Первые шаги в получении и использовании кислорода человек сделал сравнительно недавно, в XVIII веке. Небольшие количества кислорода, которые в те времена добывались химическим путем, применяли для лечения больных один глоток кислорода при дыхании равноценен четырем-пяти глоткам воздуха, поэтому кислород экономит силы больного, уменьшая затраты энергии на дыхание. В наше время, когда добыча кислорода методом разделения воздуха при глубоком охлаждении сделала его доступным и дешевым, когда мировое производство кислорода измеряется миллиардами кубометров в год, появилось множество новых областей применения кислорода. (В каком бы состоянии ни получали кислород - в жидком, в газообразном, сжатом или разреженном, его количество принято указывать в кубических метрах. Причем всегда указывается пересчитанный условный объем в предположении, что полученный кислород находится в газообразном состоянии при нормальном атмосферном давлении и температуре 20"С.)
Много, новых применений получила первая «профессия» кислорода - интенсификация и нормализация процессов дыхания. В арсенале медиков появились кислородные ванны, кислородные палатки и даже кислородный коктейль. Кислородные маски нужны летчикам при полетах на большой высоте, кислород разумеется входит в смесь газов, которой дышат космонавты, аквалангисты, моряки на подводных лодках. Кислород используют для интенсификации дыхательных процессов в микробиологии. Например, при выращивании дрожжевых микроорганизмов на жидких парафинах нефти в экспериментальных аппаратах вместо воздуха продувают кислород.
Но, конечно, главный потребитель кислорода - современная техника. Кислород широко используется на всех стадиях получения черных и цветных металлов. В частности, в больших количествах нужен кислород для интенсификации доменного процесса на каждую тонну чугуна, полученную из руды, расходуется до 150 м3 этого ценного газа. В производстве стали в мартеновских печах нужен чистый кислород, в котором примесь других газов не превышает 3%. При подаче в факел его расходуется 30 - 35 м3 на тонну металла. Еще более чистый кислород с содержанием примесей не более 0,35% нужен в современном конверторном производстве стали. Здесь расход кислорода на каждую тонну стали увеличивается почти в два раза, но зато применение его не только ускоряет плавку в несколько раз, но, и позволяет получать сталь лучшего качества, чем мартеновская.
Без чистого и сухого кислорода не могут обойтись электроплавильные печи. При расходе 15 - 20 м3 на тонну металла получают стали самых высоких марок. В процессах выплавки цветных металлов, никеля, меди, цинка, свинца и других обычно используют не чистый кислород, а воздух, обогащенный на 50% кислородом. В конверторных же процессах нужен чистый кислород.
Хорошо известна еще одна область применения кислорода - сварка и резка металлов. Кстати, кислородные горелки позволяют резать сталь толщиной до полутора метров.
Без использования кислорода нельзя представить себе практически ни одно из современных химических производств. На каждую тонну готового химического продукта расходуются такие количества кислорода:
при получении аммиака - 500 м3,
при получении метилового спирта - 600 м3,
при получении ацетилена - 3 600 м3,
при получении серной кислоты - 240 м3.
На воздухоразделительных установках вместе с кислородом получают очень чистый жидкий азот, который, в свою очередь, необходим в производстве всех видов азотных удобрений и других важнейших продуктов азотной промышленности. Кроме того, жидкий азот широко используется, как источник холода во многих областях техники, в научных исследованиях. Попутно с кислородом и азотом на воздухоразделительных установках получают благородные газы аргон, ксенон и криптон, которые широко используются в электронной промышленности и при выплавке специальных марок стали.
Дешевый способ получения кислорода сделал дешевым производство таких взрывчатых веществ, как оксиликвиты. Это пористые горючие вещества, насыщенные жидким кислородом. При взрыве они создают мощную ударную волну и находят применение в горнодобывающей промышленности.
При выработке руд в карьерах, для проходки не очень глубоких скважин (до 20 метров) применяют термобуры. Эти установки монтируются на грузовых автомобилях, они работают по тому же принципу, что и ракетные двигатели. Газы, образующиеся при сгорании керосина в атмосфере кислорода, вырываются из сопла с огромной скоростью и имеют температуру в несколько тысяч градусов. При такой температуре начинают плавиться горные породы и скорость проходки увеличивается в три-четыре раза.
О том, в, каких количествах потребляется кислород различными отраслями промышленности, рассказывает таблица. Цифры, приведенные в этой таблице (в млрд, м3), получены путем усреднения количества кислорода, израсходованного в капиталистических странах в 1970 году. В скобках указан процент от общего потребления кислорода.
О том, насколько быстро растут аппетиты промышленности в потреблении кислорода, говорит хотя бы то, что подобная таблица, составленная всего на пять лет раньше, то есть для 1965 года, содержала бы вдвое, а то, и втрое меньшие цифры абсолютного потребления (процентное соотношение между отраслями изменилось незначительно). Так, потребление кислорода в сталеплавильном производстве за 5 лет возросло в 2,6 раза, в доменном производстве - в 4,2 раза, в производстве аммиака - в 1,4 раза, и т. д. Общее потребление кислорода возросло вдвое.
