- •История горного дела
- •Аннотация
- •Содержание
- •Глава I. Горное дело: основные этапы развития 9
- •Тема 1. Горное дело и его роль в развитии человечества 9
- •Введение
- •Введение
- •Глава I. Горное дело: основные этапы развития тема 1. Горное дело и его роль в развитии человечества
- •1.1. Роль полезных ископаемых в жизни человека
- •1.2. Горное производство – определяющий фактор материальных ресурсов общества и сфера реализации технических достижений
- •1.3. Виды и масштабы горных работ в стране и мире
- •1.4. Влияние человека на земную кору
- •1.5. Особенности состояния и направления развития минерально-сырьевой базы России
- •Тесты самоконтроля № 1
- •Тема 2. Геологическая и технологическая история земли
- •2.1. Формирование Солнечной системы и планеты Земля
- •2.2. Строение Земли и методы ее изучения
- •2.3. Геологическая история Земли
- •2.4. История развития человека
- •Тесты самоконтроля № 2
- •99,9% Общей массы Солнечной системы составляют:
- •Тема 3. Эпоха горных орудий
- •3.1. Каменный век
- •Колесо и повозка
- •Изобретение рукоятки
- •3.2. Медно-каменный век
- •3.3. Эпоха бронзы
- •3.4. Ранний железный век
- •3.5. Горное дело античности
- •3.6. Горное дело средневековья и эпохи Возрождения
- •Великий инженер и живописец Леонардо да Винчи
- •Тесты самоконтроля № 3
- •Тема 4. Эпоха горных машин
- •4.1. Первые горные машины (средние века)
- •4.2. Использование энергии воды, ветра, пара и связанных с ними механизмов в технологических процессах
- •Изобретение паровой машины
- •4.3. Развитие горной техники в период промышленного переворота (конец XVIII – начало XIX вв.)
- •4.4. Развитие горной техники в период империализма (конец XIX – начало XX вв.)
- •Тесты самоконтроля № 4
- •Укажите основные научные теории горного дела в период капитализма:
- •Тема 5. Агрикола – ученый-энциклопедист
- •5.1. Георгий Агрикола – передовой ученый XVI века
- •5.2. «De re metallica» – первая энциклопедия горного дела
- •Глава II. Горное дело в России и на урале тема 6. Развитие горного дела в россии
- •6.1. Археологические сведения о горном производстве в России
- •6.2. Начало горнозаводского дела в России
- •6. 3. Реформы горнорудного дела Петра I
- •6.4. Горнорудное дело России в XIX и начале XX вв.
- •6.5. Горно-промышленный пролетариат России XIX – начала XX вв.
- •6.6. Горное образование в России
- •6.7. Развитие горного дела в России и ссср в советский период
- •Тема 7. Вклад м. В. Ломоносова в развитие горного дела
- •7.1. Ломоносов м. В. – передовой ученый XVIII века
- •7.2. Роль м. В. Ломоносова в развитии горного дела
- •7.3. Философские взгляды м. В. Ломоносова
- •Тема 8. История горного дела на урале
- •8.1. Археологические сведения об истории горного дела на Урале
- •8.2. Горное дело на Урале XV–XVII вв.
- •Строгановы
- •8.3. Горное дело на Урале в хviii веке
- •Уральские горнозаводчики Демидовы
- •Татищев Василий Никитич
- •8.4. Горное дело на Урале хiх–начала хх вв
- •«Золотая лихорадка»
- •8.5. Горное дело на Урале в советский период
- •Глава III. История развития отраслей горного дела тема 9. История развития обогащения полезных ископаемых
- •9.1. Возникновение отрасли
- •9.2. Обогащение полезных ископаемых в эпохи Средневековья и Возрождения
- •Лященко Петр Владимирович
- •9.3. Состояние обогащения в период промышленного переворота
- •9. 4. Развитие обогащения в конце XIX–начале XX вв.
- •9.5. Развитие обогащения в России
- •Тесты самоконтроля № 9
Изобретение рукоятки
Важным достижением человека стало освоение составных орудий. Их появление произвело настоящую революцию в технике каменного века. Долгое время ручное рубило и палка существовали и использовались раздельно. Соединив их с помощью жил или ремешков кожи, люди получили принципиально новое орудие – каменный топор, сделавшийся вскоре важнейшей принадлежностью первобытной жизни. Топор позволял в несколько раз увеличить силу удара камня. Конечно, первому топору было ещё очень далеко до современного, но прогресс (по сравнению с бытовавшим до этого ручным рубилом) был огромен. Поэтому нисколько не преувеличивают те, кто утверждают, что появление рукоятки составило эпоху в истории человечества. Может показаться, что мысль о соединение камня с палкой очень проста. Однако это не так. Рукоятка представляла собой довольно сложное и трудное для человека изобретение. Поэтому составные орудия появились достаточно поздно.
Особым родом составных орудий стали так называемые вкладышевые инструменты. К их изготовлению человека подтолкнуло наблюдение за тем, что в работе всегда принимает участие лишь незначительная часть инструмента. Поэтому необязательно делать орудия целиком каменными. Новые инструменты имели и то важное преимущество, что после износа рабочей части достаточно было только заменить кремниевую пластинку, а не изготовлять все орудие целиком.
Переход от присваивающего хозяйства к производящему определяется большинством ученых как «неолитическая революция». Прогрессивное значение этого перехода заключалось в том, что оно уменьшало элемент случайности и укрепляло материальные основы общества. Постепенный переход к активному воздействию на природу ознаменовался возникновением земледелия и скотоводства. Постепенно они приобрели основное значение в жизни первобытного общества. Складывается простейшее натуральное хозяйство. Создаются предпосылки к возникновению ремесел как ранней формы производства. Таким образом, к концу каменного века стали выделяться ремесла, в том числе по изготовлению каменных орудий.
3.2. Медно-каменный век
Следующая «ступень» в развитии человечества – энеолит (VI–III тыс. до н. э.) – период использования самородных металлов, среди которых наиболее распространены золото и медь. На протяжении всего каменного века, занимаясь собирательством нужного каменного материала с поверхности земли, человек сталкивался с самыми разнообразными свойствами грунта. Опыт и наблюдательность показали человеку, что существуют горные породы, отличающиеся по внешнему виду и свойствам. Среди прочих камней попадались и такие, которые не раскалывались при ударе, а только изменяли форму. Особенно отчетливо это свойство проявлялось у крупных кусков самородной меди. Такие «ковкие камни» люди находили в безводных долинах восточной пустыни Египта между современными городом Бени-Суэйф и границей Судана. Практика помогла найти способ их обработки – ковки металлов в холодном состоянии. Почти 6500 лет тому назад жители долины Нила при помощи молота выковывали из ковких камней медные украшения и предметы домашнего обихода: иглы, ножи, зубила, миски и пинцеты. Спустя 400 лет ковкой молотом они начали обрабатывать и блестящие золотые зерна.
К началу VIII тыс. до н. э. относится зарождение энеолита в центральной зоне Армянского нагорья и к IX–X тыс. до н. э. – в верховьях р. Тигр. Основные типы изделий, полностью представленные в Армении, со временем распространились по всей зоне, освоенной предшествующей культурой неолита.
Древнейшие изделия из золота и меди найдены в Египте и Малой Азии и датируются 7-м тысячелетием до н. э. Они представляют собой золотые самородки, обработанные в форме бисеринок холодной ковкой, бусинки, колечки и подвески. В пределах Армянского нагорья и прилегающих к нему регионах обнаружены украшения из самородной меди и золота, выполненные способом холодной ковки самородка с последующей обрезкой краев, пробивкой отверстий и скручиванием в виде трубок. Обнаружены также примитивные топоры – тесла, выполненные из кусков самородной меди, различного рода обоюдоострые шилья и рыболовные крючки. Возможность плавки металлов была обнаружена при обжиге керамических изделий. Многократная повторяемость этого технологического процесса позволила овладеть секретами обращения с огнем и искусством приготовления красок и глазури.
Излюбленными поделочными камнями египтян были обнаруженный в горах Синайского полуострова малахит (медный шпат), именуемый зеленым камнем, и доставляемая из Афганистана ляпис – лазурь (азурит, медная лазурь), которую жители Египта называли голубым камнем. Чтобы окрасить предметы в зеленый или голубой цвет, их помещали в глазурную массу из растертых в порошок камней. Пламя, раздутое при помощи выдувальной трубки до высокой температуры (700–950ºС), прочно обжигало глазурь. При этом в глазури возникали мелкие металлические образования из расплавленной меди – «корольки» – похожие на «ковкие камни». Это натолкнуло любознательного человека на мысль испытать преобразующую силу огня и на других камнях. Человек познал, что с помощью огня, сильно разогрев хрупкую породу, можно получить материал, поддающийся деформации. С этого момента началось металлургическое производство, т. е. процесс извлечения металлов из руд.
На начальной стадии металлургия представляла собой процесс выплавки меди из окисленных руд, содержащих такие медные минералы, как малахит и азурит. Около земной поверхности коренные руды под воздействием воды и воздуха выветривались, образуя окисные минералы меди. Из-за невысокой твердости добыча и плавление этих руд не составляли особого труда. В этот период основными горными орудиями были каменные топоры и роговые кайла. С V–IV тыс. до н. э. из среды общинников выделяются группы горняков-профессионалов, передававших свой опыт из поколения в поколение. Целые кланы, племена могли специализироваться в горном деле. Добытую медную руду дробили, а затем перебирали вручную, отделяя медные минералы от ненужной породы. Это были первые приемы подготовки руд к плавке.
Готовые изделия того периода содержали «чистую медь», включающую только естественные примеси, попадающие в расплав из руды, без специальных легирующих добавок. О зарождении именно в Армении переработки меди свидетельствуют многочисленные факты: косвенные, включающие легенды народов мира (например, о пришельцах-карликах из европейских сказаний), анналы древних царей и правителей, и прямые, представленные готовыми изделиями в самом регионе и достаточно отдаленных районах, включая Европу, Африку, Сибирь, Восточную и Южную Азию.
Древнейшими изделиями из рудной меди считаются найденные в 1962 году в Чатал-Хююке (плоскогорье Конья, Турция) бусинки, колечки и подвески. В одном из жилищ этого поселения был обнаружен и шлак от плавки медной руды. Эти находки относятся к 7-му тыс. до н. э. Такой же возраст имеет и найденное в Чайоню-Тепези медное шило, отличающееся высоким содержанием мышьяка – 0,8 %.
Рисунок 3.3. Подъем горных пород на шахты при помощи ручного ворота. |
Вместе с медной рудой на Синайском полуострове добывали разнообразные по форме и цвету разновидности кварца – драгоценные камни, имевшие религиозно-культовое назначение: прозрачный горный хрусталь, синевато-фиолетовый аметист, небесно-голубой халцедон, кроваво-красный сердолик. В античных сказаниях упоминаются медные копи Фенана, расположенные на юге современной Иордании в районе между Мертвым морем и заливом Акаба. О промышленных масштабах, достигнутых здесь в V в. до н. э., свидетельствуют огромные (до 150 тыс. т) отвалы шлаков. Интересно, что после отработки шахты тщательно засыпались. Возможно, преследовалась цель охраны природы, называемая сегодня рекультивацией.
Одной из первых стран, начавшей добычу и обработку золота, был Египет. Сначала люди открывали «россыпи» – рыхлые отложения, представлявшие собой продукты разрушения горных золотоносных пород, которые в течение длительного времени подвергались действию речных потоков. Особенно обильные россыпи блестящих золотых зерен были найдены к востоку от Фив, между Нилом и Красным морем. Однако размеры большинства зерен были слишком малы, чтобы собирать их руками. Древнейший способ извлечения таких крупинок золота заключался в промывке золотоносного песка. В Египте золото начали промывать примерно в 4000 г. до н. э.
На Ближнем Востоке и в Египте широко применялось листовое золото – фольга. Фольгой покрывали самые различные предметы: как металлические, так и деревянные. Например, с помощью ковки или органического клея золотая фольга прикреплялась к изделиям из меди и серебра, а в последующем и бронзы. При этом золотое покрытие спасало металлы от коррозии. Вслед за искусством золочения возникло искусство холодной обработки чеканкой и получение золотой нити. В 3100 г. до н. э. возникла художественная обработка расплавленного золота с помощью литья. Золото стало первым металлом, из которого стали выковывать проволоку, который научились паять и полировать. Однако золотые песчинки и золотая пыль, полученные промывкой, не годились для изготовления фольги. Поэтому к такому золоту была применена технология обжига, такая же, как и для фаянсовых глазурей. Золото расплавляли в глиняных тиглях и получали небольшие слитки, которые потом раскатывали в тонкие листы или выковывали украшения.
Уже в период правления царя Менеса, объединившего Верхний и Нижний Египет в могущественное Древнее царство, золото использовалось как средство обмена и мерило стоимости (деньги) (о монетах). Данное предположение основано на существовании стандартных золотых колец весом 7,5 и 15 г, имевших хождение примерно в 2800 г. до н. э. Это было начало «секуляризации золота».
История золотодобычи на территории Грузии насчитывает пять-шесть тысячелетий. Об этом свидетельствуют многочисленные сохранившиеся древние горные выработки, уникальные археологические находки, древнейшие письменные источники (Гомер, Пиндар, Аполлоний Родосский, Страбон, Плиний, Аппиэн и др.). Древнейшие ювелирные изделия отличаются высоким художественным и технологическим уровнем. В регионе разрабатывались как россыпи золота, так и коренные руды. Важнейшие центры древней металлургии были в Квемо-Картли, Рача-Сванети, Аджара-Триалети и Абхазии.
На Урале эра металла и переход к рудному делу начинаются в III тыс. до н. э. Наиболее ранними были Каргалинские рудники вблизи Оренбурга, где складывается самый ранний в этом регионе очаг металлургии. В эпоху энеолита было открыто и золото. Вблизи деревни Кусеево Баймакского района Башкортостана известна наиболее древняя на Урале шахта (II тыс. до н. э.), где добывалось золото из кварцевой жилы.
Рисунок 3.4. Синайское письмо. Одна из попыток дешифровки. |
Примерно 1500 лет медь оставалась единственным металлом, извлекаемым из руды. Однако, несмотря на все достоинства меди, медным инструментам недоставало твердости каменных орудий и остроты их краев. Поэтому до конца халколита большая часть горных орудий так и оставалась каменной.