Пласталевый слиток в реальной жизни
Обновлено: 07.07.2024
Производство железа на территории Руси было известно с незапамятных времен. В результате археологических раскопок в районах, прилегающих к Новгороду, Владимиру, Ярославлю, Пскову, Смоленску, Рязани, Мурому, Туле, Киеву, Вышгороду, Переяславлю, Вжищу, а также в районе Ладожского озера и в других местах обнаружены сотни мест с остатками плавильных горшков, сыродутных горнов, так называемых «волчьих ям» и соответствующие орудия производства древней металлургии. В одной из волчьих ям, выкопанной применявшей для выплавки железа, близ села Подмоклого в южной части Подмосковного угольного бассейна, была найдена монета, датированная 189 годом Мусульманской эры, что соответствует началу IX века современного летоисчисления. Это значит, что железо на Руси умели выплавлять еще в те далёкие, глубоко дохристианские времена.
Однако путь любого меча или ствола пушки всегда начинался гораздо раньше металлургического горна и, тем более, кузницы. Любой металл — это в первую очередь топливо (уголь или кокс для его выплавки), а во вторую очередь — сырьё для его производства.
Здесь я сразу должен расставить акценты. Почему топливо — это первоочередное условие, а сама железная руда так смело отодвинута мной на второй план? Всё дело в логистике процессов перевозки руды и топлива, необходимых для производства железа в средние века.
Ведь основным, причём наиболее качественным топливом для выплавки средневекового, кричного железа, служил древесный уголь.
Даже сейчас, в современный просвещённый век, задача получения качественного древесного угля является отнюдь не такой простой, как это кажется на первый взгляд.
Наиболее качественный древесный уголь получается только из очень ограниченного количества пород дерева — из всех достаточно редких и медленно растущих твёрдолиственных пород (дуб, граб, бук) и из архетипической русской берёзы.
Уже из хвойных — сосны или ели древесный уголь получается гораздо более хрупким и с большим выходом мелочи и угольной пыли, а пытаться получить хороший древесный уголь из мягколиственных осины или ольхи практически нереально — выход годного падает по сравнению с дубом почти в два раза.
В случае же, если достаточного количества лесов на территории, где водились месторождения железа, не было или же леса в данной местности были уничтожены предыдущими поколениями металлургов, приходилось выдумывать различные эрзац-заменители. Например, в Средней Азии, несмотря на качественные рудные месторождения железа, с лесом было туго, в силу чего вместо древесного угля приходилось использовать вот такое инновационное топливо:
Если кто не понял — это коровий кизяк. Можно конский, бараний, козлиный или ослиный — особой роли не играет. Кизяк месили руками в плоские лепёшки (как-то вот так), а потом раскладывали сушиться на солнце.
Другая, гораздо более технологичная замена древесного угля возникла в мире гораздо позже. Речь, конечно же, идёт о коксе, на котором сейчас зиждется вся современная чёрная металлургия.
Задолго до промышленной революции в Англии уже разрабатывались богатые залежи каменного угля, который, однако, использовался почти исключительно для отопления домов. Плавка же руды в Англии производилась, как и во многих местах мира, только на древесном угле. Связано было это с неприятным фактом, характерным для большинства каменных углей — они содержат в своём составе немалые количества фосфора и серы, которые очень вредны для получаемого в горне железа.
Однако, Великобритания — это остров. И, в конечном счёте, растущие потребности английской металлургии, основанной на древесном угле, превзошли все возможности английских лесов. Английским Робин Гудам оказалось просто негде прятаться — увеличение выплавки железа свело на нет почти все леса туманного Альбиона.В конечном счёте это стало тормозом для производства железа, так как плавка требовала огромного количества дров: на переработку одной тонны руды — почти 40 кубометров дровяного сырья.
В связи с возраставшим производством железа возникла угроза полного уничтожения лесов. Страна вынуждена была ввозить металл из-за границы, главным образом из России и Швеции. Попытки применить для выплавки железа ископаемый каменный уголь долгое время были безуспешны, по причине, указанной выше.
Только в 1735 году заводчик Абрагам Дерби после многолетних опытов нашёл способ выплавлять чугун, используя коксующийся каменный уголь. Это была победа. Но до этой победы в начале IX века нашей эры оставалось ещё больше 900 лет.
Итак, возить дрова (или даже готовый древесный уголь) к железу не получается просто из-за логистики процесса — топлива надо по массе в 4-5 раз больше массы руды, а по объёму и того больше — раз в десять минимум. Легче привести железо к топливу.
Топливо в Древней Руси есть, и с избытком. А что на Русской платформе с железом?
А вот с железом есть вопросы.
Качественной железной руды на Русской равнине нет.
Сразу ловлю крики: «Как, а Курская магнитная аномалия? Самые качественные магнитные железняки в мире!».
Да, одни из самых качественных в мире. Открыты в 1931 году. Глубина залегания — от 200 до 600 метров. Задача явно не для технологий, бывших в распоряжении древних славян в IX веке нашей эры. Это сейчас всё выглядит красиво, а для того времени картинка современного железнорудного карьера — это как для современного человечества путешествия к Альфе Центавра. В теории можно, а вот на практике — нет:
В итоге, в IX веке на Руси надо делать выбор из чего-то, входящего в этот список всех используемых сейчас человечеством железных руд:
Магнетит и гематит на Русской платформе лежат глубоко, шпатового железняка на ней вообще нет.
Остаётся бурый железняк (лимонит).
Речь, конечно же, о торфяных болотах и о лимоните, который ещё часто называют болотным железом.
Кроме болотного железа похожий генезис имеют луговое и озёрное железо. Однако, как вы увидите дальше, копать такое железо выгоднее всего было на болоте.
И сразу же вам в глаза бросится громадное количество топонимов со словами Гута, Буда, Руда. Вот их значения:
Гута: стеклоплавильный завод
Руда: добыча болотного железа
Буда: добыча поташа из растительной золы.
В болотах просто эта граница расположена, в отличии от других типов местности, очень близко к поверхности, поэтому там конкреции железа можно копать буквально лопатой, лишь снимая тонкий слой болотной растительности.
Вот так непритязательно выглядит болотное железо (bog iron).
Но именно оно спасло Русь.
Сами по себе залежи болотного железа представляют из себя классические россыпи. Россыпи обычно гораздо менее масштабные месторождения, нежели рудные тела, их общий объём редко превышает десятки тысяч тонн (в то время, как рудные месторождения могут содержать миллионы и миллиарды тонн руды), но отработка россыпей обычно гораздо проще выработки рудного тела.
Россыпь обычно можно разработать чуть ли не голыми руками и при минимальном дроблении породы, поскольку россыпи залегают обычно в уже разрушенных, осадочных породах.
Это вообще повсеместная практика: сначала отрабатываются россыпи — потом уже руды.
Однако, нельзя сказать, что отработка россыпей болотного железа была простым занятием.
Болотное железо добывалось тремя основными способами.
Первый — летом с плотов вычерпывался придонный ил на болотных озерах и на реках, вытекающих из болот. Плот удерживался на одном месте шестом (один человек), и еще один человек черпаком доставал ил со дна. Достоинства данного способа – простота и малые физические нагрузки на работников. Недостатки – большое количество бесполезного труда, так как мало того что с болотным железом черпалась пустая порода, но кроме того, приходилось ещё и поднимать наверх большие количества воды вместе с илом. Кроме того, черпаком сложно выбирать грунт на большую глубину.
Второй способ. Зимой в местах, где протоки промерзали до дна, сначала вырубался лед, а затем так же вырубалось донное отложение, содержащее болотное железо. Достоинства данного способа: возможность выбрать большой слой, содержащий болотное железо. Недостатки: физически трудно долбить лед и мерзлую землю. Добыча возможна только на глубину промерзания.
В общем — древнерусским рудокопам приходилось нелегко. Сейчас, конечно же, реконструкторы по всему миру делают выезды на природу и даже раскапывают ямки в местах посуше и подоступнее, где можно легко добыть немного болотной руды:
Дети реконструкторов счастливы. В IX веке всё было, я думаю, иначе.
Однако, для осознания ситуации на Руси в IX-XII веках надо понимать масштабы того промысла, который был организован нашими предками на столь завалящем ресурсе, как болотные россыпи. Ведь если сам по себе процесс выкапывания ила на болотах не оставлял за собой никаких следов, прослеживаемых сквозь столетия, то вот последующая обработка болотного железа оставила следы в культурном слое, да ещё и какие!
Ведь для сыродутного процесса, который в то время использовался в древнерусской металлургии и давал сильножелезистый шлак , была нужна очень богатая железом руда. А лимонит, как мы помним — руда бедная.
Для получения хорошего концентрата лимонита необходимо было предварительное обогащение добываемых руд — как болотных, так и луговых. Поэтому древнерусские металлурги обязательно обогащали болотные железные руды, идущие в плавку.
Операция обогащения была очень важным технологическим условием для производства железа в сыродутных печах.
Позднейшие исследования, путём анализа исторических памятников, выявили следующие приемы обогащения руд:
1) просушка (выветривание, в течении месяца);
2) обжиг;
3) размельчение;
4) промывка;
5) просеивание.
Получение высококонцентрированной руды не могло ограничиться только одной или двумя операциями, а требовало планомерной обработки всеми указанными приемами. Археологически известной операцией является обжиг руды.
Как понимаете, обжиг тоже требовал качественного топлива (древесного угля) причём тоже в немалых количествах.
При археологических разведках у деревни Ласуны на побережье Финского залива в одном из шурфов была обнаружена куча обожженной руды. Для всех операций обогащения руды требуется очень простой инвентарь: для размельчения руды — деревянная колода и ступа, а для просеивания и промывания — деревянное решето (сетка из прутков).
Недостатком обжига болотной руды в кострах и ямах являлось неполное удаление из нее воды при обжиге больших кусков и большие потери при обжиге маленьких кусков.
В современном производстве, конечно же, обогащение происходит гораздо проще — мелко дробленая руда смешивается с таким же молотым коксом и подается в аппарат, похожий на большую мясорубку. Шнек подает смесь руды и кокса на решетку с отверстиями не более 8 мм. Выдавливаясь через отверстия такая однородная смесь попадает в факел пламени, при этом кокс сгорает, оплавляя руду, а кроме того из руды выжигается сера, таким образом одновременно происходит и сероочистка сырья.
Для понимания размаха этого действа приведу один пример: при раскопках в Старой Рязани в 16 из 19 жилищ горожан обнаружены следы «домашней» варки железа в горшках в обыкновенной печи.
Западноевропейский путешественник Яков Рейтенфельс, побывав в Московии в 1670 году писал, что «страна московитов — это живой источник хлеба и металла».
Вот так, на голом месте, не имея под собой ничего, кроме бедных лесных почв с чахлыми берёзками и торфяных болот, внезапно наши предки обнаружили буквально у себя под ногами «золотую жилу». И пусть это была не жила, а россыпь и не золотая, а железная — ситуация от этого не поменялась.
Ресурсы. Работа. Производство. Оружие.
Потому что имея ресурсы — ты неизбежно приходишь к оружию. Или — кто-то чужой приходит за твоими ресурсами.
На Руси наступил Железный век.
Век — а точнее — тысячелетие русского оружия.
Получение самого железа.
Болотные руды распространены гораздо шире. Они образовались в субатлантическом периоде, когда в процессе заболачивания железная руда оседала на дно водоемов. Все средневековье черная металлургия использовала болотные руды. Ими даже платили повинности. Получение железа из руды в относительно большом количестве стало возможным после изобретения сыродутного горна. Это название появилось после изобретения дутья подогретым воздухом в доменных печах В древности же металлурги подавали в горн сырой (холодный) воздух. При температуре 900o с помощью углекислого газа, отнимающего у окиси железа кислород, происходит восстановление железа из руды и получается тесто или бесформенный, пропитанный шлаком пористый кусок – крица. Для осуществления этого процесса был необходим древесный уголь как источник углекислого газа. Крица после этого проковывалась, для того чтобы удалить из нее шлак. Сыродутный способ, иногда называемый варкой железа, неэкономичен, но он долгое время оставался единственным и неизменным способом получения черного металла.
Сначала железо выплавляли в обычных, закрытых сверху ямах, позднее стали строить глиняные печи – горны. В рабочее пространство горна слоями загружали измельченную руду и уголь, все это поджигалось, и через отверстия-сопла специальными (кожаными) мехами нагнетался воздух. Каменная порода оседает в шлак при температуре 1300-1400o, при которой получается сталь – железо, содержащее от 0.3 до 1.2% углерода. При остывании оно становится очень твердым. Чтобы получить чугун – плавкое железо с содержанием углерода 1.5-5%, – нужна более сложная конструкция горна с большим рабочим пространством. При этом температура плавления железа оказывалась ниже, и оно частично вытекало из горна вместе со шлаком. При остывании оно становилось хрупким, и его поначалу выбрасывали, но потом научились использовать.Чтобы получить из чугуна ковкое железо, нужно удалить из него углерод.
Про дальнейший рост печей для производства и переростания их в домны писать не буду. Просто личный опыт зажигания, в виде мешка древесного угля и обычного пылесоса . Пылесос пришлось подключить через ЛАТР, для понижения мощности до минимума(шибко дует да и уголь жалко).
Ледяное крепление.
Применяется в очень редких случаях. Его можно использовать в шурфах зимой, в условиях холодного континентального климата. В этих случаях шурфы закладывают на неглубоких замерзших реках или заводях. Рядом с местом закладки предварительно проверяют толщу льда, а затем в намеченном месте начинают шурф. В первый день шурф проходится с таким расчетом, чтобы в забое остался лед толщиной 81-0 см. Спустя один или несколько дней, в зависимости от мороза, когда ниже забоя лед намерзнет на некоторую глубину, шурф осторожно углубляют на небольшой погон (0,1-0,2 м) и снова оставляют для проморозки. Так доходят до дна водоема и углубляются в породы. Аналогично можно вести работы и в водоносных породах. Проходку с проморозкой следует вести очень осторожно. Шурфы, пройденные вкрест реки, могут создать подпор, что приведет к прорыву льда выше по течению реки.
1. В отличие от открытой добычи золота в карьере под Кокшетау, на востоке страны, в небольшом городе Риддер, драгоценный металл добывают под землей. Знаменитый Риддер-Сокольный рудник (РСР), открытый еще в 1786 году, когда-то дал название небольшому городку, в котором уже второе столетие проживают целые династии горняков
2. Между прочим, горняки не любят, когда их называют шахтерами. Шахтеры добывают уголь, а горняки - руду, содержащую золото, серебро, медь, цинк и свинец. Поэтому своим профессиональным праздником горняки считают День металлурга, а не День шахтера
3. Местные говорят, что горняка распознать легко: он немногословен, прямолинеен и хмур. Суровая профессия налагает свой отпечаток на его характер. Ежедневно горняк находится в подземных забоях и выработках и держит в руках перфоратор весом 50 килограммов
4. Здесь не место нытикам и слабакам. Мужчины, работающие на руднике, честно и тяжело зарабатывают на хлеб. Зарплата горняка в зависимости от квалификации составляет от 150 до 280 тысяч тенге
5. Ежегодно рудник добывает 2 млн 150 тыс тонн руды со средним содержанием золота 2 грамма на тонну. Основная продукция, добываемая на руднике - свинцово-цинковая руда, медная руда, свинцово-цинковая с повышенным содержанием золота
6. Недалеко от РСР находится обогатительная фабрика, где проходит практически тот же процесс, что и в «Алтынтау Кокшетау». Перед процессами гравитации и флотации руда проходит стадии подготовки измельчения и классификации
7. После измельчения руда поступает на отсадочные машины и начинается процесс гравитации
8. Она поступает на классификацию перед флотацией
9. Флотационный уступ - одна из ступеней обогатительной фабрики, на котором происходит обогащение руды
10. Здесь снимается обогащенная минералами золотосодержащая пена, которая в конечном итоге поступит в отделение сгущения
11. Далее, после ряда технологических операций, измельченная руда попадает на гравитационный стол, где золотые частички уже более осязаемые.
Здесь их содержание может достигать 100 граммов на тонну
12. Вот эти желтые крупицы - это золото. Ярко выраженная серая масса - медь
13. В итоге получается золотосодержащий концентрат, который упаковывается в контейнер, похожий на своеобразный железный стакан.
14. Склад готовой продукции обогатительной фабрики, в котором перед отправкой на металлургию, хранится свинцовый, медный, цинковый и золотосодержащий концентраты.
15. Производство драгоценных металлов, пожалуй, одно из самых охраняемых и закрытых предприятий Казахстана. Оно и понятно - именно здесь получают золото и серебро высокой пробы
16. Для того, чтобы отделить серебро от золота, аноды из сплава Доре, о котором мы рассказывали в прошлом репортаже, перерабатываются путем электролиза
17. Серебро растворяется в азотнокислом электролите и осаждается в виде кристаллов, которые снимаются с катодов из титана с помощью сдирочного механизма
18. Анодный шлам серебряного электролиза скапливается в мешках, в которых установлены аноды. Этот осадок содержит золото, металлы платиновой группы и серебро
19. Золотой шлам, полученный при работе серебряного электролиза, скапливается в мешках, которыми обшиты аноды
20. Вот это кристаллы серебра, которые переплавляют в индукционных печах
21. Температура на розливе составляет 1200-1400 градусов
23. Маркировку на слитках производят вручную
24. Все обозначения на слитке имеют четкую последовательность и значение. На первой строчке указывается год выпуска, номер партии и номер слитка. На второй строчке - надпись "Казахстан", изображение оленя в эллипсе и товарный знак производителя ("сапожки"). Чуть ниже цифра 995,9 - означает вес в унциях. И, наконец, на последней строчке выбивают марку серебра, содержание серебра и вес в граммах
25. Слитки серебра. Информация о том, сколько в год производит завод подобных слитков – коммерческая тайна.
26. А это розлив товарного золота в слитки
29. В конце экскурсии по аффинажному производству нас завели в секретную комнату, где хранится уже готовая продукция. Снимать что-то кроме слитков строго запрещено. В кадре не должно быть никаких опознавательных предметов
30. И это понятно - стоимость одного такого слитка весом в 12 кг составляет более 700 тысяч долларов, и мы должны быть уверены в том, что золотой запас Казахстана находится в неприкосновенности.
Золотые слитки соответствуют ГОСТу СТ РК 932-92 и соответствуют высшему стандарту качества Лондонской ассоциации участников рынка драгоценных металлов (LBMA) и имеют статус «London Good Delivery (надежная поставка)».Данный статус означает, что предприятие удовлетворяет требованиям по высокой точности анализов драгоценных металлов, финансовой состоятельности и объему промышленного производства слитков.
Читайте также: