Энергия и цивилизация

Центры добычи меди в древности находились на Синайском полуострове, в Северной Африке, на Кипре, в сегодняшних Сирии, Иране и Афганистане, на Кавказе и в Центральной Азии. Позже районами ее производства стали Италия, Португалия и Испания. Из-за того, что точка плавления этого металла сравнительно высока (1083 °C), производство было достаточно энергозатратным. Обрабатывали руду с помощью древесины или древесного угля, сначала просто в выложенных глиной ямах, позже в простых, низких глиняных печах шахтного типа с естественной тягой. Первое ясное доказательство использования мехов пришло из Египта XVI века до н. э., но почти наверняка они появились ранее. Загрязненный металл очищали нагреванием в небольших тиглях, после чего выливали в формы из камня, глины или песка. Из отливков делали утилитарные предметы или украшения, отбивая молотом, шлифуя, просверливая и полируя.

Более высокий уровень технологии требовался для получения металла из широко распространенных сульфидных руд (Forbes 1972). Сначала их нужно было измельчить и нагреть, чтобы удалить серу и другие загрязнители (сурьму, мышьяк, железо, свинец, олово и цинк), которые меняли свойства металла. Тысячелетиями руду дробили вручную, молотами, и эта практика сохранилась в Азии и Африке до XX века. В Европе водяные мельницы и привязанные к лебедке лошади постепенно взяли на себя эту работу. Обжиг измельченной руды требовал сравнительно небольшого количества топлива. Плавление отожженной руды в печах шахтного типа сменялось плавкой медного штейна (только 65–75 % меди) и еще одной плавкой, в результате которой получалась черновая медь (95–97 % меди). Этот материал можно было очищать дальше окислением, шлакованием и возгонкой. Вся длинная последовательность требовала немало топлива.

Расчет годовых и общих потребностей в топливе на такую работу с металлом в сущности очень неточен, поскольку результат сильно зависит от оценок общей массы шлака и от предположений о продолжительности экстракции и энергоемкости плавления. Вся эта неоднозначность идеально иллюстрируется данными из крупнейшего древнего плавильного центра, Рио-Тинто в юго-западной Испании, менее чем в 100 км к западу от Севильи (примечание 4.20).

В любом случае, объем римской металлургии оставался непревзойденным полторы тысячи лет. Трактаты, посвященные металлургическому опыту позднего Средневековья (Agricola 1912 [1556]); Biringuccio 1959 [1540]), описывают процесс плавки меди, не отличающийся от такового в Рио-Тинто.