Первые плавки малахита и других медных руд

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

филиал федерального государственного бюджетного

образовательного учреждения высшего образования

“Мурманский арктический государственный университет”

в г. Апатиты

(филиал МАГУ в г. Апатиты)

Кафедра ГОРНОГО ДЕЛА, НАУК О ЗЕМЛЕ И ПРИРОДООБУСТРОЙТВА

ДИСЦИПЛИНА ИСТОРИЯ ГОРНОГО ДЕЛА

Конторольная работа

ПЕРВЫЕ ПЛАВКИ МАЛАХИТА И ДРУГИХ МЕДНЫХ РУД

Выполнил студент 1 курса

Котик Роман Михайлович

Специальность 21.05.04 Горное дело

Специализация: Обогащение полезных ископаемых

заочная форма обучения

группа 1СГД-ОПИ(з)АФ

Научный руководитель:

Ст. пр. Андреева Н.Н.

г. Апатиты 2019 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Малахит

1.1 Происхождение и распространение малахита

2. Медь и медные руды

2.1 История развития производства меди

2.2 Плавление меди в древности

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Вероятно, первый металл, с которым познакомился человек еще во времена нового каменного века (около 6 тыс. лет назад на Древнем Востоке и около 4 тыс. лет назад в Европе), была медь. Она встречается в природе В самородном состоянии в виде пластинок, губчатых и сплошных масс, а также кристаллов. Самый крупный из найденных самородков весил 420 т. Медные самородки гораздо больше распространены в природе, чем самородки других металлов. Поэтому естественно, что в поисках подходящих пород для изготовления орудий человек в первую очередь встретился именно с медными самородками. Эта встреча знаменовала собой начало медного века. Надо полагать, человек довольно быстро оценил преимущества нового материала. Возраст предметов из самородной меди достигает 6 тыс. лет. Особенно крупные самородки находили в Северной Америке на берегах Гудзонова залива и Верхнего озера. Первые орудия человека были сделаны из камня, поэтому первые медные изделия появились на свет в результате обработки медных самородков каменными топорами. Длительное время затем каменные и медные орудия применялись совместно. В этот период человек на примере меди постигал основы металлургии и металловедения.

1. МАЛАХИТ

1.1 Происхождение и распространение малахита

Малахит - это ярко-зелёный минерал. В природе он встречается разных оттенков - от почти чёрного - до бело-зелёного. Название камня происходит от греческого слова “malakos”, что в nереводе значит “мягкий”. По другой версии - от мальвы “malach” поскольку цвет малахита напоминает цвет листьев этого растения. Другие названия минерала и его разновидностей: плисовый малахит, атласная руда, павлиний камень, медная зелень.

Примерно в четырехтысячном году до нашей эры, по Египту прокатилась эпидемия холеры. Не тронула она только тех, кто работал на малахитовых копях. Это событие можно считать поворотным в истории камня. Малахит стремительно вошел в моду у египтян как драгоценный камень для изготовления оберегов от болезней. Его в основном использовали для приготовления косметических и глазных мазей, но впоследствии стали применять для амулетов и украшений. Правда, как оказалось, длительное использование таких теней причиняло серьезный вред психическому здоровью, поскольку соединения меди, которыми богат камень, отравляли мозг. Минерал подвешивали над колыбелью младенца, чтобы защитить его от злых духов, кошмаров и болезней. Малахитовый камень или изделия из малахита - первый подарок, который преподносили новорожденному.

В Древней Греции малахит использовали зодчие. Им обложены колонны храма Дианы в Эфесе, которые позднее были перенесены в Константинополь для украшения храма святой Софии.

Широко использовали малахит и для декоративных целей. Храм Афины в Древней Греции был облицован этим камнем. В российском музее “Эрмитаж” содержится коллекция из более чем двух сотен изделий из малахита.

Римляне приписывали этот камень богине Венере. Поэтому молодым незамужним девушкам нельзя было его носить. Римляне верили, что самоцвет усиливает внимание со стороны противоположного пола.

На Руси издавна любили этот камень и считали его камнем исполнения желаний. Месторождения этого минерала были открыты на Уралев 40-х: годах ХVIII века, где он был известен давно, но использовался преимущественно как медная руда.

В Средневековье камень применяли как один из самых мощных амулетов против черной магии.

Малахит - ценная промышленная медная руда, однако значение ее ограничено, т.к. скопления малахита сосредоточены в верхних, быстро вырабатываемых окисленных частых медных месторождений. Плотный натечный малахит с красивым рисунком зональной структуры представляет собой ценный поделочный камень для декоративно-художественных изделий.

С развитием горнорудного дела конца XVII - начала XVIII века на месторождениях Прикамья, Среднего и Южного Урала, Оренбуржья центр обработки технологического малахита переместился в Россию. Этот поворот в истории малахита был обусловлен тем, что в лице Урала, на фоне основательно отработанных месторождений мира, Россия обрела нетронутую и поистине неисчерпаемую кладовую медных и железомедных руд. Кто и когда первым удостоил внимания штуф уральского малахита, навсегда останется в области догадок. В русской литературе первой половины XVIII века о нем не писали. Это было время, когда русской минералогии еще не было, отечественная оригинальная и переводная литература о камне увлекалась заморской экзотикой. Из пятисот с лишним томов первой и второй трети XVIII века, просмотренных автором в поисках "следов" малахита, лишь два дали по коротенькой строчке. Малахит как бы растворился в меди и медной зелени. В 1747 году в книге шведского минералога Валлериуса появилась современная форма названия камня - малахит (русский перевод Валлериуса вышел в 1763 году) Эта новая форма была принята Европой. В конце 50-х годов XVIII века ею пользуется Ле Саж, применительно уже к уральскому, или, как тогда писали, сибирскому, камню.

Со ссылкой на Ле Сажа в 1761 году уральский малахит детальнейшим образом описывает французский ученый аббат Шапп д'Отерош, посетивший Урал с целями астрономических исследований в этом же году. Снабжённое великолепными гравюрами, описание д'Отероша - лучшая из известных нам публикаций о малахите XVIII-XIX веков. Изданное во Франции, оно разнесло славу русского малахита по всей Европе. О камне заговорили. Его искали. Им украшали минеральные кабинеты России и Европы.

В 1777 году аббат Фонтан установил слагающий малахит минерал, оставив за ним то же имя. Минералогический интерес к малахиту стал новой страницей в его истории. И лестно сознавать, что именно русский камень лёг в основу европейского геммологического знания о малахите.

Богатыми коллекциями уральского малахита располагали многие минеральные кабинеты: лучшими - кабинет Екатерины II в Зимнем дворце (коллекция была передана ею в Горный институт), кабинеты ученых-естествоиспытателей П. С. Палласа, И. И. Лепехина, посетивших месторождения малахита на Среднем Урале; крупнейшей коллекцией малахита, оставившей далеко позади все прочие, владел граф Н. П. Румянцев (рассказывают, что в войну 1812 года её разыскивал Наполеон, мечтавший вывезти румянцевский малахит во Францию).

В 60-е годы XVIII века, в пору раннего знакомства с малахитом, его называли капельникообразным, мелкокапельниковатым, подобным сплывшей накипи, лучистым, пушистым малакитом. Таким предстает малахит в рукописном каталоге минерального кабинета неизвестного владельца, хранившемся в библиотеке графа Ф. Толстого и датируемом 1765 годом. Реестр минерального кабинета графа Н. П. Румянцева первой трети XIX века пользуется формой малахид, реже малакид, он различает: "пучками или звездами скопленныя игольчатыя кристаллы атласного малахида, лучистой, в шарообразном виде, в мохообразном виде волосистый, наподобие звезд и пучков, плотный малахид". Описания плотного малахита часто сопровождаются оценкой: "отличный по приятности цвета, необыкновенной плотности и величины". Со временем описания становятся точнее и строже.

Вот как, например, описан в 1825 году малахит, извлеченный из Кыштымского рудника (Южный Урал):

"Он состоит частию из плотнаго, а частию жилковатого малахита; местами покрыт железистым голышем желтоватобураго цвета и кварцем; большая же часть обложена глиною, составляющую главную породу сего месторождения. Обнажённыя части самого малахита представляют почкообразные и капельниковатые виды красивого зеленого цвета, малахиту свойственные. Во внутренности его замечаются пещеры, стены коих покрыты либо весьма нежным, бархату подобным, малахитом же, либо веществом чернаго цвета, образующим весьма мелкие, шару подобныя частицы. При доставлении сего куска на поверхность (165 кг.) он почти нисколько не был поврежден, и как прекрасный штуф может служить украшением лучшего минерального собрания".

Пока же, особенно в первой четверти XIX века, коллекционирование малахита, как, впрочем, и собирательство минеральных кабинетов, становится не только потребностью, но и модой.

"Московский телеграф" - модный журнал пушкинского времени - в 1831 году делился с читателем:

"Щеголи парижские, например, собирают ныне у себя разные коллекции: иной раковин, другой птиц, третий зверей..." В России всему этому предпочитали камень. Вслед за учеными его начали собирать литераторы, художники, архитекторы, сановники. И, конечно же, никто не прошел мимо малахита.

В двадцатых годах современники отмечали богатую коллекцию малахита "Музеума" П. П. Свиньина - одну из достопримечательностей пушкинского Петербурга. Коллекция входила в состав Минерального кабинета собирателя, помещавшегося в доме на Михайловской площади. Кабинет посещался иностранными гостями Петербурга. Бывал в нем А. Гумбольдт. (В 1834 г. П. Свиньин объявил о продаже "Музеума", и коллекция малахита была продана с аукциона).

Уникальными малахитами располагали кабинеты А. Строганова, В. Кочубея. Представление о том, каким могло быть крупное частное собрание малахита тех лет, дает дошедшая до нас полностью коллекция графа Н. П. Румянцева (хранилась в МГГА). Два реестра кабинета, 1828 и 1845 годов, содержат интересный материал о ходе знакомства с уральским камнем. Первый - так называемой коллекции Большого формата - отмечает поступления штуфов Турьинских, Богословского и Гумешевского рудников, малахита медистых песчаников Прикамья, редких образцов малахита на кварце Березовского золоторудного месторождения.

Второй коллекции Малого формата - содержит описания малахита из рудников Златоустовского горного округа - особой достопримечательности уральского малахита. Коллекция в целом изобилует всеми разновидностями камня: лучистыми пленками, розетковидными и веерообразными игольчатыми кристаллами, сноповидными лучистыми пучками, сталактитами, простейшими почковидными корочками и великолепными почками, правильно образованными кристаллами и штуфами окисленной медной руды, где в пустотах расселись малахитовые шарики-сферолиты, сложенные тончайшими волоконцами, нереально зелёные, с мягкой бархатистой поверхностью срезы окаменелого дерева, пустоты которого выполнены малахитовыми кристаллами или теми же шариками-сферолитами.

Особой достопримечательностью были малахитовые гиганты. Они сберегались в государственных собраниях как национальное достояние. Среди наиболее примечательных - два монолита музея Горного института в Санкт-Петербурге. Один весом 1,5 тонны (96 пудов) был передан сюда Екатериной II в 1789 году. Ей же в свою очередь его преподнесли наследники А. Ф. Турчанинова, владельцы Гумешевского рудника, как обломок монолита, весившего 2,7 тонны (170 пудов).

Этот "осколочек" оценивался тогда в 100000 рублей. Другая глыба весом чуть более 0,5 тонны поступила сюда в 1829 году от владельца Кыштымского рудника на Южном Урале Л. И. Расторгуева. Ещё один монолит малахита весом около 0,5 тонны хранится в Нижнетагильском историко-краеведческом музее. Он достался ему в наследство от крупных добыч 1830-1840-х годов в Медноруднянском руднике. По массе ему не уступает глыба из коллекции Свердловского историко-краеведческого музея.

Особенно ценится малахит из медных месторождений на Урале близ Екатеринбурга - именно здесь добывался малахит для облицовки каминов, столешниц, пилястров и ваз Малахитового зала Зимнего дворца, а также колонн Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге.

За рубежом малахит имеется в медных месторождениях Румынии, Австралии. Чили, Зимбабве, Намибии, США (шт. Аризона) и России (Урал, Казахстан). и других стран. Ныне основным поставщиком малахита на мировой рынок является Заир (Колвези). Малахит частично обрабатывается прямо на месте, а частично поступает на рынок в сыром виде. Широко распространен по всему миру; ассоциирует с азуритом, купритом и самородной медью. Обычно встречается в зоне окисления меднорудных месторождений, залегающих в известняках.

В России малахит известен на месторождениях Урала, на территории СНГ встречаем также на Алтае и в Казахстане (Жезказган). В виде больших масс встречается редко. В России месторождения практически исчерпаны[4]. Промышленные месторождения малахита Меднорудянское в Нижнем Тагиле и Гумёшевское в Полевском в настоящее время полностью отработаны и закрыты.

Крупнейшая глыба малахита весом около 500 кг находится в Горном институте. По мнению Г. Н. Вертушкова, на Урале возможно открытие новых месторождений малахита. В настоящее время запасы малахита обнаружены только на одном месторождении -- Коровинско-Решетниковском, с которым связывают надежды на возрождение уральского малахитного дела.

Крупнейшие месторождения России:

Меднорудянское месторождение около Нижнего Тагила, открыто в 1722 году.

Гумёшевский рудник -- заброшенное месторождение медных руд на Урале, открыт в 1702 году.

Гора Высокая -- месторождение открыто в 1722 году.

Коровинско-Решетниковское месторождение -- открыто в 1908 году.

В Западной Европе малахит находится в Шесси (близ Лиона), в Корнуолле, Рецбании, на Гарце и др.

Малахит из Конго

В настоящее время основным источником малахита для ювелирных и отделочных работ является Демократическая Республика Конго (бывший Заир). Месторождения связаны с зоной окисления в широко развитых корах выветривания верхних горизонтов месторождений уран-кобальт-медной формации Медного пояса Центральной Африки. Характерной особенностью африканского малахита являются более крупные, по сравнению с уральским, правильные концентрические кольца (в отличие от колец неправильной формы у уральского малахита) с более контрастным чередованием светлых и тёмных зон. Примерно из каждых 10 тысяч тонн руды добывают около 100 кг поделочного малахита, среди которого встречаются уникальные коллекционные образцы и декоративное сырьё высокого качества.

2. МЕДЬ И МЕДНЫЕ РУДЫ

2.1 История развития производства меди.

Одним из первых металлов, которые человек стал в быту, стала медь. Медь, золото, серебро, железо, олово, свинец и ртуть принято называть доисторическими металлами -- потому что они были известны человеку с древнейших времен. Однако роль меди в становлении человеческой культуры особенна.

Как известно, сначала был каменный век, названный так на основании материала, из которого делались орудия труда. Следующий за ним -- медный век. Т.е. медь -- металл, “укрощать” который человечество научилось прежде всего. Но не везде процесс перехода от каменного века к медному происходил одновременно. Коренное население Америки, например, сделало этот переход лишь в XVI в., т.е. всего чуть больше четырехсот лет назад. А в древнем Египте медный век наступил в IV тыс. до н.э.: ортодоксальная египтология считает, что каменные глыбы, из которых примерно 5 тысяч лет назад была сложена 147-метровая пирамида Хеопса, добыты и обтесаны медным инструментом… С этим можно спорить, но факт, что египтяне знали медь в те далекие тысячелетия, подтверждается обнаружением в раскопках мелких и крупных изделий из меди, а также орудий труда. Подобно золоту и серебру, медь иногда образует самородки. По-видимому, именно из них и были сделаны в Египте эти вещи. Впрочем, в других местах земного шара изделия из самородковой меди были известны еще 10 тысяч лет назад. На эти самородки наши предки, скорее всего, набрели чисто случайно, когда искали себе подходящие камни -- чтобы сделать орудия труда. Они обратили внимание на серо-зеленые и красно-зеленые кусочки непонятной породы. Их находили на берегах рек, скальных обрывах. В те времена человеку были доступны только красная медная руда (куприт), медный блеск и медный колчедан. Сначала эти самородки использовались человеком так же, как и обычные камни, т.е. их подвергали минимальной обработке. Вскоре древние люди заметили, что обработав медь каменным молотком, можно существенно повысить ее твердость и из нее будут получаться хорошие инструменты. Так зародился прообраз холодной ковки.

Чуть позднее был открыт и секрет плавления меди, когда металл, попав в костер и остыв, сохранял новую форму. Для отлива простых инструментов и оружия из меди использовали сделанные из подручных средств примитивные формы. Из меди отливали также украшения. Распространению меди способствовала -- кроме способности к холодной ковке -- и относительная простота выплавки из богатых руд, а также мягкость. С одной стороны, это плохо -- камень намного тверже меди. Но зато благодаря мягкости медь хорошо поддается изгибу и заточке. Так что за медной рудой была объявлена настоящая охота.

Как оказалось, встретить медную руду было не так и просто. На территориях, где обнаруживались ее залежи, организовывалась добыча, строились рудники и шахты. Даже в древности добыча меди велась в крупных масштабах, что было обусловлено большим спросом на этот металл. Так, некоторые медные шахты производили ее добычу на глубине 100 м, удаляясь от основанного ствола на расстояние до нескольких километров. Перед шахтерами того времени стояли проблемы, аналогичные современным. Нужно было укреплять потолок штолен, вентилировать и освещать туннели, решать проблемы, связанные с подъемом руды наверх. В качестве подпорок для укрепления сводов использовали деревянные брусья и бревна. Плавление производили тут же рядом с шахтами, в толстостенных печах, сделанных из глины. В Египте добывать медь стали из ее окисных руд -- бирюзы, малахита и др. Руды плавили в примитивных горнах с применением дутья при 1083 градусах по Цельсию. Т.е. медь -- относительно легкоплавкий металл, о работе таким же путем с железом, температура плавления которого составляет 1530 градусов, не могло быть и речи.

Около III-II вв. до н.э. выплавка меди производилась в широком масштабе не только в Египте, но и в Месопотамии, на Кавказе и Закавказье и в других странах древнего мира. Огромное количество древних медных и позднее бронзовых изделий, обнаруживаемых археологами, заставляет сомневаться в том, что медь выплавлялась только из окисных руд. Более поздние источники свидетельствуют об использовании для добычи меди сернистых руд. Например, в сочинении Теофила “О различных искусствах” описывается предварительная операция обработки руды -- окислительный обжиг кусков руды на кострах (выжигание серы). История меди продолжалась вместе с развитием человечества. Усложнились плавильные процессы. Для литья стали использовать специальные печи, позволяющие добиваться высокой температуры плавления.

Медный век с течением времени сменился бронзовым, который длился вдвое дольше -- около двух тысяч лет. Бронза -- это сплав меди, обычно с оловом, но к бронзам также относят медные сплавы с алюминием, кремнием, бериллием, свинцом и др., за исключением цинка (это латунь) и никеля (это мельхиор). Любопытно, что в Греции культура меди зародилась позже, чем в Египте, а бронзовый век наступил раньше. А все дело в том, что руда, из которой выплавляли медь египтяне, не содержала олова. Грекам в этом отношении повезло больше, они добывали “оловянный камень” иногда там же, где и медную руду. Искусство выплавки и обработки меди и бронзы от греков унаследовали римляне. Они получали медь из покоренных стран, в первую очередь из Галлии и Испании, продолжали начатую греками добычу медной руды на Крите и Кипре.

Из истории открытия меди нам известно, что освоение медных рудников и возникновение медеплавильного дела дало начало медному веку, или энеолиту. Медь в разных уголках земли постепенно стала приходить на смену кости и камню. Каменный нож, топор, тесло, долото, костяная игла, напильник не выдерживали конкуренцию с красным металлом. Благодаря его пластичности и ковкости древний мастер мог получать инструменты с тонким лезвием.

Хотя медь и относится к мягким металлам, не поддается закалке, при холодной ковке металла она уплотняется и становится достаточно твердой. Таким инструментом стало намного проще обрабатывать древесину. Это подтвердили эксперименты, проведенные в последнее время. Было установлено из истории открытия меди, что медным топором дерево рубится в три раза быстрее, чем каменным. Так, во время экспериментов сосну диаметром 25 см срубили каменным топором за 75 мин, а медным точно такую же сосну свалили за 25 мин! Выяснилось, что медный нож строгает древесину в 10 раз быстрее каменного, а медная пила и сверло в 15--20 раз производительнее подобных инструментов из камня. Стало очевидным в соответствии с историей открытия меди, что появление медных инструментов способствовало ускоренному развитию деревообрабатывающего ремесла. Выплавка меди из руды и возникновение в связи с этим литейного дела открыли новые пути в познании свойства металлов. История открытия меди гласит, что постепенно из меди стали изготавливать, сочетая литье с ковкой, не только орудия труда, но и различную бытовую утварь и ювелирные украшения.

Все-таки в употребление вошла прежде медь, чем железо, так как она была мягче, притом изобильнее гораздо. Медным орудием почва пахалась, и медь приводила Битву в смятение, тяжкие раны везде рассевая,

Так писал в философской поэме “О природе вещей” римский поэт и философ Лукреций (около 99--55 годов до н. э.).

Также из истории открытия меди нам знакомо, что величайшим достижением древней металлургии было получение сплава на медной основе, давшего название целой эпохе в жизни человечества -- бронзовому веку. Хрупкое и более мягкое, чем медь, олово, ставшее компонентом сплава, совершило чудо: резко увеличилась твердость и прочность пластичность металлов, понизилась температура плавления и улучшились литейные свойства.

Температура плавления меди -- 1083°С. Добавка в нее только 8% олова снижает температуру плавления до 900 °С, а сплав, содержащий 25% олова, плавится уже при температуре 800 °С. От количества вводимого в медь олова зависит ее твердость. Самая твердая бронза содержит 27% олова. С увеличением твердости увеличивается также хрупкость сплава. Наоборот, с уменьшением вводимого в сплав олова увеличивается его пластичность. Высокой пластичностью, позволяющей обрабатывать ее ковкой, обладает бронза с содержанием от 4 до 6% олова. Зная эти особенности сплава, мастера выплавляли бронзу с учетом ее дальнейшей обработки.

История открытия меди повествует, что во второй половине прошлого века в Северной Осетии, в окрестностях аула Кобан, паводком были разрушены берега реки Гизельдон. В обнажившихся нижних слоях земли местные жители обнаружили множество бронзовых предметов. Как установили ученые, они были изготовлены в I тысячелетии до н. э. Последующие археологические раскопки показали, насколько многообразно использовалась бронза древнейшими племенами, населявшими Кавказ. Из бронзы были выполнены орудия труда (мотыги, рабочие топоры), оружие (наконечники копий и стрел, боевые топоры), посуда (миски, чашки, ритоны -- сосуды в форме изогнутого рога), принадлежности конского убранства (удила, псалии или транзеля, бляхи), украшения и принадлежности костюма (пояса и поясные пряжки, фибулы -- застежки для скрепления одежды, булавки для костюма, пуговицы, бляшки, застежки и подвески). В истории открытия меди это был завершающий период бронзового века, уже начало появляться железо, но в таком незначительном количестве, что ценилось очень высоко.

Во время исследования истории открытия меди, исследователей поразили неповторимое своеобразие и пластическое совершенство, высокая декоративность и тщательная отделка изделий, изготовленных мастерами когда-то обитавших здесь племен. Чувство гармонии, присущее древним мастерам, отразилось чуть ли не в каждом бытовом предмете из бронзы. В основном древние литейщики использовали для своих изделий оловянную бронзу, чаще всего состоящую из 9 частей меди и 1 части олова.

Изделия, выполненные несколько тысячелетий назад, не только прекрасно сохранились, но на тщательно отполированных поверхностях возникла так называемая благородная патина, придавшая им особую красоту. Подобную патину современные художники получают искусственным путем. Но не всегда им удается добиться необыкновенной глубины окраски, которую имеет настоящая благородная патина, возникающая в естественных условиях. Высокие литейные свойства оловянной бронзы давали возможность делать отливки любой сложности. Уже в то время техника литья была чрезвычайно разнообразной. Применялось литье в каменные, глиняные и металлические (медные) формы. Температура плавления меди выше температуры плавления бронзы, поэтому отливки не свариваются с формой и хорошо отделяются. В каменных формах так же, как и в медных, отливались более или менее плоские предметы с односторонним или двусторонним рельефом. В зависимости от этого по истории открытия меди нам известно, что вырезали обратный рельеф (контррельеф) на одной или двух половинках каменной формы. Соединялись половинки формы перед отливкой свинцовыми или деревянными штифтами.

2.2 ПЛАВЛЕНИЕ МЕДИ

К концу неолита искусство обработки камня достигло своего совершенства, и люди постепенно начинали осваивать обработку металлов. Металлические изделия раньше использовались главным образом для украшений. В IV тысячелетии до н. э. появились первые металлические орудия труда, изготовленные из меди. И хотя в этот же период человек начал разрабатывать месторождения медных руд (например, на Балканах), медные орудия были еще редки, а металл -- мягок, поэтому медные орудия труда не могли вытеснить своих старших и более твердых “собратьев” из камня и применялись наравне с ними.

Первоначально медь обрабатывалась методом холодной ковки. Собственно металлургия появилась в V тысячелетии до н. э., когда был изобретен процесс выплавки меди из руды.

Поднятую на поверхность земли руду дробили и перебирали вручную. Далее ее обжигали на костре и плавили в ямах или на земле в смеси с древесным углем. Ямы же достигали глубины 75 см. Чтобы поддерживать там нужную температуру, необходимо было все время раздувать в горне пламя. Сначала это делали два человека, стоявшие возле очага. Каждый из них держал в руках металлическую трубку -- нижний конец в огне, верхний во рту. Чтобы трубки не нагревались слишком сильно, на металлическую трубку надевали внизу небольшую глиняную трубку.

Раздувание огня было нелегким делом; многие не выдерживали долго такой работы. В конце концов египтяне придумали приспособление, которое заменило трубки, -- это были меха. К отверстиям двух кожаных мешков -- бурдюков -- крепились трубки и веревки. Человек стоял на мехах и нажимал ногой на один из бурдюков -- из него выходил воздух, который и раздувал огонь. Одновременно с этим человек поднимал другую ногу со второго меха и тянул его за веревку. Отверстие в мешке открывалось, и воздух заполнял бурдюк. Так, переминаясь с ноги на ногу, человек раздувал огонь. Нагнетаемый мехами воздух разогревал печь до температуры 700--800°С, достаточной для плавки меди из руды.

Получаемая таким образом медь дробилась на куски и подвергалась ковке. Уже древние египтяне владели искусством покрытия меди серебром и золотом. Еще за 3 тыс. лет до н. э. для покрытия деревянных изделий использовалась тонкая листовая медь, причем прикреплялась она тонкими медными гвоздиками. Поэтому не удивительно, что спустя 2 тыс. лет египтяне соорудили из листового золота саркофаг длиной 185 см, в котором лежала мумия Тутанхамона.

Около 3000 года до н. э. было сделано несколько важных изобретений. В Месопотамии изобрели довольно остроумный способ литья: из воска изготавливалась модель нужной формы, затем ее обмазывали слоем глины и ставили в печь для обжига, где воск, плавясь, вытекал, а глина затвердевала и превращалась в литейную форму. В нее заливали расплавленный металл, а после его остывания глиняную форму разламывали.

Медь, как известно, является мягким металлом, а потому орудия труда, изготовленные из нее, недолговечны. Естественно, люди искали ей замену. Сначала это был сплав меди с мышьяком -- мышьяковистая бронза. Из нее делали орудия более прочные, чем из меди. Но этот состав оказался очень вредным, и причиной тому была новая добавка к меди.

Постепенно кузнецы поняли, что в процессе плавки с медью можно соединять и другие металлы, например, олово. Примесь олова делает медь более твердой и легкоплавкой. Предположительно, это открытие было сделано в северо-восточной части Ирана, где находились месторождения медной и оловянной руд. В этой области были изобретены первые способы получения сплавов бронзы, что привело к значительному улучшению качества изделий из металла по сравнению с изделиями из меди. Появилась возможность делать более твердые и более долговечные орудия труда, отливать более сложные по форме изделия. С III--II тысячелетия до н. э. бронза становится основным материалом для производства орудий труда, оружия, посуды, украшений. Но люди еще долго продолжали использовать медные и даже каменные орудия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

малахит декоративный медь камень

На определенном этапе своего развития человечество научилось изготавливать орудия труда и предметы домашней утвари не только из дерева, камня и костей животных, но и из других материалов. Так, окончание каменного века ознаменовалось открытием меди в самородном виде и началом ее добычи. Активное использование меди облегчалось тем, что это очень мягкий металл. Изготавливать из него ножи, мечи, посуду было достаточно легко.

Родиной открытия металла примерно 9 тысяч лет назад стал остров Кипр, а первооткрывателями - древние египтяне, распространившие новый опыт, в первую очередь, у себя дома. Поскольку остров назывался Cyprus, то медь стали называть aes cyprium. Позже металл получил свое нынешнее обозначение - Cu, ставшее впоследствии химическим символом таблицы Менделеева.

Интересный факт: помимо химиков, в те древние времена существовали и алхимики. У них для обозначения меди и Венеры использовался один и тот же символ, что неудивительно: богиня любви и плодородия тоже родилась на Кипре.

Наши далекие предки довольно быстро научились добывать медь на рудниках и расширили область ее использования. В частности, из нее изготавливали не только оружие и предметы обстановки, но и проволоку.

Добытый на рудниках металл необходимо было очистить. Различные способы очистки и использования меди неоднократно упоминались в Библии (Ветхий Завет: Иов, Второзаконие, Изекиль).

В середине XVI в. была опубликована книга De Re Metallica, автором которой был Г. Агриколий из Саксонии. Этот труд содержал наиболее полное и подробное описание процессов переработки металла. В средние века первенство в области очистки и использования меди принадлежало Германии. В XIX в. максимальные объемы ее добычи и промышленного производства наблюдались в США. В частности, по объемам добычи лидировала американская шахта Anaconda, а производственные рекорды ставила компания Calumet and Hecla из Мичигана.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Минеральные ресурсы Рос­сии. М., 1994. Вып. 1;

2. Недра России / Под ред. Н. В. Межеловского, А. А. Смыслова. М.; СПб., 2001. Т. 1;

3. Старостин В. И., Игнатов П. А. Геология полезных ископаемых. 2-е изд. М., 2004; Месторождения металлических полезных ископаемых. 2-е изд. М., 2005.

4. Здорик Т.Б. Камень, рождающий металл. М.: Изд-во Просвещение, 1984. - 21, 136 с.

5. Здорик Т.Б., Матиас В.В., Тимофеев И.Н. Минералы и горные породы СССР. - М.: Изд-во Мысль, 1970. - 136 с.

Размещено на Allbest.ru