De re metallica» – первая энциклопедия горного дела

Выдающиеся знатоки многих областей знаний творили в то время. Характерной чертой эпохи Возрождения являлось появление энциклопедических трудов. Такие мыслители, как Леонардо да Винчи, Николай Коперник, Галилео Галилей, Иоганн Кеплер и другие, наметили замечательный путь: создали эпоху обобщений, систематизации опыта, постановки широких проблем. То была эпоха широкого распространения гуманизма, борьбы с обветшалыми предрассудками и устаревшими доктринами Аристотеля, дальше которых не шла средневековая схоластическая ученость, борьбы с мировоззрением церковников, особенно с реакционнейшим влиянием папства.

Развитие экономики требовало систематизации знаний и достаточно широких обобщений. Металлургия того времени переживала период быстрого развития, и в связи с этим возникла задача обобщения веками накопленного опыта. Эту задачу и выполнил в области горного дела и металлургии Георга Агриколы.

Прямыми предшественниками Агриколы были Ганс Рудгарт, опубликовавший (1523 г.) в Яхимове книгу по рудному делу, и Себастьян Мюнстер, посвятивший главы своей книги «Космография» (1544 г.) добыче и обогащению руд, а также весьма кратко и выплавке металлов. Почти одновременно с «De re metallica» была написана энциклопедия металлургии и пиротехники «De la Pyrotechnia». Ее опубликовал в 1540 г. на своем родном языке итальянец Ваноччо Бирингуччо – прогрессивный металлург, противник алхимических заблуждений. Говоря о предшественниках Агриколы в области горного дела, следует указать и на некоторые труды Леонардо да Винчи в области конструкций насосов, гидравлических колес и других машин, применявшихся тогда в горном деле.

Хотя имелись и другие достойные авторы, но лишь Агрикола не только поставил, но и достаточно полно разрешил задачу, которую не пришлось выполнить его современникам и предшественникам. Он создал такую энциклопедию горнорудного дела и металлургии, которой пользовались в течение длительного времени. На смену этой книге пришли другие, подобные ей, только лишь в XVIII в., когда опубликовали свои труды директор заводов Нижнего Гарца Шлютер (1738 г.), русские ученые Михаил Ломоносов (1763 г.) и Иван Шлаттер (1760 г.). Длительная проверка временем является лучшей характеристикой общепризнанного труда Г. Агриколы. Чтобы получить необходимый материал для этой книги, он предпринимает многочисленные поездки в Тюрингию, Моравию, Силезию и другие районы горной промышленности, усиленно изучает труды своих предшественников: античных авторов, ученых Востока, сочинения средневековых алхимиков, рукописные руководства практиков-горняков.

На Г. Агриколу оказало влияние мировоззрение Аристотеля и его учеников. Однако он не был слепым последователем. Агрикола широко использовал труд Плиния, особенно в своих сочинениях, посвященных истории горного дела, но Плиний, отмечает он, «излагает лишь весьма немногие способы извлечения руд и устройства рудников». Агрикола внимательно следил за алхимической литературой, но он скептически относился к исканиям алхимиков, которые, по его словам, «денно и нощно напрягают все свои силы, чтобы получить возможность накопить великие труды золота и серебра». Наряду с этим в средневековой Европе работало много практиков-химиков, горняков, литейщиков, использовавших вековой опыт и знания, передаваемые из поколения в поколение. Деятельность этих практиков и составленные ими рукописные руководства были одним из источников, откуда Агрикола черпал материал для своих трудов.

Агрикола выдержал упорную борьбу с противниками горного дела, доказывавшими якобы полную нецелесообразность добычи руд и выплавки из них металлов. Он ревностно отстаивал мысль, что горное дело полезно и необходимо человеку. Без применения металлов не обходится ни одна область человеческой деятельности. Горное дело не будет опасным, если горняки освоят правила и методы ведения работ.

К началу XVI в. в результате практической деятельности было накоплено много фактических сведений о минералах, рудах, окаменелостях, горных породах и строении земной коры. Дальнейшее развитие горной промышленности настоятельно требовало обобщения имеющихся данных и правильного истолкования явлений и процессов, происходящих в природе. В этом отношении большой интерес представляют труды Агриколы, в которых он сделал попытку разработать научные основы геологии и минералогии. Примером может служить его представление о происхождении металлов. Он высмеял широко распространенное мнение о том, будто скалы и содержащиеся в их жилах металлы и драгоценные камни созданы богом при сотворении мира такими, какими мы находим их сейчас. Он стремился найти своим выводам подтверждение в природе. Он говорил, что те явления, которые мы видим своими глазами или воспринимаем другими органами чувств, могут быть гораздо лучше поняты и разъяснены, чем явления, постигнутые путем рассуждений.

На основании своих геологических представлений Агрикола предложил способы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых. Он дал рекомендации для выбора места заложения рудника. От этих условий во многом зависели как себестоимость добытой руды, так и успех горного предприятия. Агрикола описывает способы вскрытия месторождения штольней, вертикальным шахтным стволом. В его книге освещается техника добычи полезных ископаемых, описываются устройства для подъема, вентиляции и водоотлива. Большой интерес представляют взгляды Агриколы в области металлургии, обогащения руд и пробирного анализа.

Седьмая глава (по терминологии того времени «книга») посвящена пробирному анализу. С полным основанием автор предпослал ее дальнейшим главам по металлургии. Включение пробирного анализа как введения к систематическому изложению металлургии являлось весьма продуманным и прогрессивным шагом. В начале изложения пробирного анализа автор рассматривает его значение для металлургии. Он указывает на то, что «для того чтобы добытую руду плавить с пользой для дела и получать из нее путем отделения шлаков чистые металлы, чрезвычайно важно предварительно ее опробовать». Значение пробирного искусства для металлургии XVI в. было весьма велико. Ввиду отсутствия научных основ количественного химического анализа единственная возможность установления содержания металлов состояла в лабораторном копировании металлургических операций, выполняемых при выплавке металлов из руд. Следует удивляться тому, что в практическом отношении до сих пор можно было бы пользоваться некоторыми описаниями процессов, весьма детально изложенными в этой книге.

Кроме плавки для определения золота и серебра, также достаточно подробно рассмотрены процесс плавки для определения в рудах свинца, ртути, олова, а также способы определения содержания железа и висмута. Значительное место уделено выявлению достоинства сплавов золота и серебра.

При рассмотрении способов подготовки руд к плавке («Книга восьмая»), исходя из оценки естественных форм нахождения руд, делается вывод о необходимости отделения загрязнений, встречающихся в рудах. Для этого детально рассмотрены: сортировка, дробление молотами при помощи предварительного накаливания, измельчение пестами, истирание в порошок, просеивание, промывка, обжиг (окислительный) и прокаливание.

Следует отметить хорошее качество весьма четких иллюстраций в книге Агриколы, разъясняющих смысл технических операций. Это особенно относится к разделу подготовки руд к плавке. По существу этот раздел охватывает в данном труде более широкий круг вопросов, чем только подготовка к плавке, так как здесь, как отмечает автор, рассматриваются и методы извлечения самородных металлов.

Автор детально выясняет затруднения, возникающие при металлургической переработке руд в присутствии некоторых примесей. Поэтому, уже в трактовке Агриколы, смысл подготовки руд к плавке состоит не только в повышении основного металла, но и в удалении компонентов, создающих нежелательные продукты плавки (мышьяк, сурьма), осложняющих ход ее (избыток серы) или ухудшающих качество получаемого металла (сера, сурьма, мышьяк, висмут и т. д.).

Следует отметить переломный момент развития техники обработки руд, отраженный в «De re metallica». Описываются методы, возникшие в эпоху рабовладельческого общества и отражающие исключительную роль физического труда в таких операциях, как ручное толчение, истирание и сортировка руд с последующей их промывкой в чашах и на лотках.

Развитие в недрах феодального общества новых производственных отношений ставило вопрос о росте производительности труда, и, хотя она по-прежнему оставалась низкой, но, тем не менее, возникали новые экономические стимулы и возможности для ее развития. Наряду с широким применением ручного дробления и ручной породоотборки и разделения руды по сортам возникают новые методы механической обработки руд. Несомненно, крупнейшим достижением явилось применение свободно падающих пестов в толчейных мельницах, приводимых в действие от водяного колеса. В случае применения их при обработке золотых руд за мокрым дроблением руды в толчее следовали промывка в чашах и на шлюзах и окончательное извлечение золота амальгамацией (с последующей отжимкой ртути).

В книге Агриколы изображены как четырех-, так и трехпестовые толчеи, приводимые в действие от водяного колеса, посаженного на горизонтальный вал. Стержень с массивным пестом, обшитым железом, падает на рабочую поверхность корыта или досок и мелко дробит куски руды. В работе представлено весьма детальное описание методов дробления, грохочения и гравитационного обогащения на шлюзах, ручной отсадки и промывки. Разбор, оценка и техническая характеристика этих методов весьма хороши. Они основаны на сопоставлении практики обогащения во многих странах. Автор ссылается на практику многих районов Германии, Чехии, Словакии, Карпат, Тироля, Португалии, Италии, Испании, Каринтии, Швейцарии, Польши. Говоря о Германии и сопредельных странах, автор ссылается на многие, по-видимому хорошо ему известные горнорудные районы: Саксонию, Тюрингию, Вестфалию, Эйфель (Рейнские сланцевые горы), Гослар (Рейнская область), Любляны в Словении, Эйслебен близ Галле, Несом (Банска-Бистрица в Карпатах), Альтенберг (Рудные горы в Саксонии), Гейер (около Анаберга), Шлаггенвальде и Ирберсдорф (около Фрайберга), Диппольдисвальд (Саксонские Восточные рудные горы), Мейссенский Альтенберг (на р. Меглиц, Саксонская Швейцария, Юлийские Альпы (Югославия и Италия), Ретийские Альпы (Швейцария, Тироль). Возможно, что при ссылках на лузитанцев (португальцев) Агрикола имел в виду также практику обогащения оловянных россыпей в Малакке. Такой широкий охват производственного опыта, накопившегося в самых различных местах, возможен был только при просмотре и анализе многих письменных и устных источников. Следует оценить по достоинству то, при наличии столь различной информации в книге содержатся проверенные практически ценные сведения о производственных процессах.

«Книга восьмая» является блестящим историческим памятником, отражающим практику обогащения руд и россыпей, в основном золотых и оловянных.

Металлургические процессы, описанные Агриколой в «Книге девятой», охватывают производство преимущественно следующих металлов: свинца и серебра, олова, золота, железа, меди и ртути. Следует иметь в виду, что, кроме этих металлов, в книге Агриколы упоминаются как самостоятельные металлы, в отличие от прежних взглядов, висмут и сурьма.

Химия во времена Агриколы находилась в весьма примитивном состоянии для того, чтобы ею можно было пользоваться для обоснования теории металлургических процессов, поэтому он не мог разработать научные основы металлургии. Являясь в то же время выдающимся минералогом своего времени, Агрикола смог систематизировать и описать металлургические процессы. Автор указывает, что «руды сильно отличаются, во-первых, по металлам, которые в них содержатся, затем по количеству содержащегося в них металла, а также по тому, что одни из них быстро плавятся на огне, другие – медленно. Поэтому существует много способов плавки». Весьма детально рассматривается ход плавки в зависимости от физических особенностей и состава руды, в частности, особенно обстоятельно это дано для плавки свинцовых руд. Конструкция печей рассматривается в зависимости от свойства руды.

Физические условия плавки, конструкция печи, регулирование дутья для автора «De re metallica» были тесно связаны факторами, детальный анализ которых дан на страницах его книги. Так же детально характеризуются продукты плавки. Шлаки подробно рассмотрены с точки зрения потерь свинца. Рассмотрены неполадки, возникающие вследствие расстройства плавки, и причины, их порождающие. Наряду с описанием плавки на свинец в шахтной печи Агрикола рассматривает и другие случаи выплавки свинца – на примере плавки в Гиттельде (Саксония) и горновой плавки богатых свинцовых руд в Польше.

Несомненную ценность имеют весьма прогрессивные рекомендации Агриколы по сокращению потерь металлов при плавке путем пылеулавливания. В качестве таких мероприятий предложено «пристраивать камеры к печам (особенно к таким, в которых плавятся руды благородных металлов) для того, чтобы можно было уловить и сберечь более плотную часть дыма, содержащую частицы металла». Кроме того, предложены: изменения направления движения газов путем заполнения сводчатой камеры, из которой имеется выход внизу, и установка у стенок дымохода тонких железных листов, на которые «оседают мелкие металлические частицы, поднимающиеся с дымом, а более крупные частицы оседают в самой камере».

Весьма детально изложена пирометаллургия золота. Многие из этих способов сейчас забыты, и большая часть не употребляется в связи с широким внедрением гидрометаллургии. Однако следует отдать должное степени детальной разработки способов выплавки и огневого рафинирования золота и серебра, которые в то время и еще почти триста лет после этого были широко распространены в пирометаллургии золота.

Уже в те времена применялось обогащение железных руд промывкой, чтобы отделить от нее более легкие частицы. При подготовке руды, писал автор, «необходимо не только отделить части руды, содержащие металл, от частей, в которых он отсутствует, и раздробить ее в сухой толчее, но и произвести обжиг, чтобы другие металлы и вредные растворы могли улетучиться». Такая подготовка применялась в случае, если в плавку поступала «железная руда с примесью меди или плохо плавящаяся», которая «требует сильного пламени и большей затраты труда». «Такие руды плавят в печи, похожей на печь с дутьем, но имеющей большую ширину и высоту, в которую вмещается больше руды и древесного угля». «Из такой руды после однократной или двукратной плавки получают железо, пригодное для нагревания на кузнечном горне после уплощения большим железным молотом и резки на куски с помощью острого железного орудия». В дальнейшем автор описывает процесс получения стали.

В заключение «Книги девятой» автор рассматривает металлургию ртути, сурьмы и висмута. Он пишет, что обычная установка для производства ртути включает 700 двойных (т. е. со шлемом) горшков (тиглей), которые «устанавливаются обычно в земле или на очаге». В связи с операцией получения ртути даются необходимые указания о ходе получения металлической ртути из руды и о мерах ее конденсации. В этом разделе серьезно, хотя и кратко, обсуждаются профессиональные вредности.

«Книга одиннадцатая» сочинения Агриколы посвящена рассмотрению методов рафинирования металлов. При этом большое внимание уделено аффинажу, т. е. получению в чистом виде золота и серебра. Весьма детально рассматриваются устройство мастерской для аффинажа, а также переработка отходов производства. Значительное внимание уделено огневому рафинированию меди.

«Книга двенадцатая», последняя, касается вопросов галургии, рассматриваются соляные варницы, кристаллизация солей, их расплавление. Галургия долгое время была близка к вопросам горно-металлургической техники. Главными объектами ее являлись селитра, нашатырь, квасцы. Также в ней описываются производство серы и варка стекла.

Техника горного дела и металлургии, описанная Г. Агриколой, долгое время не теряла своего значения. Хорошо известны ссылки М. В. Ломоносова на Агриколу и высокая оценка, данная его трудам. В книге Агриколы имеется много принципиально важного для горного дела и металлургии, много такого, что прошло красной нитью как основа технических решений на протяжении нескольких веков.

Труды, в которых выделено все основное, наиболее важное и изгнано в значительной степени все мало вероятное, не находящее себе практического применения и бесперспективное, способствуют установлению ясных направлений развития техники своего времени. К таким трудам с полным правом следует отнести и книгу Агриколы.

Труды Георга Агриколы многочисленны. Он был выдающимся минералогом, геологом, врачом. «De re metallica» – основная среди всех этих работ – оказала наибольшее влияние и получила весьма значительное распространение. Вышедшая из печати в 1556 г. на латинском языке, она в следующем, 1557 г. издается уже на немецком языке. Переиздания на латинском языке последовали три раза. На немецком языке эта книга переиздавалась пять раз. Кроме этих основных изданий, были и другие. На итальянском языке перевод был опубликован в 1563 г. В рукописи или в форме опубликования отдельных глав эта книга переводилась и на другие языки. В XX в. опубликованы полные переводы этой книги как исторического памятника на ряд языков. Книга «De re metallica» представляет несомненный интерес для горняков и в наши дни.

Вопросы для обсуждения:

1. Где и когда родился Георгий Агрикола?

2. Какие науки изучал Агрикола, какие ученые степени имел?

3. Перечислите основные работы Г. Агриколы в области горного дела.

4. Что заставило Агриколу в 1572 году переехать в город Иоахимсталь?

5. Расскажите о гуманистических взглядах и общественной деятельности Агриколы.

6. Назовите предшественников и последователей Агриколы в горно-металлургической деятельности.

7. Охарактеризуйте значение пробирного анализа в металлургии.

8. Какие способы подготовки руды описал Агрикола?

9. Почему Г. Агрикола уделял большое значение технике безопасности?

глава II. горное дело в России и на урале

Дата добавления: 2014-12-27