RARUS'S GALLERY

Price Realized:  $4 316

[Lomonosov, Mikhail]. Perviya Osnovaniya Metallurgii ili Rudnikh Dyel. St. Petersburg, 1763. 8°: 416 p., 8 plates (folding, engraved). contemp calf. With 8 plates. Piece cut from tp margin; library stamps.

Уход: £ 2,600 Sotheby's, Dec 5, 1996, lot 157.

В конце посвящения автор: Михайло Ломоносов. Тираж 1225 экз. 100 экз. этой книги было послано "безденежно" на Колывано-Воскресенские заводы.

 

 

Библиографические источники:

1. Обольянинов, № 1504;

2. СК, № 3765;

3. Сопиков, № 6020;

4. Губерти III, № 90.

«Для пользы общества коль радостно трудиться».

М.В. Ломоносов.

Наиболее значительным трудом М.В. Ломоносова по горному делу и металлургии является его замечательная книга "Первые основания металлургии, или рудных дел", в большей своей части написанная в 1742 г., но опубликованная впервые в 1763 г. Книга написана на высоком научном уровне. В ней сообщаются подробные сведения о металлах и минералах, о рудных местах, жилах и прииске их, о учреждении рудников. Книга завершается двумя прибавлениями "О вольном движении воздуха, в рудниках примеченном" и "О слоях земных", разработанными и написанными значительно позже основного текста. Книга Ломоносова поистине энциклопедична. В отличие от издававшихся заграничных пособий по горнозаводскому делу, носивших описательный характер и включавших в себя много второстепенных деталей, труд русского ученого содержит большой научный и обобщенный практический материал. Написанная доходчивым и точным языком, первая русская книга по технике горнозаводского дела являлась не только исследованием, но и учебным пособием для отечественных металлургов. На этой классической книге великого русского ученого воспитывались многие поколения горняков и металлургов. Она и теперь, спустя два столетия после ее выхода, поражает своей систематичностью, глубиной научного содержания, правильностью и смелостью теоретических обобщений и практических рекомендаций.

Первые печатные труды по металлургии и горному делу появились еще в XVI в. Их авторами были итальянский инженер В. Бирингуччо (1480-1539) и немецкий ученый Г. Агрикола (1494- 1555. В их работах, особенно в капитальном труде Агриколы "О горном деле и металлургии", приводятся подробные описания приемов добычи и переработки руд черных и цветных металлов, содержатся производственные рецепты, воспроизводятся схемы и рисунки многих механизмов и агрегатов, применявшихся горняками и металлургами. Однако в этих трудах почти отсутствуют обобщающие выводы, которые могли бы быть положены в основу науки о металлах. Тем не менее, работы Бирингуччо и Агриколы пользовались широкой известностью и в течение двух столетий служили пособием по технике металлургии и горного дела) Современники М. В. Ломоносова с большим интересом встретили выход в свет этого труда. В том же 1763 г. издававшийся в Петербурге журнал "Ежемесячные сочинения и известия о ученых делах" сообщал своим читателям:

"...не надлежит сомневаться, чтоб книга, показывающая добывать, пробовать и выплавлять металлы, с большой охотой от российской публики не была принята".

"Первые основания металлургии" были изданы огромным по тому времени тиражом - 1225 экземпляров. Книга была разослана на крупнейшие горные заводы и рудники Урала и Алтая, а также многим ученым и промышленникам и быстро приобрела широкую популярность. Известно, что ее приобрели такие передовые деятели культуры XVIII в., как А.Н. Радищев, Н.И. Новиков, Н.А. Львов, И.И. Хемницер, Д. Дидро и др.

Как мы уже писали выше, Ломоносов в октябре 1763 года заканчивает печатанием свою книгу «Первые основания металлургии, или рудных дел», явившуюся подлинной энциклопедией горного дела. В предисловии к книге Ломоносов говорит, что он издает ее для того, чтобы русские люди все больше и больше «вникнули разумом и рачением в земные недра, к большему приращению государственной пользы». Следует отметить, что сама книга была составлена Ломоносовым еще в 1742 году, вскоре после возвращения его из-за границы. Ломоносов сразу же собирался приложить к делу собранные им знания. Он проявил в своей книге большую независимость и оригинальность суждений, которые сохранили свою свежесть и значение не только через двадцать лет, когда она вышла в свет, но и значительно позднее. Но в ней остались и некоторые устарелые сведения (например, о серной кислоте, об оловянных рудах и пр.). Ломоносов был вынужден спешить с изданием «Первых оснований металлургии». Он даже не успел внести в книгу указание на замерзаемость ртути, что было открыто в конце 1759 года в Петербурге. Ломоносов сам принимал участие в опытах по замораживанию ртути, однако в книге сохранилось прежнее утверждение, что она «и в самый жестокий мороз застынуть не может». Ломоносов успел только вставить примечание:

«Сие писано в 1742 году, после иначе оказалось».

Несомненно, что Ломоносов откладывал пересмотр всего материала, рассчитывая сделать это при составлении «Минералогии», а пока ограничился изданием практического руководства, в котором была настоятельная нужда. «Первые основания металлургии» Ломоносова явились первым в мире учебным руководством, охватывающим весь цикл наук, связанных с горным делом и металлургией. Начиная от изложения общих геологических представлений и кончая специальными вопросами горного дела, Ломоносов выступает как вдохновенный новатор, прокладывающий новые пути для развития русской горной науки. Книга Ломоносова была разослана в значительном количестве экземпляров на горные заводы и стала приносить ту практическую пользу, о которой и помышлял Ломоносов. Ломоносов сообщал в своей книге подробные сведения о металлах и минералах, о рудных местах и приисках, описывал устройство и расположение шахт и других подземных выработок. Большое внимание Ломоносов уделял геологической разведке. Он приводит большое число «признаков», практически полезных при поисках ископаемых. Многие из них и посейчас являются руководящими в горной разведке. Так, например, он советует примечать, «ежели ручьи и рудники, из гор протекающие, какой-нибудь распущенный минерал в себе имеют, что можно скоро по вкусу признать, а особливо ежели в их воду положенное железо скоро ржавеет» (что теперь называют минерализацией вод). Он рекомендует обращать внимание на обломки камней при ручьях и речках:

«ежели тех камней углы остры и не обились, то можно заключить, что и сами жилы неподалеку».

Он указывает на необходимость наблюдать окраску вод, цвет земли, характер растительности.

«На горах, в которых руды или другие минералы родятся, растущие дерева бывают обыкновенно нездоровы, то есть листы их бледны, а сами низки, кривлеваты, сувороваты, суковаты, гнилы и прежде совершенной своей старости подсыхают» и т.д.

Но, говоря о таких признаках, которые имеют научное основание, Ломоносов и слышать не хочет о широко практиковавшихся на Западе колдовских и суеверных «способах» нахождения руд с помощью «рудоискательной вилки», сделанной из орешника. Вооружившись такой «вилкой», срезанной при соблюдении множества суеверных приемов (стоя спиной, с одного разу и т. д.), считаясь с положением светил в сочельник, Вальпургиеву ночь, «мастер» движется, как лунатик, пользуясь малейшим колебанием прута, зажатого в его руках. Таким «магнетическим» путем пытались открыть не только рудные месторождения или подземную воду, но и такие вещи, как супружеские измены. В 1692 году, утверждали защитники «вилки», французский крестьянин Жак Эмар из Лиона подобной «вилкой» преследовал одного убийцу «сорок лье на земле и тридцать на море». Поклонники «вилки» сохранились до нашего времени в буржуазной Европе, где существуют на этот предмет даже особые общества и издаются специальные журналы. Во времена Ломоносова почти каждый крупный рудник на Западе имел своего штатного «волшебника». Эту «вилку» занесли в русскую горную разведку западноевропейские горные мастера, приглашенные на Урал и принесшие с собой не столько передовую технику, сколько ремесленную узость, отсутствие научного кругозора и тяжелый груз средневековых пережитков. Вот что писал Ломоносов об этой пресловутой «вилке»:

«Некоторые сие почитают за натуральное действие и приписывают металлам силу, которою будто бы они рудоискательной прутик к себе тянули. Но повсядневное искусство и здравой разум учит, что такой притягающей силы в металлах быть нельзя: ибо помянутые вилки не у всякого человека и не на каждом месте к металлам и рудам наклоняются и, наклонившись, больше к ним не тянутся. И так ежели бы сие действие было вправде, то бы ненарушимые натуральные законы, не взирая ни на время, ни на человека, всегда сие и. на всякое место в действие производили».

Трезвый, материалистический ум Ломоносова не может допустить произвольного магического вмешательства в законы природы. И он решительно осуждает этот средневековый пережиток:

«Немало людей сие за волшебство признают и тех, что при искании жил вилки употребляют, чернокнижниками называют. По моему рассуждению, лучше на такие забобоны, или как прямо сказать, притворство не смотреть, но вышепоказанных признаков держаться, и ежели где один или многие купно окажутся, тут искать прилежно».

Переходя к непосредственным вопросам разработки полезных ископаемых, Ломоносов выступает как решительный новатор в области теории и практики горного дела. В своем руководстве он предлагает четкую классификацию подземных выработок, подразделяя их на вертикальные (шахты), наклонные и горизонтальные (штольни). В связи с этим он указывает на различные способы крепления вертикальных стволов шахт и штолен, в зависимости от твердости пород. При устройстве рудников он обращает особое внимание на технику безопасности, предусматривая при этом подчас даже мелочи. Он рекомендует над устьем шахты ставить особую будку, которая предохраняла бы ствол шахты от дождя и снега, в лестничных отделениях устраивать небольшие скамеечки, чтобы рабочие, поднимающиеся наверх после многочасового рабочего дня, могли передохнуть, а на самом верху, в брусе, должна быть вбита скоба, чтобы «опускающемуся было сперва за что надежно рукой ухватиться». Ломоносову приходилось писать об этом, так как в то время даже о таких удобствах для рабочих никто не думал. В специальной части, посвященной теории и практике металлургии, Ломоносов стремится научно (разработать технологию получения металла, подчеркивает роль химии и физики, указывает на необходимость лабораторного изучения металлургических проблем. В этом отношении Ломоносов далеко уходит вперед от западноевропейских металлургов, все еще рабски цеплявшихся за труды Агриколы, замечательного практика горнорудных дел, жившего в XVI веке. Ломоносов хотя и ценил Агриколу и умел находить в его сочинениях ценные замечания, но относился к ним весьма критически и даже отметил в предисловии:

«все почти писатели о рудоплавных делах толь много исполнены излишествами, о которых можно думать, что оные внесены для малых ребят (Агрикола)».

Вместо этого Ломоносов дает четкое изложение всех отделов металлургии, пронизанное научным пониманием предлагаемого материала и глубоким практицизмом. Он советует экспериментировать и производить опытные плавки, а потом уже на основе их ставить производство:

«Искусные плавильщики сперва сысканную руду разными образцы с разными материями чрез плавление пробуют, и который способ больше металла подаст без излишней траты, тот и употребляют».

«Ломоносов, — как указывал в 1912 году известный металлург профессор В. Я. Мостович, — ясно и точно описывает ряд металлургических процессов, оставшихся без изменения до настоящего времени».

Многие предложения Ломоносова были новаторскими и значительно опережали свое время. «Для растворения золота, — писал далее профессор Мостович, — Ломоносов рекомендует применять водку, полученную при перегонке смеси из «крепкой водки и чистой соли», то есть хлорную воду. Это, так сказать, первый способ мокрого извлечения золота хлорной водой, нашедший затем развитие в хлоринационном процессе, предложенном Платтнером в первой половине XIX в.».  Свое изложение Ломоносов сопровождает множеством советов, касающихся наиболее целесообразной и экономически выгодной организации производства. Так, например, он указывает на значение подготовки руд — «уменьшение траты дров и ущерба дорогих металлов». К этим работам «по приуготовлении к плавлению» он относит разбор (сортировку), толчение, промывку и, наконец, обжигание руд. Описывая кучевой обжиг руд, Ломоносов советует использовать теплоту обжига для предварительного обжигания «белого камня», применявшегося при плавках в качестве флюса, дает практические указания, как вести и контролировать плавку, и пр. Ломоносов стремился облегчить труд шахтера, увеличив в то же время его производительность. Путь к этому он видел во всемерной механизации добычи. В своем руководстве он не ограничивается подробным описанием различных применявшихся тогда механизмов и приспособлений, но и предлагает целый ряд своих крупных и мелких усовершенствований, новых машин. Особенное значение он придает устройству подъемников. Ломоносов рассматривает конструкции различных воротов — ручных, конных и приводимых в движение с помощью «водяного колеса». При пользовании ручным воротом Ломоносов советовал применять небольшой деревянный маховик и особые рычажки, что значительно облегчало работу и ускоряло подъем бадьи с рудами на поверхность. Он уделяет большое внимание условиям труда горняков, предлагает надевать рабочим на ноги «кожаные и берестяные штиблеты, чтобы иверни, которые от руд отпрядывают, ног и бердцов не повредили», не забывает при описании плавйльных печей указать, чтобы их ставили не ближе шести футов одна от другой, «чтобы плавильщиков жаром от работы не отбивало». В качестве приложения к «Металлургии» Ломоносов поместил небольшое сочинение «О вольном движении воздуха, в рудниках примеченном», имеющее большое теоретическое и практическое значение. Эта работа была начата им вскоре же после возвращения из-за границы и была доложена на заседании академической Конференции 21 января 1745 года вместе с другими его диссертациями. В 1750 году она была напечатана на латинском языке в первом томе «Новых комментариев» Петербургской Академии наук. Ломоносов поставил перед собой задачу объяснить явления естественной вентиляции рудников на основании законов физики. В кратком введении к этой работе он указывал, что во время пребывания во Фрейберге ему «неоднократно при осматривании рудников случалось приметить движение воздуха, которое в шахтах и штольнях в самую тихую погоду без принуждения воздушными машинами простиралось, от чего употребительные у рудокопов ночники и свечки погасали». После возвращения в отечество он просматривал сочинение «О рудных делах» Георгия Агриколы, «человека, в рудных делах преискусного». Внимание Ломоносова привлекли следующие рассуждения:

«Воздух сам от себя вливается в земные полости; и где проход есть, опять вон вылетает. Но сие бывает разными образы. Ибо в вешние и летние дни входит в шахты, кои выше, простирается штольнами и выливается шахтом, который ниже. Зимою и осенью, напротив того, вливается в устье, кое ниже, выходит высшим».

Вдумавшись в это описание, Ломоносов увидел, что оно согласуется с «гидростатическими основаниями». И он впервые дал ему физическое объяснение. Ломоносов рассматривает воздух как жидкость, подчиняющуюся законам гидравлики:

«Рудник, состоящий из двух шахтов, соединенных внизу потаенною штольною, представляет точно согнутые трубки, кои употребляются в физике для доказательств равновесия жидких тел: того ради жидкие тела, вливающиеся в подобные рудники, тем же гидростатическим законам повиноваться должны».

«Воздух в рудниках, — устанавливает Ломоносов, — во всякое время целого года сохраняет равное растворение, где рудокопы ни от летних жаров, ни от зимних морозов не претерпевают никакого беспокойства. Напротив того, на внешнем воздухе летом зной, зимою стужа господствуют».

Ломоносов указывает, что это равновесие нарушается, так как зимой воздух в рудниках легче внешнего, а летом тяжелее. Зимой воздух, вошедший в рудник, приняв теплоту подземного воздуха и сравнявшись с ней, становится легче. Внешний же столб более тяжелого воздуха давит на него и выталкрвает из рудника. Поэтому зимой воздух вливается в нижнюю шахту и выходит из верхней. Летом же воздух в рудниках «пропорционально тяжелее внешнего», потому его сголб в более высокой шахте перевесит воздух в нижней. Поэтому он, опускаясь сам по себе, выталкивает воздух из нижней шахты, а внешний воздух «собственной своей тяжестью опускается в верхнюю шахту». Ломоносов указывает на практическое значение разработанной им теории, на «пользу, которая от сего рассуждения следовать может». Учитывая законы движения воздуха в рудниках, можно соответствующим расположением шахт и штолен обеспечить естественное проветривание подземных выработок, не устраивая специальных вентиляционных машин, так что будет «работникам легче и хозяевам безубыточнее». Ломоносов не ограничился научным объяснением одного только явления движения воздуха в рудниках. Он перенес открытые им закономерности на движение воздуха в пламенных печах, заметив, что «на сем же основании утверждается действие огня в самодуях». Для лучшего пояснения этого Ломоносов добавил к своему труду две простые схемы — рудника и обыкновенной печи-самодувки, давно известной металлургам. Прошло почти полтора столетия. Печи для металлургической промышленности и для прочих нужд продолжали строить больше на глаз, доверясь чутью и опыту старых мастеров-практиков. Известный русский теплотехник В. Е. Грум-Гржимайло пишет о своей молодости:

«Моим учителем был уставщик каменных работ Н.-Салдинского завода Петр Федосеевич Шишарин, который, несмотря на все свое желание, не мог мне рассказать, как он проектирует и управляет своими печами. Его работа была целой серией попыток заставить печь работать. Его опыты проходили перед моими глазами, но мое инженерское образование не давало мне никаких выгод в познании того, что делалось в печах. Только через пятнадцать лет я додумался до причины движения пламени и до законов, управляющих этим движением».

И тут оказалось, что эти законы давно найдены М.В. Ломоносовым. Именно Ломоносов еще в 1742 году сформулировал «кристально ясную мысль о движении воздуха в рудниках и дымовых трубах».

«В дальнейших попытках дать объяснение движению газа в печах,— писал В.Е. Грум-Гржимайло, — запуталось слово тяга, слово грамматически абсурдное, ибо глагол тянуть предполагает непосредственную связь между силою и предметом, который тянется. Тяги в печах и дымовых трубах нет; есть выдавливание теплого воздуха и дыма тяжелым воздухом, как верно указал М.В. Ломоносов, пи разу не употребивший слово тяга».

Свою известную книгу «Пламенные печи» В.Е. Грум-Гржимайло посвятил памяти Ломоносова — «основателя гидравлической теории пламенных печей». Гениальные положения Ломоносова явились основой всей дальнейшей теоретической работы в этой области, сделали возможными все технические расчеты при устройстве металлургических и других печей. В.Е. Грум-Гржимайло не мог не задуматься, каким образом столь простая теория могла явиться новостью в XX веке. Миллионы людей имели дело с печами, выдающиеся техники старались разгадать «секрет» тяги. И только ломоносовское понимание привело к простому и ясному решению вопроса. По мнению В.Е. Грум-Гржимайло, причина этого состояла в том, что люди привыкли довольствоваться готовыми ответами. Однако дело не только в этом. Ломоносовская теория движения воздуха в рудниках и пламенных печах родилась из его общих физических представлений, исключивших неведомую и необъяснимую «силу» тяги. Усвоив положение Ломоносова, русская техническая мысль получила мощный толчок для дальнейшего развития всей техники сооружения печей, что привело к значительному прогрессу во всех отраслях промышленности, связанных с процессами горения, осуществляемыми в печах. Созданное В. Е. Грум-Гржимайло в 1915 году «Металлургическое бюро» только до осени 1918 года разработало 137 новых типов печей. После Великой Октябрьской социалистической революции при содействии Ф. Э. Дзержинского была основана специальная лаборатория для изучения движения газов в промышленных печах. В приложении к книге Ломоносов помещает также свое сочинение «О слоях земных», подчеркивая этим, что его общие геологические и минералогические воззрения неотделимы от горной практики. Кроме того, он, несомненно, хотел расширить кругозор русских специалистов горного дела, привить им вкус к теоретическим размышлениям и непосредственным наблюдениям над природой, научить их читать историю Земли по открывающимся перед ними ее следам:

«Трещины, переломы, отрывки, отвалины, щебень — все показывают и почти говорят: вот каковы земные недра; вот слои, вот прожилки других минеральных материй, кои произвела в глубине натура. Пускай примечает их разное положение, цвет, тягость, пускай употребляет в размышлении совет от Математики, от Химии и общей Физики. Пускай погуляет по окрестным долинам и равнинам, увидит разметанные великие камни и, рассуждая их сложения, представит, что они прежде глубоко в земли лежали и что они внутренностей ее части. Пусть походит по берегам речным или морским, где отлогой песок или крутые каменные утесы, где хрящ и подводные камни; увидит в крутизнах разные слои лежащих звен каменных с многоразличными отменами».

Эти наставления имели большое значение для воспитания будущих русских геологов и, несомненно, повлияли на большое число геологических наблюдений и исследований, появившихся во второй половине XVIII и начале XIX века в работах Ивана Лепехина, Рычкова, Соймонова, Озерецковского и многих других. Достойным продолжателем дела Ломоносова был академик Василий Михайлович Севергин. Крупнейший минералог и знаток полезных ископаемых, Севергин неустанно ратовал за самое широкое изучение недр нашей страны и за разработку ее природных богатств.

«Пространное государство Российское, — писал Севергин вслед за Ломоносовым, — столь изобилует различными природы произведениями, что требует токмо поощрения и рук трудолюбивых для доставления их в достаточном количестве в замену иностранных».

Севергин был откровенно враждебен мистическому подходу к естествознанию современных ему натурфилософов-шеллингианцев и смело продолжал ломоносовские материалистические традиции в геологии, получившие дальнейшее развитие в трудах Н.И. Кокшарова, П.В. Еремеева, А.П. Карпинского, В.И. Вернадского, И.М. Губкина, А.Е. Ферсмана, А.Д. Архангельского и других выдающихся ученых нашей родины.

 

Подробное рассмотрение сочинения

"Первые основания металлургии" разделены автором на пять частей, следующих одна за другой в строгой логической последовательности. В предисловии Ломоносов четко определяет задачи металлургии, отделяя их от задач последующей обработки металлов методами ковки или другими способами, применявшимися на "железных" заводах.

"Металлургии должность тут кончится,- пишет ученый,- когда она поставит чистые металлы или полуметаллы, в дело годные".

Первая часть книги посвящена описанию свойств металлов и различных минералов, находящихся в земле. Прежде всего дается определение самого понятия "металл". Металлом, по Ломоносову, "называется светлое тело, которое ковать можно". Далее металлы разделяются на "высокие" (т.е. благородные) - золото и серебро и на "простые" - медь, олово, железо, свинец. Первые "одним огнем без помощи других материй в пепел сожечь не можно, а, напротив того, простые чрез едину оного силу в пепел обращаются". Ломоносов подробно характеризует свойства каждого из этих металлов (их удельный вес, ковкость, твердость и вязкость, цвет, окисляемость и др.), распространенность в природе и использование на практике. Особенно подробно он останавливается на свойствах железа, подчеркивая, что это наиболее дешевый и весьма распространенный в природе металл, хотя в отличие от других и не встречающийся в "самородном" виде. Ученый применяет и широко распространенное теперь понятие - сталь. Он пишет о железе:

"В рассуждении упругости уступают ему все металлы, которая ежели будет в нем превосходительна и с великою жестокостью совокуплена, то называется такое железо сталью".

Так же подробно в "Первых основаниях металлургии" характеризуются физические и химические свойства мышьяка, сурьмы, висмута, цинка и ртути, которые во времена Ломоносова считались полуметаллами. Ломоносов придавал большое значение изучению процессов "горения" (т. е. окисления) металлов и продуктов окисления. "В этом состоит его гениальное предвидение значения теплот образования окислов металлов для характеристики протекания металлургических процессов". В заключение первой части книги приводится общая характеристика железных руд и руд цветных металлов. При этом Ломоносов подчеркивает большое разнообразие руд, встречающихся в природе,- "почти всякая земля свои особливые руды имеет" - и важность уметь анализировать руды "через пробирное искусство".

Вторая часть "Первых оснований металлургии" целиком посвящена рудным месторождениям и их поискам. Ломоносов сообщает много полезных сведений для ведения геологоразведочных работ. Вместе с тем он решительно выступает против антинаучных методов поиска полезных ископаемых. В книге, в частности, высмеиваются так называемые "рудоискательные вилки", которыми довольно широко пользовались многие геологи XVIII в. Следующие разделы целиком посвящены горнозаводской практике. В третьей части описываются методы разработки руды, копания рудников и применяемые в то время технические средства для отбойки руды, подъема ее из шахты, для откачки воды и проветривания шахт. Большое внимание уделяется охране труда горняков, начиная от описания правильной организации подземных работ и мер по их безопасности и кончая характеристикой оградительных сооружений и одежды рабочих. Здесь же - и страстный протест против применения на горнозаводских предприятиях детского труда. Ломоносов подчеркивает роль "пробирного искусства", т.е. производства анализов исходного сырья (руды) и конечных продуктов металлургического производства. Им описываются пробирные печи, лабораторная посуда, инструменты, способы приготовления химических реактивов и осуществления химических анализов и механических испытаний различных руд и выплавленных из них металлов.

Доменная печь. Гравюра из книги М.В. Ломоносова

«Первые основания металлургии, или рудных дел».

Плавильная печь. Гравюра из книги М.В. Ломоносова

«Первые основания металлургии, или рудных дел».

Заключительная, пятая часть "Первых оснований металлургии" посвящена основным процессам извлечения железа и цветных металлов из руд. В книге говорится о подготовке руд к плавке - их измельчении, промывке и обжиге, т.е. обо всем том, что теперь называется обогащением исходных материалов. Эта важная часть металлургического производства, нашедшая особенно широкое применение в наши дни, освещается в трудах М.В. Ломоносова. В пятой части речь идет о плавильных печах и процессах, в них происходящих. Как и во всей книге, Ломоносов дает важные практические рекомендации. При использовании новых сортов руды он, например, советует начинать с экспериментальных плавок:

"Искусные плавильщики сперва сысканную руду разными образы с разными материями чрез плавление пробуют, и который способ больше металла подаст без излишней траты, тот и употребляют".

Рассказав о различных способах отделения золота и серебра, о процессах переплавки медных, свинцовых и оловянных руд, Ломоносов подробно описывает выплавку чугуна и железа. Он приводит конструкцию доменной печи и агрегатов для переработки чугуна в железо, останавливается на характере происходящих в них процессов и на методах плавки. Книга Ломоносова хорошо иллюстрирована многочисленными схемами и чертежами, облегчающими изучение описанных в ней процессов и механических приспособлений.

Самостоятельное научное значение имеют "Прибавления" к книге. В "Прибавлении первом" рассматривается "вольное" движение воздуха в рудниках. Материалами для этой работы, по свидетельству самого автора, послужили его наблюдения над движением воздуха в саксонских рудниках в те дни, когда Ломоносов еще обучался во Фрейберге. Конечно, естественная тяга воздуха в шахтах была широко известна и до Ломоносова. Это явление еще в XVI в. описал немецкий минералог и металлург Георг Агрикола. Однако Ломоносов впервые научно объяснил это явление, применив законы гидростатики. Ученый совершенно правильно указал, что причиной движения воздуха в шахтах является разница в плотностях наружного воздуха и воздуха, находящегося в руднике. Более плотный холодный воздух выдавливает менее плотный теплый, подобно тому как это можно наблюдать в сообщающихся сосудах с двумя жидкостями различной плотности. Гидравлическую теорию движения воздуха в рудниках Ломоносов успешно применил и для печей, работающих без принудительного дутья. Основные положения этой теории остались незыблемыми и в наше время. В первой четверти XX в. они были развиты замечательным русским металлургом В. Е. Грум-Гржимайло, который посвятил свой многолетний классический труд "Пламенные печи", вышедший первым изданием в 1925 г., памяти М. В. Ломоносова - "первого русского поэта, ученого, химика, металлурга и основателя гидравлической теории пламенных печей". Не меньшее значение для развития науки имело и "Прибавление второе" к "Первым основаниям металлургии" - трактат "О слоях земных". Выдающийся советский ученый акад. В.И. Вернадский совершенно справедливо считал эту работу Ломоносова "первым блестящим очерком геологической науки". Многие научные положения, высказанные в этом труде Ломоносова, впоследствии были подтверждены другими исследователями и полностью согласуются с достижениями современной геологической науки. К их числу относятся вопросы происхождения руд, угля, торфа и нефти, связи горообразования с землетрясениями и вулканической деятельностью, геологической роли движения земной коры, работы дождей, ветра, морского прибоя при рудообразовании и многое другое.

Мы не случайно остановились здесь так подробно на общих законах природы, установленных М.В. Ломоносовым в его работах по металлургии и горному делу. Великому русскому ученому выпала честь создать основы современной науки о металлах. Идеи, заложенные в его классических трудах, в течение многих десятилетий развивались отечественными учеными и инженерами. Прослеживая на протяжении двух с лишним столетий историю старейшей русской научной школы - школы металлургов, мы с полным к тому основанием ставим во главу ее Михаила Васильевича Ломоносова. Его работы в области горного дела и металлургии были вызваны к жизни потребностями быстро развивающейся русской промышленности, и они хорошо послужили нашему отечеству и мировой науке.

"Когда [в 1740 году] в Саксонии на    Фрейбергских заводах обучался я химии и  рудному делу; неоднократно при  осматривании рудников случалось  приметить движение воздуха, которое в  шахтах и штольнах в самую тихую погоду  без принуждения воздушными машинами  простиралось, от чего употребительные у  рудокопов ночники и свечки погасали.  Обстоятельств сего явления тогда  заприметить не было удобно: для того,  что простиралось мое внимание больше к  практике, которая везде была перед  глазами. Но как возвратясь в отечество,  просматривал я [книги] о рудных делах Георгия Агриколы; вышеупомянутое движение воздуха нашел явственно описано".

Слова его суть следующие:

«Воздух сам от себя вливается в земные полости; и где проход есть, опять вон вылетает. Но сие бывает разными образы. Ибо в вешние и летние дни входит в шахты, кои выше, простирается штольнами и выливается шахтом, который ниже. Зимою и осенью, напротив того, вливается в устье, кое ниже, выходит высшим. Сия перемена течения воздуха в умеренных климатах бывает в начале весны и в конце осени; в холодных — при окончании весны и в начале осени. В обои случаи воздух, прежде нежели установит свое течение, частым подвергается переменам, около двух недель времени, втекая то в верхнее, то в нижнее отверстие».

Сие описание, от человека, в рудных делах преискусного оставленное нам, увидев согласно с агерометрическими и гидростатическими основаниями, не усумнился я, что сие явление, на них же утвержденное математическим порядком, предложить можно. Рудник представляет точно согнутые трубки, кои употребляются в физике для доказательств равновесия жидких тел: того ради жидкие тела, вливающиеся в подобные рудники, тем же гидростатическим законам повиноваться должны.

На примере схемы рудников Ломоносов объясняет, почему воздух приходит в движение без принуждения:

"Воздух в рудниках во всякое время целого года сохраняет равное растворение. Посему в рудниках воздух летом холоднее внешнего, а зимою теплее [и всеконечно летом он пропорционально тяжелее наружного, а зимою легче]. Внешний воздух летом или зимою, когда сам от себя в рудник войдёт, теплоту или стужу, кою имел вне, теряет в едва чувствительное время вовсе, и немедленно принимает на себя то же растворение, кое рудником обладает."

Наиболее бурное развитие металлургия и железоделательное производство получили при Петре I (1672-1725 гг.). С начала царствования Петра I издается Указ:

"Искать всякому литому и кованому железу умножения, и стараться, чтобы русские люди тем мастерством были изучены, дабы то дело в Московском государстве было прочно".

А для тех, кто пытался бы утаить найденные руды, Указом предусматривались "жестокий гнев, неотложное телесное наказание и смертная казнь". В 1725 г. по замыслу Петра I создаётся Академия, которая представляла в то время не только первое высшее научное учреждение страны, но и учебное заведение, включающее в себя среднюю и высшую школы - гимназию и университет. По инициативе Академии наук систематически организовывались экспедиции для изучения природных богатств России, главным образом Урала и Сибири. Для этого нужны были люди, искусные в инженерном мастерстве, знающие химию, геологию, горное дело и металлургию. Таких людей было крайне мало. Поэтому Академия наук приняла решение послать за границу для обучения химии, горному делу и металлургии трех молодых воспитанников академического университета, отличавшихся трудолюбием и отличными способностями. Среди них был и Ломоносов. Таким образом, делает вывод большой знаток творчества Ломоносова проф. Б.Н. Меншуткин, "целью посылки М.В. Ломоносова за границу было сделать из него металлурга, который умел бы отыскивать руды и добывать из них металлы. И все полученное им образование именно и было направлено к выработке из него дельного металлурга". Кроме того, и сам Ломоносов в свое время писал:

"главное мое дело есть горная наука, для которой я был нарочно в Саксонию послан, также химия и физика".

Сначала Ломоносов попадает в Марбург. В одном из старейших европейских университетов под руководством известного немецкого естествоиспытателя и философа Христиана Вольфа он пополняет свои знания в области наук о природе. Затем его путь лежит в промышленный центр Германии - город Фрейберг, известный своими горными и металлургическими предприятиями. В 1766 г. там была основана старейшая в Западной Европе высшая техническая школа - Горная академия, но отцом минералогии в германии считается Георгий Агрикола горняк и металлург XVI в., немец по происхождению. Он перечислял науки, знание которых необходимо для занятия горным делом и получения металлов. Среди них философия "дабы он мог знать происхождение и природу подземного мира", медицина, астрономия, наука чисел и измерений, архитектура, рисование и вопросы права. Во Фрейберге Ломоносов обучается у одного из крупных специалистов горнорудного дела и металлургии Иоганна Генкеля. Он изучает химию, минералогию, геологию, пробирное искусство, основы добычи и переработки полезных ископаемых. Михаил Васильевич часто посещает металлургические заводы, шахты и рудники, расположенные в окрестностях Фрейберга, присматривается к работе мастеров, знакомится с действием металлургических печей и других агрегатов. В упорной учебе миновало еще пять лет. В 1741 г. молодой ученый возвращается на Родину. С этого времени начинается его кипучая и необыкновенно разносторонняя деятельность в Петербургской Академии наук, продолжавшаяся четверть века. Это были годы тяжелого труда и выдающихся открытий, многие из которых на целые столетия опередили свое время и поныне верно служат человечеству. Однако наиболее активная деятельность Ломоносова в этой области началась лишь спустя два десятка лет после возвращения на родину. В 1763 году в типографии Академии Наук закончено печатание книги М.В. Ломоносова "Первые основания металлургии, или рудных дел" написанная им еще в 1742 г. Подготавливая рукопись к изданию, ученый дополнил ее двумя "прибавлениями": "О вольном движении воздуха, в рудниках примеченном" и "О слоях земных". В первом прибавлении М.В. Ломоносов изложил теорию естественной вентиляции рудников, разработанную им на основе законов гидростатики. В разделе "О слоях земных" он рассмотрел некоторые проблемы геологии и изложил свои оригинальные представления о происхождении рудных месторождений и полезных ископаемых, в частности торфа, каменного угля и нефти. В этой работе ученый говорит, что объяснять строение земных недр следует с применением "высоких" наук: механики твердых и жидких тел, металлургической химии и геометрии. М.В. Ломоносов резко отрицательно отзывается о тех естествоиспытателях, которые вместо всестороннего изучения явлений природы занимаются построением поверхностных гипотез, основанных на пустых доводах или мечтательных предположениях.

Иллюстрации к книге М.В. Ломоносова "Первые основания металлургии или рудных дел" (рудничные вентиляционные установки)

Труд "Первые основания металлургии, или рудных дел" представляет не только перечень различных рецептов в области металлургии, но также автор привел в ней сведения о рудах, металлах и горючих ископаемых, перечислил поисковые признаки для рудных месторождений, рассматрел способы добычи полезных ископаемых, дал описание рудничного оборудования, подробно рассказал о плавильных операциях и конструкциях плавильных печей и вспомогательных устройствах. Он обобщил известные сведения по пробирному и сухому методам анализа и предложил ряд новых аналитических приемов. Четкость и обоснованность введенной Ломоносовым горной терминологии, строгая последовательность в изложении, доступность, критическое отношение к установившимся научным представлениям, широкие обобщения и новые, рекомендации - все это выгодно отличало монографию М.В. Ломоносова от многих изданных в тот же период зарубежных пособий по горному делу и металлургии. Книга в то время получила широкое распространение. На ней воспитывались сотни замечательных русских металлургов и горных инженеров. Знаменитый академик Петербургской академии наук М.В. Ломоносов первым дал правильное понятие о рудных жилах (скоплениях рудных залежей на поверхности или в недрах земли) и их возрасте. Причину происхождения руд он видел в деятельности подземных сил, в последствиях извержений вулканов. Михаил Васильевич рассмотрел свойства различных металлов, описал способы их получения. Он постоянно подчеркивал, что наука должна отвечать практическим задачам. Его работы были написаны для мастеров горного дела и явились замечательным пособием для многих поколений русских горняков и металлургов. Ломоносов глубоко изучил опыт металлургического производства и разработки месторождений полезных ископаемых и изложил основы методов, практически применяемых в горном деле и металлургии. Русский ученый старался выявить физическую и химическую сущность производства металлов. Описывая практические приемы, производственные установки и устройства, он сумел отобрать самое существенное, принципиально важное для осуществления того или иного процесса. Вместе с тем Ломоносов внес целый ряд оригинальных предложений. В частности, он первым предложил извлекать металлы из руд действием растворов химических реагентов. Производство металлов Ломоносов считал важнейшей государственной задачей. Не только в научных трудах, но и в стихах и одах Ломоносова, постоянно звучит тема поиска и использования минеральных богатств России. М.В. Ломоносов выявил ряд общих закономерностей в природе, лежащих в основе современной науки и техники. Эти закономерности являются фундаментом, на котором строится наука о металлах. Он установил принцип сохранения вещества и движения, справедливо названный "всеобщим естественным законом". Основные идеи этого важнейшего закона природы ученый неоднократно высказывал уже в первых своих научных работах, относящихся к 1741 - 1746 гг. Но наиболее четко и полно этот закон был сформулирован русским учёным в его замечательном письме к выдающемуся математику Леонарду Эйлеру, также прославленному петербургскому академику.5 июля 1748 г. Ломоносов писал:

"Все встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либо нечто прибавилось, то это отнимается у чего-то другого. Так, сколько материи прибавляется какому-либо телу, столько же теряется у другого".

Всю жизнь Ломоносов трудился не покладая рук, для пользы и величия Отечества. О борьбе с врагами своими он писал: "За то терплю, что стараюсь защитить труд Петра Великого, чтобы выучились россияне, чтобы показали свое достоинство". И, обращаясь уже к истории и к будущему, говорил:

"Восстани и ходи; восстани и ходи, Россия. Отряси свои сомнения и страхи, и радости, и надежды сполна, красуйся, ликуй, возвышайся!"

Михаил Васильевич Ломоносов одним из первых заметил растения-рудознатца и то что растительность над рудными жилами изменяет свой обычный облик. Использовав "ботаническую формулу" М.В. Ломоносова, геологи открыли месторождения меди в центре Казахстана. В XVI в. использовали своеобразные геоботанические поисковые признаки на руды. Так, русским послам, направляющимся в страны Западной Европы, еще при Иване Грозном и позднее часто поручалось наряду с дипломатическими заботами "промыслить трав, которые растут, где бывает серебряная руда". Поиски руд по растениям теперь изучает специальная наука - биогеохимия. Таких "растений-геологов" известно более 40 видов. Добрым спутником залежей железных руд считают соссюрею, или горькушу многолетнее травянистое растение, произрастающее в Средней Азии, Сибири, на Дальнем Востоке. Ученые также установили, что зола из листьев березы имеет бурый цвет, если та росла на железорудном месторождении. Металлы, попадая в растения, выбирают себе различные места. Алюминий чаще всего задерживается в корнях растений, молибден собирается в семенах, железо и марганец проникают в листья и хвою. Михаил Васильевич вошел в историю России как создатель русской науки. Именно по его планам при содействии графа Шувалова открылся первый университет. Пушкин писал по этому поводу:

"Ломоносов был великий человек. Между Петром I и Екатериной II он один является самобытным сподвижником просвещения. Он создал первый русский университет; он, лучше сказать, сам был первым нашим университетом".