| 13986122 15360 8522 910 1вия примесей (см. Алюминий, Железо, Хром и т. д.).
В процессе взаимодействия вещества с К. исключительно важна роль воды. Напр., даже такой активный металл, как калий, с совершенно лишённым влаги К. не реагирует, но воспламеняется в К. при обычной темп-ре в присутствии даже ничтожных количеств паров воды. Подсчитано, что в результате коррозии ежегодно теряется до 10% всего производимого металла.
Окиси нек-рых металлов, присоединяя К., образуют перекисные соединения, содержащие 2 или более связанных между собой атомов К. Так, перекиси Na2O2 и ВаОа включают перекисный ион О22-, надперекиси NaO2 и КО2 - ион О2-, а озониды NaOs, КОз, RbOa и CsO3 - ион О3-. К. экзотермически взаимодействует со многими сложными веществами. Так, аммиак горит в К. в отсутствии катализаторов, реакция идёт по уравнению: 4NH3 + ЗО2 = 2N2 4- 6H2O. Окисление аммиака кислородом в присутствии катализатора даёт NO (этот процесс используют при получении азотной кислоты). Особое значение имеет горение углеводородов (природного газа, бензина, керосина) - важнейший источник тепла в быту и промышленности, например СН4+2О2= COj + 2H2O. Взаимодействие углеводородов с К. лежит в основе многих важнейших производств. процессов - такова, напр., т. н. конверсия метана, проводимая для получения водорода: 2СН4 + О2 + 2Н2О = 2СО2 + 6Н2 (см. Конверсия газов). Многие органич. соединения (углеводороды с двойной или тройной связью, альдегиды, фенолы, а также скипидар, высыхающие масла и др.) энергично присоединяют К. Окисление К. питательных веществ в клетках служит источником энергии живых организмов.
Получение. Существует 3 основных способа получения К.: химический, электролизный (электролиз воды) и физический (разделение воздуха).
Химический способ изобретён ранее других. К. можно получать, напр., из бертолетовой соли КС1Оз, к-рая при нагревании разлагается, выделяя О2 в количестве 0,27 м3 на 1 кг соли. Окись бария ВаО при нагревании до 540 °С сначала поглощает К. из воздуха, образуя перекись ВаО2, а при последующем нагревании до 870 °С ВаО2 разлагается, выделяя чистый К. Его можно получать также из KMnO4, Ca2PbO4, К2Сг2О7 и др. веществ при нагревании и добавлении катализаторов. Хим. способ получения К. малопроизводителен и дорог, пром. значения не имеет и используется лишь в лабораторной практике.
Электролизный способ состоит в пропускании постоянного электрич. тока через воду, в к-рую для повышения её электропроводности добавлен раствор едкого натра NaOH. При этом вода разлагается на К. и водород. К. собирается около положительного электрода электролизёра, а водород - около отрицательного. Этим способом К. добывают как побочный продукт при произ-ве водорода. Для получения 2 м3 водорода и 1 м3К. затрачивается 12-15 кет-ч электроэнергии.
Разделение воздуха является основным способом получения К. в современной технике. Осуществить разделение воздуха в нормальном газообразном состоянии очень трудно, поэтому воздух прежде сжижают, а уже затем разделяют на составные части. Такой способ получения К. наз. разделением воздуха методом глубокого охлаждения. Сначала воздух сжимается компрессором, затем, после прохождения теплообменников, расширяется в машине-детандере или дроссельном вентиле, в результате чего охлаждается до темп-ры 93 К (-180°С) и превращается в жидкий воздух. Дальнейшее разделение жидкого воздуха, состоящего в основном из жидкого азота и жидкого К., основано на различии темп-ры кипения его компонентов [Ткип О2 90,18 К (-182,9 °С), t".,,, N2 77,36 К (-195,8 °С)]. При постепенном испарении жидкого воздуха сначала выпаривается преимущественно азот, а остающаяся жидкость всё более обогащается К. Повторяя подобный процесс многократно на ректификационных тарелках воздухоразделительных колонн (см. Ректификация), получают жидкий К. нужной чистоты (концентрации). В СССР выпускают мелкие (на неск. л) и самые крупные в мире кислородные воздухоразделительные установки (на 35 000 м3/ч К.). Эти установки производят технологический К. с концентрацией 95-98,5%, технический - с концентрацией 99,2-99,9% и более чистый, медицинский К., выдавая продукцию в жидком и газообразном виде. Расход электрической энергии составляет от 0,41 до 1,6 квт-nJM3.
К. можно получать также при разделении воздуха по методу избирательного проницания (диффузии) через перегородки-мембраны. Воздух под повышенным давлением пропускается через фторопластовые, стеклянные или пластиковые перегородки, структурная решётка к-рых способна пропускать молекулы одних компонентов и задерживать другие. Этот способ получения К. пока (1973) используется лишь в лабораториях.
Газообразный К. хранят и транспортируют в стальных баллонах и ресиверах при давлении 15 и 42 Ми/м2 (соответственно 150 и 420 бар, или 150 и 420 ат), жидкий К.-в металлич. сосудах Дьюара или в специальных цистернах-танках. Для транспортировки жидкого и газообразного К. используют также специальные трубопроводы. Кислородные баллоны окрашены в голубой цсст и имеют чёрную надпись "кислород".
Применение. Технический К. используют в процессах газопламенной обработки металлов, в сварке, кислородной резке, поверхностной закалке, металлизации и др., а также в авиации, на подводных судах и пр. Технологич. К. применяют в хим. пром-сти при получении искусств, жидкого топлива, смазочных масел, азотной и серной кислот, метанола, аммиака и аммиачных удобрений, перекисей металлов и др.хим. продуктов. Жидкий К. применяют при взрывных работах (см. Оксиликвиты), в реактивных двигателях и в лабораторной практике в качестве хладагента.
Заключённый в баллоны чистый К. используют для дыхания на больших высотах, при космич. полётах, при подводном плавании и др. В медицине К. дают для вдыхания тяжело больным, применяют для приготовления кислородных, водяных и воздушных (в кислородных палатках) ванн, для внутримышечного введения и т. п. (см. Кислородная терапия). В. Л. Василевский, И. П. Вишнев, А. И. Перельман.
К. в металлургии широко применяется для интенсификации ряда пирометаллургич. процессов. Полная или частичная замена поступающего в металлургич. агрегаты воздуха кислородом изменила химизм процессов, их теплотехнич. параметры и технико-экономич. показатели. Кислородное дутьё позволило сократить потери тепла с уходящими газами, значит, часть к-рых при воздушном дутье составлял азот. Не принимая существ, участия в хим. процессах, азот замедлял течение реакций, уменьшая концентрацию активных реагентов окислительновосстановительной среды. При продувке К. снижается расход топлива, улучшается качество металла, в металлургич. агрегатах возможно получение новых видов продукции (напр., шлаков и газов необычного для данного процесса состава, находящих спец. технич. применение) и др.
Первые опыты по применению дутья, обогащённого К., в доменном производстве для выплавки передельного чугуна и ферромарганца были проведены одновременно в СССР и Германии в 1932-33. Повышенное содержание К. в доменном дутье сопровождается большим сокращением расхода последнего, при этом увеличивается содержание в доменном газе окиси углерода и повышается его теплота сгорания. Обогащение дутья К. позволяет повысить производительность доменной печи, а в сочетании с газообразным и жидким топливом, подаваемым в горн, приводит к снижению расхода кокса. В этом случае на каждый дополнит, процент К. в дутье производительность увеличивается примерно на 2,5%, а расход кокса снижается на 1 %.
К. в мартеновском производстве в СССР сначала использовали для интенсификации сжигания топлива (в пром. масштабе К. для этой цели впервые применили на з-дах "Серп и молот" и "Красное Сормово" в 1932-33). В 1933 начали вдувать К. непосредственно в жидкую ванну с целью окисления примесей в период доводки. С повышением интенсивности продувки расплава на 1 м3/т за 1 ч производительность печи возрастает на 5-10%, расход топлива сокращается на 4-5%. Однако при продувке увеличиваются потери металла. При расходе К. до 10 м3/т за 1 ч выход стали снижается незначительно (до 1 % ). В мартеновском произ-ве К. находит всё большее распространение. Так, если в 1965 с применением К. в мартеновских печах было выплавлено 52,1% стали, то в 1970 уже 71%.
Опыты по применению К. в электросталеплавильных печах в СССР были начаты в 1946 на з-де "Электросталь". Внедрение кислородного дутья позволило увеличить производительность печей на 25-30%, снизить удельный расход электроэнергии на 20-30%, повысить качество стали, сократить расход электродов и нек-рых дефицитных легирующих добавок. Особенно эффективной оказалась подача К. в электропечи при произ-ве нержавеющих сталей с низким содержанием углерода, выплавка к-рых сильно затрудняется вследствие науглероживающего действия электродов. Доля электростали, получаемой в СССР с использованием К., непрерывно растёт и в 1970 составила 74,6% от общего произ-ва стали.
В ваграночной плавке обогащённое К. дутьё применяется гл. обр. для высокого перегрева чугуна, что необходимо при произ-ве высококачественного, в частности высоколегиров., литья (кремнистого, хромистого и т. д.). В зависимости от степени обогащения К. ваграночного дутья на 30-50% снижается расход топлива, на 30-40% уменьшается содержание серы в металле, на 80-100% увеличивается производительность вагранки и существенно (до 1500 °С) повышается темп-pa выпускаемого из неё чугуна.
О значении К. в конвертерном произ-ве см. в ст. Кислородно-конвертерный процесс.
К. в цветной металлургии получил распространение несколько позже, чем в чёрной. Обогащённое К. дутьё используется при конвертировании штейнов, в процессах шлаковозгонки, вельцевания, агломерации и при отражательной плавке медных концентратов. В свинцовом, медном и никелевом произ-ве кислородное дутьё интенсифицировало процессы шахтной плавки, позволило снизить расход кокса на 10-20%, увеличить проплав на 15-20% и сократить кол-во флюсов в отд. случаях в 2-3 раза. Обогащение К. возд. дутья до 30% при обжиге цинковых сульфидных концентратов увеличило производительность процесса на 70% и уменьшило объём отходящих газов на 30%. Разрабатываются новые высокоэффективные процессы плавки сульфидных материалов с применением чистого К.:плавка в кислородном факеле, конвертирование штейнов в вертик. конвертерах, плавка в жидкой ванне и др. с. Г. Афанасьев. Лит.: Чугаев Л. А., Открытие кислорода и теория горения в связи с философскими учениями древнего мира, Избр. труды, т. 3, М., 1962, с. 350; Коттон Ф., У и лкинсон Дж., Современная неорганическая химия, пер. с англ., т. 1 - 3, М., 1969; Некрасов Б. В., Основы общей химии, т. 1, М., 1965; Кислород. Справочник, под ред. Д. Л. Глизманенко, ч. 1 - 2, М., 1967; Разделение воздуха методом глубокого охлаждения, под ред. В. И. Епифановой, Л. С. Аксельрода, т. 1-2, М., 1964; Справочник по физико-техническим основам глубокого охлаждения, М.- Л., 1963.
КИСЛОРОДНАЯ ЁМКОСТЬ КРОВИ, количество кислорода, к-рое может быть связано кровью при её полном насыщении; выражается в объёмных процентах (об% ); зависит от концентрации в крови гемоглобина. Определение К. ё. к. важно для характеристики дыхательной функции крови. К. ё. к. человека - ок. 18-20 об%.
КИСЛОРОДНАЯ ЗАДОЛЖЕННОСТЬ, дополнительное количество кислорода, потребляемое организмом после физич. работы на окисление накопившихся недоокисленных продуктов обмена веществ. К. з. свидетельствует об отставании потребления кислорода во время работы от потребности в нём организма. Определение К. з., производимое путём исследования газообмена, важно при решении нек-рых вопросов физиологии труда и спорта, оценке состояния сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Термином "К. з." иногда обозначают расхождение между потребностью организма в кислороде и его фактич. потреблением при различных обстоятельствах, связанных с кислородным голоданием, или гипоксией.
КИСЛОРОДНАЯ РЕЗКА, газовая резка, способ резки металлич. деталей, осн. на свойстве металлов, нагретых до темп-ры воспламенения, гореть в технически чистом кислороде. При К. р. на нагретый до 1200-1300 °С металл направляют струю кислорода, прожигающую металл и разрезающую его. Образующиеся окислы железа в расплавленном состоянии вытекают и выдуваются из полости реза. Этим способом режут изделия из углеродистых низко- и среднелегированных сталей обычно толщиной от 1 мм до 200-300 мм (возможна К. р. стали толщиной до 2 м).
К. р. производят резаком - спец. сварочной горелкой с дополнит, устройством для подвода кислорода. В зависимости от использования для нагрева еталла горючего газа различают ацетилено-кислородную, водородно-кислородную, бензино-кислородную и др. резку, ручную и машинную. Машинная К. р. обеспечивает высокую точность и чистоту реза при большой производительности. На машинах (рис.) производят резку по шаблонам, специальным направляющим, чертежу, копируя его в любом масштабе; возможно использование сразу неск. резаков для одновременной резки деталей. К. р. можно автоматизировать, используя фотоэлектронное устройство.
Машина для кислородной резки.
Разновидностью К. р. является флюсо-кислородная резка, к-рой разделяют металлы, трудно поддающиеся резке (высокохромистые и хромоникелевые стали), а также чугуны и алюминиевые сплавы. В этом случае процесс облегчают вдуваемые вместе с кислородом порошкообразные флюсы. Кроме разделительной К. р., при к-рой режущая струя почти перпендикулярна поверхности металла, применяют кислородную обработку (т. н. строжку). При этом режущую струю направляют под небольшим углом (почти параллельно) к поверхности металла.
К. р. широко распространена в машиностроении, судостроении, в чёрной и цветной металлургии, в строительстве и др. отраслях. Наряду с К. р. в пром-сти получила распространение плазменная резка (см. Плазменная обработка).
Лит.: Хренов К. К., Сварка, резка и пайка металлов, 4 изд., М., 1973. К. К. Хренов.
КИСЛОРОДНАЯ ТЕРАПИЯ, оксигенотерапия (от лат. Oxygenium - кислород и терапия), искусственное введение кислорода в организм человека с яеч. целью. К. т. применяют обычно для лечения заболеваний, сопровождающихся гипоксемией (болезни сердечно-сосудистой системы; пневмонии, эмфизема лёгких; высотная болезнь; отравление удушающими газами - хлором, фосгеном и др.), а также при лечении нек-рых гнойно-гнилостных процессов мягких тканей (напр., гангрена) и др. Для К. т. применяют как чистый кислород, так и смесь его с воздухом или с двуокисью углерода (5-7%), т. н. карбоген. Кислород вводят в организм ингаляционным путём, подкожно, внутрибрюшинно, через кишечник (для изгнания глистов) и т. д. Для К. т. используют катетеры, маски, кислородные подушки, спец. ингаляторы, кислородные палатки и тенты. Применяют также лечение кислородом под повышенным давлением-гипербарическую оксигенацию.
КИСЛОРОДНО-ДЫХАТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА, приборы для проведения кислородной терапии. Простейшим из них является кислородная подушка - прорезиненный мешок (ёмкость 12-16 л), наполненный кислородом и снабжённый резиновой трубкой с краном и мундштуком. Применяют носовые катетеры или пластмассовые трубки, к-рые надевают на два ответвления тройника, третий конец к-рого подсоединён к любому источнику кислорода. Катетеры вводят по нижнему носовому ходу, кислород через увлажнитель подают |
