Развитие металлургии в России

Несмотря на то, что использование недр в древней Руси уходит своими корнями в далекое прошлое, первые сведения о добыче и обработке металлов и других полезных ископаемых появились лишь в начале XV века.

Известно, что уже в X-XIII вв. на территории древней Руси добывали соль, строительный камень, минеральные краски, цветные и драгоценные металлы. О «ковалях» (кузнецах) и железных изделиях имеются упоминания в Договорной грамоте князя Игоря (945г.), летописи Нестора (1096г.), послании Даниила-Заточника, житии Феодосия Печерского и других древних памятниках русской письменности. В этот период вплоть до татаро-монгольского завоевания развитие горнодобывающих промыслов было связано с самыми насущными практическими потребностями населения Русских княжеств. Разрабатывались залежи каменной соли в Предкарпатском прогибе, у Переславля-Залесского в Ростовском княжестве, в Костромской земле и у Белого моря (Ненокса). В XII-XIII вв. осваивались месторождения железа, преимущественно озерных и болотных (лимонитовых) руд, известных с глубокой древности на западе Полоцкого княжества, в Новгородской земле в окрестностях Новгорода, у Тихвина, Каргополя и вблизи беломорского побережья у Выгозера (рисунок 64). Обилие лесов позволяло нашим предкам использовать для выплавки железа исключительно древесный уголь.

Рисунок 64 - Добыча болотных железных руд.

В XII—XV вв. в центральных областях России добыча железных болотных руд достигала значительного уровня. В тот же период на территории Киевской Руси и в окрестностях Новгорода началась разработка месторождений неглубоко залегающих бурых железняков и коренных сидеритовых руд.

Древние рудокопы употребляли орудия из камня, дерева, меди, бронзы, рога и кости: деревянные и бронзовые клинья, каменные молоты, медные, бронзовые, каменные и роговые кайлы, каменные рудодробилки, деревянные лопаты. Добыча руд производилась небольшими группами людей, возможно, семьями, причем, по-видимому, осуществлялось разделение труда между мужчинами, добывавшими и дробившими крупные куски руды, женщинами, занимавшимися мелким дроблением, и детьми, доставлявшими руду на поверхность и работавшими в узких забоях, куда не мог проникнуть взрослый человек.

Поиски вели с помощью специальных щупов, разработку — лопатами и кайлами (рисунок 65). Один человек за день добывал примерно 750 кг руды. Для переноски руды использовались кожаные сумки, ивовые корзины, корыта. В качестве лестниц для спуска в шахты использовали зарубленные бревна и высеченные ступеньки. Освещали рудники лучинами или масляными лампами. Очень редко использовали крепления из каменных глыб.

а) б)

а) деревянная лопата; б) кайла бронзовая, длиной около 22 см

Рисунок 65 - Инструменты рудокопов

Дробленую руду обжигали в ямах на месте добычи и увозили, иногда на значительное расстояние, к селищам, где плавили в небольших горнах на древесном угле, применяя ручные воздуходувные меха (рисунок 66).

Рисунок 66 - Плавка металла

Позже племена Южного Урала освоили производство железа из местной болотной железной руды, а также из выходящих на поверхность бурожелезняковых руд (ныне Бакальский и Туканский железорудные районы). Руды, добываемые древними рудокопами, шли в плавку на месте.

В Алтайском и других сибирских архивах сохранились сведения о сотнях древних, так называемых чудских, копей, по следам которых в XVIII-XIX вв. были открыты и разведаны Зыряновское, Риддерское и многие другие полиметаллические месторождения.

Чудские рудокопы добывали богатые легкоплавкие руды в верхних горизонтах месторождений. Обнаружив выход на поверхность медной зелени, медной сини, охристых и кварцевых руд, они начинали открытые работы ямами-закопушками или рвами-разрезами. При этом богатая руда выбиралась, а порода и бедная руда выбрасывалась в отвалы, которые образовывали рядом с выработкой большие насыпи. Чудские отвалы служили ориентиром для рудоискателей XVIII-XIX столетий.

Когда разрезы, или разносы, как их называли раньше, достигали 8-10 м глубины, в наиболее обогащенных участках жилы - «гнездах» - открытые работы переходили в подземные - штольни, уклонки, шурфы. Подземные работы представляли собой неправильные ходы, повторяющие форму рудного тела, расширяющиеся в камеры до 3 м высоты в местах раздува жилы и суживающиеся в щели до 30 см высоты там, где жила начинала выклиниваться. В узких забоях могли одновременно работать 1-2 человека. Откачивать воду чудские рудокопы не умели, и ниже уровня грунтовых вод их выработки не спускались. Вентиляция осуществлялась естественным путем. Для освещения служил дневной свет, проникавший в неглубокие выработки, а в глубоких штольнях и шурфах - лучины и каменные плошки, в которые наливался жир и опускался фитиль (рисунок 67).

.

Рисунок 67 - Реконструкция металлургического процесса. Колодец и печь соединены воздуходувным каналом. На дно колодца помещали жертвоприношения богу Огня.

Поселение Аркаим

В Горной Шории и Кузнецкой котловине возникает значительный для своего времени центр железного производства. Шорские кузнецы снабжают железными изделиями другие районы Сибири и Джунгарию. Археологи неоднократно находили в Кузбассе, в отрогах Салаира и Кузнецкого Алатау остатки старинных железных копей и плавилен и древние железные изделия.

Добыча железной руды и производство железа у шорцев и других народностей Сибири представляло собой мелкое домашнее производство, в лучшем случае ремесло. Сверху горн покрывался небольшой круглой глиняной крышкой. В передней стенке горна было отверстие, которое на время плавки закрывалось камнем и замазывалось глиной. Сбоку к горну были присоединены два ручных воздуходувных меха. У горна работали два человека. Один нагнетал в печь воздух с помощью мехов, другой попеременно подбрасывал древесный уголь и мелко истолченную руду, причем руду засыпал понемногу с кончика ножа. После того, как было засыпано около трех фунтов руды, плавильщик, поработав еще некоторое время мехами, вынимал клещами вмазанный внизу камень, вытаскивал крицу и, поколачивая деревяшкой, очищал ее от приставшего угля (рисунок 68).

Рисунок 68 - Плавильный горн-домница

Начиная с Великого князя Ивана III, русские государи приглашали иностранных специалистов-рудознатцев. Снаряжались специальные рудосыскные экспедиции, перед которыми ставились определенные цели. Так, во второй половине XV в. по указу Великого князя Ивана III несколько экспедиций было отправлено за сокровищами Рифейских гор - так на Руси назывались Уральские горы.

Разорение страны в эпоху Смутного времени значительно задержало промышленное развитие государства. Основоположнику династии Романовых - Михаилу Федоровичу пришлось начинать свою деятельность в условиях упадка промышленности, в том числе и горно-металлургической. На рисунке 69 показан прообраз железоделательного завода 16 века.

Рисунок 69 - Плавильная печь. 16в.

Когда Россия оправилась от последствий военной интервенции шведов и поляков, поиски полезных ископаемых опять привлекли внимание правительства. Растущие потребности государства в минеральном сырье и рудах вынуждали еще интенсивнее развивать эти работы, опять же привлекая к ним иноземных специалистов, посылать специальные партии для отыскания руд.

В 1557 г. братьями Строгановыми были обнаружены и вскоре начали разрабатываться залежи озерных железных руд у Тотьмы на Сухоне. На этом же этапе вовлекаются в эксплуатацию месторождения нового типа железорудного сырья – бурых железняков у Каширы, Тулы, Калуги, Серпухова, на базе которых в 1632-1667 гг. возникли знаменитые Тульские «железоделательные» заводы. Их основателем был обрусевший голландский купец А. Виниус. В 1628 г. была найдена железная руда на р.Ницце, в 1635 г. - Кунжурское месторождение при р.Яйве. Другое месторождение железной руды находилось на юго-запад от Протвы, неподалеку от Малоярославца. Этот рудоносный район был известен очень давней разработкой, средоточием которой еще с начала XVI в. был г. Серпухов. Таким образом, в первой трети XVI в. к началу царствования Ивана IV Грозного можно видеть заметное расширение географии горного дела в нашей стране, выразившееся как в вовлечении в разработку новых видов полезных ископаемых в старых районах, так и в открытии и начале освоения месторождений на новых территориях (Усть-Цильма, Соликамск и др.). Но потребности Руси в железе и меди все еще не удовлетворяло отечественное производство, поэтому эти металлы по-прежнему приходилось закупать у шведов, голландцев и англичан.

Рисунок 70 - Подъем руды из шахты

Поиски руд на Урале и в Зауралье (Западная Сибирь) были особой заботой государей, правящих в XVI-XVII вв. Расширение Российского государства на восток (Урал и Сибирь) сопровождалось открытием многочисленных новых месторождений полезных ископаемых, прежде всего благодаря героическим усилиям русских землепроходцев: простых казаков, купцов, промышленников. Важнейшую роль в этом сыграл Сибирский приказ, созданный в 1637 г. и организовавший многочисленные экспедиции в восточные районы страны. Часто такие экспедиции проводились по заявкам и при участии «охочих людей» – стрельцов, казаков, крестьян, ремесленников, по своей инициативе отправлявшихся на поиски полезных ископаемых. На рисунках 70 и 71 и показаны рудничные работы 15-17 веков.

Рисунок 71 - Рудник 15-17 веков

На Урале был открыт ряд месторождений железных руд, на базе которых в середине XVII в. возникли первые небольшие металлургические заводы по выплавке чугуна на Туре, Исете, Чердыне. Почти до конца века они использовали относительно легкоплавкие бурые железняки, хотя еще в 1628г. около Невьянска были обнаружены более богатые, но тугоплавкие магнетитовые руды. В Мурзинских копях на западном склоне Уральского хребта проводилась добыча яшмы, агата, малахита и других цветных камней. Один из первых золотых рудников возник на Среднем Урале в верховьях р.Пышмы.

В 1662 г. Долматов монастырь заложил в устье р. Железнянка, правого притока Исети, железоделательный завод. В 1697г. на р.Сарали, был построен Саралинский казенный медеплавильный завод. В конце XVII в. недалеко от с.Елабуга был построен Уфимский (Елабужский) казенный железоделательный завод (рисунок 72).

Рисунок 72 – Железоделательный завод

Во второй половине XVII в. поисковое дело в России было настолько востребованным, что «охочим до него людям» давались различные льготы, благодаря чему большинство поисков проводилось по личной инициативе и на собственные средства этих людей.

Единого главного руководящего центра горной промышленностью до конца XVII в. в России не было. Управление горными делами велось через различные Приказы. Такое хаотическое состояние управления горным делом было весьма серьезным препятствием к распространению горного промысла. На местах управление горными делами и заводами было предоставлено воеводам тех округов, в которых руды открывались. В других же случаях, заводы поручались управлению частным лицам, которым они отдавались.

Однако, проводимая на протяжении целого столетия политика Московского государства, к концу XVII в. привела к необходимости создания единого руководства горнозаводскими делами. В 1700 г. из приказа Большой казны выделяется особый приказ Рудокопных дел, создание которого закрепляется специальным указом Петра I от 24 августа 1700 г. Указом, регламентирующим деятельность приказа Рудных дел, предписывалось во всех городах Московского государства «сыскивать золотых и серебряных и медных и иных руд, и кто найдет, тут же сообщать о том воеводам и приказным людям». Указ Петра I от 1700 г. об учреждении Приказа рудокопных дел положил начало проведению в нашей стране целенаправленной государственной политики в области поисков и разработки полезных ископаемых.

С преобразованиями петровского времени связано значительное расширение поисков и разведки месторождений полезных ископаемых. Рудоискательство стало рассматриваться как дело государственной важности. Привилегии 1719 г. для «всех охотников рудных дел» провозглашали свободу поисков и разработки полезных ископаемых, причем за открытия серебряных и медных руд обещались премии. Проводятся весьма значительные по тому времени разведочные работы в Европейской части России, на Урале и в Сибири, открывается ряд месторождений железа, цветных и благородных металлов, на которых организуются горные промыслы.

Об успехах русской металлургии в Петровскую эпоху свидетельствует и тот факт, что вместо ввозимых из Швеции 35 тыс. пудов железа к 1726 г. Россия могла вывозить только через балтийские порты свыше 55 тыс. пудов. С 1712 г. был прекращен ввоз в страну оружия из Европы, а к 1714 г. количество отлитых на русских заводах железных и медных пушек составляло несколько тысяч штук. К концу петровского правления экспорт русских товаров вдвое превышал импорт.

Рисунок 73 - Петр Первый (1682-1725)

Сам Петр I (рисунок 73) интересовался геологией и горными науками. Он изучал коллекции руд, минералов и окаменелостей, опыт работы рудников, организовывал экспертизы качества руд открываемых месторождений.

Царь лично поддерживал частное предпринимательство в горном деле, благодаря чему в стране к середине XVII в. появились крупные горнопромышленники - Демидовы, Строгановы, Осокины.

К началу XVIII века в европейской части страны вокруг большинства металлургических заводов леса были практически сведены из-за усиленного употребления древесного угля. Острая нехватка топлива дала толчок к началу разработки горючих полезных ископаемых. В 1723 г. экспедиция Г.Г.Капустина открыла первые залежи каменного угля в Донбассе. Крепостной крестьянин И.Палицын и рудоискатель М. Титов в 1722 г. открыли уголь в Подмосковье. В эти же годы М. Волков открыл каменный уголь на Томи. С 40-х годов стали добывать уголь на востоке Донбасса, торф на Неве, в Смоленской губернии и в Мещере. С 1771-1789 гг. разрабатывались угольные месторождения Кузбасса. Полукустарная добыча нефти (путем вычерпывания из колодцев) производилась на Ухте. Богатые залежи угля были открыты в районе Тулы, Канско-Ачинском бассейне, Черемхове, на Подкаменной Тунгуске и на Сахалине, но к их разработке приступили только на последующих этапах. В XVIII в. уголь вначале использовался в небольших масштабах для солеварен, мелких кузниц и только со временем начал широко применяться как основное энергетическое сырье в металлургии.

С развитием горного производства в России появляется необходимость в подготовке специальных кадров. Петр I поощрял организацию горнотехнических школ при заводах, стажировку молодых российских специалистов за границей. Так по повелению Петра I в 1709 г. в Невьяновке открывается первая горная школа. В 1721 г. в Кунгуре и Уктусе были открыты школы горных мастеров, которые в 1723 г. были переведены в Екатеринбург и преобразованы в училище, готовившее специалистов-горняков и разведчиков для Урала, Алтая и Сибири. Развитию горного дела способствовало также открытие в 1725г. Российской академии наук.

Выдающиеся деятели в области «устроения горных разведок и заводов», отец и сын - Никита и Акинфий Демидовы (рисунок 74) - на собственные средства осуществляли подготовку «горных людей» во Франции, Германии, Швеции и других странах. Огромный вклад в развитие горного образования внес В.Н. Татищев (рисунок 75). Он открыл две горнозаводские школы, освободил от рекрутства желающих учиться, направил в Швецию для обучения рудосыскному делу группу молодых людей, которые впоследствии стали первыми профессиональными российскими геологами.

Рисунок 74 - Никита Демидов, тульский кузнец и выдающийся русский горнозаводчик, построивший свой чугуноплавильный завод в Туле в 1696 г., (26 марта 1656г.-17 ноября 1725г.)

Достижения Демидовых в развитии металлургии в XVIII в. наглядно иллюстрируют, например, показатели роста производства чугуна на их уральских заводах. Уже в 1717г. Невьянский завод, достроенный Никитой Демидовым, производил 110 тыс. пудов чугуна из 135 тыс. пудов по всем его заводам, в 1725 г. – 323 тыс. пудов из 348 тысяч. В 40-е годы на уральских заводах выплавлялось 735 тыс. пудов чугуна.

Демидовых справедливо считают одними из основоположников горно-металлургической промышленности России. Построенные ими заводы уже в первой половине XVIII века давали продукции в четыре раза больше, чем казенные. Более того, благодаря Демидовым, уже в 30–х годах XVIII столетия Россия по масштабам производства железа обогнала индустриальную Англию и прочно заняла первое место в мире, удерживая это первенство до конца XVIII века.

Рисунок 75 - В.Н. Татищев

Подготовка горных инженеров началась в России в 1773 году в Горном училище (в дальнейшем – Горный кадетский корпус, Институт Корпуса горных инженеров, Горный институт) в Петербурге. Это высшее горное учебное заведение оставалось единственным до конца XIX века.

Особенно велик вклад выдающегося русского ученого М.В. Ломоносова в развитие отечественной науки о полезных ископаемых, их поисках и разведке.

Значительное влияние на развитие поисковых и горных работ в России оказал его труд «Первые основания металлургии или рудных дел» с приложением трактата «О слоях земных», изданный в 1763 г. В нем впервые дается определение рудных жил, приводятся характерные поисковые признаки рудных минералов и их спутников (рисунки 76,77).

В течение 18 века черная и цветная металлургия России находилась в состоянии быстрого подъема. На базе высокосортных руд и других видов сырья на Урале создается новый промышленный район. Первые металлургические заводы Урала были построены казной, затем в промышленное строительство были вовлечены Демидовы, Осокины, Строгановы и др. Промышленная продукция Урала быстро росла, и уже к началу третьего десятилетия XVIII в. Урал занимал ведущее место в России по количеству выплавленного чугуна, оставив позади старые, давно эксплуатировавшиеся районы Подмосковья, Тулы и Каширы. Так уже в 1720 г. на Урале было выплавлено 296163 пуда чугуна, в то время как все действующие предприятия центрального горнорудного района выдали только 120 000 пудов. В то же время Урал был единственным в стране районом, где производилась промышленная добыча меди.

Рисунок 76 - М.В. Ломоносов (1711-1765 гг.) Рисунок 77 - Титульный лист труда

М.В. Ломоносова «Первые основания

металлургии или рудных дел»

Вслед за залежами магнитного железняка, обнаруженными в 1696 г. в Верхнетурском уезде, были разведаны богатейшие месторождения железа г.Высокой у Нижнего Тагила, г.Благодать у Кушвы, г.Магнитной, а также в районах Качканара и Бакала. Большинство из них эксплуатируется с XVIII в. до настоящего времени. Первым металлургическим заводом, работающим на магнитных железняках, стал Невьянский, построенный в 1701г. и в следующем году переданный царским указом Никите Демидову. Его сын Акинфий основал на Урале в первой половине XVIIIв. 17 новых металлургических заводов. На базе бакальских руд в 1757-1762 гг. возникли Златоустовский, Усть-Катавский и другие заводы. В это же время были открыты и начали разрабатываться месторождения серебра и меди в Оренбуржье. Медь добывалась также в Башкирии (медистые песчаники), на Южном Урале около Миасса, на Северном Урале в бассейне р. Вишеры.

Рисунок 78 - Выксунский металлургический завод - один из старейших в России; построен в 1767г.

Во второй половине XVIII в. на Урале было построено 52 завода, в том числе 26 чугуноплавильных и железоделательных.

Урал стал основным горнопромышленным районом России, который в XVIII в. занимал монопольное положение по выплавке чугуна и меди, а по производству чугуна - первое место в мире. На заводах Урала в XVIII в. было произведено 30835760 пудов чугуна и 5398997 пудов меди, что составляло 42,3% чугуна и 67,5% меди, произведенных в России за этот период.

Рисунок 79 - Рудоприемная контора. Конец XVIII века

XIX век ознаменовался мощным скачком в развитии производительных сил большинства передовых стран Европы и Северной Америки, за которым в истории закрепилось название промышленной революции. Эта индустриальная перестройка охватила также и Российскую империю, особенно во второй половине века после отмены крепостного права.

Значительные успехи были достигнуты в области механизации горных работ (рисунок 80). Весьма большое распространение получает отбойка горных пород с помощью взрывчатых веществ. Большое значение имело изобретение в 1857 г. электрической, а затем пневматической бурильных машин, а в 1868 г. - динамита. Относительно широкое внедрение механического бурения и высокобризантных взрывчатых веществ для целей отбойки горных пород было осуществлено в России к концу 80-90-х гг. XIX века.

Рисунок 80 – Первый паровой экскаватор на железнодорожном ходу

В центральных районах европейской части страны продолжалась добыча железных руд. С середины XIX в. началась разработка бурых углей в районе Тулы. Эксплуатировались многочисленные залежи торфа на востоке Польши, у Новгорода, Твери, Тамбова и в других местах. Первые месторождения фосфоритов были установлены в Прибалтике, у Воронежа, в Прикамье, Приднестровье.

В XIX в. началась разработка железных руд Кривого Рога и марганцевых – Никополя (с 1886 г.), что способствовало созданию металлургического производства на Украине. Возросли масштабы добычи каменного угля, который начал теперь разрабатываться и на западе Донбасса (рисунок 81). В целом можно констатировать возникновение нового южного горнопромышленного центра в Европейской России.

Рисунок 81 - C таких землянок и мощного промстроя начинался Донецк в конце XIX века

В августе 1870 года на правом берегу реки Кальмиус, в семи километрах к югу от ст. Александровка Бахмутовского уезда Екатеринославской губернии Новороссийское общество начало строительство металлургического завода.

Рисунок 82 - Доменные печи металлургического завода. 1884г.

24 января 1872 года - начало регулярной выплавки чугуна - считается днем основания Донецкого металлургического завода. К этому времени на заводе были построены 24 пудлинговые и 13 сварочных печей, в 1874 году - прокатные станы для производства железных рельсов, полосового и сортового железа, в 1879 году - мартеновские печи. В 1876 году пущена доменная печь №2, а в 1880 - доменная печь №3. Уже в 90-х годах XIX века завод не только стал одним из крупнейших металлургических предприятий Российской империи, но и занимал первое место по выплавке чугуна и стали (рисунок 82).

По сравнению с крупнейшими центрами черной металлургии и каменноугольной промышленности в России - Уралом и Донбассом - выплавка чугуна и добыча угля в Алтайском округе производилась в ничтожных размерах. Так, за 1860г. на уральских заводах было выплавлено 14,5 млн. пудов, а на алтайских заводах – 97,8 тыс. пудов чугуна, каменного угля в Донбассе за 1860г. было добыто 6,0 млн. пудов, а в Кузбассе – 55,0 тыс. пудов. Все железоделательные заводы и угольные шахты Алтайского округа находились на территории современного Кузбасского экономического района - одного из основных центров угольной промышленности и черной металлургии в современной России.

Инженер-капитан А. Соколовский 2-й опубликовал в 1842г. в Горном журнале статью, где впервые пытается связать воедино данные о месторождениях каменного угля в Кузнецкой котловине, первый определяет границы «каменноугольной области» и предсказывает, что наличие здесь каменного угля и железных руд открывает возможности «для развития обширного заводского производства».

Регулярная добыча угля в Кузнецком округе началась с 1851г. на Бачатском месторождении, в 27 верстах к северо-востоку от Гурьевского завода. Добыча каменного угля тормозилась тем, что приписные крестьяне и урочники-углежеги в порядке повинности поставляли на заводы более дешевый древесный уголь. Поэтому не было стимулов для перехода на минеральное топливо. С падением крепостного права добыча каменного угля сразу стала расти. В 1859г. было добыто 27 тыс. пудов, в 1860г. – 55 тыс., в 1861г. - 230 тыс. пудов угля Бачатского и Афонинского месторождений.

Российская империя к концу XIX века твердо стояла на пути индустриализации, более полного вовлечения в сферу хозяйственной деятельности богатств ее недр, расширения минерально-сырьевой базы металлургической и топливно-энергетической промышленности.

С 60-х до начала 90-х годов XIX века добыча угля в стране возросла в 20 раз, выплавка чугуна более чем в 3 раза. В 1901 г. Россия вышла на 1-е место в мире по добыче нефти. Протяженность железных дорог за последние 15 лет XIX века увеличилась с 26 до 52 тыс. км. Благодаря строительству Великой Сибирской магистрали началось ускоренное развитие горнопромышленной отрасли в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке, но эти тенденции были прерваны Первой мировой войной и Октябрьской революцией и осуществились уже в советский и постсоветский периоды (рисунок 83).

Рисунок 83 - Кузнецкий меткомбинат им. И.В.Сталина в конце 30-х годов 20в.