Руда для чёрной металлургии. Геологоразведка. Славяне и российские этносы (XVI век)

Железные руды на территории древней Руси

Железные руды на территории древней Руси были распространены повсюду. По химическому составу в подавляющей массе это были бурые железняки (лимонит). Эта руда, в зависимости от образования, встречается в трех основных видах: собственно бурый железняк, болотная или луговая (дерновая) руда и озерная руда.

Собственно бурый железняк представляет собой минерал (химический состав 2Fe₂0₃ • ЗН₂0), смешанный с кремнеземом (Si0₂), глиноземом (Аl₂0₃), известью (CaO) и другими породами и примесями. Залегает он пластами разной мощности, часто выходящими на дневную поверхность земли.

Болотная или луговая руды являются вторичными образованиями конкреционного происхождения. Растворенные части первичного месторождения, в частности соли железа, попадают в грунтовые воды и, при условии значительной концентрации, осаждаются в рыхлых поверхностных наносах, собираясь в виде линз, почек, гнезд. Встречаются эти руды в низменных заболоченных или очень влажных местах, в долинах рек или озер.

Озерные руды являются также вторичным образованием осадочного происхождения. Те же растворенные части переносятся реками в водные бассейны (например в озера) и здесь, при условии значительных концентраций или вследствие деятельности микроорганизмов, образуют залежи. Встречаются эти руды на дне неглубоких озер недалеко от берегов.

Болотные и луговые руды, принадлежащие к группе экзогеновых образований, при своем генезисе очень часто концентрируют вместе с окислами основного металла небольшое количество окислов других металлов, как то: титана, никеля, молибдена, хрома и других. Условия образования этих окислов такие же, как и железных. Часть этих металлов, восстановленных вместе с железом, переходит в крицу.

Наиболее широко применявшейся древнерусскими металлургами была болотная — луговая руда. Наряду с ней добывали и собственно бурый железняк в районах его выхода на поверхность земли. Б. А. Рыбаков составил карту распространения болотных, луговых и озерных руд в Восточной Европе. Оказалось, что русская равнина располагала большими, в масштабах древней Руси, запасами легко доступной железной руды. Южная граница распространения болотных руд на карте у Б. А. Рыбакова совпала с южной границей лесостепи.

Распространение болотных руд в пределах территории древней Руси, XV–XIX. Карта Б. А. Рыбакова в источнике [20.108]

Для дополнительной характеристики карты я, на основании письменных источников XV–XX вв., собрал данные о разведках или промышленном использовании болотных руд и бурых железняков в пределах территории древней Руси (рис. 12). Наши сведения полностью подтвердили основные выводы Б. А. Рыбакова и дополнительно охарактеризовали южные районы древней Руси, не вошедшие в карту Б. А. Рыбакова. Здесь так же, как и на всей территории Руси, имеются залежи болотных руд и бурых железняков неглубокого залегания.

Болотные и луговые руды являются более доступными и легко разрабатываемыми рудами, чем бурый железняк, но содержание железа в них намного меньше. В табл. 1 я привожу химический состав железных руд из разных областей, входящих в границы территории древней Руси. Химические анализы производились в конце XIX и в XX в. Исследованные руды добыты в это же время, но, вполне понятно, могут полностью характеризовать состав руд, применявшихся и в древней Руси.

Б.А. Колчин. Табл.1. Химический состав железных руд, %

Основные компоненты как болотных руд, так и бурых железняков — это окись железа и кремнезем. Кремнезем, составляя основу пустой породы руды, является легкоотделимой примесью. Большое количество кремнезема можно удалить из руды еще до процесса плавления путем размола, просеивания и промывания руды (эти операции называются обогащением руды). Глинозем в этих рудах бывает в небольших количествах, редко превышая 5–7%. Другие примеси, как то известь, окиси фосфора и серы, бывают в еще меньших количествах, чаще всего в долях процента. Все эти условия делают бурые железняки, в том числе и болотные руды, наиболее подходящими рудами для сыродутного процесса.

Бурый железняк, являющийся водной окисью железа, при восстановлении теряет воду и становится пористым, что способствует более быстрому и полному восстановлению железа.
О технике добычи и предварительной обработки руды в древней Руси письменных источников у нас нет. Поэтому приходится прибегнуть к русскому этнографическому материалу XVIII–XIX вв. Примитивная техника этого времени едва ли чем отличалась от техники добычи руды в древней Руси. Вот как описывал железорудные промыслы в 1803 г. академик В. М. Севергин:

«Железные руды находятся наиболее в уездах Белозерском и Устюжском, где, лежа на самой почти поверхности земли, ...с давних времен тамошними жителями открыты... Подобно сему, в уездах Череповецком и Кирилловском, по ржавым болотам отыскиваются также железные руды, но не в большом количестве, впрочем одинакового с предыдущим качества... Руда сия есть железная земля красноватого цвета, довольно тяжелая, смешанная с черноземом; промышленники познают оную по ржавой воде и красноватому илу, выступающему на поверхность болот; тамошние жители судят также о доброте руды по роду дерев, на оной растущих; таким образом отыскиваемую под березником и осинником почитают лучшею, потому что из оной железо бывает мягче, а в таких местах, где растет ельник, жестче и крепче... Поелику руда или железная земля лежит под черноземом на аршин глубиною, то промышленники копают ямки, и вырывая из оных деревянною палкой землю, узнают доброту оной по цвету и тяжести, а найдя таковую, снимают первый слой, потом вырывают железную землю, складывают на высокие и сухие места кучами и оставляют месяца на два проветривать и просыхать»

Подобное описание добычи болотной руды в районе Сестрорецка приводит В. В. Любарский:

«Добываемая здесь руда есть дерновый железняк, который находится более по болотистым и сенокосным местам (луговая руда). Лежит в земле гнездами, кои здесь называют гривами: глубина месторождений от 3 до 5 четвертей, а простирание, или обширность, на 1 сажень и более. По крышу руды составляют дерн и чернозем, а постель глина и марциальная вода. Рудные месторождения отыскиваются щупами (рожнами), а разрабатывают железною лопатою, ломом и кайлом. В сутки добывается 1 куб. саж. руды 2 человеками, что составляет весом до 1000 пудов»

Не многим труднее была добыча и бурого железняка. Как я уже говорил, на территории Восточной Европы имеется много выходов бурого железняка на дневную поверхность земли. Такие выходы известны в Московском железорудном бассейне (Калужская, Московская, Тульская, Владимирская обл.) и в Белоруссии (Орша, Гомель). Письменные источники XVI— XVII вв. сообщают нам о разработке этих руд местными крестьянами. Разработки велись отвалами и дудками. Дудки, т. е. небольшие шахты-ямы, делались глубиной до 5 сажен. Руду поднимали наверх в корзинах воротом или вручную.

Более осторожно мы должны подойти к этнографическим сведениям о предварительной обработке руды, т. е. ее обогащении перед плавкой. Прежде всего мы должны решить вопрос, обогащалась ли руда в древней Руси? Зная состав применяемых руд и состав древнерусских шлаков, можем ответить на этот вопрос положительно. Основные компоненты руды и шлака — железо и кремнезем. В шлаке всегда должно быть кремнезема больше, чем в загружаемой в печь руде, а железа меньше. Обычно в сыродутных шлаках кремнезема в сравнении с рудой бывает больше в 2–3 раза, а железа меньше в 1,1–1,4 раза. Если мы должны решить вопрос, обогащалась ли руда в древней Руси? Зная состав применяемых руд и состав древнерусских шлаков, можем ответить на этот вопрос положительно. Основные компоненты руды и шлака — железо и кремнезем. В шлаке всегда должно быть кремнезема больше, чем в загружаемой в печь руде, а железа меньше. Обычно в сыродутных шлаках кремнезема в сравнении с рудой бывает больше в 2–3 раза, а железа меньше в 1,1–1,4 раза. Если мы сравним состав нашей железной руды в том виде, в каком она добывалась, с составом древнерусского шлака, картина получится иная. В табл. 2 дается сопоставление железа и кремнезема руды с этими же компонентами в шлаке.

Б.А. Колчин. Табл.2. Cопоставление железа и кремнезема руды с этими же компонентами в шлаке

Из табл. 2 мы видим, что только в двух пробах материальный баланс может сойтись. Руда этих проб является бурым железняком с высоким содержанием железа. В остальных же пробах кремнезема в руде в несколько раз больше (а не меньше, как нужно), чем в шлаке. Как болотные руды, так и бедные бурые железняки без предварительной обработки для производства железа не пригодны. Для сыродутного процесса, дающего сильножелезистый шлак, как в нашем случае древнерусский шлакц, нужна очень богатая железом руда. Для получения такого концентрата необходимо обогащение добываемых руд — болотных, луговых и бурых железняков. Поэтому древнерусские металлурги должны были обогащать железные руды, идущие в плавку. Операция обогащения являлась очень важным технологическим условием при производстве железа в сыродутных печах.

Этнографические материалы упоминают следующие приемы обогащения руд: 1) просушка (выветривание), 2) обжиг, 3) размельчание, 4) промывка, 5) просеивание. Не вызывает сомнения, что эти операции применялись и в древней Руси. Получение высококонцентрированной руды не могло ограничиться только одной или двумя oneрациями, а требовало планомерной обработки всеми указанными приемами. Археологически известной операцией является обжиг руды. При моих археологических разведках у дер. Ласуны на побережье Финского залива в одном из шурфов была обнаружена куча обожженной руды.

Для всех операций обогащения руды требуется очень простой инвентарь: для раз мельчения руды — деревянная колода и ступа, а для просеивания и промывания — деревянное решето (сетка из прутиков).

Высокую температуру и обилие окиси углерода при горении в печи может давать только высококалорийное топливо, которое в тоже время должно быть и легкодобываемым. Таким топливом в древней Руси мог быть только древесный уголь.

железная руда в Древней Русидобыча рудыобогащение рудыхимический составпроизводительность трудапромышленность первого переделанаукадобыча полезных ископаемыхгеологоразведкаруда для чёрной металлургиизалежи железазалежи легирующих металловтранспортировка ископаемыхисторияподлоги историиинтересные факты

Источник: [20.108]
Комментарии

21. Промышленность первого передела: добыча полезных ископаемых и их доставка до мест второго передела