Каменный топор в жизни древних людей

Первые орудия труда древнейших людей были сделаны из камня. Первоначально они представляли собой всего-то простейшие приспособления, лишь облегчающие труд. Люди в древности выискивали крепкие камни (в основном гальку и кремний) с наиболее острыми краями и применяли их в быту. Затем они научились их обрабатывать, раскалывать, дробить и даже шлифовать (в палеолите).

Первые каменные топоры (скорее ручные рубила) древних людей – универсальное орудие труда. С их помощью древним человеком выполнялись определенные работы, когда было необходимо острие, причем крепкое и прочное.

Для таких орудий первобытные люди находили довольно массивные камни (примерно массой в 1 кг) длиной 10-20 сантиметров, оббивали их каким-либо другим, тоже твердым, камнем, заостряя внизу, а сверху закругляя, чтобы удобно было держать руками.

Как использовали каменный топор? Рубилом люди копали, наносили удары при охоте, резали им все, что поддавалось ему.

Краткая характеристика горного дела

Современное горное дело – это важнейшая отрасль, играющая огромную роль в экономике стран, технологическом развитии и благополучии человека. Она достигла колоссального прогресса, но это был очень сложный процесс, который занял очень много времени. Шахты, карьеры, разрезы, скважины, бассейны – на всех местах добычи полезных ископаемых задействовано огромное количество техники. Но 1000 лет назад вся эта работа велась голыми руками, у человечества не было врубовых комбайнов, экскаваторов, конвейеров, самосвалов и прочих машин.

Хронологическое развитие горного дела:

Период Время существования Технологии, использующиеся в горной промышленности Методы добычи полезных ископаемых Основные орудия
Начало Конец
Каменный век С появле-ния людей 6 – 5 е. тыс. до н. э. Разработка поверхностных месторождений
Собирательство камней
Примитивная обработка каменных заготовок
Примити-вные карьеры
Неглубокие выемки в земле
Кирки
Кайло
Каменный молоток
Горно-метал-лурги-ческий Эпоха раннего металла 6 – 5 е. тыс. до н. э.- нач. 1 тыс. до н. э. Обработка металла с помощью огня Механи-ческий вруб Медное и бронзовое кайло
Кирки
Костянные клинья
Первые колесные механизмы
Желез-ный век нач. 1 тыс. до н. э. нач. 1 тыс. н. э. Скважинная добыча жидкостей
колодезная добыча нефти
Неглубокая подземная выработка
Шахты с искусстве-нным проветри-ванием Железные кайло и кирки;

Механические подъемники

Энергети-ческая Гидро-силовые установки 2 пол. 1 тыс. до н. э. XVIII век Взрывание пороха;

Упорядоченные проекты шахт
Преобладает добыча руд и соли

Карьеры
Шахты
Скважины
Первые механизмы для обогащения
Горные машины с приводом водной тяги
Конной тяги
Прокладка рельс, перемещение груза на вагонетках
Паровые двигатели XVIII век Начало XIX Аналитические расчеты системы подземных работ
Подрывные работы; Использование гидромеханического оборудования
Бурение скважин
Карьеры
Разрезы
Шахты Скважины
Врубовые машины
Буровые станки
Экскаваторы
Конвейеры
Двига-тели внутре-ннего сгорания XIX век Средина XX века Полная механизация подземных и наземных разработок
Гидродобыча угля
Скважинная добыча
Использования машин для обогащения
Карьеры

Разрезы

Шахты

Скважины
Комбиниро-ванные способы

Высокопро-дуктивные самоходные машины: экскаваторы, врубовые комбайны, установки для глубокого бурения
Насосы
Информационные технологии С 1950 года Совреме-нность Переход от комплексной механизации к автоматизации процессов добычи полезных ископаемых;

Микробио-логические технологии
Создание синтетических аналогов минералов
Морская горная технология

Комплексы горных комбайнов с полной автоматизацией
установки для сверхглубокого бурения
Поточное и циклично-поточное производство

Невозможно предположить, какой вклад горная промышленность вложила в развитие человечества. Ее продукты являются сырьем для большинства предметов, которые мы используем каждый день. Можно ли представить свою жизнь без техники, автомобилей, электричества? Каждый век технического прогресса отображает, насколько человечество продвинулось в освоении орудий для получения полезных ископаемых.

Современные направления горного дела:

  1. Минерально-энергетическая:
    1. Нефть;
    2. Газ;
    3. Уголь;
    4. Торф;
    5. Сланцы;
    6. Уран;
    7. Термальные воды.
  2. Черная металлургия:
    1. Железо;
    2. Марганец;
    3. Хром;
    4. Вольфрам;
    5. Молибден;
    6. Ванадий.
  3. Цветная металлургия:
    1. Медь;
    2. Алюминий;
    3. Свинец;
    4. Цинк;
    5. Никель;
  4. Горно-химическое сырье
  5. Строительные материалы;
  6. Драгоценные и поделочные камни;
  7. Гидроминеральная промышленность.

Для нее характерно использование огромного количества техники, человеческого труда, а также ЭВМ. Горное дело включает все способы воздействия на кору земли, для извлечения полезны ископаемых любого вида, от их обнаружения, до первичной переработки.

Развитие технологии металлообработки в России

Пытливый ум и техническая сметка русского человека проявились задолго до того, как возникло понятие «техника». Исторические данные свидетельствуют, что еще в X веке на Руси умели изготавливать разнообразные металлические предметы быта, оружие и несложный хозяйственный инвентарь. Всего через несколько веков, когда формировались первые российские оружейные династии, для изготовления стволов уже тогда применялись простейшие станки с ручным приводом для сверления и токарных работ.

Не отставая от иностранных коллег, российские мастера еще в XV веке подключили свои станки к водяным мельницам, поручив воде вращать заготовки, закрепленные в токарном станке, и прообраз винтового сверла в сверлильном. Спустя почти два с половиной столетия революционный вклад в разработку принципов устройства токарных станков внес талантливый российский ученый Андрей Константинович Нартов – член Академии Наук, состоявший в чине статского советника.     В начале XVIII века, вернувшись из очередной заграничной поездки, царь — реформатор Петр I создал «царевы» токарные мастерские, руководить которыми назначил А.К.Нартова. Имея под рукой все наиболее совершенное, по меркам тех дней, оборудование, Андрей Константинович изобрел – ни много ни мало – механизированный суппорт токарного станка, конструкция которого без особых изменений используется и поныне. До этой разработки токарю приходилось удерживать и перемещать резец вдоль обрабатываемой детали вручную. Суппорт Нартова не только решил эту проблему, но и за счет управляемого перемещения инструмента позволил выполнять на станках нарезку резьбы и зубьев шестерен. Значение этого изобретения для эволюции металлообработки трудно переоценить, и оно по праву входит в перечень технических новаций, оказавших существенное влияние на развитие производственных возможностей человечества.            Примерно в те же годы во весь голос заявили о себе и тульские оружейники. Талантливый механик – самоучка по фамилии Сидоров создал мощный агрегат, позволявший с большой точностью высверливать ружейные стволы. Его приводила в действие водяная мельница. Взяв разработку Сидорова за основу, не менее выдающийся механик и оружейных дел мастер Яков Батищев создал конструкцию станка, который мог сверлить стволы для 24 ружей одновременно.

Оловянная бронза

Олово, необходимое для производства оловянной бронзы, стало последним из семи великих металлов древности, ставшим известным человеку. Оно не присутствует в природе в самородном виде, а касситерит – его единственный минерал, имеющий практическое значение, является трудновосстановимым и малораспространенным.

Тем не менее, этот минерал был известен человеку уже в глубокой древности, поскольку касситерит является спутником (хотя и редким) золота в его россыпных месторождениях. Благодаря высокой удельной массе золото и касситерит в результате промывки золотоносной породы оставались на промывочных лотках древних старателей. И хотя факты использования касситерита древними ремесленниками не известны, сам минерал был знаком человеку уже во времена неолита.

По-видимому, впервые оловянная бронза была произведена из полиметаллической руды, добытой из глубинных участков медных месторождений, в состав которой наряду с сульфидами меди входил и касситерит

Древние металлурги, уже располагавшие знаниями о положительном влиянии на свойства металла реальгара и аурипигмента, достаточно быстро обратили внимание на новый компонент шихты – «оловянный камень». Поэтому появление оловянной бронзы произошло, скорее всего, сразу в нескольких промышленных регионах Древнего мира

Обратите внимание:  Невероятно красивые вещи своими руками: ночник из эпоксидной смолы и древесины

Производство и рециклинг изделий из оловянной бронзы во 2-м тысячелетии до н. э.

В гробнице высокопоставленного египетского чиновника XVIII династии (около 1450 г. до н. э.) найдено изображение технологического процесса получения бронзовых отливок. Трое рабочих под наблюдением надсмотрщика подносят металл. Двое рабочих с мехами раздувают огонь в горне. Рядом изображены плавильные тигли и куча древесного угля. В центре показана операция разливки. Иероглифический текст поясняет, что эти картины иллюстрируют отливку больших бронзовых дверей для храма, и что металл по приказу фараона доставлен из Сирии.

Литье бронзы в Древнем Египте около 1450 г. до н. э.

Древнейшими предметами из олова считаются браслеты, найденные на острове Лесбос. Они датируются 3-м тысячелетием до н. э. Олово было одним из наиболее дефицитных и дорогих металлов Древнего мира. Даже в 1-м тысячелетии до н. э. металлическое олово имело крайне ограниченное распространение. Оно применялась, главным образом, для изготовления мелкой косметической посуды и некоторых деталей защитного вооружения, требовавших высокой пластичности (например, из олова делали книмиды – доспехи, защищавшие голени ног, которые держались на них без шнуров и застежек, а лишь благодаря упругости и эластичности). Практически все добываемое в то время олово расходовалось на производство бронзы.

Основные месторождения олова в эпоху Древнего мира были в Испании, Индокитае, Британских островах, которые греки называли «оловянными» – касситеридами. Кроме того, оловянная руда добывалась на Апеннинском полуострове (этрусками), в Греции (в Хризейской долине около города Дельфы), в Сирии. По мнению большинства историков, своим названием бронза обязана крупному римскому порту Брундизию, через который осуществлялась торговля империи с восточными странами. Однако существует и другая версия, упоминаемая римским историком Плинием, который считал, что название сплава произошло от персидского слова, обозначавшего «блеск меча».

Преимущества оловянной бронзы перед медью, мышьяковой бронзой и латунью заключались в высоких твердости, коррозионной стойкости и прекрасной полируемости. От способности олова повышать твердость бронзы и происходит его современное международное название – «станнум». Отметим, что корень «ст», звучащий в слове «стан» и во многих производных от него словах современных языков, является одним из древнейших общеиндоевропейских корней и обозначает признак прочности или устойчивости.

Термические технологии Неолита

Важнейшим отличительным признаком производящего неолитического хозяйства является создание запаса пищи. При решении проблемы изготовления посуды для его хранения изобретаются керамические изделия и постепенно развиваются термические технологии. Первыми изделиями из керамики были корзины из прутьев, обмазанные глиной и обожженные на костре. Затем были созданы специальные печи для обжига – горны.

Неолитическая печь, приспособленная для естественного дутья

Современные реконструкции воспроизводят неолитический способ обжига керамических изделий следующим образом. Горн строился в обрывистом берегу реки, в стенах оврагов или холмов и состоял из двух рукавов. Горизонтальный рукав служил топкой, а вертикальный заполнялся горшками. Когда горн был наполнен предварительно высушенными горшками, его верх засыпали горшечным ломом и разводили слабый огонь, использую сырые дрова. Такой огонь поддерживался, пока не прекращалось отделение паров, после чего огонь усиливали до красного каления. В этом огне горшки находились не менее 6 ч. Потом верх горна засыпали песком, топку замазывали глиной и оставляли агрегат в таком состоянии в течение нескольких суток. После этого в топке делали отверстие и постепенно его увеличивали. Наконец, раскрывали верх горна и вынимали готовые горшки. Такие древнейшие печи для обжига керамики обнаружены в Месопотамии, Северной Африке, Восточной Европе. Температура нагрева изделий в них достигала 1100 °С.

Для освоения металлургической технологии извлечения металла из руды, требующей надежного обеспечения высоких температур, была необходима печь с искусственным дутьем. Впервые такие печи были созданы для гончарного производства. Таким образом, с рудным металлом человек знакомился во время обжига глиняных горшков. Происходил процесс восстановления металла из веществ, нанесенных на стенки гончарных изделий для их раскраски. Известно, что карбонаты меди – малахит и лазурит, сульфид ртути – киноварь, желтые, красные и коричневые железные охры представляют собой яркие минеральные краски, а нанесение цветных узоров на изделия из керамики является одним из древнейших видов искусства.

Процесс постепенного освоения цивилизацией новых металлов и материалов

Первым рудным металлом, освоенным человеком, стала медь. Произошло это, по-видимому, около 10 тыс. лет назад. Древнейшими изделиями из рудной меди в настоящее время считаются булавки, шила, сверла, бусинки, колечки и подвески, найденные в поселениях Чайоню-Тепеси и Чатал-Хююке, которые расположены на плоскогорье Конья в Турции. Эти находки датируются 8–7-м тысячелетием до н. э.

Топор с пластмассовой ручкой: 8 интересных моделей

Топор с такой ручкой более удобный и распространен сейчас в продаже. В основном такие топоры изготовляют в Китае и стоят они не особо дорого. Но часто топоры с пластмассовыми ручками ломаются и это их большой минус. Так же они более привлекательно выглядят, бывают с различными расцветками и формами. Ниже вы сможете ознакомиться с самыми интересными моделями в мире.

Топор NEO удобный в использование и можно приобрести на розетке, и в различных магазинах. Весит такой топор 950г и при работе с ним – рука не особо устаёт.

Отличный топор для рубки дров, изготовляет известная компания – Verto.

Небольшой топор подойдет туристам в поход и для отдыха на природе.

Такой топор можно часто встретить в магазинах, одна из самых лучших компаний по изготовлению инструментов.

Очень лёгкий топор, со специально вырезанными пазами для пальцев.

Неплохой топор с пластмассовой ручкой и длинной 36 см.

Маленький топор для отдыха на природе – отличный помощник для рубки дров на мангал.

Таким топором можно и гвозди забивать.

Читать полностью (ссылка)

Мышьяковая бронза

Существует большое количество видов бронз: свинцовая, сурьмяная, мышьяковая, никелевая, висмутная, бериллиевая и пр. Наиболее известна оловянная бронза, и долгое время считалось, что именно она была первым медным сплавом, который научился производить человек. Однако в настоящее время достоверно установлено, что первые бронзы были мышьяковыми.

Минералы мышьяка (как правило, это сульфиды) часто присутствуют в медных месторождениях. Они обладают ярким цветом и были известны человеку еще в каменном веке. Реальгар (от арабского «рахьял-чхар» – рудный порох) из-за ярко-красного цвета считался магическим камнем, а аурипигмент (от латинских «аурум» – золото и «пигмент» – цвет) ассоциировался с солнцем. Сплав с некоторым содержанием мышьяка получался естественным путем уже при производстве меди. Вероятно, положительное влияние на качество металла присутствия в шихте минералов мышьяка было рано замечено древними металлургами. Возможно, их добавление в шихту носило ритуальный характер, но в отдельных регионах производство мышьяковых бронз началось еще в 5-м тысячелетии до н. э.

Предположение о применении древними металлургами реальгара и аурипигмента было подтверждено многочисленными опытными плавками. Мастер не мог не заметить, что добавка (присадка) этих минералов в шихту позволяет получить сплав лучшего качества. Изменяя доли используемых минералов, он получал сплавы различных цветов и с хорошими механическими свойствами. Присутствие мышьяка в бронзе в количестве до 6 % масс. существенно (более чем в 2 раза) повышает ее прочность и твердость, улучшает ковкость в холодном состоянии, дает возможность получить более плотные отливки, а также увеличивает жидкотекучесть сплава. Таким образом, использование мышьяковой бронзы облегчало получение плотных отливок в рельефных литейных формах.

Обратите внимание:  Какой стол можно сделать из поддонов

Немаловажное значение в древности имел цвет сплава. При добавлении к меди 1–3 % масс

мышьяка получается металл красного цвета, 4–12 % – золотистого, более 12 % – серебристо-белых тонов. Следовательно, из мышьяковой бронзы можно было получать изделия похожие на золотые и серебряные. Особенно часто этим приемом пользовались при производстве украшений: археологами найдены литые бусы, подвески, кольца, содержащие до 30 % мышьяка. Древнее оружие из бронзы никогда не содержит более 6 % мышьяка.

Металлургия мышьяковой бронзы в 3-м тысячелетии до н. э.

В 3-м тысячелетии до н. э. бронзы производились в металлургических центрах Евразии и Северной Африки практически повсеместно. Поражает сходство технологии производства бронз, способов литья орудий и оружия, а также внешнего вида металлических изделий на всей этой огромной территории в условиях существования в ее пределах резко различающихся земледельческих и скотоводческих культур. Из-за неравномерного распределения по различным географическим регионам металлических руд выделяются народы – производители и народы – потребители металлов, зависевшие от их поставок. Таким образом, важнейшим следствием становления металлургии стало формирование международного разделения труда еще в доисторическую эпоху. А ведь ранее его возникновение относили к эпохе великих империй Древнего мира – Римской и Китайской.

Международное разделение труда в Европе при производстве металлов было развито столь сильно, что в раннем бронзовом веке около половины всего выплавленного земледельцами юга металла, как показали расчеты, экспортировалось на север степным скотоводам. При этом отливка и металлообработка тяжелых орудий и оружия на севере велась более совершенными методами. По этой причине именно степным кочевникам мир обязан изобретением колесной повозки, для изготовления которой требовались высококачественные металлические инструменты. О широком распространении в степной зоне древнейшего колесного транспорта теперь хорошо известно по многим десяткам курганных погребений знати.

В начале 3-го тысячелетия до н. э. на территориях, некогда занятых неолитическими культурами, быстро вошли в употребление бронза, колесный транспорт, получило развитие коневодство.

Человечество вступило в бронзовый век и эпоху Древнего мира.

Сложности в изготовлении каменного топора

Самые первые топоры, имеющие схожесть по форме с современными, появились в периоде мезолита (примерно 6000 лет до н. э.).

Как сделать каменный топор из камня? Это было сложной инженерной задачей для первобытных людей – соединение двух элементов топора.

Если даже отверстия в камне уже могли делать, то в этом случае увеличивалась толщина «лезвия» каменного топора, и он превращался в молот или колун, с помощью которого можно было лишь размозжить древесные волокна, а не разрубать их. В связи с этим топор с топорищем просто связывали вместе с помощью жил или кожи различных животных.

Лишь только люди научились выплавлять металл, они сразу стали изготовлять топорища медные. Но сами «клинки» долго продолжали производиться по-старинному (из камня), потому что сланцевые и кремневые поверхности позволяли вытачивать удивительно острые изделия. А проушина делалась в самом топорище.

Античное статуарное литьё

В античном мире и Римской империи большое распространение получила мода на бронзовые статуи, которые посвящались богам, царям, выдающимся деятелям, победителям игр. Статуи часто переплавлялись, особенно по политическим мотивам.

На керамической чаше, относящейсяк V в. до н. э., греческий художник изобразил различные этапы изготовления бронзовых статуй человека в натуральную величину. Специальная печь позволяет получать бронзу и поддерживать ее в жидком состоянии. Стоящий за печью юноша раздувает мехи, чтобы увеличить температуру в печи. На рогах висят раскрашенные пластины и маски – это благодарственные приношения, обеспечивающие защиту от неудач в работе, или демонстрация типов изделий, изготовляемых в мастерской. В следующей сцене мастер прилаживает правую руку к бронзовой статуе, располагающейся на глиняном ложе. Отдельно отлитая голова еще лежит на полу. На стене висят модели кисти руки и ступни. Чуть дальше двое рабочих полируют большую статую воина в шлеме, стоящую на помосте. За работой наблюдают два человека. Предполагают, что один из них скульптор – автор статуи, а другой – бронзолитейщик, воплотивший замысел скульптора в металле.

Изготовление бронзовой статуи (рисунок на керамической вазе)

Обычно после отливки частей и сборки статуи устраняли неровности верхнего слоя, полировали поверхность, резцом и зубилом отделывали детали: бороду, волосы, складки одежды. Губы делали из красной меди, зубы – из серебра, глаза инкрустировали стеклянной массой или камнем, наносили цветные штрихи.

Изготовление бронзовой статуи

Древние не любили патину, покрывающую сегодня старинные изделия из бронзы. В момент создания скульптуры имели не нынешние (зеленые, коричневые или черные) оттенки: тон фигур был теплым и золотистым, как бронзовый загар. На фоне обилия разнообразных статуй, посвященных пусть великим, но смертным людям, скульптуры могущественных богов выделялись размерами и убранством. Самая крупная из известных в древности металлических статуй – «Колосс Родосский» – входила в число семи чудес света.

Бонус:

Как разрабатывают залежи медных руд

Разного рода породы, содержащие Cu, как и самородки, могут добываться на планете по двум основным технологиям:

  • закрытой;

  • открытой.

В первом случае на месторождении строятся шахты, протяженность которых может достигать нескольких километров. Для перемещения рабочих и техники такие подземные туннели оснащаются лифтами и железнодорожными путями. Дробление породы в шахтах производится с использованием специального бурового оборудования, имеющего шипы. Забор медной руды и ее погрузка для отправки наверх осуществляются с применением ковшей.

Если залежи находятся не далее 400-500 м от поверхности земли, их добыча ведется открытым методом. В этом случае на месторождении сначала снимается пласт верхней породы с использованием взрывных устройств. Далее постепенно вынимается собственно сама медная руда.

Зеркало, бритва и маникюрные ножницы

Многие предметы быта и вооружения стало возможно производить только после освоения технологии производства и обработки оловянной бронзы. Это относится, например, к изготовлению длинных мечей, бритвенных ножей и особенно к полированным зеркалам. Можно сказать, что появление оловянной бронзы ознаменовало переворот в древней магии.

Особое отношение к зеркалу характерно для всей территории древней Евразии. С помощью зеркала древний человек мог вступать в магические отношения с потусторонним миром: у многих народов существовало представление об отражении лица в зеркале как о выражении духовной сущности человека. В связи с этим нельзя не вспомнить сохранившееся до наших дней поверье, согласно которому разбитое зеркало означает несчастье.

Наибольшее распространение зеркало получило в качестве главного ритуального предмета культа женского солнечного божества. В эпоху античности ручки зеркал обычно выполнялись в виде женской фигуры, держащей над собой зеркало. Зеркало было главным атрибутом богинь Солнца в Иране, Египте, Индии, Китае и Японии. Особое отношение к зеркалу отразилось на выборе металла для его изготовления. Перечень требований, предъявляемых в древности к зеркальному сплаву, включал цвет и блеск, имитирующие солнечный, высокую отражательную способность и нетускнеющую поверхность.

На зеркалах, как ни на одном другом виде бронзовых изделий, можно проследить этапы освоения древними мастерами технологии термической и механической обработки медно-оловянных сплавов. Например, древние греческие, египетские и скифские зеркала, содержащие до 12 % масс. олова, подвергались только холодной ковке. Это не давало возможности достигать высоких параметров твердости и полируемости. Этруски делали зеркала из сплава с 14–15 % масс. олова. Перед холодной ковкой такой сплав необходимо было подвергнуть «гомогенизации». Этрусские металлурги проводили гомогенизацию сплава в течение 4–5 ч при температуре около 650 °С. Поэтому этрусские зеркала обладали прекрасной полируемостью и высокой коррозионной стойкостью. Еще больше олова (до 23 %), содержат золотисто-желтые зеркала сарматов, изготовленные в V–III вв. до н. э. Изделия из такого сплава можно было получить только путем горячей ковки бронзы при температуре «красного каления» (600–700 °С) и последующей закалки в воде. Подобную технологию использовали также в Индии, Китае и Таиланде.

Обратите внимание:  Виды измерительных рулеток

На пороге новой эры практически повсеместное распространение получил тройной сплав меди, олова и свинца. Такие бронзы, содержащие до 30 % олова и до 7 % свинца, являются самыми твердыми и сложными для обработки. Однако они позволяют производить металл с высокой отражательной способностью, а также с прекрасными литейными свойствами и полируемостью. Изделия из такого сплава получили распространение в Китае, Средней Азии и Римской империи, хотя Плиний отмечает, что они имели чрезмерно высокую стоимость и были доступны только очень состоятельным людям.

Топор каменного века

Топор, появившийся еще в раннем неолите, был неоценим при строительстве шалашей и хижин, но особенно он был важен для производства лодок — долбленых челнов. Вначале топор изготовлялся из кремневого отщепа треугольной формы. Длина его доходила до 10—15 см. Рабочей частью топора служило широкое скошенное лезвие, первоначально образованное не шлифовкой, а сколом, полученным от удара отбойником сбоку.

Сначала каменное лезвие укреплялось в расщепленном конце деревянной рукояти. Применение рукояти сыграло большую роль в повышении эффективности работы человека.

Длительное употребление каменного топора показало, что он не мог при раскалывании давать желательного эффекта и оставлял поэтому рваные, несколько выпуклые следы резания. Кроме того, при работе топором требовалась большая затрата энергии. Стремясь облегчить свой труд, люди начали более тщательно отделывать лезвие топора. Путем длительного опыта были освоены приемы шлифования и полирования, для чего впоследствии было изобретено примитивное шлифовальное устройство.

Месторождения и способы добычи чистой меди

Как уже упоминалось, изначально человек использовал в быту самородный Cu. Конечно же, добывается такая чистая медь и в наши дни. Образуются самородки этого металла в земной коре в результате экзогенных и эндогенных процессов. Самое большое известное месторождение самородной меди на планете на данный момент находится в США, в районе озера Верхнее. В России самородная медь залегает в Удоканском месторождении, а также в некоторых других местах Забайкалья. Кроме того, ответом на вопрос о том, где можно добывать медь в России в виде самородков, является и уральский регион.

В природе чистый металл этой разновидности образуется в зоне окисления медносульфатных залежей. Обычно в самородках собственно самой меди содержится около 90-99%. Остальное приходится на другие металлы. В любом случае ответом на вопрос о том, как добывают медь самородную, служат две основных технологии. Разрабатывают такие месторождения, как и рудные, закрытым шахтным или открытым карьерным способом. В первом случае при этом используют такие технологические процессы, как бурение и отбойка.

Весить медные самородки могут очень много. Самые большие из них когда-то были найдены на озере Верхнем в США. Вес этих самородков составлял около 500 т.

Где добывают медь в России, мы выяснили. В основном это Забайкалье и Урал. В нашей стране, конечно же, также в разные времена находили очень крупные самородки этого металла. К примеру, медные куски весом до нескольких тонн часто находили на Среднем Урале. Один из таких самородков в 860 кг ныне храниться в Санкт-Петербурге, в музее Горного института.

Получение чистой меди: электролиз

При использовании методов флотации и обжига получают черновую медь. Собственно Cu такой материал содержит около 91%. Чтобы получить более чистую медь, черновую в дальнейшем подвергают рафинированию.

В данном случае из первичной меди сначала отливают толстые пластины-аноды. Далее:

  • набирают в ванну раствор медного купороса;

  • подвешивают в ванной пластины-аноды;

  • в качестве катодов используют тонкие листы из чистой меди.

Во время реакции электролиза на анодах происходит растворение меди, а на катодах — осаждение. Ионы меди продвигаются к катоду, забирают у него электроны и переходят в атомы Cu+2+2e?>Cu.

Примеси, содержащиеся в черновой меди, при очистке могут вести себя по-разному. Цинк, кадмий, железо растворяются на аноде, но не оседают на катоде. Дело в том, что в ряду электрохимического напряжения они находятся левее меди, то есть имеют более отрицательные потенциалы.

Медный купорос получают медленным окислением сульфидной руды кислородом до сульфата меди CuS + 2O2 > CuSO4. В последующем соль выщелачивается водой.

Удаление шлака

По способу удаления образующегося шлака сыродутные горны принято подразделять на три типа.

Печь без шлакосборника

Первый тип включает печи, в которых не существовало системы шлакоудаления во время плавки. Шлак оставался внутри печи в течение всего процесса, он удалялся после окончания плавки и извлечения крицы.

Печь со шлакосборниками

В горнах второго типа для шлака подготавливали специальную яму (в форме котла) в нижней части печи, где он постепенно скапливался и затвердевал. Характерные шлаковые блоки являются признаком, так называемых печей со шлаковыми ямами. Формирование блока было возможно при условии, что шлакосборник оставался пустым до момента образования шлака. Поэтому перед началом плавки свободное пространство заполняли углем, хворостом и соломой, которые шлак выжигал по мере стекания.

Схемы, поясняющие принцип работы горна со шлакосборником (на основании проведенных раскопок): а – до начала выплавки; б – после выплавки;1 – шахта; 2 – нетронутая земля; 3 – фурма; 4 – мех; 5 – древесный уголь; 6 – железная руда; 7 – хворост или солома; 8 – шлак, рудный остаток, древесный уголь; 9 – губчатое железо; 10 – застывший шлакообразный блок; 11 – уголь и зола

Тип сыродутных горнов, в которых шлак скапливался на чашеобразном поду печи, в современной исторической литературе получили название «печи со шлакосборниками». Такие печи имели большое количество вариантов конструкций. Они могли размещаться в строениях ниже уровня земли (шалашах, сараях) или представлять собой отдельно стоящую глиняную конструкцию. Печи могли быть маленькими (35–40 см в диаметре и 40 см глубиной), в них образовывалось 20–25 кг шлака, или большими, когда диаметр только шлакосборника достигал 80 см, а глубина 90 см с накоплением до 450 кг шлака.

Печь с выпуском шлака

Выдающимся изобретением 1-го тысячелетия стал горн с выпуском шлака (третий тип). Он имел большое количество различных форм и конструкционных особенностей. Такой горн мог быть встроен в укрытия, находящиеся ниже уровня земли, или мог стоять отдельно. Обнаружены доказательства, позволяющие считать, что эти горны иногда являлись переносными. Шлак в виде густой тестообразной массы выгребался через специальную арку в передней стенке печи или вытекал в виде расплава через выпускное отверстие – летку. Для выпуска расплавленного шлака необходимо было обладать высоким уровнем мастерства. Неправильный выпуск шлака мог сопровождаться большими тепловыми потерями, что в свою очередь могло привести к остановке процесса.