Современная жизнь невозможна без использования металлов и их сплавов. Они стали фундаментом прогресса. Добыча, переработка сырья и получение готового продукта выросли в наукоёмкую технологию. Музей GEOS поздравляет всех, причастных к этому празднику и расскажет, как все начиналось.
Несмотря на названия периодов эволюции первобытного общества, металлургия начинает свое развитие еще в каменном веке. Самый древний опыт человека в металлообработке датируется шестым столетием до нашей эры. Соответствующие археологические находки были обнаружены на Пиренейском полуострове, на Балканах (в Сербии и Болгарии), в британском Стоунхендже. Возраст всех этих находок установить бывает достаточно сложно.
Разумеется, свои первые опыты в металлургии древний человек проводил с легкоплавкими металлами: серебром, оловом, а также железом метеоритного происхождения. Обработка металлов с более высокой температурой плавки была просто невозможной в те далекие времена. Так, в III тысячелетии до н.э. египтяне научились изготавливать довольно неплохое оружие из метеоритного железа, которое ценилось далеко за пределами Древнего Египта. Эти прочные клинки очень скоро нарекли «небесными кинжалами».
Около 5500 лет назад человечество вступает в новую эпоху своего развития – Бронзовый век. Этот переход ознаменовался несколькими важными достижениями. Во-первых, человек научился извлекать олово и медь из горных пород. Во-вторых, ему удалось получить абсолютно новый сплав – бронзу. Однако дальнейшее развитие металлургии нуждалось в более технологичных и более сложных процессах, а потому затормозилось на более, чем два тысячелетия.
Принято считать, что технология получения железа из рудного тела впервые открылась хеттам – народу, обитавшему в Малой Азии и неоднократно упомянутому в Библии. Случилось это примерно в 1200 году до нашей эры. Именно с этой даты и начинается Железный век в развитии общества.
Производство железа на территории Руси было известно с древнейших времен. Археологи нашли в районах, примыкающих к Киеву, Переяславлю, Вышгороду, Мурому, Рязани, Владимиру, Ярославлю, Смоленску, Пскову, Новгороду и другим древнерусским городам, а также Ладожскому озеру и другим районам сотни мест с остатками плавильных горшков, сыродутных горнов, так называемых «волчьих ям», и соответствующие орудия производства металлургии.
Развитая металлургия была и в Скифии, прямой преемницей которой была Русь. В одной из «волчьих ям», выкопанных для выплавки металла около села Подмоклого в южной части Подмосковного угольного бассейна, была обнаружена монета, датированная началом IX столетия. То есть металлургия на Руси существовала ещё до введения христианства. Фамилии русского народа также говорят о повсеместном распространении металлургии на Руси: Коваль, Коваленко, Ковальчук, Ковалёв, Кузнецов. Мифология и фольклор русского народа, где кузнец является одной из центральных фигур, борющихся со злом и представляющих небесные силы, также подтверждают факт развития металлургии в Древней Руси.
Для производства металла необходимы два главных фактора: топливо и сырьё. Основным топливом в то время был древесный уголь. Наиболее качественный древесный уголь получали из сравнительно редких и твердолиственных пород — дуба, бука и граба, а также берёзы. Плавка железа требовала огромного количества дерева: на переработку одной тонны руды уходило почти 40 кубометров древесины. Более технологичная замена древесного угля - кокс - появилась сравнительно недавно, около двух сот лет назад. Интересен тот факт, что первоначально именно отсутствие значительных массивов леса не позволило Англии стать главным производителем металла в Европе. Увеличение выплавки железа в Англии свело на нет почти все большие массивы лесов.
Топливо на Руси было. Лес с древнейших времен был главным топливом и строительным материалом на нашей земле. А вот с железом были проблемы. Доступной качественной железной руды на Русской равнине нет. Курская магнитная аномалия была открыта только в XX столетии и глубина залегания там 200-600 метров. Технологии того времени не позволяли разрабатывать такие залежи.
Человечеству известны: магнитный железняк (более 70% железа), красный железняк (55-60%), бурый железняк (лимонит, 35-55%) и шпатовый железняк (40%). Магнетит и гематит на Русской платформе лежат глубоко, а шпатового железняка нет вообще. Поэтому остался только бурый железняк. Сырьё плохое, но его плюс в том, что он был практически везде. «Болотное железо» (лимонит) добывали в торфяных болотах. А болота располагались среди тогдашних могучих лесов Руси. Таким образом, металлургию можно было развивать повсеместно.
Правда, европейцам повезло больше. Богатые залежи железа и других металлов там были в горах в Германии, Чехии. К началу XVI столетия в Германии было мощное металлургическое производство, которое производило основные металлы (железо, медь, серебро и золото). В XVI веке начался массовый экспорт железа и меди из Швеции. Швеция обладала богатыми залежами железных руд и два столетия прочно занимала первое место по поставке железа и меди.
Пока, благодаря Уралу, её не опередила Россия.
«Болотное железо» образуется практически везде, где происходит переход от кислородосодержащих почв к бескислородному слою (на стыке двух слоёв). В болотах эта граница расположена очень близко к поверхности, конкреции железа можно копать лопатой, снимая тонкий слой растительности и земли. Залежи такого железа представляют собой классические россыпи, и их можно разрабатывать при минимуме усилий.
Для сыродутного процесса, который использовали металлурги Древней Руси, требовалась богатая железом руда. А лимонит - руда бедная. Поэтому болотную руду, идущую в плавку, обязательно обогащали. Среди методов обогащения были: просушка, обжиг, размельчение, промывка и просеивание. Таким образом, наличие топлива и сырья, а также технологий по обогащению, привели к тому, что Русь с древнейших времен была страной оружейников. Можно смело сказать, что русская металлургия позволила Руси выстоять тысячу лет в сотнях войн разной интенсивности, от локальных конфликтов до полномасштабных региональных войн. Военное производство с древнейших времен было стрежнем Русского государства.
Добыча цветных металлов на территории Руси до XVIII века фактически отсутствовала. Небольшие источники меди были в Олонецком крае и на Печоре, но насытить внутренний рынок они не могли. В Новгороде знали об источниках серебра на Урале, но производство тогда создать не было возможности. Поэтому основная масса цветных металлов поступала на Русь из Европы. Через Новгород поступало не только железо, но и основная масса свинца, олова и меди.
Понятно, что это сказывалось на военно-стратегическом положении Руси. Железо и медь были металлами войны. По мере развития страны металла требовалось всё больше и больше. Западные противники Руси - Швеция и Польша, - пользовались тем, что через них шёл основной поток металла в Русское государство и периодически в целях политического давления и военного ослабления Москвы, ограничивали импорт. Поэтому попытки русского правительства, начиная с Ивана Грозного и продолжая Петром Алексеевичем, «прорубить окно в Европу», то есть поставить под свой контроль часть Прибалтики, были связаны с желанием добиться свободной торговли на Балтике.
При первых Романовых Москва активно покупала качественную сталь и цветные металлы, а также готовые пушки и ружейные стволы. Однако это было невыгодно России. Иностранное железо было дорогим. Если в начале XVII столетия один пуд (16 кг) русского железа стоил у производителя около 60 копеек, то стоимость пуда шведского железа доходила до 1 руб. 30 коп. Пуд импортной железной проволоки стоил ещё больше — до 3 рублей. Для сравнения. Обычная лошадь тогда стоила — около 2 руб., а холопа можно было купить за 3-5 руб. «Полоса булатна» (их использовали для производства сабель) стоила около 3 руб., их завозили из Голландии и Персии. Медь привозили английские, голландские, датские и шведские купцы. Её стоимость составляла 1,5-3 руб., а кровельная медь (для куполов церквей) — 6 руб. Серебро и золота также были привозные. Серебро в начале XVII столетия стоило около 450 руб. пуд, золото — около 3300 руб. Из Германии везли олово, свинец и медь.
Как только Россия оправилась от Смуты, русское правительство попыталось создать свою металлургию. В 1632 г. царь Михаил Фёдорович дал голландскому купцу Виниусу жалованную грамоту на устройство железоделательного завода в районе Тулы. Производство было основано на базе Дидиловских рудников. Это было уже не «болотное железо», а залежи качественной железной руды вблизи села Дидилово. Предприятие Виниуса стало настоящей мануфактурой с использованием машин.
Вскоре к Виниусу присоединились голландский купец Филимон Акема и датчанин из Гамбурга Питер Марселис. Они построили ещё три мануфактуры в районе Тулы («Городищенские заводы»). На предприятиях работали не только русские, но и приглашенные из Европы мастера. Марселис и Акема построили ещё несколько железоделательных мануфактур на реке Скниге («Каширские заводы»). Эти железные предприятия стали ядром металлургии в России. Однако попытка запустить производство меди в Карелии и освободиться от дорогого привозного металла не удалась. Из-за небольших запасов меди, большой трудоемкости работ и связанных с этим значительных затрат, завод признали нерентабельным и закрыли. Правда, смогли в 1680-е годы в Карелии открыть пять металлургических мануфактур на водяной энергии («Олонецкие заводы»). При Петре эти предприятия стали специализироваться на интересах Балтийского флота.
С 1693 года на юге России заработал первый чугуноплавильный завод с использованием водной энергии. Металл Липецкого завода поставлялась в Воронеж, где Петр строил Азовскую флотилию. В 1703-1705 гг. производство здесь расширили, возникли «Липские железные заводы». Они стали металлургической базой Азовской флотилии и в первые годы Северной войны давали стране половину металла, необходимого для военного производства.
Однако этого было недостаточно, чтобы создать металлургическую базу, способную сделать Россию передовой европейской державой. «Болотный металл» и редкие поверхностные залежи железной руды на Русской равнине не могли обеспечить достаточное производство. Необходим был качественный рывок. А его мог обеспечить только Урал. Ещё в древние времена Урал был центром металлургии.
Первые разработки на Урале начались в XVII столетии. Но удаленность региона от основных русских городских центров и малочисленность русского населения препятствовали освоению Урала. Только в конце этого столетия царь Пётр Алексеевич повелел начать регулярные геологические изыскания на Урале. В 1700 году на реке Нейве возвели Невьянский доменный и железоделательный завод. Затем возвели железный завод на месте нынешнего города Каменск-Уральский и металлургический завод в Алапаевске. В 1723 году возник Екатеринбургский казенный завод.
4 июня 1705 года, царь Пётр Алексеевич разрешил Никите Демидову строить металлургические заводы в Кунгурском района на Урале. С этого времени началось возвышение рода Демидовых — знаменитых промышленников и землевладельцев. Демидовы стали одними из основателей горно-металлургической промышленности в России.
Таким образом, при Петре создали основу промышленной базы на Урале. Затем Урал надолго станет важнейшим экономическим районом Российской империи. Регион был отличным местом для развития металлургии. Здесь были довольно близкие к поверхности богатые залежи качественных руд, леса для заготовки древесного угля и многочисленные реки, позволявшие использовать для работы машин энергию воды. К началу XVIII века Урал уже заселили, обеспечив заводы рабочей силой. Уже в 1750 году Россия имела 72 «железных» и 29 медеплавильных завода. В XVIII веке Уральский промышленный район произведёт более 80% всего железа и 95% меди всей России.
Благодаря уральским заводам Россия избавилась от внешней зависимости и сама стала крупным поставщиком металла. Вывоз русского металла начался уже при Петре I, а в 1770-е годы Россия поставляла железа в Англию больше, чем Швеция. Большую часть столетия Российская империя была крупнейшим производителем металла на планете и его ведущим экспортёром в Западной Европе. Мощная металлургическая база стала одной из предпосылок военно-политических успехов России в XVIII веке.
Сегодня развитие металлургической отрасли в нашей стране обусловлено благоприятными условиями, которых нет в прочих странах мира. В результате того, что использование ресурсов, будь то сырье, энергия или трудовые ресурсы, происходит намного проще в РФ, себестоимость производства различных металлов у нас является одной из самых низких в мире. Учитывая, что реализация металлической продукции происходит по ценам, установленным мировой экономикой, то предприятия российской металлургии являются одними из наиболее рентабельных в мире.
Анна Лопушенко,
научный сотрудник музея геологии Центральной Сибири
