Метеоритное железо. Добыча руды, кричное дело, кузнецы

Почти все народы начали свое знакомство с железом с метеоритного железа, падающего иногда из мирового пространства на земную поверхность в виде небольших, а иногда и значительных обломков. Несмотря на то что метеоритное железо хорошо противостоит коррозии, оно мало пригодно для приготовления орудий и других предметов быта, так как содержит много никеля и поддается обработке только в холодном состоянии. Многократные попытки делать из метеоритного железа крупные предметы горячей ковкой кончались полным неуспехом. Народы, находившиеся на стадии каменного века, сталкиваясь с метеоритным железом, обходились с ним как с камнем. Так, например, знаменитый полярный путешественник Роберт Пири еще в 1897 г. во время исследования Гренландии натолкнулся на громадный метеорит, известный местному эскимосскому населению еще с 1815 г. (в настоящее время хранится в Нью-Йорке). Эскимосы обращались с ним совершенно так же, как с обычным кремнем, а именно: они изготовляли небольшие железные вкладыши на манер микролитов, а затем вставляли их в пазы деревянных или костяных рукояток. Эти орудия напоминают орудия вкладышевой техники эпохи мезолита или раннего неолита. Если в каменном и бронзовом веках добывание хорошего кремня или медной руды требовало сложных шахт и подземных сооружений, то добыча железа на первых порах была гораздо менее трудоемким делом.

[adsense]

Для получения непосредственно из руды кричного железа сыродутным способом требуется сильно окисленное железо, то есть железо, залегающее близко к дневной поверхности. Поэтому в местах, обильных железом, оно добывалось или путем прямого сбора на поверхности земли, или в неглубоких ямах в виде поверхностной руды. К сожалению, такие примитивные и простые способы добывания железной руды редко дают возможность находить и исследовать древние железные рудники. Они известны, например, в местности Уилд в Южной Англии, где железо добывалось в начале железного века путем выкапывания своеобразных колоколовидных, расширяющихся книзу ям, входное отверстие которых имеет не более 2 м в диаметре, а глубина не более 6 м. То же самое встречается в Англии еще в области Форест-оф-Дин, где имеются такие же ямы 1. Подобная же поверхностная добыча была и у нас в Кривом Роге (на Украине); вероятно, относится она к скифскому времени. Следы добывания железной руды встречаются в Юрском хребте во Франции. Однако там древние шахты часто уничтожены современной добычей руды. Но в огромном количестве недалеко от современных рудников встречаются находки железных изделий и железных криц. Так, в Рейнском бассейне, служившем в эпоху гальштата одним из основных источников железа Западной и Центральной Европы, найдено порядочное число криц гальштатского и латенского времени.

Надо думать, что подобным же образом, неглубокими разработками, производилась добыча железа и в горном хребте Тайгет в древней Лаконике, так как этот хребет славился своим железом, но до настоящего времени там не удалось обнаружить рудников.

Едва ли не главной рудой, применявшейся в Европе в это время, была болотная руда ввиду ее большой доступности. В так называемую субатлантическую фазу при заболачивании древних, еще сохранившихся от ледникового времени водоемов создавались природные условия для оседания большого количества железной руды. Болотная руда до недавнего времени была в кустарном промысле Северной Европы основной рудой, а в России допетровской эпохи почти все железные изделия изготовлялись из болотной руды. Болотная руда добывается с относительной легкостью благодаря ее поверхностному залеганию. Кустарная выработка железа из руды сыродутным способом была распространена в течение всего средневековья в Европе. Известно, что в Швеции до XVIII в. включительно часть феодальных повинностей крестьяне выплачивали железными крицами, которые они сами изготовляли.

Что в Европе, особенно в Северной, болотная руда долгое время преобладала над рудой жильной, явствует из замечательного карелофинского эпоса, герой которого Ильмаринен разыскивает железную руду по пятнам железной ржавчины в следах медведей и волков 2. Однако это не значит, что горные руды не применялись. Мы видим это для Европы на примере лаконских руд, прирейнских руд и руд Юрского хребта.

Открытие железа сильно усовершенствовало рудокопное дело для добывания других металлов. Так, хорошо исследованы Лаврийские серебряные рудники в Аттике. Они были истощены еще в V в. до н. э., и все найденные там орудия и приспособления относятся к VI— V вв. до н. э. Всего лишь за какие-нибудь два с половиной столетия до этого Греция окончательно освоила железо. Найденные в Лаврийских рудниках орудия сделаны из хорошей стали и представляют собой достаточно разработанные формы 3. Это обыкновенная односторонняя кирка, однако черешковая, а не проушная, как наша современная; тяжелые железные клинья, забивавшиеся в стены шахт и рудников для отбивания серебряной руды (такие клинья вбивали в жилу при помощи кувалды, весившей до 8—10 кг). Наконец, последний инструмент, найденный в Лаврийских рудниках, — это совковая лопата, напоминающая современную лопату для погрузки или шуровки каменного угля и применявшаяся для собирания измельченной руды. Таким образом, изобретение железных орудий если и не привело к серьезному развитию рудокопного дела для добывания железа, поскольку железные руды добывали поверхностным способом, то оно сильно подтолкнуло вперед рудокопное дело вообще, так как были разработаны специальные, неизвестные в бронзовом веке орудия.

В настоящее время может считаться доказанным, что единственным способом получения железа из руды в первобытном обществе был только сыродутный способ 4. Термин «сыродутный» получил свое название после изобретения дутья в доменных печах нагретым воздухом. Древние металлурги накачивали в печь атмосферный воздух обычной температуры, сырой воздух, поэтому этот способ и получил такое название. Собственно говоря, для восстановления железа из руды в виде тягучей тестообразной, напоминающей вар или битум массы требуется не особенно высокая температура, в среднем около 900°. В железной руде всегда бывает примешано значительное количество каменистой породы. Для превращения такой породы в шлак требуется гораздо более высокая температура — до 1300°. Поэтому температура даже в древнейших кричных печах должна была доходить до 1200—1300°, при которой плавилась бы минеральная примесь в руде, но еще не достигалось плавление железа, требующее очень высокой температуры — 1528°. После нагревания в кричной печи до такой высокой температуры расплавившаяся порода образует шлак, в котором, как показывают анализы, обычно не меньше 40% металлического железа. Таким образом, сыродутный процесс является крайне неэкономным: значительная часть металла, содержащегося в руде, уходит в шлак. Кричная печь загружается слоями руды и угля. В ней во время процесса горения образуется углекислый газ, который восстанавливает железо из руды, отнимая у окиси железа кислород. Применялся для этой цели исключительно древесный уголь. До применения каменного угля древность не додумалась. Слипшаяся из мелких капель и кристаллов железная крица проковывалась и в виде прутьев, четырехгранных брусков, кусков в виде языка с двумя заостренными концами поступала для дальнейшего использования.

Рис. 1. Кричная печь

Рис. 1. Кричная печь

Рис. 2. Нагнетание воздуха в сыродутный горн

Рис. 2. Нагнетание воздуха в сыродутный горн

Наиболее удачным термином является старый русский термин для такого рода выделения железа — варка, так как плавкой его называть не приходится. Варка железа сыродутным способом производится всегда в различных простых горнах и печах. Простейший способ — это варка железа в горшках, когда печь представляет собой простую яму, в которую ставятся горшки, наполненные углем и рудой; кругом них зажигают костер, который стараются раздуть как можно сильнее, и в горшках происходит тот же процесс, который происходит внутри настоящего кричного горна. Обычно кричная печь — это невысокий цилиндр или четырехугольный ящик, сделанный из камней на глине или из чистой глины; высота его редко превышает 1 м, а диаметр бывает очень разнообразным. В этнографических печах Индии известный английский металлург Д. Перси, обративший в середине XIX столетия внимание на сыродутную варку железа в примитивных условиях, наблюдал иногда емкость не более цветочного горшка. Таким образом, количество железа, добываемое в таком горне, попросту ничтожно и не превышает 2 — 3 кг. Иногда такие печи в виде ям, обмазанных глиной или обложенных камнями, делали в склонах холмов и нагнетание воздуха производили с фасадной стороны. Для того чтобы воздух из мехов поступал равномерно, требуется не менее двух отверстий, так, чтобы в то время, когда один из мехов набирал воздух, другой мех нагнетал его в печь. Порой отверстия располагаются на противоположных сторонах горна, тогда требуются двое рабочих. Иногда отверстия находятся в непосредственной близости друг от друга, тогда один и тот же рабочий, нажимая на один мех, выдавливает воздух из него в печь, а другой мех в то же время открывает и наполняет воздухом. Очень любопытны в этом смысле печи бенгальского племени гатов в Индии, которое промышляет добыванием железа из руды кричным способом. Рабочий стоит на двух мехах и все время пляшет: одной ногой он нажимает на мех, а другую ногу поднимает. Этим примитивным и физически тяжелым танцем на мехах обеспечивается непрерывное поступление воздуха в горн. Работы американского металлурга Т. Рикарда, с особенной полнотой исследовавшего примитивную варку железа и деревенские горны Африки, подтвердили изыскания Д. Перси 5.

Рис. 3. Изображение греческой кузницы на чернофигурном сосуде

Рис. 3. Изображение греческой кузницы на чернофигурном сосуде

Что касается изготовления орудий и оружия из железа, как можно судить по изображениям греческих кузниц VI в. до н. э. на чернофигурных сосудах, набор инструментов в таких первобытных кузницах, по существу, не отличался от современной деревенской немеханизированной кузницы. Мы находим в них обычные ручник, кувалду, разного рода напильники, пилки, шарнирные и пружинные кузнечные клещи, зубила и пробойники.

[adsense]

Рис. 4. Кузнечные инструменты. 1, 4, 6, 9 — клещи, 2, 3, 5, 7, 8 — наковальни, 10, 12 — молотки, 11 — щипцы, 13 — напильник.

Рис. 4. Кузнечные инструменты. 1, 4, 6, 9 — клещи, 2, 3, 5, 7, 8 — наковальни, 10, 12 — молотки, 11 — щипцы, 13 — напильник.

Не сразу, однако, оружие и орудия приобрели вполне соответствующие материалу формы. На первых порах обычно подражание бронзовым литым предметам. Крайне своеобразны, например, гальштатские железные мечи с расширением в середине, возможные только как результат подражания бронзовому литью, гальштатские и чернолесские железные кельты и тесла, подражающие бронзовым. В культурах раннего железного века Закавказья мечи, кинжалы и копья из железа сначала также копировали бронзовые образцы. Но достаточно было пройти одному-двум столетиям, и к началу VI в. до н. э. железные орудия приобрели уже ряд специфических и совершенных форм, например упомянутые орудия для горнорудных выработок.

Ф. Энгельс следующим образом характеризует важность открытия железа как сырья для орудий: «Человеку стало служить железо, последний и важнейший из всех видов сырья, игравших революционную роль в истории… Железо сделало возможным полеводство на более крупных площадях, расчистку под пашню широких лесных пространств; оно дал» ремесленнику орудия такой твердости и остроты, которым не мог противостоять ни один камень, ни один из других известных тогда металлов» 6.

Действительно, сельское хозяйство получило превосходные серпы, косы, садовые ножи, железные лемехи плугов и сох, а также топоры для вырубки леса под пашню и железные лопаты. При помощи железных кирок и лопат около 500 г. до н. э. был вырыт большой тоннель на острове Самос, и это менее чем через три столетия после исчезновения бронзовых орудий. Разнообразие орудий стало так велико и они развивались с VI в. до н. э. повсеместно так быстро, что в начале нашей эры все основные железные орудия, применяемые при ручной работе, были уже налицо, кроме шарнирных ножниц и металлического винта, как справедливо отметил Г. Чайлд 7. К этому времени появляется чрезвычайное разнообразие специальных инструментов для изготовления деревянных бочек, множество специальных кожевенных и сапожных инструментов; в кузницах известны все виды молотков слесарных и кузнечных. Еще в V в. до н. э, была изобретена в Аттике вращающаяся мельница для размола породы, содержащей серебряную руду; уже в IV в. до н. э. она малопомалу стала применяться в городах Греции, а затем и всего Средиземноморья для изготовления муки дома и в хлебопекарных предприятиях 8. Такая мельница была бы невозможна без железной оси с довольно сложным приспособлением для вращения верхнего жернова. И ось и это приспособление железные. Но только к началу нашей эры такая мельница проникает в Англию и Северную Европу. На нашей территории ее также нет до первых веков нашей эры, когда она появляется в греческих и скифских городах. Еще с VII в. до н. э. многочисленные железные детали повозок, железные шины, железные шкворни, железные подоски встречаются по всей территории Европы.

Для повышения твердости железных изделий их подвергали закалке и цементации (науглероживанию). Закалка была примитивной и производилась при помощи однократного или многократного погружения выкованной вещи в холодную воду. В средневековой Руси в качестве охлаждающей среды применяли не только воду, но и снег, что при нашем климате вполне естественно.

У Гомера процесс закалки образно описан в эпизоде выжигания глаза у киклопа Полифема. Одиссей вонзает в глаз спящего Полифема конец горящего шеста и тогда:

Яблоко лопнуло; выбрызнул глаз, на огне зашипевши.
Так расторопный ковач (χαλκεύς), изготовив топор иль секиру,
В воду металл (σίδηρος) (на огне раскаливши его, чтоб двойную
Крепость имел) погружает, и звонко шипит он в холодной
Влаге; так глаз зашипел, острием раскаленным пронзенный 9.

По Феофрасту (IV в. до н. э.) известно, что для закалки мелких предметов применялось иногда оливковое масло. Таким образом, эмпирически находились и другие, кроме обычнейшего, способы закалки.

Древность так и не додумалась из-за невозможности достичь высокой температуры плавки железа до изготовления чугуна. Литых железных изделий раньше средневековья неизвестно. Интересен такой факт. Знаменитый Аристотель в одном из своих трактатов, перечисляя плавящиеся металлы, упоминает и железо. Совершенно очевидно, что Аристотель мог додуматься до этого только теоретически, как физик. Но его позднейший комментатор Аристарх Самосский (II в. до н. э.) через сто с небольшим лет после выхода этого трактата делает недоуменную заметку со знаком вопроса: «Ведь железо не плавится», так как на практике плавка железа не была известна.

Все основные навыки горного дела, литейного мастерства, получения металла из руды — все это было изобретено человеком еще в бронзовую эпоху. Поэтому не случайно очень часто одно и то же слово обозначает в одних языках медь, а в других железо: древнеиндийское ayas — означало бронзу, потом железо; латинское aes — медь; готское aiz — бронзу; немецкое eisen — железо. В равной степени в греческом языке слово χαλκεΐον обозначает меднолитейную мастерскую и кузницу, χαλκεύειν — лить бронзу и ковать железо, χαλκεύς — литейщика и кузнеца. Все от слова χαλκός, то есть медь. Лишь спустя некоторое время, в начале эпохи эллинизма, эти слова стали заменяться терминами, происходящими от слова железо (σίδηρος): σιδηρειον, σιδηρε’ΰειν, σιδηρεύς.

Вместе с тем эти же термины говорят о том, что первыми кричниками и кузнецами были мастера-бронзолитейщики. В большинстве местностей медь и бронза никогда не были особенно дешевы, и каменные орудия часто доживали до эпохи железа. Поэтому медь и бронза после победы железа пошли на дорогие поделки, такие, например, как разные, особенно пиршественные, сосуды. Иногда, как было с наконечниками стрел, которых требовалось изготовлять сразу помногу, бронзу продолжали применять из-за того, что литье лучше обеспечивало быстроту выработки изделий, чем ковка. Иногда из-за консервативности религии и суеверий бронза продолжала служить их адептам. В Риме жрецы-фециалы имели право бриться только бронзовой бритвой. У греков только те целебные и колдовские травы, которые сжаты бронзовым серпом, могли, по поверию, возыметь свое действие. Есть и другие примеры этого.

Notes:

  1. Г. Кларк. Доисторическая Европа. Пер. M. Б. Граковой-Свиридовой. М. 1953, стр. 203.
  2. Калевала. Пер. Л. П. Бельского. Петрозаводск, 1940, стр. 50.
  3. Р. В. Шмидт. Очерки по истории горного и металлообрабатывающего производства в античной Греции. ИГАИМК, вып. 108. М.—Л., 1935, стр. 237—256.
  4. Б. Е. Деген-Ковалевский. К истории железного производства Закавказья. ИГАИМК, вып. 120. М.—Л., 1935, стр. 238—410; Б. А. Колчин. Черная металлургия и металлообработка в древней Руси. МИА, № 32. М., 1953, стр. 20—22 и сл.; Г. Кларк. УК. соч., стр. 205—206. См. в этих работах указания на характер сыродутного процесса и устройство кричных печей.
  5. Д. Перси. Руководство к металлургии, т II. Пер. А. Доброницкого. СПб., 1869; Т. A. Rickard. Man and Metals, vol. 2. New York, 1932.
  6. Ф. Энгельс. Происхождение семьи, частной собственности и государства. К. Mapкс и Ф. Энгельс. Соч., т. 21, стр. 163.
  7. Г. Чайлд. Прогресс и археология Пер. М. Б. Граковой-Свиридовой. M, 1949, стр. 78—85.
  8. Р. В. Шмидт. Ук. соч., стр. 255, рис. 13; Г. Чайлд. Ук. соч., стр. 81—84.
  9. Гомер. Одиссея. Пер. В. А. Жуковского. М.—Л., 1935, кн. IX, стихи 391 и сл.

В этот день:

  • Дни рождения
  • 1778 Родился Джованни Баттиста Бельцони — итальянский путешественник и археолог. Ему удалось перевезти статую Рамзеса Великого из окрестностей Фив в Александрию и впервые проникнуть в храм Абу-Симбела. В Долине царей (Бибан эль Молук) близ Фив он открыл многие важные катакомбы с мумиями, в числе их знаменитую гробницу Псамметиха, или Нехо, из которой он увёз великолепный алебастровый саркофаг. Но самым блестящим предприятием Бельцони было открытие погребальной камеры пирамиды Хефрена.
  • Дни смерти
  • 1946 Умер Макс фон Оппенгейм — немецкий дипломат, востоковед и археолог на Ближнем Востоке, первооткрыватель поселения на холме Тель-Халаф и халафской культуры.

Рубрики

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Яндекс.Метрика
Археология © 2014