Горное дело и металлургия медного и бронзового веков

Наиболее древнему этапу рабовладельческой формации соответствует переход от энеолита к медному, а затем бронзовому веку.

Медь по своей твердости уступает кремню, обсидиану и другим породам камня, которыми пользовался человек для изготовления орудий труда в период каменного века. Но она обладает и огромными преимуществами. Даже в холодном виде можно ковкой изменять форму медного предмета; если же медь расплавить, то можно придать ей такую форму, которую камню придать нельзя. Для того, чтобы сделать шлифованный каменный топор, необходимо было затратить недели, а то и месяцы напряжённого труда; из меди же его можно было сделать значительно быстрее и с большей лёгкостью. Сломанное каменное орудие почти не поддавалось исправлению; медное же можно было переплавить. Такие важнейшие для человека того времени предметы, сделанные из меди, как кинжалы, топоры, наконечники копий, рыболовные крючки, иглы, деревообрабатывающие инструменты и многие другие, оказывались несравненно более совершенными, чем сделанные из камня. Кроме того, из меди можно изготовить такие предметы, которые из камня изготовить вообще нельзя (трубы, проволоку, гвозди и т. д.).

В начале развития металлургии использовали самородную медь, которую принимали за разновидность камня и обрабатывали известными приемами — оббивкой. В результате люди научились холодной ковке.

Вслед за холодной ковкой осваивается выплавка меди. Открытию ее плавления, по всей вероятности, помог случай. Заметили, что изделия из самородной меди, попадая в огонь, расплавлялись, а при остывании принимали новую форму. Человек научился не только плавить медь, но и отливать в открытых формах изделия из нее. По-видимому, к этому времени относится открытие преимуществ ковки горячего металла.

Однако подлинное начало металлургии относится к изобретению выплавки меди из руды. Это произошло в V тыс. до н. э.

Древнейшие медные рудники известны на Синайском полуострове, в Нубийской пустыне, Малой Азии, Сирии, на Кипре, в Северном Казахстане, на Алтае и в Сибири.

Медная руда, добывавшаяся здесь, представляла собой главным образом зеленую углекислую медь (малахит), синюю, углекислую медь (лазурит) и кремнекислую медь (хризоколл). Месторождения меди открывали по выступающим на поверхности земли цветным пятнам окислов. Руды долгое время добывались из поверхностных залеганий, без подземных разработок. Для вырубки руды из открытой ямы использовали кремневые молоты. На поверхность добытую руду доставляли в кожаных мешках.

Затем руду дробили и перебирали вручную. Обогащенная таким образом руда обжигалась на костре, затем плавилась в смеси с древесным углем здесь же на земле или в неглубоких ямах.

В это же время стали применяться и примитивные плавильные горны. Они представляли собой вырытую в земле яму глубиной около 75 см, окруженную каменной стенкой с двумя отверстиями. Раздувку поначалу осуществляли ртом с помощью трубок через специальные воздуходувные отверстия в стенках горна силой легких.

Позднее воздуходувную трубку стали вставлять в шейное отверстие снятой с животного шкуры. Полученное воздуходувное устройство стало называться мехом и приводилось в действие вначале вручную, а потом ногой, как сейчас рыбаки надувают резиновые лодки.

Температура в первых горнах обычно не превышала 700-800 ºС и не достигала температуры плавления меди — 1083 °С.

В результате такой примитивной плавки получалась губчатая масса металла, не полностью сплавленная и содержавшая посторонние вещества. По окончании плавки металлу давали остыть а затем дробили его на куски, удобные для использования. Дальнейшая обработка была связана с приданием этой кусковой сырцовой меди нужной формы. Для этого использовалась ковка. При ковке молотом медь уплотнялась и освобождалась от наиболее грубых примесей.

Позже для улучшения качества изделий сырую медь научились переплавлять, для чего использовались тигли. Тогда же было обнаружено, что медь значительно легче и скорее формовать путем плавки и отливки ее в форме.

Для получения формы ранее сделанный предмет выдавливался в глине. Полученная таким образом форма обжигалась в печи. После отливки в грубой форме изделие подвергалось холодной и горячей ковке и закалке. Ковка увеличивала твердость металла. С целью понижения хрупкости меди осуществляли отжиг или отпуск медных изделий, т. е. нагревание их до 500—700°С. Тогда же впервые было освоено литье в разъемных двусторонних формах.

Вначале медь употреблялась главным образом для выделки украшений. Примерно с IV тыс. до н. э. она стала использоваться для изготовления оружия и орудий труда. Раньше всего из меди стали изготовлять проколки, шилья, затем долота, тесла и топоры, зубила и пилы. В Двуречье в период культуры Шумера (III тыс. до н.э.) также применялись медные орудия: топоры, долота, рыболовные крючки..

В Египте IV — III тыс. до н. э. уже были выработаны типовые виды медных орудий: плоские широкие топоры и тесла, пилы с деревянными рукоятками, плоские двулезвийные ножи, массивные гарпуны, проволочные рыболовные крючки, пинцеты, а также различные типы оружия.

Мягкость медных орудий явилась одной из основных причин слабого их распространения. В Европе медного века фактически не было. Медные изделия встречаются крайне редко. Стремление древних мастеров повысить твердость изделий выразилось в совершенствовании технологии обработки меди — появился отжиг меди (выдержка при температуре ниже температуры плавления). Однако эта операция не намного улучшила качество орудий. Поиски продолжались. При систематической плавке меди было замечено, что некоторая примесь олова делает металл более твердым, легкоплавким и красивым. Так была найдена бронза.

Родиной нового материала, по всей видимости, была северовосточная часть Ирана, где уже с древнейших времен были известны месторождения медной и оловянной руд. Здесь в начале III тыс. до н. э. были разработаны способы получения первых сплавов бронзы. Обладая более низкой температурой плавления (800—1000°С вместо 1083°С у чистой меди), бронза менее подвергалась окислению, превосходно отливалась, ковалась и точилась. Благодаря этим своим качествам новый металл получил в дальнейшем широкое распространение. Около 2200 г. до н. э. в Египте используется классический сплав бронзы — около 90% меди и 10% олова, что свидетельствует о развитом в ту пору плавильном деле и особенно об умении древних египтян контролировать процесс плавки.

С III — II тыс. до н. э. бронза сделалась основным материалом для выделки оружия, орудий, посуды и украшений. Впрочем, наряду с бронзовыми еще долго употреблялись не только медные, но и каменные орудия.

Бронзовые орудия изготовлялись преимущественно путем отливки в открытых и закрытых формах с последующей горячей или холодной ковкой. Любопытно, что нередко для ковки бронзовых орудий употреблялись каменные молоты (в Египте даже без рукояток) и каменные наковальни. Кроме упомянутых выше ремесленных орудий, получили распространение бронзовые напильники, сверла и т. д.

Изделия древних мастеров из бронзы свидетельствуют о высоком мастерстве их создателей. Крупные предметы были обычно полыми, мелкие — из сплошного металла. Обычным способом литья в этот период было так называемое литье по восковой выплавляемой модели. Оно использовалось в основном для отливки сплошных предметов. По этой технологии сначала из воска изготовляли модель предполагаемого изделия. Затем эту модель обмазывали глиной и высушивали. Полученную форму нагревали, в результате воск вытекал через отверстия. Через эти же отверстия в глиняную модель заливали расплавленный металл. После остывания металла форму разбивали, и отливка обрабатывалась при помощи зубила, напильников и т. д.

Литье полых предметов применялось с целью экономии бронзы. Этот процесс мало чем отличался от сплошного литья. Разница состояла лишь в том, что вначале из кварцевого песка и глины изготавливалась формовочная шишка. Шишку покрывали тонким слоем воска, из которого затем вылепливали модель предполагаемого изделия. Затем технология литья повторяла процесс отливки сплошных предметов, с той лишь разницей, что расплавленный металл заливался в пространство между формовочной шишкой и стенками модели. После остывания металла глиняную модель обкалывали, а готовое изделие снимали с формовочной шишки.

В южных причерноморских степях сохранилось много курганов, относящихся примерно ко II тыс. до н. э. В курганах находят останки людей и предметы, свидетельствующие о наличии в Причерноморье развитой скотоводческой раннеметаллической культуры. В курганах этого периода встречаются также серебряные и золотые украшения.

В лесной полосе, в бассейне Верхней Волги, во II тыс. до н.э. также существовала уже развитая медно-бронзовая культура (например, Фатьяновский, Ярославский, Сейминский и Нижегородский могильники). Сходные памятники встречаются и в Приладожье. Замечательные памятники бронзового века открыты в Средней Азии, на Северном Кавказе, в Сибири.

Дата добавления: 2014-01-04