Выплавка меди по Агриколе

Как я уже
описывал
, в медный век медь была гадкого качества.

В Древнем Египте великолепно волочили проволоку из золота или даже серебра — но с медью это не получалось.

Однако, уже в Римской Империи выплавка металлов поднялась на новую высоту, но была ли там медная проволока — я не нашел сведений. Если посмотреть на весь список медных артефактов Римской Империи, то они разделены bcnjhbrfvb на три группы «литье», «ковка» и «неизвестно» (примерно 20% артефактов). При этом именно медных вещей фактически не осталось — либо бронза, либо латунь (вполне понятно почему, это описано в статье про медь).

Ситуация усугубляется тем, что письменных источников о технологиях меди Римская Империя не оставила. Первым таким трактатом стали 12 томов Георгия Агриколы «О горном деле и металлургии», 1556 года.

Давайте посмотрим, какую именно медную технологию предложил нам Георгий Агрикола…

Разбираться в творении Агриколы непросто.

С одной стороны — он оставил исчерпывающее описание печей и инструментов для работы, а с другой стороны — у него описание не делится на выплавку разных металлов, у него идет исключительно «выплавка руд». При этом его описание — итерационное. То есть берется руда и выплавляется. А уже судя по богатству руды и ее составу вносятся изменение в технологию плавки.

То есть, если сравнивать с современными технологиями, это два типа наводки ракеты — по датчикам GPS и управление по самонаведению или радиолокации.

В первом случае — мы знаем точные координаты цели и отправляем туда ракету. Ракета знает где она находится по этому же GPS и рассчитывает оптимальный маршрут к цели. Это современные методы выплавки, когда мы знаем что именно и в каких концентрациях укладывается в печь, имеем точную температуру в градусах и знаем теплотворную способность кокса. Мы можем все рассчитать заранее и получить именно то, что требуется.

Второй случай — управление по радиолокации. Ракета выпущена в сторону локатора РЛС. Ракета не знает где она находится и не знает где находится цель. Но в каждый момент времени она получает поправки и доворачивает пока не попадет куда требуется. Это методы плавки по Агриколе. Мы не знаем, что засыпаем в печь и мы не знаем что получиться из литника, вплоть до того, что металл вообще не пойдет. Но методом итераций мы доводим технологию до стабильного результата, и весь смысл Агриколы — он описывает что нужно рулить.

Конечно, такая аналогия верна только в самом-самом первом приближении. В реальности две стратегии смешиваются и истина где-то посередине. Поэтому перекопаем Агриколу и найдем место где более-менее описан рецепт. Ситуация усугубляется тем, что по прочтению Агриколы возникает впечатление — у него главной целью была выплавка золота, ну или серебра на худой конец. А медная руда содержит серебро в большинстве случаев (пусть даже в следовых количествах) и поэтому большая часть рецепта — выплавка серебра из медной руды.

Итак, цитируем рецепт:

К смеси, состоящей из трех частей обожженной свинцовой или медной руды и одной часто сырой руды, добавляют концентраты, полученные промывкой этой же руды, и шлаки. Все это закладывают в печь с постоянно открытым выпускным отверстием. Из этой шихты получают штейн, охлаждают его водой и обжигают. Четыре части его смешивают с одной частью сырых колчеданов и переплавляют в той же печи. Из этой шихты опять получают штейн.

….

Если в нем содержится больше количество меди, последнюю извлекают непосредственно после отжига и повторной плавки. Если же в штейне содержится немного меди, то он подвергнется обжигу, но плавка его производится с добавлением небольшого количества мягкого шлака. При этом способе расплавленный свинец на переднем горне поглощает серебро. Из колчеданов, плавающих поверх переднего горна, в третий раз делают штейн и, после обжига и плавки, из него извлекают медь.

….

Чистая медная руда независимо от того, имеет ли она цвет меди, окрашена ли малахитом или азуритом, имеет ли цвет свинца, коричневый или черный цвет — плавится в печи, выпускное отверстие которой закрывается лишь на весьма короткий срок или же постоянно открыто … Если руда содержит много серебра, то большая часть его поглощается расправленным свинцом на переднем горне; остаток же вместе с медью продается владельцу завода, где отделяют серебро от меди.

….

В случае, если такая руда содержит некоторые ископаемые вещества, трудно поддающиеся плавке, как то: колчеданы, цинковые (или кобальтовые) руду, или же представляют собой руду, из которой получают железо, то к ней добавляют сырой легкоплавкий колчедан и шлаки и ведут плавку на штейн. Последний обжигается столько раз, сколько требуется, а медь извлекают из него путем повторной плавки. Если же в штейне содержится некоторое количество серебра, для извлечения которого нужен свинец, то последний прежде всего помещают на переднем горне и, будучи расплавлен, он поглощает серебро.

….

Сырая медная руда низшего качества, имеющая пепельный цвет, или пурпурный, или же черноватый или местами синий, плавится по способу, принятому в Тироле в печи с постоянно открытым выпускным отверстием. К сырой медной руде, взятой в количестве, достаточным для наполнения 18 сосудов (по семь римских модулей), добавляют три тачки свинцовых шлаков, одну тачку сланцев, 20 фунтов легкоплавких камней, а также немного концентратов, полученных из медного шлака и настылей. Все это он плавит в течении 12 часов и получает 6 центнеров первичного штейна и 1/2 центнера смеси, скапливающейся на поду переднего горна и представляющий собой наполовину сплав меди с серебром. В каждом центнере штейна содержится 1/2 фунта серебра.

….

Второй плавильщик извлекает серебро из первичного штейна, переплавляя его со свинцом … Смесь плавят в течении 12 часов и получают 13 центнеров третьего штейна и 11 центнеров смеси меди, свинца и серебра.

….

Третий плавильщик берет 11 тачек третьего штейна, добавляет три тачки трудноплавких шлаков с незначительным содержанием серебра вместе со шлаками, полученными при плавке второго штейна, и концентратами, полученными от промывки настылей, обычно образующихся в это время. После плавки этой шихты получают 12 центнеров четвертого штейна, имеющего название «твердого штейна» и 15 центнеров трудноплавких шлаков. Эти штейны первый и второй плавильщик добавляет к первому и второму штейну при их переплавке. Из 11 тачек четвертого, твердого штейна после трехкратного обжига получают так называемый последний штейн, 1 центнер которого содержит только 1/2 унции серебра. Эти шлаки, как я уже сказал, третий плавильщик добавляет при переплавке третьего штейна.

Из последнего штейна после трехкратного обжига и переплавки получают черновую медь, из которой получают чистую медь … Полученные ковриги после семикратного обжига переплавляются, при этом выделяется медь. Ковриги из меди переносят в другую печь, где подвергают плавке в третий раз для того, чтобы в материале, полученном на поду печи содержалось больше серебра, чем в верхней части.

Итак, что можно сказать по этим рецептам?

Во-первых — для выделения серебра к медной руде добавлялся свинец, и часть свинца оставалась в меди. Свинец в малых количествах не влияет на качество оловянной бронзы, но в латуни или в чистой меди он сильно портит качество.

Во-вторых — основные техпроцессы это обжигание-плавка-обжигание-плавка. Обжиг нужен для того, чтобы некоторые вещества выделились в газовую фазу и улетели (например, мышьяк), чтобы некоторые компоненты окислились и перешли в другую форму и чтобы в из карбонатов удалить углекислоту (перевести в углекислый газ). Поэтому так часто обжигают промежуточный штейн и поэтому шлак используют много раз — чтобы он впитывал примеси.

Ну что же, мы в результате имеем медь.

Это не чистая электролитическая медь. И это даже не химически чистая медь. В ней хватает висмута и свинца, чтобы создать проблемы при волочении проволоки. Однако. скорее всего проволоку сделать можно было бы. Не очень тонкую, но возможно.

Хотя есть также подозрения, что такая медь обрабатывалась никак не лучше римской. Историки на эту тему почему-то молчат, видимо именно историей технологий мало кто занимается.

В любом случае попаданцу придется освоить хотя бы химические методы очистки меди, если его цель — не проволока, а провод.