Взрывчатые и химические вещества

Взрывчатые вещества относятся по своей природе к химическим веществам широкого применения. Изготовление взрывчатых веществ не представляло таких больших трудностей, [302] как изготовление пороха, и могло производиться не только на специальных заводах, а на многих хорошо оборудованных химических заводах, как это было в Германии.

Существовавшая в России к началу первой мировой войны химическая промышленность находилась на такой низкой ступени развития, что совершенно не могла удовлетворять тем огромным и непредвиденным потребностям армии во взрывчатых и химических веществах, какие стали предъявляться во время войны.

Взрывчатые вещества изготовлялись в России только на специально оборудованных для этого заводах: двух казенных артиллерийских — Охтенском и Самарском и одном частном — Русского общества для выделки и продажи пороха (в действительности этот завод являлся германским предприятием — см. ниже, третью часть).

До мировой войны фугасные снаряды (гранаты, бомбы) русской артиллерии снаряжались мелинитом (пикриновой кислотой) и тротилом, (тринитротолуолом). Фугасных снарядов полагалось иметь в боевых комплектах немного (для 75-мм пушек лишь 1/7 комплекта). Потребность в мелините и тротиле по расчетам довоенного времени удовлетворялась названными тремя заводами в полной мере, производительность которых выражалась не более 15000 пудов (около 250 т) в месяц. Во время войны потребность во взрывчатых веществах непрерывно возрастала, и уже с конца ноября 1915 г. требовалось ежемесячно до 3700 т разного рода взрывчатых веществ — не только мелинита и тротила, но и тетрила, динитронафталина, аммонала, шнейдерита, аммиачной селитры (примешиваемой к тротилу для снаряжения 76-мм гранат), тринитроксилила или ксилила (для замены тротила).

Потребность во взрывчатых и химических веществах достигла максимума к 1917 г., причем к тому времени выявилась потребность и в таких химических веществах, как удушающие и отравляющие средства химической борьбы, производство которых для военных целей не было установлено ни в России, ни в союзных с ней государствах.

Для русской армии требовалось в 1917 г. ежемесячно до 30140 т разных взрывчатых и химических веществ, а на весь 1917 г. потребность в них выражалась следующими внушительными цифрами:{330}

Тротила (и ксилила)	1 935 000 пудов
Мелинита (пикриновой кислоты)	1 201 000
Динитронафталина	148 800
Аммиачной селитры	4213000
Тетрила	33600
Аммонала и шнейдерита	3251000 [303]
Натровой селитры	9200000 пудов
Толуола и фенола	455 000 пудов
Цианистого натрия	18 000 пудов
Цианамида кальция	60 000 пудов
Жидкого хлора	900 000 пудов
Хлорпикрина	66 000 пудов
Фосгена	220 380 пудов
Всего	21701 780 пудов,
или около	361700 т

Правительство царской России не имело в своем распоряжении достаточных данных о возможности добывания в России исходных материалов, без которых нельзя обойтись при производстве тех или иных взрывчатых и химических веществ и которые в довоенное время получались из-за границы. В частности, чилийская селитра, необходимая для производства азотной кислоты, привозилась из Америки, а толуол, необходимый для получения тротила, привозился из Германии.

ГАУ еще задолго до мировой войны отдавало себе отчет в том, что русское производство пороха и взрывчатых веществ, базировавшееся главным образом на заграничном сырье, должно очутиться в критическом положении в случае войны с Германией и закрытия западной границы.

Но своевременно не было принято необходимых мер, и только в июле 1914 г., за несколько дней до начала войны, ГАУ командировало на юг России одного из профессоров Артиллерийской академии с военным инженером из Арткома, специалистом по взрывчатым веществам, для выяснения возможности добывания там толуола и другого сырья, необходимого для выработки взрывчатых веществ.

По мнению командированного туда профессора, заводы взрывчатых веществ можно было удовлетворить толуолом за счет бензола с коксовальных заводов Донецкого бассейна лишь после соответственного переоборудования этих заводов, на что потребовалось бы до 1 1/2 лет.

Между тем, на сентябрь 1914 г. требовалось не менее 35000 пудов взрывчатых веществ, тогда как русские заводы могли дать, при условии использования всех имеющихся запасов толуола, не более 15000 пудов. Единственным выходом из создавшегося угрожающего положения представлялось немедленное обращение к заграничным заказам взрывчатых веществ.

Тот же профессор Артиллерийской академии, командированный в Америку, выяснил, что существовавшая в 1914 г. в Америке коксобензольная промышленность может лишь в самых ограниченных размерах удовлетворить громадный спрос России и ее союзников на толуол и прочее химическое сырье.

Таким образом, для России еще с осени 1914 г. стала очевидной невозможность получения взрывчатых и химических веществ из-за границы и в особенности получения сырья из Америки. [304]

Вновь выехавшая в ноябре 1914 г. в Донецкий бассейн комиссия из видных ученых специалистов химии, представителей Арткома и профессуры Артиллерийской академии пришла на этот раз к заключению о полной возможности организовать в Донецком бассейне производство бензола и толуола в сравнительно короткий срок.

На второй год войны — осенью 1915 г. при ГАУ была образована еще другая комиссия по заготовлению удушающих и отравляющих средств. Затем обе комиссии были влиты в общий химический комитет при ГАУ, получивший вполне законченную организацию к весне 1916 г., причем в химический комитет привлечено было для работы около 300 человек, большинство которых были специалистами химии — инженерами и техниками (см. первую часть, схему 1).

Перед химическим комитетом ГАУ предстала огромной важности ответственная задача: потребовалась не мобилизация русской химической промышленности, так как в сущности нечего было мобилизовать, а создание своей русской мощной химической промышленности, независимой от заграничного сырья.

Задача эта была с успехом выполнена благодаря высоким знаниям, энергии и творчеству работников химического комитета ГАУ. В сравнительно короткий срок русскими учеными химиками и техниками был разрешен и практически осуществлен ряд химических задач большого научного и практического значения и не только военного, но и общегражданского.

Признана была крайняя необходимость производства в России бензола и толуола, самого широкого поднятия производства в России серной и азотной кислот, получения ряда других исходных продуктов для выработки различных взрывчатых веществ.

Бензол, толуол и прочие ароматические углеводороды, как то: ксилил, нафталин, антрацен, фенол (карболовая кислота), находятся совместно в продуктах сухой перегонки каменного угля, которая ведется в коксовальных печах с целью получения кокса, необходимого при металлургических процессах для получения чугуна, железа, стали. Легкие углеводороды — бензол, толуол и ксилил — находятся в газах, а карболовая кислота, антрацен и нафталин содержатся главным образом в каменноугольной смоле.

После обследования наиболее важных коксовальных заводов в Донецком бассейне был разработан план организации производства бензола и толуола путем устройства дополнительных сооружений для полного улавливания продуктов коксования при существующих заводах и путем постройки новых бензольных заводов.

Химическому комитету ГАУ удалось в 1915—1916 гг. увеличить почти в 8 раз число коксовальных печей, дающих полностью все продукты сухой перегонки каменного угля, [305] и пустить в ход часть строившихся бензольных заводов. В результате производство в России сырого бензола увеличилось с 364 300 пудов (около 6000 т) в 1915 г. до 656700 пудов (10915 т) в 1916 г.

Производство толуота из продуктов каменного угля в Донбассе не могло быстро развернуться настолько, чтобы покрывать большую в нем потребность войны. Поэтому химический комитет озаботился изысканием других источников получения толуола, и после ценных в этом отношении научных работ решено было добывать толуол из бензола. Кроме того, химический комитет после ряда опытов над разложением нефти при высоких температурах организовал производство бензола и толуола из нефти.

В 1916 г. каменноугольным и нефтяным методами получено было (округленно) чистого бензола до 2800 т и чистого толуола до 2300 т.

Натурального фенола, добываемого из каменноугольной смолы, в России почти не было. Химический комитет установил производство синтетического фенола (путем сульфатации бензола) для получения из него пикриновой кислоты (мелинита), а также производство многих других продуктов, необходимых для приготовления взрывчатых веществ: нафталина из каменноугольной смолы; диметиланилина из производных бензола (на Трехгорном пивоваренном заводе в Москве), являющегося исходным продуктом для получения сильно взрывчатого тетрила; дифениламина, необходимого для придания стойкости порохам, и т. д.

Бездымные пороха получаются азотизацией (нитрацией) целлулозы, а взрывчатые вещества — азотизацией толуола или фенола. Для процесса нитрации при производстве пороха и взрывчатых веществ требовалась серная и азотная кислота в огромных количествах.

До войны в России необходимый для выработки серной кислоты колчедан добывался частью на Урале, а большая часть (до 75%) привозилась из-за границы. В связи с военными операциями подвоз колчедана из-за границы прекратился, и бывшие в Польше и в Прибалтийском районе заводы серной кислоты остановились, вследствие чего с осени 1915 г. ежемесячное производство серной кислоты упало до 12000 т с 25000 т, вырабатываемых в мирное время. Недостаток серной кислоты угрожал значительным сокращением производства пороха и взрывчатых веществ, несмотря на то, что выработка прочих основных видов химического сырья к 1916 г. уже наладилась. Химический комитет ГАУ летом 1915 г. приступил к осуществлению намеченной им программы развития в России колчеданного и сернокислотного производства, и через несколько месяцев ежемесячная выработка серной кислоты увеличилась приблизительно на 8500 т, а к осени 1916 г. месячная производительность серной [306] кислоты на русских заводах достигла 25000 т, т. е. довоенной нормы, когда колчедан получался из-за границы.

Для приготовления азотной кислоты требовалось в год около 100000—120 000 т селитры, которая в России вовсе не добывалась, а привозилась из Чили (в Америке) через Владивосток. Дальняя перевозка селитры требовала большой затраты времени, труда и средств, загромождая транспорт по Сибирской железнодорожной магистрали.

Изыскания русских залежей селитры, предпринятые химическим комитетом, не привели к положительным результатам. Тогда химический комитет выработал способы получения селитры из аммиачных вод, количество которых непрерывно и быстро возрастало в связи с установлением улавливания побочных продуктов коксования каменного угля. На юге был построен первый завод для получения азотной кислоты переработкой аммиачных вод производительностью до 1 000 т селитры в месяц Затем осенью 1916 г. химический комитет разработал проект завода цианамида кальция в целях разрешения вопроса о связанном азоте. Еще ранее, в 1915 г., начал строиться на севере завод азотной кислоты на р. Суне, чтобы воспользоваться водяной энергией ее водопадов. Завод проектировался для добывания азота из воздуха путем сжигания воздуха в особых печах при посредстве вольтовой дуги и превращения получаемых при этом окислов азота в азотную кислоту. Производительность этого завода проектировалась до 8500 т азотной кислоты в год. Во время войны начата была постройка только опытного завода, а в 1917 г. постройка завода прекратилась.

Летом 1915 г. выяснилось, что для химической (газовой) борьбы с противником необходимо организовать в России производство ряда химических продуктов для получения отравляющих и удушающих веществ.

Первоначально, после ряда научных изысканий, установлены были производства: хлора для выпуска из баллонов (к хлору прибавлялось немного фосгена), а для снаряжения химических снарядов разные вещества и главным образом хлорпикрин, фосген, синильная кислота и хлористый мышьяк. Большие трудности встретились при установлении производства фосгена, который до войны вовсе не изготовлялся в России.

Несмотря на широкое развитие русской химической промышленности, снабжение русской армии взрывчатыми веществами все еще находилось в большой зависимости от иностранцев.

Подача для русской армии в 1915—1916 гг. главнейших взрывчатых веществ (тротила и ксилила, пикриновой кислоты, аммиачной селитры, аммонала и шнейдерита) выражалась следующими цифрами: всего было подано около 85550 т, в том числе от русских заводов около 42650 т и по заграничным заказам около 43000 т, т. е. почти поровну.

На 1917 г. всего требовалось около 178000 т главнейших взрывчатых веществ. Русская химическая промышленность при [307] правильном снабжении сырьем и топливом и при достаточном обеспечении рабочей силой могла бы выработать в 1917 г. до 70000 т главнейших взрывчатых веществ; в действительности она при тех неблагоприятных условиях, при каких ей приходилось работать, особенно в последние месяцы 1917 г., дала в 1917 г. лишь около 46000 т. Производство взрывчатых веществ в России далеко не обеспечивало полную потребность в них армии. Необходимо было принимать меры к дальнейшему развитию русской химической промышленности, а впредь до осуществления этих мер приходилось прибегать к крупным заграничным заказам, главным образом в Америке (см. третью часть).

Необеспеченность русской армии взрывчатыми и химическими веществами во время мировой войны явилась следствием легкомысленного отношения царского правительства России к вопросам своевременной и соответственной подготовки промышленности к войне.

Впрочем и другие государства, принимавшие участие в мировой войне 1914—1918 гг., испытывали кризис в отношении необеспеченности их армий взрывчатыми веществами и в особенности химическим сырьем. Не была исключением и Германия, но благодаря высокому развитию ее химической промышленности она смогла ликвидировать кризис в химическом снабжении своими средствами в сравнительно короткий срок.

Недостаток взрывчатых веществ, обнаружившийся в германской армии в самом начале войны, заставил германскую технику применять ряд многочисленных заменяющих их веществ, среди которых получили большое значение динитробензол и тринитроанизол. Оба они получались нитрацией бензола, подобно тому как толуол и фенол добывались из каменноугольного дегтя или из светильного газа.

До войны потребность Германии в азоте более чем на 50% покрывалась ввозом чилийской селитры из Америки, а остальная часть добывалась в самой Германии как побочный продукт работы коксовальных печей и газовых заводов. Но уже за несколько лет до начала мировой войны удалось получить искусственную селитру из свободного азота воздуха и поставить производство на некоторых заводах в Норвегии, где необходимый для этого электрический ток обходился дешево вследствие использования водной энергии. Германская химическая индустрия принимала широкое участие в предприятиях Норвегии и потому инженеры германской химической промышленности были знакомы со способами добывания свободного азота воздуха путем его осадки при прохождении через электрическую дуговую лампу. К началу войны осуществлено было в Германии получение разбавленной азотной кислоты и путем сожжения аммиака, причем аммиак стали добывать из карбида кальция, так как необходимое большое количество аммиака не могло быть получено с газовых заводов и коксовальных печей. Наконец, изобретение Габера, заключающееся в синтезе аммиака из [308] свободного азота воздуха и водорода, настолько было проработано, что уже в начале войны было организовано при Баденском анилиновом и содовом заводе небольшое производство, о почти фантастическом росте которого можно судить хотя бы по следующим цифрам добывания связанного азота из воздуха: 1914 г.—15000 т, 1915 г.—40000 т, 1916 г.—80000 т, 1917 г. — 125000 т, 1918 г.—300 000 т.

К концу войны, в 1918 г., производство в Германии натриевой селитры (азотнокислого натра) и азотной кислоты во вновь отстроенных гигантских сооружениях так разрослось, что ароматические химические взрывчатые вещества, которые добывались из производных бензола, были по большей части заменены аммиачной селитрой, получаемой непосредственно из азотной кислоты путем нитрации аммиака и переходом его в азотнокислый аммоний. Подобным же способом германцы стали заменять нитроцеллюлозу и нитроглицериновый порох аммоналовым порохом.

Серная кислота добывалась в мирное время из серного колчедана, который Германия получала из-за границы, а во время войны в незначительном количестве — из Швеции, и из кристализованного сернистого цинка, добываемого в достаточном количестве в Верхней Силезии (в Германии). Во время войны производство серной кислоты было организовано в Германии путем синтетического добывания ее из гипса, кремневой кислоты и глинозема на некоторых заводах красок, соответственно оборудованных.