Обжиг и плавка руды


 

Добытая с таким трудом оловянная руда подвергалась отжигу в специальных печах для удаления вредных примесей железа и свинца, которые часто присутствовали в россыпях касситерита в виде сульфидных включений. Оловянные руды с большим количеством примесей железа и свинца приобретают характерный синеватый оттенок, за что и получили у металлургов средневековой Европы название «синие руды».

В процессе отжига частицы оловянной руды, всё ещё содержавшие большое количество легкоплавкой пустой породы, спекались. Полученный спёк дробили и ещё раз осуществляли цикл обогащения для выделения богатого оловом концентрата.

Подготовленная к плавке руда перерабатывалась в металл в два этапа. Сначала выплавлялось черновое олово. Для этого устраивалась печь особой конструкции, высокая и узкая, с осадительной камерой для улавливания оловянной пыли и возгонов. Горн печи изготовлялся из плит твёрдого песчаника, причём поду придавался небольшой уклон, чтобы выплавляемый металл мог естественным путём стекать через выпускное отверстие в передний горн.

Печь для отжига оловянной руды (а) и печь для плавки чернового олова (б): печь А; В – выпускное отверстие; С – передний горн; D – его выпускное отверстие; Е – шлак; F – изогнутый лом; G – нижний горн; Н – стенки дымохода; I – метла; K – медный лист; L – решетка из олова; М – железное клеймо; N – молоток

Внутреннее пространство печи представляло собой четырёхугольную усечённую пирамиду с малым основанием внизу. Высота печи достигала трёх метров, а размеры внутреннего сечения составляли около 0,6 х 0,4 м вверху и 0,4 х 0,2 м внизу. Над печью устраивались две сводчатые стены, формировавшие осадительную камеру. Стены осадительной камеры и дымоходов покрывались медными листами для облегчения осаждения олова из возгонов. Отходящие газы покидали печь через узкие отверстия или трубы в крыше.

Загружали в печь смесь оловянной руды и древесного угля в пропорции 1:1 по объёму. При этом уголь предварительно тщательно промывался в бочке для очистки от гравия, земли и других примесей, которые могли в ходе плавки забивать выпускное отверстие и загрязнять металл. Огромное значение имел режим подачи дутья: «Так как сильное пламя плавильщикам не нужно, то нет необходимости вводить насадки мехов в бронзовые или железные трубы; достаточно вставить их в отверстие в стене печи. Чтобы пламя было не слишком сильным, насадки делают широкими; при слишком сильном пламени олово будет не выплавляться, а поглощаться огнём и превращаться в золу».

Интенсивность подачи дутья определялась еще и размером проплавляемых фракций руды: «Если плавильщик недостаточно опытен и плавит одновременно оловянные камни разных размеров: крупные, средние и очень мелкие, то значительная часть олова может потеряться. Происходит это потому, что пока расплавятся крупные или средние камни, мелкие или сгорают в печи, или, вылетая из неё, не только осаждаются на стенах, но и падают в пылеосадительную камеру. Поэтому опытный плавильщик ведет плавку раздельно... При ведении плавки мелкой руды применяется слабое дутьё мехов, средней – дутьё умеренной силы, а крупной – наиболее сильное дутьё. Прилежный и опытный плавильщик имеет наготове мётлы, которыми он обметает стены над печью».


Не менее важно было умело отделить расплавленное олово от шлака, непрерывно вытекающего из печи вместе с металлом. Нахождение расплава металла внутри печи даже самое короткое время приводило к большим потерям олова вследствие угара, поэтому конструкция печи должна была способствовать свободному удалению продуктов плавки из агрегата. Для разделения металла и шлака применялся передний горн, снабжённый канавой для отвода шлака. Агрикола описывал его следующим образом: «С одной стороны переднего горна делается низкая стенка, на которую кладётся измельчённый древесный уголь. С другой стороны горна имеется уклон для стекания шлаков. Как только олово начинает течь через выпускное отверстие, плавильщик сбрасывает на передний горн со стенки некоторое количество измельчённого древесного угля, благодаря чему происходит отделение шлаков от расплавленного металла, а сам металл закрывается так, чтобы даже малейшая часть его не могла улетучиться с дымом. Плавильщик периодически открывал ломом выпускное отверстие переднего горна для того, чтобы олово стекло в тигель, а затем вновь закрывал его чистой или смешанной с измельчённым древесным углем глиной».

Чтобы олово не застывало, тигель заполняли раскалёнными углями. Чистый металл разливали на толстые медные плиты. Однако обычно металл был настолько загрязнен примесями, что его нельзя употребить в дело. Тогда из него формировали ковриги (чушки) для переплавки в рафинировочной печи.

Плавка продолжалась 3–4 дня, после чего печь вскрывали со стороны мехов. Из печи и осадительной камеры извлекали оловянные настыли и мелкие оловянные шарики из швов футеровки. Впоследствии эти материалы вместе с рудой снова загружали в плавильную печь. В переработку шли и шлаки, и огнеупорная футеровка печи: «Собранные шлаки железной лопатой загружают в небольшое корыто, выдолбленное из древесного ствола, и очищают от угля. После этого их дробят прямоугольным железным молотом и переплавляют со следующей партией мелкой оловянной руды. Иногда шлаки трижды дробят в мокрой толчее и столько же раз их переплавляют. В мокрой толчее дробят также глину, которой футеруются печи, а также настыли, в которых часто содержатся нерасплавленные мелкие куски оловянной руды или расплавленные только наполовину и, кроме того, шарики из олова».

Печь для рафинирования чернового олова: А – горн; В – передний горн; С – дрова; D – ковриги; Е – черпак (ковш); F – медный лист; G – прутки; Н – железные клейма; I – деревянный молоток; K – чушка олова; L – лопата

 

Чушки чернового олова переплавляли в горнах, построенных из песчаника и обмазанных глиной. В горн помещали сухие поленья попеременно в «стоячем» и «лежачем» положении, на которые укладывали чушки чернового олова общей массой до 600 кг. После воспламенения поленьев расплавленный металл стекал в тигель, причём чистое олово, не загрязнённое примесями (главным образом, железом, свинцом и медью), скапливалось в верхней части тигля. Чистое олово разливалось мастером в прутки на тонких медных листах, а загрязненное вновь поступало на переплавку.

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ