Древняя металлургия железа Основные этапы приемы устройства и

Древняя металлургия железа Основные этапы, приемы, устройства и инструменты.

Железо в природе. Соединения железа. Доступность сырья . Мировые разведанные запасы железной руды составляют порядка 160 млрд тонн, содержащих около 80 млрд тонн чистого железа. По данным U. S. Geological Survey, мировая добыча железной руды в 2009 году составила 2, 3 млрд тонн (рост на 3, 6 % по сравнению с 2008 годом).

Метеоритное железо n n n Этот железный метеорит весом около 66 тонн и объёмом 9 м³ упал в доисторическое время, а был найден в Намибии в 1920 возле Гротфонтейна[1]. Название свое получил от Hoba West Farm, где, собственно, его и обнаружил владелец фермы. По его словам, он наткнулся на метеорит, когда вспахивал одно из своих полей. Метеорит Гоба представляет собой плотное металлическое тело размерами 2, 7× 0, 9 метров, на 84 % состоящее из железа и на 16 % — из никеля с небольшой примесью кобальта. Сверху метеорит покрыт гидроксидами железа. В плане кристаллического строения Гоба представляет собой богатый никелем атаксит. Метеорит никогда не взвешивался. Считают, что первоначальная масса его при падении на Землю составляла около 90 тонн. В 1920 году масса его, по подсчетам, была около 66 тонн[1], но эрозия, научные исследования и вандализм сделали свое дело: метеорит «похудел» до 60 -ти тонн.

Соединения железа в природе Лимонит Fe 2 O 3 • n. H 2 O – содержит до 60% железа, месторождения лимонита встречаются в Крыму, например Керченское Гематит - содержит до Fe 2 O 3 65% железа, такие месторождения железа встречаются в Криворожском районе; Магнетит Fe 3 O 4 – содержит 72% железа, месторождения встречаются на Южном Урале, Курской магнитной аномалии; пирит Fe. S 2 – содержит примерно 47% железа, месторождения пирита встречаются на Урале месторождение;

n n n Гётит α-Fe 3+О(ОН) (гидрогётит, лимонит, бурый железняк) получил свое название в честь И. В. Гете – поэта и выдающегося натуралиста и знатока минералов. Стал первой рудой, из которой люди научились извлекать железо. На земной поверхности железо в двухвалентной форме медленно выщелачивается из горных пород почвенными и речными водами, содержащими растительные гумусовые кислоты. На лугах и других открытых местах, в насыщенной кислородом воде озер оно окисляется до трехвалентного и осаждается в виде нерастворимого гетита, образуя «озерные» , «луговые» и «дерновые» руды. Отсюда происходит еще одно название гетита – лимонит – от греческого слова «леймон» , что значит «мокрый луг» или «болото» . По существу лимонит – «природная ржавчина» , откуда (за характерный ржавобурый цвет) происходит другое его название «бурый железняк» . Именно в болотах, озерах и на морском мелководье возникают необычные на вид лимонитовые руды. Лимонит таких руд напоминает бобы или мелкие птичьи яйца. Поэтому широкое распространение получили такие названия лимонита, как «бобовая руда» или «гороховый камень» .

n О том, как добывали лимонитовую железную руду наши предки, повествует, например, известный карело-финский эпос «Калевала» : n …в болоте, под водою n n n n Распростерлося железо… Для себя защиты ищет В зыбких топях и болотах И в протоках быстротечных… Из болот железо взяли, Там на дне его отрыли, Принесли его к горнилу фото из Пинского "Музея Белорусского Полесья".

Гематит (Fe 2 O 3) Первым предназначением гематита стало его применение в виде минеральной краски. Древнейшая находка гематитовых красок в человеческих погребениях датируется примерно 40 тыс. лет до н. э. В 1954 г. во время раскопок стоянки «Маркина гора» у села Костенки Воронежской области на глубине 4, 5 м была Костенки обнаружена могила, дно которой и кости скелета были обильно присыпаны мелкой красной охрой. Большую известность получила и другая находка минеральных красок: красных (из оксидов железа) и зеленых (из оксидов меди) во время раскопок около деревни Малая Сыя у восточных меди) во время раскопок Малая Сыя у восточных отрогов Кузнецкого Алатау. Вообще, практически все известные человечеству фрески каменного века, созданные 15– 20 тыс. лет назад, написаны красными и коричневыми оксидами и гидроксидами железа. Таковы изображения бизонов гидроксидами Альтамиррской пещеры (Испания), оленей пещеры Фон-де-Гом Альтамиррской Фон-де-Гом (Франция), мамонтов Каповой пещеры (Ю. Урал), антилоп, быков и охотников в Тассили (Алжир) Красная гематитовая краска – Тассили мумия – являлась обязательным компонентом мумифицирования мумия – являлась обязательным компонентом у древних египтян (откуда и происходит ее название). Амулеты из гематита в строго определенном порядке укладывались между бинтами мумий фараонов. Вплоть до Средневековья единственной желтой краской была охра. Она изготовлялась путем смешивания гематита с мелом. Лучшими охрами эпохи античности считались аттические, а также добываемые на островах Скирос и в Ахайе (Балканы). Позднее краску желтого Скирос Ахайе цвета стали изготавливать из смеси оксида свинца с суриком. Наконец, удивительные кристаллы кровавика ( «камня скорпиона» ) находили особое применение в Средневековой магии. Только при наличии на пальце перстня с кровавиком средневековый маг мог дерзать вызывать к общению духов умерших.

Сидерит (Fe. CO 3) Еще одним претендентом на звание первого рудного минерала железа в истории человечества является сидерит. Его природные проявления являются, пожалуй, наименееэффектными среди других железных руд. Они представляют, как правило, почки, конкреции или оолитовые (шаровидные) текстуры многочисленных коричнево-желтых оттенков. Название минерала происходит от греческого слова «сидерос» – железо (которое, всвою очередь обозначает также звезду, т. е. железо это звездный металл – металл, приходящий с неба). Существует, однако, и другая версия происхождения слова сидерос, получившая распространение в последние десятилетия. Согласно этой версии греческое «сидерос» имеет кавказское происхождение от корня «сидо» , что означает «красный» . Важным обстоятельством, подтверждающим эту версию, является общепризнанный факт, говорящий о том, что родиной рудного железа является Малая Азия, откуда посредством легендарного народа кузнецов – халиберов, о железе узнали и древние греки. Отсюда жепроисходит еще одно название минерала – халибит. Другие распространенные названия: nгирит, флинц, железный шпат, белая руда. n. Особенно большое значение сидеритовые руды сыграли в развитии металлургии жерегион. Именно в Альпах находятся известные месторождения сидерита: Нейдорф и Эруберг, а также знаменитая «Железная гора» – Айзенерц.

Веткинский р-н, беларусь n n Фундамент дома в деревне Купреевка, выложенный из кусков болотной железной руды Куски железной руды на поверхности земли в районе деревни Рудня Столбунская

3 стадии освоения железа n n n Освоение метеоритного железа и изготовление железных изделий до открытия рудного железа и применения сыродутного процесса Открытие сыродутного процесса, восстановление железа из руд Появление технологии цементации – науглероживания кричного железа, закалки и отпуска

«Курьезные» случаи раннего использования железа – Оренбургская обл, Большой Болдыревский курган, ямная культура, 3 тыс. до н. э.

Воронежская обл. , 2 тыс. до н. э.

Южная Сибирь, Минусинская котловина, Афанасьева гора, 3 тыс до. н. э. (вт. пол. )

Железные руды

Печи- горны

Получение железа из руды

Эволюция горнов по материалам Дании

Сыродутные горны

горн

Руды, крицы, конгломераты, шлаки

Инструменты кузнечные и другие инструменты из железа

Дополнительные материалы по «Железу» : производство и добыча n Экспериментальное воспроизведение технологического процесса в Монтенуар, Франция.

Экспериментальное воспроизведение технологического процесса . в Монтенуар, Франция Раскопки 1970 -х гг.

Эксперимент 1991 г. Извлечение крицы Выпуск шлака

Эксперимент 1999 г. : подготовка к отжигу угля

Эксперимент 1999 г. : подготовка к отжигу угля Уголь в металлической крице

Эксперимент 1999 г: выплавка металла

Эксперимент 1999 г: проковка крицы

Ульяновская обл. , эксп. Семыкина : углежогные ямы.

Болотная руда и простейшая шахтгная печь для выплавки железа