Kő olvasztása. A kő olvadáspontja

A jól ismert „munkalapok” elmesélik látogatóinak, hogy Irán, Törökország és Görögország hegyei „ márvány, amelyet a VCC – a nagy kozmikus civilizáció – bombázása olvadt meg".
Érdekesek ott az iráni, törökországi és görögországi utazásokról készült fotók, de úgy tűnik, ott nincsenek vegyészek.
Én is messziről tisztelem a kémiát, de a "márványhegyek olvadásával" kapcsolatban nagy a kétely.

De sok minden nem világos, hogyan történik, a zárójelek nélkül márvány olvadása.

# Behistun_Inscription

Szilícium láva

Leginkább a Csendes -óceáni Tűzgyűrű vulkánjaira jellemző. Általában nagyon viszkózus, és néha még a kitörés vége előtt megfagy a vulkán szájában, ezáltal megállítja. A dugós vulkán kissé megduzzad, majd a kitörés általában egy heves robbanással folytatódik. Az ilyen láva átlagos áramlási sebessége több méter naponta, és a hőmérséklet 800-900 ° C. 53-62% szilícium-dioxidot (szilícium-dioxid) tartalmaz. Ha tartalma eléri a 65%-ot, akkor a láva nagyon viszkózus és lassú lesz. A forró láva sötét vagy fekete-vörös színű. A megszilárdult szilícium lávák fekete vulkáni üveget képezhetnek. Ilyen üveget akkor kapunk, ha az olvadék gyorsan lehűl, anélkül, hogy ideje lenne rá

Üveggolyó(ókori görög μάρμαρος - "fehér vagy fényes kő") egy metamorf kőzet, amely csak kalcit CaCO3-ból áll. Dolomit golyók keletkeznek a CaMg (CO3) 2 dolomit átkristályosítása során.
A márvány kialakulása az úgynevezett metamorfózis folyamatának eredménye: bizonyos fizikai-kémiai viszonyok hatására a mészkő (szerves eredetű üledékes kőzet) szerkezete megváltozik, és ennek hatására márvány születik.
Az építőipari gyakorlatban a "márványt" közepes keménységű metamorf kőzeteknek nevezik, amelyek polírozást igényelnek ( üveggolyó, márványos mészkő , sűrű dolomit, karbonát breccsa és karbonát konglomerátum).

Eddig a "márvány" szót különböző, egymáshoz hasonló fajtákra használták. Az építők márványnak neveznek minden tartós, csiszolt mészkövet. Néha egy hasonló fajtát összetévesztenek a márvánnyal. szerpentinit... A valódi márvány könnyű törésen a cukorhoz hasonlít.

A márvány kitermeléséről Iránban igen, az enyém:
Örömmel mutatjuk be az "Omarani Yazdbaf" nevű vállalatunkat - egy neves kőbányászati ​​vállalatot. Cégünk ónixot (világoszöld, fehér), márványt (krémes, narancssárga, piros, rózsaszín, sárga) és travertint (csokoládé, barna) termel ki.
---
Általában semmi sem világos - ki mászta meg a hegyet, és miért ütötte ki a domborművet a hegyben.

A bazalt egy kő. A bazalt kemény kő - így tűnhet annak a kívülállónak, aki először járt Sikachi-Alyanban, a hatalmas sziklákon ábrázolt híres sziklarajzokat nézve.

De miután alaposan tanulmányozta a kérdést, kiderült, hogy a bazalt nagyon eltérő lehet. Van bazalttufa is – ami nem is olyan kemény. Még 2012-ben személyesen végeztem egy kísérletet az egyik kő megrajzolásával kapcsolatban, amely messze van magától a komplexumtól. Egy enyhén kihegyezett kődarabbal pár perc alatt sikerült kb 1 cm széles és fél centi mély barázdát készíteni a sziklán! És ez a bazalt híres keménysége? Igen, nagyon erős képviselők vannak a parton, de ők kisebbségben vannak. És kiderül, hogy a legenda, miszerint a kövek "egykor puhák voltak", tarthatatlan. Hiszen most már puhák a kövek!

Emlékszem, sokáig bolyongtam közöttük, nem értve, honnan jönnek azok a furcsa csíkok a macskakövek tetején, mintha köszörűkkel vágták volna különböző irányba, vagy deszkákat fűrészeltek rájuk. Minden egyszerűnek bizonyult, és világossá vált, amikor kiderült, hogy a kövek puhák. Csupán arról van szó, hogy a helyi halászok gyakran vastag fémhuzallal kötik össze csónakjaikat, amelyek jelentős vízhullámok hatására folyamatosan dörzsölődnek a követ, végül megcsiszolják és barázdákat képeznek. Egyszerű vezeték!

Kiderült, hogy a múlt bármely halásza, aki sokáig ül a parton, egymás után vájhatta ki Sikachi-Alyan arcát - csak unalomból, semmi tennivalóból. Talán az volt a felismerés, hogy a bazaltkő az Amur partján egyáltalán nem szilárd, a kutatás első szokatlan eredménye. De a cikk még mindig nem erről szól...

Korábban már közzétettünk egy fényképet egy ugyanott, Sikachi-Alyanban talált kőről, amelyen egy szokatlan ösvény maradt, mintha ujjakkal rajzolták volna, ha a szikla puha, vagy mondjuk többször pálcával. Ehhez a példányhoz hasonló nincs a kerületben.

Ez rejtélyhez vezetett. Nem azt mondom, hogy szívesen megoldottam volna, de azon tűnődtem, hogy egy kő lehet-e igazán puha? És most, egy idő után már egy második, egyenesen sokk várt rám, amikor először a "Basalit" szó (bazalt hőszigetelő) elkezdte vágni a fülemet - és a próba után hirtelen megtudtam, hogy a bazalt olvadáspontja csak 1300-1400 fok. Azok. még a vas olvadáspontja alatt is! Előtte mindig úgy tűnt, hogy minden kő olvasztásához legalább 3 ezer fokos hőnek kell lennie, de kiderült, hogy nem ez a helyzet.

Más szóval, a Sikachi-Alyan térségben fellépő bármilyen komoly tűz könnyen felpuhíthatja ezeket a köveket félszilárd láva állapotává. És akkor könnyen elképzelhető, hogy egy ember a tűz után nem sokkal odasétálhat egy ilyen kőhöz, és valami szilárd, kerámiát vagy vasat rajzolhat rá (egy fa gyorsan meggyullad az ilyen olvadt láva érintésétől).

Pár tucat tűzkőtégla, légfúvó és szén – ennyi kell az akár másfél ezer fokos olvadási hőmérséklet eléréséhez az alábbi link alapján:

A fenti téma szövege szerint egy ilyen kissé trükkös kialakítás teljesen elegendő az alumínium nagyon gyors megolvasztásához. De a szerző szerint a folyamat során megolvasztotta azt az acéltégelyt is, amelyben ez az alumínium található. És ez már 1400 fok feletti hőmérséklet, ami a bazalt olvasztásához szükséges.

Tehát a közeljövőben, amint találok tűzálló (tűzálló) téglát és agyagot, pár marék szenet, és kapok egy kerámia vagy más tégelyt, megpróbálok hasonló szerkezetet építeni. Már megígérték, hogy adnak egy hűtőt levegőbefecskendezéshez.

P.S. – Miért van erre szükség? - kérdezed. És azt válaszolom: „Még nem ismerem magam”. De van egy bizonyos érzés, hogy ha lehetséges ilyen körülmények között megolvasztani a bazaltot, az új elmélkedési láncot fog létrehozni arról, hogyan jöhetett létre néhány Sikachi-Alyan rajz. És általában segít, ha a másik oldalról nézzük az Ámor előfutárainak életét.

És minden más mellett - csak érdekes.

P.S.2. És még valami... Ó, igen. Az ehhez hasonló példák jó módja annak, hogy megértsük, hogyan sztereotipizálják gondolkodásunkat. Lehet, hogy valaki nem ért egyet velem, de pár évvel ezelőtt világos elképzelésem volt, hogy minden bazalt nagyon kemény kő. És magát a követ gyakorlatilag lehetetlen eleve megolvasztani. Változik a gondolkodás...

Mindenki tudja, hogy a vulkánkitörés szörnyű természeti jelenség. A Lava több ezer embert visz el, minden élőlényt magába szív, hamuvá változtatva. Szinte lehetetlen elmenekülni előle. A kő megolvasztása lehetővé teszi, hogy otthon is lávát kapjon!

Youtube

Ezért nem ajánlott házat építeni vulkánok közelében. Ha kihaltak is, bármelyik pillanatban életre kelhetnek, és akkor nem lehet elkerülni a bajt. De az emberek nem nézik a hidrometeorológiai központok figyelmeztetéseit, és továbbra is üres tereket építenek fel.

A láva vörösen izzó, viszkózus megjelenésű tömeg, amely hatalmas hőmérséklet hatására szilikátkövekből jelenik meg, és vulkánokból tör ki.

A King of Random csatorna úgy döntött, hogy megmutatja előfizetőinek, hogyan lehet otthon a hétköznapi köveket lávává varázsolni. E célokra az olvasztást és a legújabb technológiát alkalmazták.

Levelet kaptak a srácok a csatornától. Méltán értékelték az ötletet, és úgy döntöttek, hogy életre keltik. A véletlenszerűség királyai nem félnek a nehézségektől, és készek elfogadni minden kihívást.

A véletlen királya két módot javasolt a kövekből lávává alakítására. Az első módszer a természetes anyag kemencében való felmelegítése volt, a második pedig a kő felmelegítése egy speciális, hegesztőgépre emlékeztető berendezés külső hatásával.

Az első módszer hatására a kövek megolvadtak, de gyorsan kemények és törékenyek lettek. De a második módszerrel a srácoknak sikerült elérniük a kívánt eredményt. A kövek olvadási hőmérséklete eltérő. Ez a kémiai természetüktől függ.

Nézz meg egy érdekes és informatív videót! Biztosan még soha nem láttál ehhez foghatót! Izgalmas film. Jó nézelődést és szép napot!

Ennyit a jelenlegi nevelésedről – mondta Yanechek oktatóan. - És ha néha mondasz valamit a fiadnak, azt válaszolja: "Te, apa, ezt nem érted, most más idők vannak, más korszak... Végül is a csontfegyver, mondja, nem utolsó szó: valamikor anyag." Nos, tudod, ez túl sok: látott már valaki olyan anyagot, amely erősebb, mint a kő, a fa vagy a csont! Bár te hülye nő vagy, be kell vallanod: mi... mi... hát ez minden határon túlmegy.

Karel Chapek. Az erkölcs bukásáról (az "Apokrif" gyűjteményéből)

Most egyszerűen nem tudjuk elképzelni az életünket fémek nélkül. Annyira hozzászoktunk hozzájuk, hogy legalább tudat alatt ellenállunk - és ebben olyanok vagyunk, mint az őskor fentebb idézett hőse - minden olyan kísérletnek, amely a fémeket valami új, jövedelmezőbbre cserélné. Tisztában vagyunk azzal, hogy egyes iparágakban nehézségekbe ütközik a könnyebb, tartósabb és olcsóbb anyagok kialakítása. A Habit egy vasfűző, de még ha műanyagból is lenne, akkor is kényelmesebb lenne. Néhány évezredet azonban kihagytunk. A fém első fogyasztói nem is sejtették, hogy a következő generációk felfedezésüket a gazdasági és technológiai fejlődés útjának legkiemelkedőbb mérföldköveivel – a mezőgazdaság megjelenésével és a XIX.

A felfedezés valószínűleg - ahogy ez néha megesik - valamilyen sikertelen művelet eredményeként történt. Nos, például így: egy őskori gazda kellett, hogy pótolja a kőlapok és a fejszék készletét. A lábánál heverő üres halom közül kőről kőre választott, és ügyes mozdulatokkal verte le egyik tányért a másik után. És ekkor valami fényes szögletes kő hullott a kezébe, amitől bármennyire is ütött, egyetlen tányér sem vált el. Sőt, minél szorgalmasabban csapkodta ezt a formátlan alapanyagdarabot, annál inkább kezdett egy tortára hasonlítani, amit a végén lehetett gyűrni, csavarni, hosszában húzni és a legcsodálatosabb formákra csavarni. Tehát az emberek először megismerkedtek a színesfémek - réz, arany, ezüst, elektron - tulajdonságaival. Az első, nagyon egyszerű ékszerek, fegyverek és eszközök gyártásánál a kőkorszak legelterjedtebb technikája - egy ütés - elég volt számukra. De ezek a tárgyak puhák voltak, könnyen törhetők és unalmasak. Ebben a formában nem veszélyeztethették a kő dominanciáját. Ezenkívül a tiszta formájú fémek, amelyek hideg állapotban kőfeldolgozásra alkalmasak, rendkívül ritkák a természetben. Pedig megtetszett nekik az új kő, ezért kísérleteztek vele, kombinálták a feldolgozási technikákat, beállítottak kísérleteket, gondolkodtak. Természetesen sok kudarcot kellett elviselniük, és nagyon sok időbe telt, mire sikerült felfedezniük az igazságot. Magas hőmérsékleten (a kerámiák égetésének következményeit jól ismerték) a kő (melyet ma réznek nevezünk) folyékony anyaggá alakult, amely bármilyen formát öltött. A szerszámok nagyon éles vágóéllel rendelkezhetnek, amelyet élezni is lehet. A törött szerszámot nem kellett kidobni – elég volt megolvasztani és újra a formába önteni. Aztán arra a felfedezésre jutottak, hogy a rezet különféle ércek pörkölésével lehet nyerni, amelyek sokkal gyakrabban és nagyobb mennyiségben találhatók meg, mint a tiszta fémek. Természetesen első pillantásra nem ismerték fel az ércben megbúvó fémet, de ezek a kövületek kétségtelenül vonzották őket tarka színükkel. És amikor a véletlenszerű és később szándékos mennyiségi kísérletek hosszú sora után ehhez hozzáadták a bronz felfedezését - a réz és ón szilárd arany ötvözetét, akkor a kő több millió éven át tartó dominanciája megrendült. nagyon alapozó.

Közép -Európában a réztermékek először a neolitikum végén jelentek meg elszigetelt esetekben, valamivel gyakrabban az eolitikumban. Azonban már korábban, az ie hetedik - ötödik évezredben. azaz a fejlettebb Közel-Kelet az erre a célra alkalmas oxid (kuprit), karbonát (malachit), majd később szulfidércek (rézpirit) olvasztásával kezdett rezet nyerni. A legegyszerűbb a mállott rézlelőhelyekből nyert oxidércek olvasztása volt. Az ilyen ércek 700-800 fokos hőmérsékleten lehetségesek. visszanyerjük tiszta rézre:

Cu 2 O + CO → 2Cu + CO 2

Amikor az ókori öntödei munkások ónt adtak ehhez a termékhez (emlékezzünk az egyiptomi receptre), olyan ötvözet keletkezett, amely tulajdonságait tekintve messze felülmúlta a rezet. Már az ón fél százaléka négyszeresére, 10 százalékkal nyolcszorosára növeli az ötvözet keménységét. Ugyanakkor a bronz olvadáspontja csökken, például 13 % ón esetén csaknem 300 ° C -kal. A kapuk megnyíltak egy új korszak előtt! Mögöttük már nem találkozunk azzal a régi homogén társadalommal, ahol szinte mindenki csinált mindent. Egy tárgy fémből történő előállítását hosszú utazás előzte meg - érctelepek felkutatása, ércbányászat, olvasztási gödrökben vagy kemencékben történő olvasztás, formákba öntés; mindehhez speciális ismeretek és készségek egész sora kellett. Ezért a kézművesek között a szakterületek szerinti megkülönböztetés kezdődik: bányászok, kohászok, öntödei munkások és végül kereskedők, akiknek a foglalkozása a többihez szükséges, ezért nagyra értékelik. Nem mindenki tudott sikeresen részt venni az ilyen összetett tevékenységek teljes skálájában. A modern kísérletezők is sok kudarccal és nehézséggel szembesültek, amikor megpróbálták megismételni a történelem előtti kohászok és öntödei munkások néhány technológiai módszerét.

Szergej Semenov a nyomkövetési módszerrel fedezte fel, és kísérletileg megerősítette azt a tényt, hogy a bronzkor hajnalán az emberek nagyon durva kőeszközöket használtak gránitból, dioritból és diabázból kapák, botok, üllők és zúzók formájában az ércek bányászatához és zúzásához.

A kísérletezők a malachit érc olvasztását egy kis mélyített kandallóban tesztelték légfúvás nélkül. Kiszárították a kovácsművet, és kőlapokkal borították be úgy, hogy egy kerek, körülbelül egy méteres belső átmérőjű bemélyedés jelent meg. Tüzelőanyagként használt faszénből kúp alakú szerkezetet készítettek, melynek szívébe ércet helyeztek. Több órás égés után, amikor a nyílt láng hőmérséklete elérte a 600-700 ° C-ot, a malachit réz-oxid állapotba olvadt, azaz fémréz nem keletkezett. Hasonló eredmény született a következő kísérletnél is, amikor malachit helyett kupritot használtak. A kudarc oka minden valószínűség szerint a kovácsműben lévő felesleges levegő volt. Egy új teszt malachittal, amelyet fordított kerámiaedénybe borítottak (az egész folyamat ugyanúgy zajlott, mint az előző esetekben), végül szivacsos rezet eredményezett. A kísérletezők csak akkor kaptak kis mennyiségű szilárd rezet, amikor a malachit ércet az olvasztás előtt összezúzták. Hasonló kísérleteket végeztek Ausztriában, ahol az alpesi ércek nagy jelentőséggel bírtak a történelem előtti Európa számára. A kísérletezők azonban levegőt kényszerítettek a kemencébe, aminek köszönhetően 1100 ° C-os hőmérsékletet értek el, ami az oxidokat fémes rézsé redukálta.

Az egyik kísérletben a Zürichi-tó melletti leletanyagból fennmaradt eredeti kőforma bronz sarló felét szokták a kísérletezők önteni, amelyhez pár oldalt készítettek. A forma mindkét részét 150 ° C -on szárították, és bronzot öntöttek 1150 ° C -ra. A forma sértetlen maradt, az öntvény jó volt. Aztán úgy döntöttek, hogy kipróbálják a Franciaországban talált, már bronzból készült kétszárnyú baltát. 150°C-on alaposan megszárítottuk. Ezután 1150 ° C-os hőmérsékleten bronzzal töltötték meg. Kiváló minőségű terméket kaptunk. Ugyanakkor a legkisebb sérülést sem találták a bronz formán, ami a kísérlet legfontosabb eredménye volt. A tény az, hogy a kísérlet előtt néhány kutató azt a véleményét fejezte ki, hogy a forró fém minden valószínűség szerint egyesülni fog a forma anyagával.

A bonyolultabb konfigurációjú tárgyak gyártása során az ősi öntödei munkások a formavesztéses öntés technikáját alkalmazták. A viaszmodellt agyaggal vonták be. Az agyag kiégetésekor a viasz kifolyt, majd bronz került a helyére. A bronzöntvény kivételével azonban az öntőformákat le kellett törni, így nem volt szükség az újrafelhasználásra. A kísérletezők a 16. századi arany és ezüst harangok gyártására vonatkozó technológiai utasítások alapján dolgozták ki ezt a módszert. A kísérletek során az aranyat rézre cserélték, hogy egyidejűleg teszteljék a nemesfémek hagyományos fémekkel való helyettesítésének lehetőségét. Az arany olvadáspontja 1063 ° C, a réz - 1083 ° C. Példaként a Kr.e. I. évezred lelőhelyéről származó rézharang öntését választották. NS. A forma agyag és szén keverékéből, a modell méhviaszból készült. Egy kis magot készítettek agyag és őrölt szén keverékéből, és egy kis kavicsot helyeztek bele - egy harang szívét. A mag körül viaszt vittek fel vékony rétegben, amely megegyezik a leendő öntvény falvastagságával, és egy viaszgyűrűt rögzítettek a leendő harang medáljának kialakítására. A fogantyú alakú viaszpálcát a gyűrű fölé rögzítették, így az olvadt fém tartályaként szolgált a fém öntése, megszilárdulása és zsugorodása során az öntvényben. A harang alján lévő viaszhéjba lyukat vágtak, hogy agyag, faszén és viasz formázható keveréke kitöltse a lyukat, és rögzítse a mag helyzetét a viasz megolvadása után és az öntés során. A tetején lévő becsomagolt formát több szívószállal áttörték, amelyeket később vagy kiégett, vagy egyszerűen eltávolítottak. Öntés közben forró levegő távozott a formából a megjelenő lyukakon keresztül. Az egész modellt több réteg őrölt agyaggal és faszénnel borították be, és két napig szárították. Ezután ismét lefedték szén-agyag réteggel (a forma szilárdsága érdekében), és a fül fölé egy tölcsér alakú töltőgaratot rögzítettek ugyanabból a formáló keverékből. A fejet kissé ferdén rögzítették, így a formát ferde állapotban öntötték. Ennek az volt a célja, hogy az olvadt seprű akadálytalan áramlását biztosítsa az elülső oldalának alsó részén, míg a másik oldalon a fém által kiszorított levegő kiáramlásának kellett történnie, amíg az egész forma teljesen meg nem telik az olvadt fémmel. Az olvasztás előtt a rézércdarabokat egy fedővel lefedett bunkerbe dobták. Száradás után a formát huzatcsatornával ellátott kemencébe helyeztük. A tűzhelyet négy és fél kilogramm faszénnel töltötték meg, és 1200 ° C-ra melegítették. A viaszmodell és a viaszcsomó megolvadt és elpárolgott, a réz megolvadt, az üvegeket pedig formába öntötték, ahol fémharangot alkottak. Ezután a külső "ing" eltört, a fém domborulatot eltávolították, és a harang üreges részét képező agyagmagot kivájták - csak egy kavics maradt.

Arthur Pitch kísérletek egész sorát hajtotta végre a bronz hajszolására: huzal, spirál, lemez, tömör gyűrű és profilrudak gyártását. A megszerzett tapasztalatokat felhasználta a korai vaskorig visszanyúló durin-kultúra csavart bronzgyűrűinek másolatainak elkészítéséhez. Összesen tizenhét másolatot készített, amelyek mindegyikéhez mellékelte a régészeti eredeti leírását, a felhasznált eszközök és eszközök listáját, az anyagösszetétel elemzését és végül az egyes műveletek magyarázatát és a a technológiai folyamat időtartama. A legkevesebb időt a kettes számú replikával töltötték - tizenkét órát. A legnagyobb - hatvan óra - tizennégy számú másolatot igényelt.

A bronzkorban fokozatosan kezdtek megjelenni a termeléssel járó kellemetlenségek, elsősorban a nyersanyagok korlátozott rendelkezésre állása a természetben és az addigra ismert lerakódások kimerülése. Minden bizonnyal ez volt az egyik oka annak, hogy az emberek olyan új fémet kerestek, amely megfelel az egyre növekvő igényeknek. A vas megfelel ezeknek a követelményeknek. Eleinte sorsa a réz sorsához hasonlított. Az első, meteor eredetű, vagy véletlenül kapott vas már a Kr.e. harmadik és második évezredben megjelent. NS. a Földközi-tenger keleti részén. Több mint három évezreddel ezelőtt kezdtek el kohászati ​​kemencék működni Nyugat-Ázsiában, Anatóliában és Görögországban. Hazánkban a Hallstatt-korszakban jelentek meg, de végül csak a La Tene-korszakban vert gyökeret.

Az ősi vaskohászatban használt alapanyagok közül (oxidok, karbonátok, szilikátok). A legelterjedtebbek az oxidok voltak: a hematit, vagyis vasfény, limonit, vagy barna vasérc, vas-hidroxidok és magnetit keveréke, amely nagy nehezen redukálható.

A vas redukciója körülbelül 500 ° C -on kezdődik. Valószínűleg most azon töpreng, hogy a vas miért került évszázadokkal vagy évezredekkel később használatba, mint a réz és a bronz. Ez az akkori gyártási körülményeknek köszönhető. Azon a hőmérsékleteken, amelyeket az első kohászok kovácsaikban és kemencéikben elértek (körülbelül 1100 ° C), a vas soha nem ment folyékony állapotba (ehhez legalább 1500 ° C szükséges), hanem tésztaszerű massza formájában halmozódott fel, amelyet hegesztettek. kedvező körülmények között salakban és éghető anyagok maradványaiban átitatott tücskökbe. Ezzel a technológiával a szénből elenyésző mennyiségű szén - körülbelül egy százalék - ment át vasba, így hideg állapotban is puha és kovácsolható volt. Az ilyen vasból készült cikkek nem érték el a bronz keménységét. A pontok könnyen meghajlottak és gyorsan eltompultak. Ez volt az úgynevezett közvetlen, közvetlen vastermelés. A 17. századig megmaradt. Igaz, egyes őskori és kora középkori kemencékben nagyobb széntartalmú vasat, azaz egyfajta acélt is lehetett nyerni. Csak a 17. századtól kezdték el használni a kemencéket, ahol folyékony állapotban és magas széntartalmú, azaz keményen és rideg vasat állítottak elő, amiből öntöttek tuskót. Az acél előállításához a nagy széntartalmú vasat képlékenysé kellett tenni a benne lévő szén egy részének eltávolításával. Ezért ezt a módszert közvetett vastermelésnek nevezik. De a történelem előtti kovácsok kísérletekkel is bővítették tapasztalataikat. Azt találták, hogy ha vasat hegesztenek egy kovácsműhelyben, amikor a szén hőmérséklete eléri a 800–900 ° C -ot, sokkal jobb tulajdonságokkal rendelkező termékek kaphatók. A helyzet az, hogy felületükön vékony, magasabb széntartalmú réteg képződik, amely az alacsony széntartalmú acél minőségét adja a tárgynak. A vas keménysége megnőtt, amikor felfedezték a keményedés elvét, és elkezdték kihasználni előnyeit.

Valószínűleg a legkorábbi kísérletet az ókori kohászat tanulmányozásában Wurmbrand gróf rendelte el körülbelül száz évvel ezelőtt. Kohászai szenet, másfél méter átmérőjű egyszerű kovácsban pörkölt ércet használtak, az olvasztás során gyenge levegő befecskendezéssel javították az égési viszonyokat. Huszonhat órával később hozzávetőleg húsz százalék vasat kaptak, amiből különféle tárgyakat kovácsoltak. Viszonylag nemrégiben a vasérc olvasztását hasonló eszközben brit kísérletezők végezték. Egy ókori római lelőhelyen felfedezett kohóhoz hasonló egyszerű olvasztókohót rekonstruáltak. Az eredeti kovácsműhely átmérője 120 cm, mélysége 45 cm. Az olvasztás előtt brit kutatók oxidáló atmoszférában, 800 °C-on megpörkölik az ércet. A faszén meggyújtása után fokozatosan új érc- és faszenet helyeztek a kovácsba. A kísérlet során mesterséges fúvást használtak lándzsával. Körülbelül négy órába telt, mire egy szén-monoxiddal redukált ércréteg behatolt az aljára. Az üzemi hőmérséklet 1100 ° C -ra emelkedett, és a vas felhalmozódott a tuyere torkolata közelében. Az olvasztási folyamat hozama 20 százalék volt. 1,8 kg ércből 0,34 kg vasat nyertek.

Gilles 1957-es kísérletei egy sor kísérletet nyitottak meg, amelyek az érc mennyiségének csökkentését célozták különféle aknakemencékben. Joseph Wilhelm Gilles már az első kísérletek során bebizonyította, hogy az őskori kemence sikeresen működhet a szélirányú lejtők természetes légmozgásának felhasználásával. Az egyik vizsgálat során 1280 és 1420 ° C közötti hőmérsékletet rögzített a kemence közepén, és 250 ° C -ot a rostélytérben. Az olvasztás eredménye 17,4 kg vas, azaz 11,5 százalék: a töltet 152 kg barna vasércből és vasfényből, valamint 207 kg szénből állt.

A római korból származó replika kemencékben számos tapasztalt melegítést végeztek Dániában, különösen Leirában. Kiderült, hogy egy sikeres olvasztással 15 kg vas állítható elő. Ehhez a dánoknak 132 kg lápércet és 150 kg szenet kellett felhasználniuk, amelyet egy köbméter elégetésével nyertek. m keményfa. Az olvadás körülbelül 24 óráig tartott.

Rendszeres kísérleteket végeznek Lengyelországban a Swietokrzyskie-hegységben felfedezett hatalmas vasgyártó terület tanulmányozásával kapcsolatban. A késő római korszakban (i.sz. 3-4. században) virágzott. Csak 1955 és 1966 között a régészek 95 kohászati ​​komplexumot tártak fel több mint 4 ezer vasolvasztó kemencével a Swietokrzyskie-hegységben. Kazmezh Belenin régész úgy véli, hogy ezen a területen összesen 4 ezer ilyen komplexum található 300 ezer kályhával. Termelésük mennyisége elérheti a 4 ezer tonna piaci minőségű vasat. Ez egy hatalmas figura, amelynek nincs analógja a történelem előtti világban.

A fent említett vasolvasztó termelés eredete a késő La Tene-be (Kr. E. Múlt század) és a korai római korba nyúlik vissza, amikor a kohó-komplexumok tíz-húsz kemencével közvetlenül a település központjában helyezkedtek el. Termékeik csak helyi, nagyon korlátozott igényeket elégítettek ki. A közép-római korszaktól kezdődően a vasgyártás a természetben szerveződött, legnagyobb felfutását a III-IV. században érte el. A kemencék két téglalap alakú rekeszben helyezkedtek el, amelyeket egy drift választott el a kiszolgáló személyzet számára. Mindegyik rekeszben a kemencék két, három, sőt négy csoportba kerültek. Így egy komplexumban több tucat kályha működött, de nem voltak ritka kivételek és száz-kétszáz kályhás települések sem. A vaskivitel fennállásának hipotézisét ebben az időszakban nemcsak a nagy termelékenységű kohászati ​​kemencék száma igazolja, hanem a számos, több ezer római érmét tartalmazó kincslelet is. A népvándorlás időszakában és a kora középkorban a termelés ismét a helyi igényeket kielégítő szintre esett vissza.

Egy ilyen hatalmas kohászati ​​termelés megjelenésének előfeltétele volt a római korban a megfelelő fa- és érctartalék. A kohászok barna vasércet, hematitot és vassparót használtak. Néhány ércbányászatot a szokásos bányászati ​​módszerrel bányásztak, amit például a Stashits-bánya is bizonyít, amelynek aknarendszere bányaaknákkal, bélésekkel, bélés- és szerszámmaradványokkal a római korból származik. Nem vetették meg azonban a mocsári ércet sem. Mély kandallóval és emelt aknával rendelkező kályhákat használtak, amelyeket a vasszivacs (grill) eltávolításakor meg kellett törni.

A Więtokrzyskie-hegységben 1956 óta végeznek kísérleteket, amelyek rekonstruálják a gyártási folyamatot: ércbányászat tüzeken (nedvesség eltávolítására, dúsítására és a káros szennyeződések, például a kén részleges elégetésére); faszén halmokban történő elégetésével történő átvétele; kemence építése és falainak szárítása; a kemence felgyújtása és közvetlen olvasztás; a bánya aknájának fejlesztése és a vascsésze feltárása; vaspoharat kovácsolni.

1960-ban az egyik leghíresebb helyszínen (Nova Sbupia) megnyílt az Ősi Kohászat Múzeuma, melynek közelében 1967 szeptemberétől minden évben bemutatják a nagyközönségnek az őskori kohászat technológiáját. Ez a bemutató azzal kezdődik, hogy egy bányából ércet szállítanak egy kohászati ​​komplexumba, ahol különböző szinteken vaskohók találhatók. Itt az ércet kalapáccsal összetörik és megszárítják. Az érc szárítása és dúsítása a pörkölési létesítményekben történik. Az ilyen eszköz egy halom formájában van, amelyet tűzifa rétegek alkotnak, és az érc eltolja. A verem minden oldalról egyszerre van felgyújtva. Égés után a szárított, pörkölt és javított ércet felhalmozzák, ahonnan betöltésre viszik. A komplexum szomszédságában található a szénbányászok munkahelye is, ahol a széngyártás - kazal lerakása és felállítása, égetése, kazal szétszerelése, szén szabadraktárba szállítása, őrlése és végül kemencében történő felhasználása - látható. Ezt követi a kemence felfűtése, a fújtató felszerelése és lerakása. A komplexum személyzete tíz munkásból áll - bányászokból, kohászokból, szénbányászokból és segédmunkásokból, akik olvasztják, és ezzel egyidejűleg készítik elő a második kemencét a kísérlethez. Az olvasztást úgy folytatják, hogy a vasszivacsot eltávolítják a tűzhelyről, és először fel kell törni a bányát.

1960-ban a lengyel és a cseh szakemberek összefogtak, és elkezdték közösen végezni a kohászati ​​kísérleteket. Két redukciós kemencét építettek a római modellek után. Az egyik a Swietokrzyskie-hegységből származó kályhával volt analóg, a második pedig egy lodenicei (Cseh Köztársaság) régészeti leletnek felelt meg. Az olvasztáshoz hematit ércet és bükk szenet használtak egy-másfél és egy az egyhez arányban és gyenge légfúvást. A légáramlást, a hőmérsékletet és a redukálógázokat szisztematikusan ellenőrizték és mérték. Egy lengyel kemence analógján végzett kísérlet során, amelynek mélyebb alatti és eltérő tengely-felépítményei voltak - 13, 27 és 43 cm magasak, a tudósok azt találták, hogy az olvadási folyamat mindkét szemközti fúvóka nyakában összpontosul, ahol mozgékony salak és szivacsos vas. (13-23 százalék vas és csak körülbelül egy százalék fémvas cseppekben az alsó salakban). A fúvókák közelében a hőmérséklet elérte az 1220–1240 °C-ot.

A folyamat hasonló módon zajlott a Lodenitz-kemencében végzett kísérletek során; csak a salak- és vasképződmények megjelenése volt más. A hőmérséklet a lándzsa közelében 1360 °C volt. És ebben a másolatban vaskristályt kaptak, amely szénhidrogénnyomokkal volt jelen. A vaspoharat mindig a tuyeres nyakánál alakították ki, míg a világosabb salak a pórusain keresztül a szénréteg aljába áramlott. A hatékonyság mindkét esetben nem haladta meg a 17–20 százalékot.

A további kísérletek a 8. századi szláv kohászati ​​termelés szintjének tisztázására irányultak, amelynek maradványait a morvaországi Unicov melletti elechovice-ben felfedezett komplexumokban őrizték meg. Elsősorban annak megállapításáról volt szó, hogy lehet-e ilyen kemencékben acélt készíteni. Ami a vashozamot és a kemence hatékonyságát illeti, ez másodlagos érdek volt, mivel a kísérlet során elvégzett számos mérés hátrányosan befolyásolta az olvasztási folyamatot.

A Zhelechovitsky típusú sütők zseniális kialakítású figyelemre méltó eszközök. Alakjuk lehetővé tette a töltelékkel való kiváló minőségű töltés elvégzését. Kísérletek kimutatták, hogy az olvasztás során a kohászok maguk is képesek szenet előállítani. A tüzelőanyagot kis adagokban kellett a kemencébe betenni, különben fennállt a veszélye, hogy a kemence tűzhelye feletti keskeny aknalyuk eltömődik. Az alacsony olvadáspontú vasércek vitathatatlan előnyt élveztek, de a Zhelechovitsky típusú kemencék képesek voltak hematit és magnetit visszanyerésére egyaránt. Az érc előpörkölése nem volt nehéz, és minden valószínűség szerint nyereséges volt. Az érccsomók centiméteres mérete optimális volt.

A töltelék olvadó kúpot képezett a kemence kandallójában, és az ezt követően öntött anyagot automatikusan a lándzsa mögötti üregbe szállították, ahol a csípés epicentruma képződött, amelyben a termék védett a reoxidáció ellen erőltetett levegő.

Fontos paraméter a kemencébe befecskendezett levegő mennyisége. Ha nincs elég fújás, akkor a hőmérséklet túl alacsony. A nagyobb légmennyiség jelentős vasveszteséghez vezet, amely a salakba kerül. Az optimális befújt levegő mennyisége 250-280 liter/perc volt az elechovice kemence esetében.

Továbbá a kísérletezők azt találták, hogy bizonyos körülmények között még primitív egyedi kemencékben is lehetséges magas széntartalmú acél előállítása, és ezért nincs szükség utólagos karburálásra. A Zhelekhovitsky komplexumban végzett kísérletek során a régészek megállapították, hogy az összes kemencében a lándzsa mögött mosogató található. Feltételezések szerint ezt a helyet egy kamrának vették fel, ahol melegítik és karburizálják a darát, amely közvetlenül az olvadás után felhalmozódott. Hipotézisüket a Zhelechovice kemence másolatán tesztelték. A hematit érc szénből történő hatórás olvasztása után a kritsát redukáló környezetben hevítették a kemence hátsó üregében. A kamra hőmérséklete 1300 °C volt. A terméket vörös-fehér hő hatására kivesszük a sütőből. A salak átfolyt a szivacsos vasmassza pórusain. A termék karburált vasat tartalmazott tiszta vas mellett.

Az 1961-es és 1962-es novgorodi régészeti expedíció során kísérleti vasolvasztást végeztek egy régészeti és néprajzi forrásokból is jól ismert, X-XIII. századi ősi orosz magasakna-kemencének másolatában. Tekintettel arra, hogy a kemence agyagból történő kiszárítása - vagyis abból készültek az eredetiek - több hetet vesz igénybe, a kísérletezők agyagtömböket használtak a gyártás során. A köztük lévő réseket agyag- és homokzsírral töltötték ki. A kemencék belsejét körülbelül centiméteres agyag- és homokréteg vonja be. A kályha henger alakú, átmérője 105 cm, magassága 80 cm, a henger közepén hatvan centiméteres kemence került. A felső lyuk átmérője 20 cm, a kandallóé 30 cm A kemence alsó részében a kísérletezők egy 25x20 cm-es lyukat készítettek, amely levegő befecskendezésére és salakürítésre szolgált. A kemencében lévő rezsim szabályozását a falban lévő két dioptrián keresztül hajtották végre, amelyeken keresztül a mérőberendezés egyes részeit vezették be. A fúvatást a legújabb módon hajtották végre - egy villanymotorral, amelynek teljesítményét a harmonikakovácsolással elért paramétereknek megfelelően hozták. A húsz centiméteres lándzsa ismét a régi típus mása volt, agyag és homok keverékéből készült. A homok három napig száradt normál időjárási körülmények között.

Az olvasztáshoz többnyire igen magas (kb. 77 százalékos) vastartalmú lápi ércet, két esetben pedig diónyi méretűre aprított hipergénércet használtak. Töltés előtt az ércet megszárították, egy részét pedig körülbelül fél órán keresztül tűzön égették. Az olvasztást a kemence száraz fenyőrönkökkel, természetes huzattal való melegítésével kezdték két órán keresztül. Aztán megtisztították a kemencét, és vékony szénporral és zúzott szénnel borították be. Ezt követte a lándzsa felszerelése és az összes repedés agyaggal való bevonása. A fúvás akkor kezdődött, amikor a tengely teljesen kitöltődött szénnel a füstlyukon keresztül. Öt -tíz perccel később kigyulladt a fenyőszén, és fél óra elteltével annak egyharmada felégett. A bánya felső részében kialakult üres teret töltettel töltötték ki, amely szénből és ércből állt. Amikor a töltés leülepedt, egy újabb részt adtunk a keletkező üreghez. Összesen tizenhét kísérleti melegítést végeztek.

A 7 kg ércből és 6 kg szénből álló töltelékből 1,4 kg szivacsos vasat (20 százalék) és 2,55 kg salakot (36,5 százalék) kaptunk. A szén tömege egyik fűtésben sem haladta meg az érc tömegét. A megemelt hőmérsékleten végzett olvadék kevesebb vasat termel. Az a tény, hogy magasabb hőmérsékleten több vas jutott a salakba. Az olvasztás minőségére és hatékonyságára a hőmérsékleti rezsim mellett a salakcsapolás optimális pillanatának megválasztásának pontossága is komoly hatással volt. Túl korai, vagy éppen ellenkezőleg, túl késői kibocsátás esetén a salak felszívta a vas-oxidokat, és ez a termelés kisebb volumenéhez vezetett. A magas vas-oxid tartalommal a salak viszkózussá vált, ezért rosszabbul kifolyt, és megszabadult a szivacsos vastól.

A novgorodi kísérletek jelentősége azért különösen nagy, mert némelyikük során salak szabadult fel. Az olvadás 90-120 percig tartott. Az ilyen típusú kemencékben akár 25 kg ércet lehetett feldolgozni egy ciklusban, és több mint 5 kg vasat lehetett előállítani. A redukált szivacsvas nem közvetlenül a kemence aljára került, hanem valamivel magasabban. A fém öntöttvas előállítása ebből a termékből egy további független és összetett művelet volt, amely új fűtéssel járt. És ezek a kísérletek megerősítették azt a hipotézist, hogy bizonyos körülmények között a hagyományos redukciós kemencékben vaskarburálás történik, azaz nyers acélt kapnak. A redukciós kemencékben, ahol a folyamat salakcsapolás nélkül zajlott, konglomerátumot kaptak, amely szivacsvasból (felső rész), salakból (alsó rész) és szénmaradványokból állt. A szivacsos vas leválasztását a salaktól általában mechanikusan végezték.

A közelmúltban a régészek a Morva-karsztban, Blansko város közelében felfedezték az ősi kohászati ​​tevékenységek számos nyomát - kemencegödrök, törmelékek, falak, fúvókák, csomók -, amelyek a 10. századra nyúlnak vissza. Kísérletet végeztek az egyik kandalló kemence modelljével, amely kimutatta, hogy egy ilyen berendezésben karburált acél is előállítható, és a szivacsos vas a lándzsa szintjén szinterezik, ezért nem található a salaktömbök alatt.

A követ - gránit, mészkő, márvány, diabáz, bazalt - az ember régóta használja építőanyagként. Mi inspirálta az embereket az olvadó kő ötletére? Melyek az olvasztott kő jellemzői?

Savállóság szempontjából az olvasztott kő nem rosszabb, mint a porcelán. A kőöntvény még forrásban lévő savakban sem megy tönkre, amelyek több órán keresztül, sőt néha percekig is oldják a fémeket. Az olvasztott kő kopásállósága jóval nagyobb, mint a fémeké, az anyag nincs kitéve az "öregedésnek", nem ismeri a "fáradást". Alig és csípős fagyok. És mivel centrifugálisan öntött, még nagyobb a teljesítménye.

Az olvasztott kő előnyei közé tartozik az előállítási technológia egyszerűsége. Kotróvödörrel kikanalazzuk a sziklát, megrakjuk és beviszik a kemencékbe. Nem kis jelentőségű az a tény, hogy bármilyen fém előállításához sokkal több "ércet" kell feldolgozni, mint amennyi fém elhagyja. A kő feldolgozásakor a hulladék nem haladja meg a tíz százalékot.

Sajnos törékeny. De a szilárdság növekszik, ha fémmel van megerősítve. Ezenkívül az olvasztott kő érzékeny a hirtelen hőmérséklet-változásokra. A folyékony közegben jelenleg elfogadható normák 100, levegőben - 250 fok. Folyamatban van a munka a hőálló öntvénytípusok megszerzésén. Már vannak olyan készítmények, amelyek 500, sőt 600 fokos hőmérséklet-esést is kibírnak.

Még a fémhiány hiányában is egyszerűen szükséges a kőöntés használata. Íme, egy a számtalan példa közül. A műtrágyák, például a szuperfoszfát előállítása korábban nagy gondot okozott a szakembereknek. A keverők fémlapátjai nem sokáig bírták az agresszív környezet hatását. És ugyanazok az olvasztott kőből készült pengék majdnem hússzor erősebbnek bizonyultak. Általában a kőöntés iránt van a legnagyobb kereslet a vegyészek körében. És nem ok nélkül. Ezer tonna rendkívül szűkös ólmot takarít meg, jelentősen meghosszabbítva a berendezés élettartamát. Például a Kuznyecki Kohászati ​​Üzemben a kőöntőlapokkal bélelt pácolófürdők hat évig szolgálnak, míg az ólombélést hat hónap múlva cserélték.

A fémcsövek öntött kőcsövekre történő cseréje jelentős gazdasági előnyökkel is jár. A Krivoy Rog ércfeldolgozó üzemben az érc szállítására szolgáló fémvezeték legfeljebb hat hónapig szolgált, az olvadt kőből készült csövek pedig nyolcszor hosszabb ideig. A hőerőművek hidraulikus hamu eltávolítására szolgáló öntöttvas tálcák 9-12 hónapon belül meghibásodnak. A kőből öntött csövek 20 vagy 30 évig is használhatók.