CC BY
40Шш
Александр Дмитриевич Данилов,
ведущий инж енер отдела мет аллургииИнститут а физико-технических проблем Севера им. В. П. Ларионова СО РАН (г. Якутск).
В связи со строительством в Южной Якутии металлургического комплекса приобретает все большую актуальность вопрос о возможности выплавки железа из местного железорудного сырья древним сыродутным методом прямого его восстановления. Для этого необходимо провести исследования по изучению забытых технологий железоплавильного и кузнечного дела якутов.
Воссоздание по крупицам конструкции печи якутских мастеров позволило бы, используя древнюю технологию, изготовить булатную сталь, не уступающую стали древнеиндийских, японских и европейских мастеров. Следует отметить, что, несмотря на повсеместное использование железа, способ получения его непосредственно из руды после бронзового века (конец 4 ? начало 1 тыс. до н. э.) не менялся, пока в Европе в XIII в. не изобрели доменную печь. Такой способ назывался сыродутным, так как болотную или луговую руду закладывали в обмазанную глиной яму вместе с древесным углем, а затем вдували неподогретый воздух через отверстие в нижней части ямы. На раннем
А. Д. Данилов
этапе использовались ручные меха, а позднее ? механические. Результатом всех этих процедур было превращение окиси железа в металл. В процессе выплавки шлак (пустая порода) стекал вниз, а на самом дне печи скапливались зерна железа, которые слипались, образуя раскаленную добела крицу. Ее вынимали, быстро проковывали, отжимая шлак, что приводило к образованию монолитного куска железа лепешкообразной формы.
Если мы восстановим эту древнюю технологию, то извлечем много пользы и для современной металлургии, опираясь на опыт своего народа. В Японии, например, где металлургия считается одним из самых развитых производств в мире, древнюю технологию получения и обработки высококачественного железа сохранили до наших дней.
В Якутии традиционное кузнечное дело можно разделить на собственно кузнечное и ювелирное, а также железоделательное производство. Это разделение довольно условно. В XVIII ? XIX вв. были кузнецы-универсалы, успешно занимавшиеся всеми видами кузнечного дела.
На фото вверху ? внут реннее пространство плавильной печи, сложенной по ст арой технологии якутских мастеров. На ее днище ? древесный уголь, справа видна фурма.
Руда, добытая в долине р. Лют енги.
К XXI в. объем и качество кузнечного дела снизились. Железоделательного производства, можно сказать, не существует, хотя отдельные мастера пытаются возродить традиционную технологию. По сведению историков и путешественников, якуты занимались кузнечным делом с давних пор. В XVII в. кузнецы изготавливали различные бытовые предметы [1].
Железную руду собирали на берегах Лены, Алдана, Вилюя и других рек. На железоплавильное дело затрачивалось много сил и времени, поскольку оно требовало заготовки большого количества сухой доброкачественной древесины. По сведениям исследователей, во второй половине XIX в., когда производство железа в Якутии было наиболее развито, вилюйским плавильщикам (тимир уустара) удавалось добывать ежегодно около 30 тысяч пудов железорудного сырья, а в Якутском округе вблизи р. Буотума - 6 тысяч пудов [2].
Для поиска месторождений железной руды, ее сбора и плавки по старой технологии в июле и августе 2009 г. были сформированы две экспедиции. Первая отправилась в Таттинский улус, где в XVIII ? XIX вв. развивалось железоплавильное дело, вторая ? на р. Лютенгу в Ханга-ласский улус.
В состав первой экспедиции были включены Б. Ф. Не-устроев (Мандар уус), кузнец седьмого (высшего) разря-
Процесс прокалки руды.
да Н. К. Слепцов, кузнец народный мастер С. К. Билюкин, кузнец Е. В. Романов, фотограф-оператор, историк П. Р. Ноговицын, ученый-исследователь, д.ф.н., профессор К. Д. Уткин, а также автор этих строк.
Основные этапы работы экспедиции включали: ? исследование местности на содержание железорудных пород;
? подготовительные работы для производства плавки: изготовление древесного угля, прокалка и дробление руды;
? сооружение плавильной печи старой конструкции и плавка железной руды.
Для поиска железорудных пород выбирались участки, на которых в давние времена местные мастера вы-плавл яли железо и изготовляли из него различные орудия труда и вооружение: косы-горбуши, пешни, пальмы (батыйа), наконечники стрел и копий, броню (куйах) и др. По данным исследователей, получаемое таттинскими плавильщиками железо было высокого качества. Участник экспедиции К. Д. Уткин отмечал: «Некоторые кустари достигали значительного совершенства в своем ремесле и делали нарезные ружья с большой т очнос-тью попадания» [2, стр. 9].
В ходе первой экспедиции собраны и исследованы образцы горных пород. Работа проводилась с использо-
Ямный способ получения древесного угля: а ? яма с послойно укладываемыми дровами;
б ? яма перекрыта железом и землей.
Гот овый древесный уголь. Найденные остатки фурмы.
ванием металлоискателя, что несколько сократило площадь поисков. В течение пяти дней по берегам рек Амги и Алдана было собрано около 200 кг железной руды, которую перевезли в с. Ытык-Кюель в мастерскую С. К. Билю-кина. Образцы этой руды тестировали магнитом для предварительных расчетов уровня содержания железа.
Подготовка собранного материала к плавке заключалась в прокалке (обжиге) и дроблении. Пожог заготовленного сухостоя (листвяка) для получения древесного угля, необходимого при плавке, производили ямным методом: дрова загружали послойно, доступ воздуха сверху перекрывали железным листом, с краев насыпали землю. Всего было получено 50 мешков угля.
Один из важных этапов работы - сооружение плавильной печи по старой технологии якутских мастеров. Это заняло трое суток. Наконец, 12 июля члены экспедиции приступили к выполнению главного этапа - плавке руды. На одну такую операцию использовалось 20 кг руды (порциями по 3 кг) и 6 ? 7 мешков угля. Из четырех плавок только две последние дали железо (1,2 кг). Образовавшаяся трехкилограммовая крица (твердое губчатое
железо со шлаковыми включениями по порам и полостям) была раздроблена и переплавлена повторно.
Результаты плавок, подтвердившие расчетные данные, показывают, что из отобранной в ходе экспедиции железной руды получается неплохой выход железа. Для более детальных выводов необходимо сделать анализы образцов руды и металла в лабораторных условиях.
Вторая научная экспедиция работала в Хангалас-ском улусе с 11 по 16 августа 2009 г. В состав экспедиции вошли А. Д. Данилов (руководитель), первый заместитель главы Хангаласского улуса Н. И. Гоголев и кадровый охотник С. Д. Лебедев (проводник). Основными этапами работы были исследование местности на содержание железорудных пород и поиск железорудного сырья, а также памятников черной металлургии якутов.
С. Д. Лебедев показал места, где в XIX ? XX вв. якутские кузнецы добывали и плавили руду. Здесь найдены и исследованы обломки плавильных печей, фурмы для поддува, большое количество шлака и других остатков плавильного производства. Обнаруженная деревянная избушка, которая превратилась в развалины, была ког-
Плавильная печь, сооруженная Полученная крица ? губчат ое железо.
в полевых условиях.
да-то, по-видимому, хозяйственной или жилой постройкой.
Участники второй экспедиции обследовали местность Бердигес-тях по р. Лютенге. До Бердигестяха добрались на машине УАЗ по бездорожью. Затем около 10 км на лошадях продвигались по непроходимой тайге. По пути в трех километрах от Бердигестяха обследовали местность, где в давние времена получали железо из руды. Здесь были найдены остатки фурм для рудоплавильных печей и глиняные ообломки их стенок. Обнаружено также множество бугров шлака.
В восьми километрах от Бердигестяха на обвалившихся стенках воронки диаметром более 15 м мы нашли остатки печи, древесного угля и известняка. По нашему предположению, известняк применялся для постройки стенок печи, а также в качестве раскисляющего флюса. Недалеко от этой воронки (примерно в 1 км) найдено место с множеством ям разного размера, где, по-видимому, добывали и прокаливали руду.
Таким образом, в ходе двух научно-поисковых экспедиций нами сделана первая попытка обследования отдельных местностей в Таттинском и Хангаласском улусах, где залегают железосодержащие руды. Предстоит большая работа по исследованию территорий в других районах: Мегино-Кангаласском, Чурапчинском, Нам-ском, Горном и др. Это те районы, где предки якутов тра-
Плавильная печь в лаборат ории Инстит ута физико-т ехничес-ких проблем Севера им. В. П. Ларионова СО РАН.
диционно занимались кузнечным делом.
Результаты проведенных анализов выплавленного нами железа показывают, что получился передельный чугун (Татта) (табл. 1). Отметим, что в мае 2009 г. в лаборатории металлургии Института физико-технических проблем Севера им. В. П. Ларионова СО РАН было получено около 2 кг железа из Бу-отамской руды. По химическому анализу ? это сталь хорошего качества (табл. 2, 3). Предполагается проведение механических испытаний и металлографических исследований полученного железа в лабораторных условиях
В настоящее время ведутся работы по созданию износостойких легированных сталей и сплавов из местного сырья для изготовления, например, режущих накладок ножей и клыков землеройной, а также траков гусеничной техники, брони для насосов рудной пульпы в обогатительном цикле горнодобывающего производства.
Литература
1. Иванов В. Н. Социально-экономические отношения у якутов XVII в. - Якут ск, 1966. - 424 с.
2. Уткин К. Д. Черная мет аллургия якутов вт орой половины XIX ? начала ХХ вв. ? Якут ск, 1992. ? 88 с.
Таблица 1
Данные анализа металла из таттинской руды месторождения Чыныллай
Среднее C Si Mn Cr Ni
содержание 4,150 0,030 0,012 0,100 0,050
элементов , H S Со Cu Fe
% 0,040 0,010 0,013 0,120 ост
Таблица 2
Спектральный анализ химического состава металла из руды Буотаминского месторождения (первый выход). Выполнен на приборе WAS FAUNDY MASTER (Германия)
Среднее содержание элементов, % Fe 98,3000 С 1,2100 Si 0,0405 Mn 0,0270 P 0,0181 S 0,0300 Cr 0,0030 Mo 0,01123
Ni 0,0851 Al 0,0022 Co 0,0099 Cu 0,1740 Nb 0,0056 Ti 0,0020 V 0,0023 Pb 0,0500
Sn 0,0061 B 0,0010 Ca 0,0005 Zr 0,0034 As 0,0079
Таблица 3
Спектральный анализ химического состава металла из руды Буотаминского месторождения. Выполнен на приборе WAS FAUNDY MASTER (Германия)
Среднее Fe C Si Mn P S Cr Mo
содержание 98,7 0,115 0,599 1,17 0,0666 0,0610 0,0514 0,19
элементов , N i Al Co Cu Nb Ti V Pb
% 0,230 0,0629 0,280 0,0335 0,0533 0,0376 0,0339 0,119
