Поль Еру

Поль Еру
фр. Paul Héroult
Ім'я при народженні	фр. Paul Louis Toussaint Héroult
Народився	10 квітня 1863(1863-04-10)[…]  Тюрі-Аркур
Помер	9 травня 1914(1914-05-09)[…] (51 рік)  Антіб
Країна	Франція
Діяльність	хімік, винахідник, фізик
Alma mater	Гірнича школа Парижа
Галузь	хімічна технологія
Нагороди
Поль Еру у Вікісховищі

Поль Луї Туссе́н Еру́ (фр. Paul Louis Toussaint Héroult) (10 квітня 1863, Тюрі-Аркур, Нормандія — 9 травня 1914, Антіб, Прованс — Альпи — Лазуровий Берег) — французький інженер-винахідник, хімік, металург, промисловець, який винайшов метод промислового виробництва алюмінію електролізом кріолітно-глиноземного розплаву, створив першу успішну електродугову піч для виплавлення сталі.

Життєпис

Дитинство

Поль Еру народився 10 квітня 1863 року в передмісті Сент-Бенін маленького містечка Тюрі-Аркур  — на той час муніципалітету французького департаменту Кальвадос в Нормандії. Його батько Патріс Еру, як і дід, займався чинбарством. У Сент-Бенін родина Еру володіла заводом з виготовлення шкіри. Його мати, Еліз Лепетіт Десоне, була дочкою керівника поштової станції муніципалітету Аркур.

Коли Полю було сім років батько, щоб уберегти від небезпек французько-пруської війни (1870—1871), відправив його з матір'ю в Лондон до дідуся, батька матері. Перебуваючи там кілька років Поль добре вивчив англійську мову, знання якої стало йому в нагоді в професійній дяльності.

Освіта

Після повернення з Англії батько послав Поля вчитися в середню школу в Кані з пансіоном. У школі застосовувався жорсткий ригористичний підхід до навчання, який пригнічував Поля, котрий був розумним і жвавим хлопчиком з незалежним способом мислення. Тому ця школа сформувала в нього відразу до класичної освіти.

Французький хімік Анрі Сент-Клер Девіль (1818—1881)

1875 року Патріс Еру розширив свій бізнес та перемістив чинбарню поблизу Парижу, розмістивши її біля самих воріт столиці, в Порт-де-Жантілі, і відкрив у Парижі крамницю шкіри. Поль Еру продовжив навчання в паризькому коледжі Сент-Барб, заснованому ще 1460 року. Коледж з його ліберальною системою освіти був прихильніший до незалежного характера Поля. Саме там у нього розвинулося зацікавлення природничими науками: фізикою, хімією, механікою. Можливо не останню роль у цьому відіграла його випадкова зустріч зі старим другом батька, мсьє Белліотом, адвокатом за фахом і високоерудованою людиною з розкішною особистою бібліотекою, у якій Поль годинами проводив свій вільний час після занять.

У віці п'ятнадцяти років він мав нагоду прочитати книгу про алюміній французького хіміка Анрі Сент-Клер Девіля, який 1854 року розробив перший промисловий спосіб отримання алюмінію. Ймовірно, саме з цієї книги, у якій Сент-Клер Девіль передбачив успішні перспективи використання алюмінію, Поль захопився ідеєю удосконалення виробництва й застосування цього металу, яка супроводжувала його протягом життя, й реалізація якої принесла йому світове визнання. Ця ідея поглинула Поля настільки, що він відразу захотів проводити експерименти з її втілення на шкіряному заводі батька. Проте батько наполіг на тому, щоб син спочатку здобув фахову освіту. 1881 року Поль Еру писав матері: «Я повинен присвятити весь свій час роботі над моїм проєктом, побоюючись, що хтось інший може відкрити переді мною процес, який я намагаюся розвинути: не маючи достатньо часу на школу, я хочу закінчити її цього року. Кілька разів я намагався підняти цю тему з татом, але завжди не наважувався, побоючись його висміювання … Нині вартість для виробника — 60 франків за кілограм (алюмінію). Я міг би продавати його за 8 франків, а з використанням гідравлічної енергії — за 4 франки. Ви повинні бачити, наскільки важливим може бути такий бізнес.».

Професор Анрі Луї ле Шательє (1850—1936)

Отримавши в коледжі Сент-Барб ступінь бакалавра, Поль Еру 1882 року вступив до престижної Вищої гірничої школи в Парижі (фр. L'École nationale supérieure des mines de Paris). Там його викладачем загальної й технічної хімії був відомий професор Анрі Луї ле Шательє, який добре знався на проблемі виробництва алюмінію, оскільки відвідував лабораторію Сент-Клер Девіля у Вищій нормальній школі в Парижі й співпрацював з ним над промисловим розвитком цього хімічного процесу. Еру, поглинутий ідеєю алюмінію, розробляє одне припущення за іншим, ескіз за ескізом, нехтуючи іншими навчальними дисциплінами. Як наслідок, він провчився у Вищій гірничій школі лише один рік, і після першого курсу його відраховують через невиконання навчального графіка. Таким чином, він не отримав диплома гірничого інженера. Його батько щойно помер, і Полю довелося замінити його на чинбарній фабриці в Жантілі.

Професійні здобутки

Поль Еру був талановитим новатором з практичною інтуїцією, готовим до подолання складних технологічних проблем. Його професійна діяльність реалізувалася низкою визначних проривних винаходів.

Електролітичний процес виробництва алюмінію

До 1886 року єдиним способом виробництва алюмінію був метод, створений Сент-Клером Девілем 1854 року, який полягав у хімічному відновленні алюмінію з його хлориду металічними калієм чи натрієм. Метод був удосконалений спочатку змішуванням хлоридів натрію та алюмінію, пізніше, застосуваванням кріоліту — ${\ce {Na3AlF6}}$. 1854 року Анрі Девіль зробив перше повідомлення про виробництво алюмінію на засіданні Французької академії наук, а 18 липня 1855 року в заводських умовах за цим удосконаленим методом був отриманий перший зливок алюмінію. Виробництво алюмінію не перевищувало 175 тонн на рік і ціна сягала 1250 франків за кілограм (1860 рік).

На той час уже був відомий метод розкладання деяких солей електролізом. Сам Девіль, як і Роберт Бунзен, отримав алюміній шляхом електролізу розплавленого безводного хлориду ще 1854 року. Але електрообладнання на той час не забезпечувало необхідної промислової потужності, та й ідея електролізу здавалася дуже складною з промислової точки зору. Відновлення оксиду алюмінію (глинозему) вуглецем в електричній печі давало результати лише за присутності металу — заліза чи міді, тому кінцевим продуктом міг бути лише їх сплав з алюмінієм.

Оскільки виробництво алюмінію за способом Девіля було надто дорогим, Еру вирішив створити продуктивніший дешевший метод виробництва алюмінію на основі електролізу. Ще під час короткого перебування на підготовчих курсах у Вищій гірничій школі в двадцятирічного Поля Еру виникла перша ідея щодо його винаходу: у його конспекті того часу містився ескіз установки, разюче подібний до рисунка в поданні до першого патенту, отриманого винахідником 1886 року у віці 23 років. Загальний принцип методу Еру відтворений коротким описом у його заявці на патент на цей винахід, поданій в Бюро патентів і товарних знаків (фр. l’Office des brevets et patentes) 23 квітня 1886 року й зареєстрованій за № 175711 під назвою «Електролітичний процес виробництва алюмінію»:

«En principe le procédé que je désire breveter, pour la préparation de l'aluminium, consiste à décomposer de l'alumine en dissolution dans un bain de cryolithe en fusion, par un courant électrique aboutissant au bain, d'une part, au moyen d'une électrode en contact avec le creuset en charbon aggloméré qui contient la cryolithe et, d'autre part, au moyen d'une autre électrode, en charbon aggloméré comme la première, plongeant dans le bain. Cette combinaison produit la décomposition de l'alumine en employant un courant de faible tension : l'oxygène se rend à l'anode et brûle avec elle; l'aluminium se dépose sur les parois du creuset qui constitue la cathode et se précipite en culot dans le fond de ce creuset.» (Переклад: В принципі, процес отримання алюмінію, який я хочу запатентувати, полягає в розкладанні глинозему, розчиненого у ванні з розплавленим кріолітом, за допомогою електричного струму, що надходить у ванну, з одного боку за допомогою електрода, який контактує з тиглем з агломерованого вугілля, в якому міститься кріоліт, і, з іншого боку, за допомогою іншого електрода, виготовленого, як і перший, з агломерованого вугілля, зануреного у ванну. Ця комбінація розкладає глинозем за допомогою низьковольтного струму: кисень надходить до анода і згорає разом з ним; алюміній осідає на стінках тигля, який служить катодом, і осаджується у вигляді гранул на дні тигля.)

Патент був виданий 1 вересня 1886 року за № 175711 на 15 років.

Коли після смерті батька шкіряна фабрика в Жантілі перейшла в підпорядкування Поля Еру, її чинбарна діяльність згодом була призупинена й Поль розпочав там свої експерименти з виробництва алюмінію. Парова машина фабрики залишалася в доброму стані, і він міг використовувати її для експериментів, які розпочав у липні 1885 року. Для початку йому необхідно було розробити чи створити усі інші засоби, такі як електричні печі зі способом подачі струму, склад електроліту, оптимальний температурний режим електролізу тощо. Мати передає йому на придбання устаткування свої заощадження — 50 000 франків. Як джерело електричної енергії на той час у його розпорядженні була лише малопотужна динамо-машина Грамма, тому він був дуже обмежений у своїх перших спробах електролізу глинозему, експериментуючи з різними флюсами та зупинившись врешті на кріоліті. Перша ідея Еру, яку він згодом визнав невірною, полягала в тому, що електроліз необхідно проводити за високої температури. Він побудував цегляну піч, яку під'єднав до фабричного димаря, щоб отримати добру тягу при спалюванні вугілля. Проте, за високої температури алюміній повторно окиснювався, а залізний електрод плавився, утворюючи сплав алюмінію із залізом. Тому, як зазначено в його першому патенті, надалі він використовував тигель з центральним вугільним електродом. Також він пробував знизити температуру плавлення, додаючи в кріоліт хлориди алюмінію та натрію. Під час експериментів він виявив, що глинозем може безпосередньо розчинятися в кріоліті.

На початку 1886 року до експериментів на фабриці долучилися його друзі: Кергвістель (фр. Kerguistel) й Луї Мерль (фр. Louis Merle), з якими він заприятелював ще у Вищій гірничій школі та які переїхали в Жантілі, щоб допомагати йому. Найперше Поль Еру отримав від друзів додаткову фінансову допомогу для експериментів, які надали в його розпорядження кілька тисяч франків, яких йому не вистачало для придбання потужнішої динамо-машини Бреґе (фр. Breguet) на 30 вольтів і 400 амперів. Встановлення на фабриці такої потужної на той час динамо-машини дозволило проводити випробування з більшою ефективністю. Складніше було вирішити проблеми з виготовленням вугільних тигля, який виточували з цільного шматка графіту, й грубих електродів (тоді знали лише вугільні стрижні для дугових ламп). Еру допоміг вирішити ці проблеми інженер Леон Гюлін (фр. Leon Hulin).

Друзі попарно працювали біля печі, третій відпочивав. Змінюючись що три години, вони підтримували нагрівання тигля від 48 до 56 годин поспіль, проте в результаті не отримували в тиглі чистого металу. За високої температури краплі алюмінію, щойно утворившись, відразу перетворювалися знову на глинозем. Згодом Еру з'ясував, що за низьких напруги та температури мідь більше не потрібна для збирання та накопичення алюмінію.

А втім, фінансові ресурси та й наукові знання з хімії на рівні студента в Еру були обмежені. Тому після отримання першого патенту для продовження експериментів йому довелося звернутися за підтримкою та порадою до компетентного фахівця — Альфреда Рангода Пешіне — директора фабрики в Салендрі, заснованої батьком Луї Мерля, і яка випускала алюміній за методом Девіля. Пешіне, якому Еру запропонував долучитися до свого бізнесу, відмовився, аргументуючи тим, що виробництво алюмінію є малоперспективним з погляду обмежених застосування та збуту маловідомого у Франції алюмінію, на противагу, зокрема, алюмінієвій бронзі. Під впливом такого аргументу Еру відмовився від дослідження технології виробництва чистого алюмінію й провів серію дослідів з одержання сплавів. Так, Еру помістив на дно тигля оксид міді, який відновлювався у ванні в процесі електролізу. У розплаві алюміній розчинявся в міді, і на дні ванни утворювався сплав цих компонентів. За результатами цих дослідів 15 квітня 1887 року Еру подав у Бюро патентів і товарних знаків описовий меморандум-заявку на доповнення до патенту № 175711 (сертифікат на доповнення був виданий 14 вересня 1887 року), де описав конструкцію електричної печі, процес електролізу розплавленого оксиду алюмінію для виробництва сплавів алюмінію не тільки з міддю, але й залізом чи кремнієм, а також чітко вказав, що нема потреби в зовнішньому нагріванні, оскільки електричний струм забезпечує достатньо тепла для збереження ванни в розплавленому стані.

Навесні 1887 року Еру приїхав до Цюріха, щоб прийняти динамо-машину для своєї електричної печі, яку він замовив на машинобудівному заводі Ерлікон (нім. Maschinenfabrik Oerlikon). Там в Ерліконі (Цюрих) його дослідження привернули увагу засновника компанії, яка володіла цим заводом, Петера Еміля Губер-Вердмюллера (нім. Peter Emil Huber-Werdmüller). Губер-Вердмюллер відразу оцінив важливе значення винаходу Еру й запропонував реалізувати його промислове використання в Швейцарії. Для цього він сконтактував Еру з Гюставом Навілем (нім. Gustave Naville) з машинобудівної компанії «Escher Wyss AG» (Цюріх) й Георгом Негерем (нім. Georg Neher), засновником компанії «JG Neher Söhne & Cie.», яка мала металургійний завод у Нойгаузені. 26 серпня 1887 року ініціативною групою (Петер Губер-Вердмюллер — президент «Maschinenfabrik Oerlikon», яка поставила динамо-машини, щоб задовольнити величезну потребу в електроенергії; Густав Навіль з компанії «Escher, Wyss & Cie.», лідера в турбобудуванні; Георг Негер від «JG Nehers Söhne & Cie.», яка володіла правами на використання гідроенергії на Рейнському водоспаді та забезпечила необхідні будівлі в Нойгаузені на Рейнфальлі разом зі своїм металургійним заводом) був укладений контракт з Еру на промислове виробництва алюмінію за його патентом. Ініціатори алюмінієвого заводу 31 жовтня 1887 року разом з іншими акціонерами заснували «Швейцарську металургійну компанію» (нім. Schweizerische Metallurgische Gesellschaft; фр. Société Métallurgique Suisse). Еру побудував для компанії нову електродугову піч-електролізер на 6000 амперів з напругою від 30 до 70 вольтів, яка стала предметом німецького патенту № 47 165, поданого 8 грудня 1887 року від «Швейцарської металургійної компанії» в Нойгаузені.

Початкові результати роботи Еру були настільки обнадійливими, що вже 18 листопада 1888 року в Нойхаузені була заснована «Акціонерна компанія алюмінієвої промисловості» (нім. Aluminium-Industrie Aktiengesellschaft — AIAG) з капіталом у 10 мільйонів швейцарських франків за участю «Deutsche Edison Gesellschaft», «Ateliers de Constructions Mécaniques Oerlikon» і «Escher Wyss AG». Від «Edison Gesellschaft» до виробництва долучився талановитий німецький інженер-хімік, спеціаліст в галузі електрохімії Мартін Кіліані, який уже проводив експерименти з виробництва алюмінію в своїй компанії, але більше відомий з 1884 року завдяки німецькому патенту з електролітичного виробництва цинку. Кіліані увійшов до нової компанії як директор заводу в Нойгаузені, (залишався ним до своєї смерті 1895 року), а Еру посідав там посаду технічного менеджера. Хоча Кіліані й Еру мали різні характери й кожен з них був самодостатнім у розвитку алюмінієвого виробництва, але їхні ідеї, взаємодоповнюючись, давали плідні результати. Кіліані підхопив першу ідею Еру щодо електролітичного виробництва чистого алюмінію. Не зупиняючись перед застереженнями Еру щодо відсутності достатнього попиту на чистий алюміній, він активно вирішував проблеми промислового виробництва алюмінію та його комерційного використання. Головним завданням на думку Кіліані було зниження температури ванни та густини струму, оскільки він помітив, що надмірна температури шкідлива для процесу електролізу. Цю проблему він вирішував додаванням у ванну розплаву фториду алюмінію. Дослідження Кіліані щодо вдосконалення процесу Еру завершилися реєстрацією в квітні 1889 року патенту. Однак нижча температура провокувала утворення твердої кірки на поверхні розплаву. Тому основною проблемою, яку мали вирішити Еру й Кіліані, було забезпечення відносного руху анода й тигля-катода для уникнення утворення твердої кірки на поверхні розплаву та забезпечення регулярної подачі глинозему завдяки автоматичному перемішуванню розплаву.

Еру, підбадьорений переконанням Кіліані щодо потреби виробництва чистого алюмінію, відновив впевненість у своїй оригінальній ідеї й зацікавив нею кількох французьких підприємців, Гюстава Мюнереля й Жюля Віара з Лотарингії, які разом з Goldschmidt Bank 17 жовтня 1888 року заснували «Французьку електрометалургійну компанію» (фр. Société Électro-Métallurgique Française - (SEMF)). Компанія побудувала завод з інтегрованою гідроелектростанцією на водоспаді в Фрож в департаменті Ізер, поблизу Гренобля. Було досягнуто угоди про звільнення Еру від зобов'язань щодо швейцарської компанії в Нойхаузені й призначення його технічним менеджером з розвитку виробництва алюмінію на заводі в Фрож. Поль Еру, не будучи акціонером компанії, отримував винагороду за рахунок роялті (65 000 франків плюс 1 франк за кожен кілограм алюмінію). Тут Еру став технічним фасилітатором і зміг самостійно працювати над удосконаленням і промисловим розвитком свого процесу.

Початки роботи нового заводу були важкими. Хоча вартість кілограма алюмінію і була втричі меншою за вартість хімічно отриманого алюмінію на заводі компанії заводі Саліндрі Пешіне, все одно була надто високою. Персонал заводу звільняли через некомпетентність або з фінансових причин, почалася паніка, а ентузіазм незабаром згас. Проте, Поль Еру, як завжди, не занепав духом і продовжував працювати, збільшуючи кількість печей-електролізерів й удосконалюючи їх.

У той час, коли Еру покинув AIAG і почав співпрацювати із «Французькою електрометалургійною компанією», Кіліані 1888 року вирішив проблему утворення кірки на поверхні розплаву, створивши піч, у якій один або обидва електроди неперервно концентрично або ексцентрично оберталися, занурені у розплав. Цей новий тип печей, запатентований в усіх країнах, надалі був застосований для виробництва чистого алюмінію під час розширення заводу в Нойгаузені 1890 року.

1889 року «Французька електрометалургійна компанія» придбала ліцензію на піч Кіліані й перейшла від виробництва алюмінієвої бронзи з високим вмістом алюмінію до виробництва металевого алюмінію. Удосконалюючи технологію Кіліані Еру спростив механізм переміщення анода, зберігши лише вертикальне переміщення за допомогою регулювального гвинта, а відносне обертання анода-катода забезпечив обертанням тигля-катода на чотирьох рухомих роликах. Він зосередився на конструкції тиглів, шукаючи простіший спосіб зробити їх мобільними, перш ніж з'ясував, що ця мобільність не є необхідною для плавного перебігу електролізу. Під час аварійної зупинки одного з тиглів Еру помітив, що процес відбувався й без обертання тигля. Коли електроліт збіднювався глиноземом, і анод поляризувався, було простіше механічно розбити поверхневу кірку й занурити нову порцію глинозему в розплав для відновлення його концентрації в електроліті.

Прагнучи зменшити густину струму Еру збільшив поверхню анода, збільшивши сторону його квадратного поперечного перерізу від 20 до 25 см, та застосував кілька анодів для кожної печі. Виробництво таких анодів-блоків з вуглецю було справжньою технічною проблемою того часу. У її вирішенні Еру допомогав експерт з вуглецевих виробів інженер Леон Гюлін, з яким він співпрацював ще в Жантілі. 1890 року в невеликому селі Шам поблизу Фрожу було побудовано анодний завод, який працював до 1911 року. Перший технологічний процес, розроблений Леоном Гуліном, полягав у формуванні вуглецевої пасти в пластини завтовшки 20 мм, їх склеюванні та спіканні в чавунній формі. 1892 року Поль Еру спростив технологію: вуглецеву пасту безпосередньо втрамбовували в форму квадратного перерізу й спікали. Протягом трьох років Еру розробив три покоління печей-електролізерів, за кожним наступним варіантом поліпшуючи їх ефективність.

Печі третього покоління напівсферичної форми з чотирма квадратного перерізу (25 см х 25 см) анодами, які живилися струмом напругою 5,5 В, силою струму 4000 А за анодної густини струму 1,6 А/см² були встановлені на заводі в Фроже. Дві лінії по п'ять печей запрацювали в липні 1982 року. Завдяки новаторським конструкційним і технологічним удосконаленням Полем Еру процесу «Французька електрометалургійна компанія» не тільки значно збільшила виробництво алюмінію, але й змогла відмовитись від оплати ліцензії на технологію Кіліані.

1892 року керівництво SEMF, заохочене зростанням попиту на чистий алюміній, який майже в 1,5 рази перевищував виробничу потужність заводу в Фрожі, вирішило розширити його виробництво і придбало права на гідроенергію та землю, щоб побудувати гідроелектростанцію та алюмінієвий завод у Ля-Пра в нижній частині території комуни Сент-Андре, розташованої в альпійській долині Мор'єн (Савойя). Вибір Ля-Пра був продиктований можливістю автономного енергопостачання завдяки гідроелектростанції потужністю 15 000 кВт, збудованій на ріці Арк, притоці Ізер. Близькість залізничної колії сприяла постачанню глинозему та відвантаженню металу. Поль Еру був призначений директором цього електрометалургійного заводу. Він відразу оснастив завод лінією з шести печей третього покоління, застосованого ним в останні місяці своєї роботи на заводі в Фрожі. Кожна піч мала 6 анодів квадратного перерізу, які живилися струмом 5000 А. Лінія успішно запрацювала в Ля-Пра 31 липня 1893 року.

Мартін Кіліані, відвідавши завод у Ля-Пра в травні 1894 року, був вражений ефективністю технології Еру, яка повністю відрізнялася від запантентованої ним 1889 року. За пропозицією Еру він скасував ліцензійний контракт із SEMF і вів переговори про можливість використати на його заводі у Нойхаузені сім печей конструкції Еру третього покоління. Наприкінці 1894 року завод SEMF був дообладнаний додатковими лініями з печами прямокутної форми по 8 — 10 анодів, які живилися струмом 7500 А. Цього року виробнича потужність заводу сягнула 179 798 кг алюмінію. Печі Еру були на той час найпродуктивнішими й стали основою для розвитку майбутніх технологій алюмінію.

У той час була створена «Французька компанія чистого алюмінію» (фр. Société Francaise de l'Aluminium Pur), яка експериментувала з новим процесом Байєра. Компанія Еру доручила йому вивчити й оцінити ефективність нової алюмінієвої компанії. Його позитивні висновки спонукали керівництво SEMF 1895 року поглинути нову компанію. Це стало початком плідної співпраці між Еру й Карлом Йозефом Байєром у пошуках шляхів зниження собівартості виробництва алюмінію. 1895 року вони разом вирушили до США, щоб ближче познайомитися з процесом Голла, який використовувався на глиноземному заводі в Саут-Вілмінгтон. Процес не давав кращих результатів, ніж їхній. Наступний візит до Британської алюмінієвої компанії (англ. British Aluminium Company Ltd) в Англії також не приніс позитивних ідей.

Ще в травні 1889 року, відразу після від'їзду з Нойхаузена і створення «Французької електрометалургійної компанії», Еру був запрошений до Сполучених Штатів Америки для демонстрації свого винаходу. Разом з Луї Мерлем він повіз туди свою піч-електролізер без динамо-машини, оскільки американські партнери відмовилися купувати її в Європі, а придбали динамо-машину в Едісона. У Бріджпорті (штат Коннектикут) в старому ливарному цеху друзі приготували презентацію процесу Еру. Але динамо-машина Едісона, не призначена для такого використання, не витримала великих перепадів навантаження й перегоріла від короткого замикання. Рідкісне на той час обладнання не підлягало ремонту, і друзі, не маючи можливості продовжити експеримент, повернулися до Франції.

Електродугова сталеплавильна піч

Електродугова сталеплавильна піч Еру 1905 року, експонат Німецького музею інструментів у Ремшайді

Пам'ятна таблиця печі-експонату музею інструментів у Ремшайді

Поперечний переріз електродугової печі Еру

Досягнувши істотного успіху у виробництві алюмінію Поль Еру присвятив свою енергію вирішенню інших проблем електрометалургії, зокрема, використавши свій «алюмінієвий» досвід, у короткий термін він створив електродугову сталеплавильну піч із двома послідовно з'єднаними електродами. Вперше вона була побудована 1900 року й використана для виробництва ферохрому на заводі в Ля-Пра. Перша експериментальна плавка сталі була проведена 9 жовтня 1900 року. 12 листопада цього року було подано заявку на патент. Практично за три місяці було створено промислове виробництво, і 28 грудня 1900 року перший вагон з 9000 кг електросталі був відправлений замовнику. Саме Еру першим зрозумів істотні переваги послідовного з'єднання електродів (зменшення струмових навантажень на кожен з електродів, краще регулювання потужності дуги, зменшення споживання графітових електродів) порівняно з паралельним з'єднанням. Його піч була футерована основним матеріалом, шихта складалася з твердого чи рідкого чавуну, сталевого брухту й флюсів. Виплавлення сталі відбувалося за принципом мартенівського процесу. Нагрівання здійснювалося комбіновано електричною дугою й опором внаслідок проходження струму через шихту. Завдяки високій температурі плавлення отримувався рідкий шлак з дуже високим вмістом основних компонентів, що сприло отриманню сталі з низьким вмістом шкідливих домішок фосфору й сірки. Через два роки, у вересні 1902 року, в рамах Конгресу білого вугілля (гідроенергії) (фр. Congrès de la houille blanche) в Греноблі, Еру здійснив перше публічне виплавлення 2 200 кг електросталі. Проте, металурги ще кілька років по тому не виявляли особливого ентузіазму, і деякі, хоч і сприйняли електродугову піч, щоб бути в руслі металургійних новацій, але з думкою не використовувати її через побоювання можливого електротравматизму. А втім, електросталеплавильні печі довели свою ефективність. 1929 року вони виплавили понад 1 750 000 тонн металу. І як було відзначено на третьому Конгресі білого вугілля 1925 року, Еру зміг з першої спроби створити електросталеплавильну піч, яка протягом майже 25 років не потребувала модернізації, залишаючись найпростішою та найнадійнішою.

1905 році Поль Еру був запрошений до Сполучених Штатів Америки як технічний радник кількох сталеплавильних компаній, зокрема, «United States Steel Corporation» (попередній контракт у жовтні 1908 року та остаточний 28 квітня 1911 року) і «Halcomb Steel Company», яка перша в США встановила електродугову піч Еру.

Станом на 1915 рік електродугова піч Еру була лідером за поширеністю в світі: 47 печей перебували в експлуатації та близько 20 перебували на стадії встановлення. Їх використовували відомі металургійні компанії, такі як «U.S. Steel» у США, «Thyssen AG» у Німеччині, «Vickers Limited» і «Edgar Allen and Company» в Англії, сталеплавильні та ливарні заводи у Франції, Австрії, Бельгії та інших країнах.

Водовід через ріку Арк

Арочний водогін через ріку, спроектований Полем Еру 1898 року

Коли Поль Еру був призначений директором електрометалургійного заводу в Ля-Пра, він мав подбати про встановлення гідроелектростанції на березі річки Арк. Там він проявив себе не тільки як практичний металург, але й інженер-гідротехнік. Початково збудована гідроелектростанція використовувала 35-метровий перепад висот потоку води. Пізніше 1898 року, коли був збудований каскад з перепадом у 83 м, треба було вирішити проблему переходу через ріку Арк сталевого водоводу діаметром 2,4 м і прогоном 47 м, через який вода мала поступати на гідротурбіни, таким чином, щоб запобігти його руйнуванню під час повеней. Поль Еру запропонував виконати перетин ріки не мостом для водогону, а самим лише водоводом у формі арки над рівнем можливої повені з бетонними опорами лише на протилежних берегах річки. Це рішення здавалося надто сумнівним, приреченим на провал з огляду на міцність сталевої труби, й Еру довелося подолати чималий опір скептично налаштованих будівельників і взяти на себе повну відповідальність за безпечну експлуатацію. Конструкція успішно витримала момент відкриття шлюзів й наступну експлуатацію та стала прикладом для подібних майбутніх застосувань

Інші винаходи

Електролізери у Фрожі, у яких Еру деякий час виготовляв алюмінієві сплави шляхом електролізу глинозему за високої температури близько 2000° С, були для нього джерелом набуття досвіду. Рідкий оксид алюмінію, який витікав з печі внаслідок електролізу, після затвердіння показав надзвичайну твердість, що спонукало Еру провести перші випробування виробництва та використання корунду як абразиву. Крім того, завдяки практиці високотемпературного лиття, забезпеченої корундовими тиглями, фабрика стала першою фабрикою, яка 1896 року стала виробляти карбід кальцію литтям.

Компанія Froges, використовуючи піч HÉROULT, була першою в 1896 році для виробництва карбіду кальцію в певному масштабі. Майже відразу після цього вона взялася за цементований ферохром.

Його гострий розум також був застосований до найрізноманітніших наукових досягнень і спекуляцій, від великих питань космогонії, які він обговорював з Арреніусом, до дивної системи гоночного човна, який піднімається на рушійних веслах, яку придумав Купер Г’юіт. Один приклад був його «phaneroptere», літальний апарат, попередник майбутнього гелікоптера, або його гідроковзанка, свого роду човен на полозах, піднімається чотирма рушійними лопатями, розроб з американським винахідником Купером Гьюїтом.

Незадовго до його смерті Еру захопився незвичним морським проєктом, для якого здійснив з колегою поїздку в Саргасове море, щоб провести експеримент з виробництва йоду у відкритому морі на плавучій платформі.

Врешті, Поль Еру — творець революційних технологічних процесів, був талановитим інженером-самоуком, який проявив себе у різних галузях науки й техніки — хімії, механіці, електриці, архітектурі.

Родинне життя

В серпні 1888 року Поль Еру одружився з Берте Белліот. 1895 року його дружина раптово померла, залишивши їхніх двох маленьких дітей, чотирирічного Поля й дворічну Генрієтту. Це був важкий рік для нього. До цього ж він був емоційно вичерпаний відсутністю відчутнього прогресу в роботі. Відновивши свої винахідницькі успіхи Еру повернув собі здатність насолоджуватись життям, втрачену після смерті дружини. 1898 року він вдруге одружився з Маргаріт Шато. У цьому шлюбі народилися Патріс, Анна-Марія, Елізабет. 1899 року, повернувшись до своєї улюбленої стихії — морських подорожей, Поль Еру зі своєю родиною й з родиною Луї Мерля здійснив восьмимісячну навколосвітній круїз, який тривав вісім місяців.

Можливо найповніше передав характер і стиль життя Поля Еру Крістіан Біккерт, який так написав про нього:

Поль Еру не мав жодного з атрибутів традиційного вченого. Він був запальним, некерованим, часом жорстким і зухвалим; він не вписувався в образ мудрого, дисциплінованого вченого. Він любив ігри, товариство жінок, подорожі суходолом і морем; він був вільним духом у стрімкому тілі. Жодного порівняння з суворим вченим, котрий бореться із впертими таємницями. Його відкриття не були результатом довгих безсонних ночей, проведених у лабораторії, чи складних наукових демонстрацій. Еру любив життя й не витримав би таких обмежень. Натомість, його винаходи з'являлися раптово, як грім серед ясного неба, як поштовх здорового глузду чи геніальності, іноді під час жвавої гри в більярд, його улюбленого заняття. Оригінальний текст (англ.) Paul Héroult had none of the attributes of the traditional scholar. He was highstrung, unruly, occasionally hard and insolent; he did not fit the image of wise, disciplined men of science. He loved games, the company of women, travels by land and sea; he was a free spirit in an impetuous body. No comparison with the austere scientist, struggling with stubborn mysteries. His discoveries were not the result of long sleepless nights spent in a laboratory, or of complicated scientific demonstrations. Héroult loved life, and could not have borne such restrictions. Instead, his inventions appeared suddenly, out of the blue, a stroke of common sense, or of genius, sometimes during a lively game of billiards, his favorite pastime.

Поль ЕРУ помер 9 травня 1914 року від тифу в Антібах під час круїзу, який він здійснював на своїй яхті Середземним морем.

Визнання

Бюст Поля Еру в Тюрі-Аркур

Загальновизнаний геній Еру приніс йому почесні нагороди за його досягнення в галузі електрометалургії алюмінію й сталі. 1902 року Аахенський університет присвоїв йому звання доктора інженерії Honoris causa за заслуги з електрометалургії. 1904 року Товариство заохочення національної промисловості нагородило його однією зі своїх найвищих нагород — великою медаллю Лавуазьє. Він отримав гран-прі на виставці в Сент-Луїсі (США).

У Франції його іменем названі вулиці в Рюей-Мальмезоні, Сен-Мішель-де-Мор'єнні, Сен-Жан-ле-Блані, Еширолі, Бресті, Нантеррі, Вілларі-Бонно, Безьє. У місті Тюрі-Аркур встановлений бюст Поля Еру, названа його іменем вулиця, на якій розташовані дитячий садок та школа його імені.

З усіх іноземних країн, куди він побував, саме Сполучені Штати найбільше привабили Еру. Дуже добре володію англійською; Легко пристосувавшись до американського менталітету та високо цінуючи його дух ініціативи та широкого кругозору, він дуже швидко відчув себе вдома в Сполучених Штатах, де неодноразово та довго перебував з 1905 до 1913 року, за рік до своєї смерті. Його навички там високо цінувалися, а його репутація великого електрометалурга була добре закріплена. Його останні поїздки були присвячені алюмінію, з нагоди створення великої фабрики Badin, поблизу Вітні, в Північній Кароліні.

Джерела

• Fathi Habashi. Historical introduction to aluminum alloys // Cast aluminium alloys/ The reference guide. — Artecomm, 2002. — P. 1-8.
• Paul Louis Toussaint HÉROULT (1863-1914).
• Paul Héroult (1886). Patente № 175711 (23 avril 1886) «Procédé électrolytique pour la préparation de l’aluminium».
• Paul Séjournet. Paul Héroult // Bulletin de l'Association des Anciens élèves de l'Ecole des Mines de Paris. — .
• De Biran. Cinquantenaire des travaux de Paul Heroult (1886-1936) // Bulletin de l'Association des Anciens élèves de l'Ecole des Mines de Paris. — 1937. — Т. I (10 лютого).
• Léon Guillet. Méthode élecfrolytique de fabrication de l'aluminium // Revue de l'Aluminium et de ses applications. — 1936. — Вип. 84 (10 лютого).
• Georges Flusin. Ce que l'electrochimie et l'electrometallurgie doivent a A Heroult. annales.org.
• J. Bally. Paul Heroult 1863-1914. Promoteur de la fabrication electrolyique de l'aluminium.
• Maurice Laparra. The Aluminium False Twins. Charles Martin Hall and Paul Héroult’s First Experiments and Technological Options // Cahiers d'histoire de l'aluminium. — 2012. — Т. 1, вип. 48 (10 лютого). — С. 84-105.
• Morel Paul (ed.). Histoire technique de la production d'aluminium: les apports français au développement international d'une industrie. Histoire industrielle. — Grenoble : Presses universitaires de Grenoble, 1991. — 351 p.
• Bradley Stoughton. The Metallurgy of Iron and Steel. — New York, London : McGraw-Hill Book Company, 1908. — 532 p.
• Warren S. Peterson, Ronald E. Miller, Editors. Hall-Heroult Centennial. First Century of Aluminum Process Technology 1886 - 1986. — The Metallurgical Society. — New Orleans : TMS, 1986. — 174 p. — ISBN 0-87339-540-9.