Способы выплавки железа из руд

Получение и применение железа по праву относится к выдающимся достижениям человечества. По словам Ф. Энгельса, на рубеже II-I тыс. до н. э. «все культурные народы переживают свою героическую эпоху, - эпоху железного меча, а вместе с тем железного плуга и топора. Человеку стало служить железо, последний и важнейший из всех видов сырья, игравших революционную роль в истории...» (Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 21, с. 162-163).

Железо как металл стало известно человечеству почти одновременно с медью и обрабатывалось оно, так же как и медь, ковкой. Спорадические находки археологами железных предметов (главным образом украшений, очень небольших по размеру) относятся к IV тыс. до н. э. Химический анализ отдельных предметов того времени показывает высокое содержание в них никеля (до 7,5%), что свидетельствует о метеоритном происхождении железа. Так, например, в Египте, в Эль-Герце при раскопках могил додинастического периода были найдены небольшие бусины, сделанные из кованой железной пластинки, свернутой в трубочку. Известны и другие находки [6-8].

В Западной Европе при раскопках кургана (Моссель), датированного концом бронзового века, был найден гарпун, изготовленный из метеоритного железа [9]. Другая находка сделана в Восточной Европе (г. Степной, СССР). Она представляет ножевидный наконечник копья [10].

В настоящее время большинство исследователей сходится на том, что в начале III тыс. до н. э. племена, населявшие горы Армении на Кавказе (хетты, урартийцы, митани), впервые открыли секрет получения железа из руд. Свободное, так называемое самородное железо в земной коре в отличие от меди встречается крайне редко. Железо входит в состав многих минералов, из которых наиболее широко распространены магнетит, пирит-серный или железный колчедан, гематит (красный железняк), железный блеск и др. Железо плавится при температуре 1539° С. Такую температуру, несмотря на усовершенствование воздуходувных устройств, в небольших горнах получить еще не могли. В начале III тыс. до н. э. был открыт сыродутный процесс получения железа, который на протяжении II и I тыс. до н. э. распространяется повсеместно и до XIV в. нашей эры является единственным (за исключением тигельного способа, не имевшего большого производственного значения) способом производства железа.

При сыродутном процессе железо добывали из широко распространенных и легко доступных залежей бурого железняка, озерных и болотных руд: металл восстанавливался из железной руды при температуре 800-900°С. Процесс шел в горнах, загружавшихся попеременными слоями предварительно измельченной и обожженной на открытом огне железной руды и древесного угля. С помощью воздуходувных устройств (сопел и мехов, которые сначала были кожаными, а затем деревянными и металлическими) в горн нагнетали сырой, неподогретый воздух, откуда и пошло название всего процесса. В результате восстановления на дне горна образовывался ком мягкого сварного железа - крица весом от 1 до 8 кг. Крица состояла из мягкого (малонауглероженного) металла с пустотами, заполненными затвердевшим шлаком, образовавшимся из пустой породы и золы топлива. Шлак из крицы удаляли неоднократными ударами молота. После ковки железо становилось довольно высокого качества, но производительность первых печей была очень невелика, да и степень извлечения железа из руд не превышала 50%. Со временем производительность печей повысилась вследствие увеличения горнового пространства и усовершенствования воздуходувных устройств. Очень рано были открыты и способы получения более твердого металла - закалка и цементация железных изделий. Все дальнейшие достижения и изобретения в черной металлургии относятся к более позднему времени.

Впервые железные предметы (как дань города Пуршханда) упоминаются в начале II тыс. до н. э. В середине II тыс. до н. э. хеттский царь Хаттушиль пишет египетскому фараону Рамсесу II о посылке в Египет железа. В это же время хетты проникают в Северную Сирию, Палестину и Киликию, доходят до Вавилона в Месопотамии, занимают северные области Египта. Археолог В. Петри при раскопках в Гераре в Палестине обнаружил железные сошники, серпы, мотыги, которые он датировал XI в. до н. э. Однако широко применять железо на Древнем Востоке стали с IX-VIII вв. до н. э. Именно к этому времени относится расцвет Ассирийской державы, расположенной к северу от Месопотамии. Еще в XIII в. до н. э. железные предметы клали в виде вотивных даров при закладке храмов. Начиная с IX в. в ассирийских документах упоминаются железные мотыги, кинжалы, но и в это время железо еще полностью не вытеснило бронзу и камень при изготовлении орудий труда. При раскопках современного Хорсабада, во дворце ассирийского царя Саргона II, правившего в VIII в. до н. э., был найден склад железных слитков и орудий (лопаты, лемехи, мотыги). Лишь с VIII в. до н. э. железо получает широкое распространение. Из него начинают изготавливать доспехи и вооружение ассирийских воинов (панцири, щиты, шлемы, мечи, копья).

В конце II - начале I тыс. до н. э. обработку железа начали в Закавказье. На Северный Кавказ железо проникло из Урарту или из Малой Азии.

Железная металлургия в Египте восходит к VII-VI вв. до н. э. До этого времени железо употребляли здесь в небольшом количестве, оно ценилось наравне с золотом. Чаще всего это было метеоритное железо, и поэтому долгое время оно в письменных памятниках значится как «небесный металл». При раскопках гробниц близ Медума, относящихся к среднему до династическому периоду (VI в. до н. э.), было обнаружено ожерелье, в котором железные бусы чередовались с золотыми. В гробнице Тутанхамона (1360-1350 гг. до н. э.) были найдены миниатюрные предметы из железа. Даже в начале I тыс. до н. э. оно было чрезвычайно дорогим металлом, и лишь в VI в. до н. э. железо в Египте становится самым употребительным металлом. К этому времени относится железоплавильная печь, раскопанная В. Петри в Навкратисе, и древнейшие разработки железных руд близ Асуана.

На островах Эгейского моря железо стало известно в XII-VI вв. до н. э. Из него изготавливали главным образом украшения. С островов Эгейского моря железо распространяется и на материковую Грецию, где в XI-X вв. до н. э. начинают изготовлять оружие из железа: древнейшая находка железного меча датируется XI в. до н. э. Широкое применение железа для изготовления орудий труда относится к периоду от 950 до 850 г. до н. э. Начинается регулярная добыча железной руды в Лаконике, на островах Эгейского моря и на южном побережье Понта Евксинского. Распространение железной металлургии на остальной части Европейского материка относится к началу I тыс. до н. э., но настоящее развитие производство железа получает лишь во второй половине этого тысячелетия.

Сыродутный способ получения железа лежит в основе технической революции, которая создала предпосылки для полного господства рабовладельческого способа производства. Значение металлургии железа раскрыто Ф. Энгельсом в работе «Происхождение семьи, частной собственности и государства»: «Железо сделало возможным полеводство на более крупных площадях, расчистку под пашню широких лесных пространств; оно дало ремесленнику орудия такой твердости и остроты, которым не мог противостоять ни один камень, ни один из других известных тогда металлов» (Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 21, с. 163).

С широким использованием нового металла - железа - в Древней Греции и Риме начинается вторая фаза развития рабовладельческого способа производства в его античной форме (I тыс. до н. э. - IV в. н. э.).

Об использовании железа в Древней Греции мы впервые узнаем из поэм Гомера «Илиада» и «Одиссея». В тексте «Илиады» встречается 23, а в «Одиссее» 25 упоминаний о железе. В поэмах фигурируют кузнецы, золотых дел мастера, кожевники, гончары, плотники. Однако процесс отделения ремесла от земледелия в Древней Греции еще находился в самом начале своего развития. Главными отраслями хозяйства оставались земледелие и скотоводство. Торговля еще не имела большого значения; земля была собственностью общин. Однако процесс имущественного расслоения все время ускорялся. Постоянные войны доставляли рабов. Рабство носило патриархальный, ограниченный характер. В отличие от стран Древнего Востока, где рабов широко использовали в храмовых и дворцовых хозяйствах, при сооружении и эксплуатации ирригационных систем, на строительных работах, рабы в Древней Греции не занимались ни земледелием, ни ремеслами. Их использовали лишь для домашних работ.

В VII-V вв. до н. э. в Греции в результате широкого распространения железа, проникновения его во все области хозяйства начинается период бурного развития производительных сил. Получает распространение регулярная добыча руд железных и цветных металлов. Главными центрами греческой металлургии становятся Самос, Кнос, Коринф, Халкида, Лаконика, Эгина, Лесбос.

Постепенно в Греции формируется рабовладельческий строй. Появляются рабовладельческие города-государства (полисы). К IV в. до н. э. рабство в Греции достигает максимальных размеров. Оно охватывает все основные отрасли производства и становится господствующей формой эксплуатации.

Свободный труд почти полностью вытесняется рабским, особенно в ремесленном производстве. В первой половине VII в. до н. э. начинают чеканить монеты. В связи с развитием морской торговли (в V-IV вв. до н. э. центром морской торговли становится афинская гавань Пирей) чеканная монета быстро распространяется по всему Средиземноморью. Рост товарно-денежных отношений привел к третьему крупному общественному разделению труда - возникает «класс, который занимается уже не производством, а только обменом продуктов, а именно купцов» (Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 21, с. 165).

Под влиянием развития производительных сил в Греции, вызванного широким использованием железа в хозяйственной жизни, а также в результате завоеваний Александра Македонского в странах Восточного Средиземноморья, Западной Азии в период эллинизма (Эллинизм - период истории Восточного Средиземноморья, Западной Азии и Причерноморья со времен завоеваний Александра Македонского (IV в. до н. э.) до подчинения Египта Римом (I в. до н. э.)) строй существовавших там рабовладельческих государств приобретает новые черты. Повсюду наблюдается громадный рост рабства и работорговли; рабов селили на землю небольшими группами, подавляющая часть производимой ими продукции поступала рабовладельцу. Большую роль начинают играть города как торгово-ремесленные центры; в них стали прививаться античная форма рабства и полисное устройство, но при этом сохранялись многие черты деспотических государств и прежде всего верховная собственность царя на землю. В период эллинизма греки основали ряд колоний в Причерноморье, где также возникли полисы [11-15].

Подъем в развитии ремесленного производства и в сельском хозяйстве в период эллинизма продолжался недолго. Рост работорговли, непрерывные войны и, как следствие, массовые разорения мелких землевладельцев и ремесленников - все это к концу III в. до н. э. привело к обострению социальной, классовой борьбы внутри эллинистических государств. Во II в. до н. э. начинаются восстания рабов сначала в Греции, а затем во всем Средиземноморье. Массовые восстания рабов подорвали экономическую мощь рабовладельческих государств: наступил общий упадок производства, торговли.

Напряженная классовая борьба, особенно во II в. до н. э., ослабила многие восточно-эллинистические страны. И именно с этого времени на политической арене западного и восточного Средиземноморья господствующее положение начинает занимать Рим. Превращение Рима в политический центр Италии ускорило его экономическое развитие. Рим до определенной степени своего развития был типичным полисом; в I в. до н. э. происходит разложение полисного устройства. Рим становится крупнейшей рабовладельческой средиземноморской державой, которой были подчинены страны эллинистического Востока, а также Македония и Греция.

РЕМЕСЛО

Только в результате широкого использования железа в производстве ремесло окончательно отделилось от сельского хозяйства. С отделением ремесла от земледелия создаются предпосылки производства непосредственно для обмена.

Основу ремесленного производства в Греции составляли мастерские - эргастерии. Как правило, в таких мастерских работало от 3 до 12 рабов. Во главе мастерской стоял или рабовладелец, или надсмотрщик из рабов. Лишь в IV тыс. до н. э. существовали эргастерии, объединявшие несколько десятков рабов. Разделения труда внутри мастерской не было: как правило, изготовление готового продукта от начала до конца было делом рук одного работника. Однако в гончарных мастерских в VI в. до н. э. наблюдалось разделение труда: формовка, обжпг посуды осуществлялись разными мастерами.

Следствием технической революции, вызванной широким распространением железа, прежде всего явилась дифференциация ремесленного производства и высокий уровень изготовления ремесленного инструмента. Наряду с рабами в ремесленном производстве в Древней Греции и в Риме трудились свободные ремесленники.

Высокого уровня достигло кузнечное ремесло. В кузницах стоял горн с ручными двойными воздуходувными мехами. Центральное место занимала железная или бронзовая наковальня. Кузнецы пользовались молотами, клещами, топорами, шарнирными щипцами, зубилами, тисками, сверлами. В VIII в. до н. э. кузнец Главк из Хиоса изобрел способ паяния железа; до этого времени использовали клепку.

При обработке меди и бронзы применяли следующие операции: литье, ковку, штамповку, чеканку, гравировку, инкрустацию, паяние, волочение, серебрение и золочение. В первых веках нашей эры в римских мастерских для обработки металлических поверхностей стали использовать наждак. Наряду с известными ранее цветными металлами и сплавами - медью, золотом и серебром - вошли в употребление латунь и сурьма.

Высокое мастерство было достигнуто в литье бронзы. Известно изображение литейной мастерской на чернофигурной вазе VI в. до н. э. В мастерской находилась плавильная печь со специальной камерой, отделенной от топки; большой глиняный сосуд с металлом помещали в эту камеру для плавки. По восковой модели отливали художественные изделия. В конце VI в. до н. э. впервые применяют полое литье при отливке крупных бронзовых статуй. Примером высокого уровня ремесленной техники может служить сооружение в III в. до н. э. гигантской статуи бога Солнца на о-ве Родос. Железный каркас статуи был установлен на массивном пьедестале; затем на этот каркас монтировали по частям бронзовый покров статуи. Эта статуя высотой 35 м получила название «Колосс родосский» и позднее была причислена к «семи чудесам света».

Железные мотыги и другие орудия производства с о. Кипр (I тыс. до н. э.)

Большое число ремесленников в Древней Греции и Риме были заняты производством изделий из глины: посуды, ламп, терракотовых статуэток. Всю посуду изготавливали на гончарном круге. До конца IV в. до н. э. греческая художественная керамика была расписной, но затем широко распространяется рельефная керамика. С конца V в. чрезвычайно разнообразные по форме и назначению керамические вазы покрывали блестящим черным лаком с металлическим оттенком и украшали орнаментом с помощью специальных штампов или матриц.

К VI в. до н. э. относится изобретение токарного станка, которое приписывают Феодору Самосскому. На токарном станке обрабатывали не только деревянные изделия, но и литые из бронзы сосуды, зеркала.

В V в. до н. э. впервые в мукомольном деле стали использовать мельницы, проводившиеся во вращение сначала вручную, а затем с помощью тягловой силы животных. Устройство этих мельниц описано Витрувием [16]. В III в. до н. э. стали известны водяные мукомольные мельницы.