Где первобытные люди научились обрабатывать металл. Лекция на тему "человек открывает мир металла"

Медь можно с полным основанием назвать первым металлом человечества, потому что люди стали его использовать еще более 10.000 лет назад - в каменном веке. На протяжении столетий люди учились правильно обращаться с металлом, обрабатывая его самыми различными способами - с помощью молотков, нагреванием, литьем или путем легирования (смешивания) с другими металлами, как свинец, серебро, цинк или олово. Открытие, что медь и цинк хорошо соединяются, положило начало целой эпохе, имя которой: бронзовый век.

Все великие культуры и народы работали с медью: Колосс Родосский был построен из меди, а древние египтяне использовали медь для строительства своих водопроводов. Первыми же название этому металлу дали римляне: Они называли медь "aes cyprium" (руда с Кипра). Позднее его стали называть сокращенно "cuprum". От этого слова образовались названия меди во многих европейских языков (copper, Kupfer. cuivre).

В природе медь встречается, как самородный металл, а также в составе минералов. Сырье это находят на всех континентах и уменьшения его запасов пока что не предвидится, потому что медь не расходуется, а только используется, что обеспечивается повторной переработкой этого металла. Это экономит медь в природных ресурсах и соответствует идеальному обращению с полезными ископаемыми.

Наиболее значительные месторождения меди находятся на сегодняшний день в Чили и в США, где сконцентрированы порядка 20 процентов известных мировых запасов. Другими важными регионами добычи являются Африка, Австралия, Китай, Канада, Индонезия, Южная Америка, Россия и Польша. В Европе существуют также и мелкие месторождения меди. К сожалению, многие из них уже исчерпали себя.

Земных резервов меди хватит еще очень надолго, потому что несмотря на ежегодный рост добычи медной руды, известные месторождения не уменьшаются, а даже растут. Причина этого состоит в открытии все новых залежей этого металла. Кроме того, постоянно развивающиеся процессы и техника разработки и добычи ведут к увеличению пригодных для использования резервов сырья.

Исследования подтверждают, что известные мировые резервы увеличились с 90 миллионов тонн (1950 год) до 280 миллионов тонн (1970 год), а к 1998 году они достигли черты в 340 миллионов тонн. По последним оценкам, мировые запасы меди составляют более 2,3 миллиардов тонн.

Медная руда добывается как открытым способом, так и в шахтах. Перед собственно металлургическим переделом медной руды осуществляется отделение "пустых" сопровождающих пород, в результате чего после флотации (флотационного обогащение) получают рудный концентрат с содержанием меди в диапазоне 20 - 30 процентов. Медные концентраты перерабатываются исключительно пирометаллургическим способом, а окисные медные руды (медные руды прибл. 15-20%) гидрометаллургическим способом, что в результате заканчивается рафинированием (очисткой), в процессе которого происходит удаление оставшихся загрязнений.

На сегодняшний день наиболее предпочтительной технологией является электролиз.

А знаете ли вы, что медь, как природный, ограниченный в количестве и потому ценный сырьевой материал не расходуется, а используется в различных формах и после использования может использоваться повторно?

Именно поэтому еще древние египтяне обозначали медь так называемым символом "анкх", означающим "вечную жизнь" - действительно, наиболее подходящее название. Потому что этот металл, со времен его открытия, может использоваться без всяких ограничений. Поэтому навряд ли возникают сомнения в том, что где-то на Земле все еще активно используется медь, которую, в свое время, добыли еще в Древнем Египте.

Причина этого заключается в не представляющей проблем способности к переплавке. Именно это обеспечивает возможность неограниченно частую регенерацию меди.

Более 80% когда-либо добытой меди в настоящее время все еще находятся в обороте.

Если учесть некоторые погрешности и оговорки, вроде ошибки в 1000 раз по общемировой добыче золота, то рассмотренные вопросы достойны всяческого внимания.

Главный из них - каким образом историки могут объяснить одновременное овладение искусством выплавки металла в самых разных уголках планеты? Ведь здесь докладчица права: металл в виде руды никак особого внимания привлечь не может. Но даже в противном случае температура в сердце костра достигает лишь 700°, тогда как для выплавки металла необходима тысяча градусов.

Здесь речь не идёт о свинце или олове. Нас же уверяют в существовании бронзового (медь) и железных веков!

Медь и золото плавятся при температуре свыше 1000°, а железу надо в полтора раза больше тепла. Так каким образом люди разом научились и печи делать, и с окислением металла при плавке работать?

Вопросы, вопросы... А вразумительных ответов на эти загадки пока нет.

Оценка информации


Записи на схожие темы

...): Вышний (Вышень), Сварог (кто создал или «сварганил» мир),...имел репутацию выдающегося ученого человека , он смог побеседовать с...страшным оружием. Народ, умевший выплавлять металлы (бронзу, железо) и...изобрели морские корабли и научились с помощью ветра и...

Цивилизация появилась в нем! Египтяне научились выплавлять медь и шагнули в бронзовый... купить столько оружия? Бронза была металлом чертовски дорогим, а Греция - нищей... с мелкими сварами. Образованный человек : А кто тогда построил Змиевы валы? Многие...

2016 год годом экологии. Кто съедает кислород? За...лет на Земле были выплавлены человеком металлов научиться ...

2016 год годом экологии.Кто съедает кислород?За...лет на Земле были выплавлены миллиарды тонн железа (только... кислород технические средства, созданные человеком . Автомобиль, проехавший 500 км... металлов . Землянам придётся запретить вражду и войны и научиться ...

Приблизительно четыре тысячелетия до н.э., в городе Шумер было сделано новое открытие: если камни определенного вида долго плавить на высокой температуре, из них начнет вытекать чистый металл! Медь стала первым металлом, который научился выплавлять человек.

Но, к сожалению, не известно, как именно была открыта медь. Можно предположить, что она была открыта случайно. Скорее всего, гончар захотел добавить узор на керамическую посуду и стал плавить многоцветный камень, который оказался медной рудой. Вскоре выяснилось, что при сильном нагревании из руды вытекает жидкая медь. Люди сначала не поняли, что это, и что с этим металлом можно делать. Оказалось, что можно придавать жидкой меди нужную форму, и, когда она застынет, такой и останется.

Спустя пару лет после открытия были созданы медеплавильные печи, а также придуман литейный процесс.

Мастера заранее выбирали форму для керамического сосуда, куда заливали жидкую медь. Когда медь застывала, она принимала форму внутренней оболочки сосуда.

После открытия способа выплавки литья меди была создана производственная линия, которая состояла из ряда последовательных процессов. Так как медь в самородном виде редко встречается, людям пришлось учиться добывать медную руду.

Чтобы из рудников достать медную руду, требовалось разделить ее на отдельные куски. И для этого разделывания люди тоже выработали особую технологию. На огромных глыбах горной породы разжигали костры, через некоторое время заливали огонь холодной водой, вследствие чего камень трескался. В получившуюся трещину вбивали клинья. Когда клинья уже оказывались в камне, их тоже поливали водой. Так клинья были из дерева, они разбухали и камень раскалывался.

Полученную руду плавили. Оказалось, что те гончарные печи, которые существовали раньше, для этого процесса имели малую мощность. Поэтому после многих экспериментов в Шумере местные мастера научились делать специальные печи с дутьем. Эти печи топились углем и обеспечивали высокий нагрев.

Расскажем, что такое дутье. Так литейщики поначалу подавали воздух в печь по специальным воздуходувным трубкам, надувая их с помощью собственных легких. Задача облегчилась к III тысячелетию до н.э., когда мастера стали использовать меха из шкур животных. Для дутья меха сшивали наподобие гармошки.

Выплавленную медь затем заливали в формы, из которых получались определенные изделия.

Литейный процесс обеспечивали не только специальные печи с высоким нагревом, но и плавильные емкости - тигли. Также нужны были формы, куда заливали расплавленный металл.

Формы делали из глины или камня, и состояли они из нескольких частей. Соединяли их перед заливкой расплавленной меди, и разъединяли после остывания, когда нужно было освободить готовую отливку.

Шумерские мастера - металурги пользовались различными способами обработки металлических заготовок: и горячей, и холодной ковкой, а также холодной обработкой инструментами. Изделия из меди мастера гравировали и украшали инструктациями, - так появились художественные приемы.

Медеплавильное производство и последующая обработка полученной меди требовали участия различных мастеров на разных этапах процесса. Одни из них занимались разработкой руды, другие выплавляли породу, третьи осваивали литье или ковку. К тому же месторождения медной руды часто находились далеко от тех мест, где в них нуждались, поэтому появилась работа и для специальных перевозчиков.

Так технический прогресс развивал хозяйственные отношения внутри государства. И наоборот, хозяйственные отношения стимулировали технический прогресс.

ОТКРЫТИЕ МЕТАЛЛОВ

В новокаменном веке людям уже не хватало хорошего кремня для изготовления орудий. Поэтому им приходилось даже пробивать шахты глубиной до восьми метров и добывать кремень под землей. Этот труд тяжел и опасен. При раскопках одной из таких шахт археологи нашли останки мастера и его сына, погибших при обвале.

Первобытные умельцы искали новые виды камня, пригодные для изготовления орудий. Иногда им попадались зеленоватые твердые камешки. Их бросали в костры, чтобы расколоть. Но удивительные камни не лопались, а плавились в сильном огне. Костер угасал, а они вновь отвердевали. Из золы доставали блестящие оранжевые кусочки меди .



Орудия труда медного века. Известный ученый С.А.Семенов провел опыт. Были изготовлены точные копии древних топоров - каменного и медного. Сосну толщиной в 25 см удалось срубить каменным топором за 15 минут, а медным - всего лишь за 5 минут. Опыт повторили много раз с тем же результатом.

Медь - это металл . Она гораздо удобнее камня. От неловкого удара каменный топор или нож ломались, а медные только гнулись. Сломанное каменное орудие оставалось только выбросить. Согнутую медную вещь можно выпрямить и переплавить в новую. Обломки расплавляли и заливали в заранее приготовленную глиняную форму. Когда медь застывала, из формы вынимали готовое изделие. Это было удобно. В единственной форме можно было отлить сколько угодно одинаковых вещей. Медные орудия труда оказались гораздо лучше каменных и костяных. Медные иглы служили дольше и лучше костяных. Лезвие медного ножа оттачивали очень остро. Стали даже изготавливать такие предметы, которых никак нельзя сделать из камня: ножницы, клещи, молотки, пилы.

Внимание: дополнительное задание для самых трудолюбивых, любознательных и сообразительных: опишите по схеме как выплавляли изделие из меди.



Чертеж печи для выплавки меди. Первобытные плавильщики за работой. Рисунки современных художников.


Меди на Земле немного. Поэтому люди берегли каждый грамм металла. Малочисленные медные орудия, разумеется, не смогли до конца вытеснить каменные. По-прежнему из крепкого камня делали ножи, наконечники стрел. Но главную работу выполняли все-таки орудиями из меди.


Орудия труда добытчиков медной руды. Находки археологов.

Еще меньше было других металлов, которые также открыли наши предки - золота, серебра, свинца . Вдобавок эти металлы очень тяжелы и мягки. Поэтому они не годятся для изготовления орудий труда.

ТРУДИТЬСЯ СТАЛО ЛЕГЧЕ



Медные орудия труда. Найдены археологами у р. Дунай

Труд людей давал гораздо больше результатов, чем прежде. Медными топорами вырубали кустарники и деревья, серпами выкашивали камыш и тростник. Освобождали большие участки земли. На них устраивали новые поля. Мотыгами с медными наконечниками их обрабатывали быстро и тщательно. Потом мотыги начали делать большими. Такую мотыгу тянул человек, а другой нажимал на нее, чтобы она рыхлила почву. Так появилось новое орудие труда - соха . Потом в соху стали впрягать
быков. Землю уже не просто рыхлили, ее пахали . А когда к сохе прикрепили острые медные наконечники, она стала плугом . Сила быков, тяжесть сох и плугов, острота медных серпов сберегали силы земледельцев.


Соха. Рисунок современного художника

С. А. Семенов и его помощники обрабатывали поля одинакового размера точными копиями древних мотыг и плугов. Оказалось, что обработать поле с помощью плуга и быка можно в пятьдесят раз быстрее, чем мотыгой! Поля разрастались, урожаи повышались. Голод уже меньше угрожал общинам.



Гробницы медного века на Кавказе

1. 2.3.

1.Гробница медного века в Португалии. Фотография 2.Дом-поселок на озере. Медный век. Рисунок ученого-археолога 3.Здесь стоял поселок медного века. Аэрофотосъемку (что это такое?) провели английские ученые

Новыми инструментами стало гораздо легче и быстрее строить удобные хижины и повозки . Толстые бревна распиливали пилами на гибкие и прочные доски. Из досок научились делать большие ладьи , приспособленные не только к плаваниям по рекам, но и в море.


Ладья. Рисунок современного художника.
Повозка медного века. Восстановлена сотрудниками музея

РАЗДЕЛЕНИЕ ТРУДА


Поселок на озере. Медный век. Рисунок ученого-археолога

Открытие и использование металлов очень изменило жизнь наших первобытных предков. Раньше главными работницами на полях были женщины с мотыгами в руках. Но с тяжелыми сохами и плугами они, конечно, не могли совладать. Их заменили мужчины. Так главное занятие - земледелие - стало мужским . Общинникам был нужен скот для того, чтобы запрягать в сохи и повозки. Они старались разводить больше быков и лошадей, а если не хватало корма, подкармливали скот соломой с полей. Однако и обрабатывать поле, и ухаживать стадами было трудно. Поэтому одни общины стали заниматься только скотоводством, а другие - только земледелием. Так произошло разделение труда, и земледельцы отделились от скотоводов .
1.2.
1.Курган медного века. Англия 2.Здесь стоял поселок медного века. Аэрофотосъемку (что это такое?) провели английские ученые

Общины земледельцев строили поселки у рек и озер. Там жили на одном месте десяток лет. Поля истощались и переставали давать богатые урожаи. Тогда люди переселялись и строили хижины на новом месте, расчищали и вспахивали новые поля.


Аллея каменных столбов. Англия

Общины скотоводов кочевали в поисках свежей травы воды для стад. Пастухи жили в легких разборных жилищах: шатрах и юртах. Пастухи пригоняли соседям скот, привозили шерсть и кожи. Земледельцы давали взамен зерно, мед, овощи. Поначалу кочевники и землепашцы относились друг к другу дружелюбно, но потом между ними начала вспыхивать вражда. Ведь земледельцам нужны поля для посевов, а скотоводам требуются пастбища для скота. Споры из-за земель учащались.

Предметы из погребения медного века. 0бнаружены советскими археологами на Кавказе



Схема владений родовой общины. Объясните ее

Зарождение металлургии. Огромное значение для развития производительных сил материальной культуры человечества имело освоение и распространение металлургии. С самородным металлом (медь, золото, метеоритное железо, свинец) люди были, судя по археологическим находкам, знакомы в каменном веке. Самородки использовались как украшения, амулеты и т. п. В глубокой древности были открыты способы холодной ковки металлов, но самородки встречались редко, и это не могло иметь хозяйственного значения. Искусство выплавки металла было открыто, скорее всего, случайно. Куски руды, попавшие в костер или в печь при керамическом производстве, могли натолкнуть на мысль о металлургии.

Начало обработки металлов зародилось в местностях, где имелись выходы на поверхность рудных пород. Но где и когда это произошло не известно. Существует предположение, что родиной металлургии была область от Закавказья до Малой Азии, хотя месторождения меди есть в Карпатах, на Балканах, Кавказе, Алтае и Тянь-Шане и Урале. Что касается времени возникновения металлургического производства, то с каждой новой археологической находкой его приходится удревнять. К VIII тыс. до н. э. (то есть когда в большей части обитаемых земель еще бытовали мезолитические культуры) относятся слои памятника Чайеню-Тепези в Анатолии (Турция), где были найдены медные и бронзовые бусы, четырехгранное шило и проволочные булавки. В VII тыс. до н. э. металл добывали и обрабатывали обитатели поселений Чатал-Гуюк (Турция). В слоях поселения Ярым-Тепе I в Синджарской долине (Ирак), датируемых VI тыс. до н. э., найдены медные украшения и шлаки от выплавки металлов.

Самородная медь очень редка и поэтому, когда ее стало не хватать, люди начали ее добычу с помощью огня. Участок, на котором находилась руда, нагревался кострами, после чего поливался водой; руда растрескивалась и затем добывалась с помощью костяных копалок, а большие куски откалывались каменными топорами. Ударами руда отделялась от вмещающих ее пустых пород. Сырье транспортировалось в медеплавильные центры. Здесь выплавляли металл самыми примитивными способами: руду складывали в кучу, обкладывали дровами и поджигали. Таким образом, химический состав и свойства готового металла зависели от состава руды, примесей и их количества, а также от температурного режима плавки.

Надо отметить, что руда могла иметь разные примеси, вследствие которых выплавлялась не чистая медь, а некоторые сорта бронзы. Традиционно считается, что человек научился делать сплавы меди с примесями (лигатурой), чаще всего мышьяка, сурьмы и свинца. Позже (примерно в III тыс. до н. э.) человек создал «классическую» бронзу – с добавкой олова. Можно выделить четыре основных этапа в развитии медной металлургии: холодная (затем и горячая) ковка, литье самородной меди, выплавка меди из руды (это начало собственно металлургии), бронзовые сплавы на медной основе.

Несмотря на преимущества меди и особенно бронзы, металл не только не вытеснил камень, кость и дерево при производстве орудий труда, но оставался до бронзового века довольно редким и дорогим материалом. Можно добавить, что долгое время медные изделия были в основном мелкими – иглы, шилья, украшения, ножи, причем медные орудия повторяли форму каменных. К концу энеолита начинают производить массивные медные изделия сначала методом ковки, позднее литьем. Следующий период называется бронзовым веком и его хронологические рамки для каждой территории определяются отдельно.

При литье на изделие затрачивается меньшее количество металла, формы орудий становятся изящнее. Отливаются топоры, молоты, иглы, шилья, долота, пробойники, украшения. Для отливки требуется температура более 1000 градусов. Ко III–II тыс. до н. э. металлургическое производство несколько усовершенствовалось. Выплавка бронзы стала производиться в печах, на угле, что улучшило восстановительный процесс. Совершенствовалось литье, в том числе по восковой модели, улучшились приемы ковки, чеканки и закалке бронзы.

Но переход к оловянистой «классической» бронзе вызвал определенные трудности, связанные с добыванием олова, которое встречает довольно редко. Его месторождения находятся далеко от древних металлургических центров. Для преодоления этих трудностей потребовалось расширение торговых связей, транспортных средств и т. п., что, в свою очередь, приводило к дальнейшему развитию производительных сил.

Наряду с медью и бронзой человек знал и использовал другие металлы: свинец, золото, серебро. Но область применения свинца в то время была ограниченной. Драгоценные металлы вследствие их высокой стоимости употреблялись только для украшений, древние мастера достигли в их обработке высокого совершенства. Они умели изготавливать литые вещи, украшать их чеканкой, покрывать поверхности изделий из более дешевых материалов тончайшими золотыми листочками. Знали они и сплав золота и серебра – электр, который был довольно широко распространен (встречается такой сплав и в природе).

Бронза принесла новый уклад жизни. Новые орудия и оружие, освоение новых ранее непригодных земель, усиление подвижности населения, расширение обмена, особенно, металлом сопровождалось усложнением социальной структуры общества, расширением неравенства, увеличением количества военных конфликтов, зарождением рабства. Территории, находившиеся вблизи месторождений меди, опережали в своем развитии остальные области. И только появление железа ускорило прогресс, и новый металл стал с I тыс. до н. э. основным материалом для изготовления орудий труда и вооружения, вытеснив, наконец, камень, кость, медь и бронзу.

Знакомство человека с железом произошло задолго до этого. Не говоря уже о метеоритном железе (возможно и о самородном), которое умели выплавлять в III, а может быть, и в IV тыс. до н. э. Но оно встречается еще реже меди, и первые железные вещи были редкими и дорогими, использовавшимися для украшений наравне с драгоценными металлами. Известны случаи инкрустации железом золотых украшений и парадной посуды. Широкое распространение железа как массового дешевого материала произошло на рубеже II и I тыс. до н. э.

Самые древние находки производства железа зафиксированы на территории Иранского Азербайджана, они датируются около 2800 гг. до н. э. Опыт плавки меди позволил человеку освоить выплавку железа, хотя для этого требуется более высокая температура. Чтобы извлечь железо из руды, древние металлурги нашли выход – восстановление металла с помощью вдувания кислорода в печь во время варки железа («сыродутный способ»). Для этого использовали небольшие печи, в которых металл, можно сказать, варился, а не плавился. В процессе выплавки все посторонние примеси и пустая порода всплывает вверх (это шлак), а металл скапливается на дне печи в виде губчатой массы, насыщенной жидким шлаком (крица). Такой металл был мягким, поэтому его неоднократно проковывали. Но все равно железо оставалось мягче бронзы. Только освоение таких технологических процессов как науглероживание (цементация), закалка и отпуск, позволило железу взять вверх над бронзой.

Кроме твердости у железа был еще одно очень важное преимущество: железная руда встречается практически везде, в том числе в болотах, лесной зоне, горных районах и т. д. Бедные медью страны быстро догнали в своем развитии другие территории. На смену бронзовому веку приходит железный век.

Итого:

Освоение выплавки металлов стало крупнейшим техническим достижением человека в эпоху энеолита и бронзового века, но настоящая техническая революция произошла лишь с освоением металлургии железа в конце II тыс. до н.э. Железная руда встречается чаще, чем медная, – поэтому железо стало широко распространенным металлом. Металлургия ускорила прогресс общества, улучшение обработки земли, выделение ремесла в самостоятельное производство, развитие торговли и применение металлов в военном деле, стимулировали складывание классового общества и появление государства.



Рекомендуем почитать