, как сегодня часто пишут даже в бумажных книгах. Они сделали гораздо более важный для человечества шаг - смогли приспособить кокс для выплавки стали.
Не будем мучить вас техническими подробностями, без которых здесь не обойтись. Если очень коротко - отец с сыном смогли обеспечить переход серы в шлак, внеся в технологию плавки изменения, обусловленные различием в физических свойствах древесного угля и каменноугольного кокса.
И тем самым увековечили свои имена не только на остове старой домны своего завода в Коалбрукдейле, что в графстве Шропшир.
Той самой домне, с которой все началось.
После этого развитие черной металлургии понеслось вперед семимильными шагами. Не зря же кто-то из великих очень точно сказал: "Господь справедлив. Он положил достаточно железной руды и угля в землю всех стран".
И это сущая правда: и железо, и каменный уголь - одни из самых распространенных на Земле полезных ископаемых, их месторождения встречаются во всех уголках планеты. Казалось бы - ну теперь-то никаких проблем быть не должно?
Если бы.
Буквально пару недель назад, 8 ноября 2025 года, администрация Трампа внесла изменения в знаменитый "Список минералов, критически важных для экономики и национальной безопасности США" - по сложившейся традиции это происходит раз в три года.
Главной сенсацией стало внесение в этот список (который в основном состоит из редкоземельных элементов и прочего остродефицитного сырья для хайтека) ... коксующегося угля.
Зачем США это сделали?
Об этом мы расскажем в следующий раз.
Подписывайтесь на канал, чтобы не пропустить!