Увязка продуктов древнего металлургического производства с рудной базой
Встановлені закономірності перерозподілу хімічних елементів по продуктам металургійної переробки мідних руд на прикладі Картамиського прояву мідних руд. Досліджені кристалічні фази вихідних руд і продуктів металургійної переробки. Особливо важливим є дослідження реліктових мінеральних включень в мід...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
|---|---|
| Datum: | 2010 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2010
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99611 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Увязка продуктов древнего металлургического производства с рудной базой / Ю.П. Шубин // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2010. — № 6. — С. 194-202. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860264603019116544 |
|---|---|
| author | Шубин, Ю.П. |
| author_facet | Шубин, Ю.П. |
| citation_txt | Увязка продуктов древнего металлургического производства с рудной базой / Ю.П. Шубин // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2010. — № 6. — С. 194-202. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| description | Встановлені закономірності перерозподілу хімічних елементів по продуктам металургійної переробки мідних руд на прикладі Картамиського прояву мідних руд. Досліджені кристалічні фази вихідних руд і продуктів металургійної переробки. Особливо важливим є дослідження реліктових мінеральних включень в мідеплавильних шлаках, котрі можуть вивести на конкретні родовища та прояви мідних руд. Процеси легування і змішування металів ускладнюють процеси прив’язки продуктів стародавнього металургійного переділу мідних руд до сировинної бази.
The laws of redistribution of chemical elements on metallurgical processing products of copper ores by example of Кartamysh display copper ores are established. The crystal phases of initial ores and products metallurgical processing are investigated. The study of residual of mineral inclusions in copper-smelting slags, which can deduce on concrete deposits and manifestation of copper ores, is of special importance. Processes of alloying and metal mixtures complicate binding products of ancient copper ore metallurgical processing to raw materials base.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:59:14Z |
| format | Article |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
194
УДК 553.43 + 930.26
УВЯЗКА ПРОДУКТОВ ДРЕВНЕГО
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА С РУДНОЙ
БАЗОЙ
Шубин Ю. П.
(Донбасский государственный технический университет,
г. Алчевск, Украина)
Встановлені закономірності перерозподілу хімічних елемен-
тів по продуктам металургійної переробки мідних руд на прикладі
Картамиського прояву мідних руд. Досліджені кристалічні фази
вихідних руд і продуктів металургійної переробки. Особливо важ-
ливим є дослідження реліктових мінеральних включень в мідеплави-
льних шлаках, котрі можуть вивести на конкретні родовища та
прояви мідних руд. Процеси легування і змішування металів усклад-
нюють процеси прив’язки продуктів стародавнього металургійно-
го переділу мідних руд до сировинної бази.
The laws of redistribution of chemical elements on metallurgical
processing products of copper ores by example of Кartamysh display
copper ores are established. The crystal phases of initial ores and
products metallurgical processing are investigated. The study of re-
sidual of mineral inclusions in copper-smelting slags, which can de-
duce on concrete deposits and manifestation of copper ores, is of spe-
cial importance. Processes of alloying and metal mixtures complicate
binding products of ancient copper ore metallurgical processing to
raw materials base.
Введение. В последнее время развивается новое направле-
ние в археологии – горная археология, включающая в себя изуче-
ние следов добычи, обогащения и металлургического передела
руд, а также изучение процессов металлообработки путём изуче-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
195
ния химического состава и строения металлических изделий. Од-
ним из центральных вопросов стоящим при этом, является увязка
древних металлов и шлаков с сырьевой базой. Решение этого во-
проса имеет важное как археологическое, так и геологическое
значение. Одними из показательных объектов горной археологии
являются меднорудные объекты, которые разрабатывались в эпо-
ху поздней бронзы (XVII-XVI века до н. э.) Юго-Восточного
Приуралья (Каргалы, Оренбургская обл.) и Бахмутской котлови-
ны Донбасса.
Первоначально исследования артефактов из поселений и
производственных зон на этих объектах сводились к изучению
содержаний примесных химических элементов в медных рудах
(первичных и окисленных), шлаках, штейнах и металлах метода-
ми полуколичественного спектрального анализа. При этом были
осуществлены попытки установления источников минерального
сырья, а также природы бронзообразующих примесей в древней
бронзе, начаты металлографические исследования металла древ-
них изделий из бронзы. В дальнейшем начал изучаться мине-
ральный состав включений в шлаках, штейнах, металлах и вы-
полняться на этой основе увязка к сырьевой базе. Параллельно с
этим ведутся работы по экспериментальному моделированию
древнего медеплавильного производства, сопровождающиеся
изучением вещественного состава продуктов экспериментальных
плавок, их увязки с исходным минеральным сырьём и сопостав-
лением с археологическими артефактами. Сопоставление приме-
няемых для решения этих задач лабораторных методов исследо-
вания вещества и следовавших после этого выводов иногда сви-
детельствует о несоответствии первых вторым [1]. В то же время,
полученный материал не всегда подвергается должному оцени-
ванию и просто констатируется как факт. Поэтому необходимо
разработать методику изучения археологических артефактов –
свидетельств древней горно-металлургической деятельности для
получения полноценной информации.
Методика исследований. Нами проведены микроскопиче-
ские исследования медных руд и древних металлургических шла-
ков Картамыша в отражённом свете, выполнен рентгенодифрак-
ционный анализ медной руды (ВГУ) и основного сульфида меди
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
196
(институт геологии Коми НЦ УрО РАН, дифрактометр ДРОН-2 с
использованием CuKα-излучения, использовался β-фильтр). Мед-
ные руды ряда рудопроявлений меди Бахмутской котловины
Донбасса (табл. 1) и продукты второй экспериментальной плавки
2007 года (5 проб) исследовались в Дунайвароше (Венгрия, ана-
литик Ева Дэнес) при помощи рентгеноспектрального анализа
(спектрометр ARL 8410-131) и в Центральной лаборатории АМК
(г. Алчевск, спектрометр ARL 9900, аналитики Нестеренко и
Войткова, табл. 2).
Таблица 1
Особенности химического состава медных руд
Бахмутской котловины
Рудопро-
явление и
тип руды
Содержание, вес. %
CuO SO3 Fe2O3 CaO PbO K2O Na2O P2O5 TiO2 CeO Ag2O IrO2 As2O3 Cl PtO2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Карта-
мыш
Окисно -
сульфидная
руда
57,3 8,85 2,03 1,26 0,042 0,51 0,23 0,07 0,24 0,005 0,019 0,014 - 0,0060,011
Сульфид-
ная руда 22,1 13 1,51 5,04 - 0,7 0,31 0,15 0,23 - - - 0,003 -
Окисная
руда 8,6 0,62 4,07 5,2 0,008 0,85 0,71 0,08 0,47 0,004 0,003 - - 0,004 -
Медная
Руда
Сульфидно-
окисная
руда
58,4 14,9 14 0,38 - - - - 0,17 - - - -- - -
Кислый
Бугор
Окисная
руда
26,1 1,66 3,38 0,32 - 0,98 0,66 0,40 0,31 - - - - - -
Клиновое
Сульфид-
ная руда
65,8 19,9 11,4 0,30 - - - - - - - - - 0,36 -
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
197
Таблица 2
Перераспределение некоторых химических элементов по
продуктам металлургического передела халькозиновых руд
Картамышского рудопроявления
(по результатам экспериментальной плавки 2007 г.)
Продукт ме-
таллургиче-
ского
передела
Содержание, вес. %
Cu S Pb Mn P Ti Ag Ir Os As Cl Co
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Обожженная
медная руда 23,9 15,1 0,02 0,901 0,105 0,22 0,0005 0,012 0,008 0,002 - 0,001
Шлак
зелёный
пористый
1,51 0,27 0,001 0,211 0,169 0,78 0,0005 - - - - 0,005
Бурый шлак 9,38 0,124 3,59 1,09 0,213 0,526 - - - 0,002 - 0,002
Штейн 6,5 0,013 3,01 0,63 0,077 0,41 0,002 0,006 0,001 - - 0,005
Переплав-
ленный
халькозин
77,5 16,6 1,85 0,025 0,007 0,026 0,022 0,015 0,018 0,005 0,005 0,001
Слиток
меди 94,6 2,06 2,45 0,015 0,012 0,008 0,067 0,021 0,009 0,019 0,097 0,001
Выводы. Микроскопические исследования древних метал-
лургических шлаков позволили наблюдать крупные капли (1 мм)
резко анизотропного сульфида по оптическим свойствам наибо-
лее отвечающим ковеллину. Отмечены капли меди размером до
0,5 мм иногда в рубашке слабо анизотропного сульфида (халько-
зин?), границы меди и сульфида ровные (доля меди 60-90 %). Ко-
личество медных сульфидов – до 5 % площади аншлифа. Толщи-
на оторочки халькозина минимальна в нижней части капли и мо-
жет быть использована для определения направления силы тяже-
сти в период застывания шлака. Халькозин в процессе металлур-
гического передела не разрушается, а плавится, т. е. является ин-
дикатором минерального состава исходных руд. Кроме того, в
аншлифах наблюдались включения магнетита (до 10% площади
аншлифа), свидетельствуя о слабоокислительных условиях кри-
сталлизации шлака. Крупные зёрна кварца (до 0,5 мм), угловатой
формы рассеяны по площади аншлифа и занимают до 20 % его
площади. Стекловатая масса слагает основную часть шлака, её
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
198
цвет красно-буро-чёрный, реже – зеленоватый (с многочислен-
ными включениями нерасплавленных фрагментов исходных руд).
Это свидетельствует о неравновесных условиях во время засты-
вания шлака, что делает невозможным использование тройной
диаграммы (CaO-FeO-SiO2) [2].
Фазовый рентгенодифракционный анализ медной руды Кар-
тамышского рудопроявления [3] позволил диагностировать α
кварц, малахит, азурит, β халькозин, халькопирит, магнетит,
маггемит, глинистые минералы. В дальнейшем нами было уста-
новлено, что главным рудным минералом этого рудопроявления
является джарлеит [4].
В процессе изучения вещественного состава медных руд ру-
допроявлений Бахмутской котловины, древних и эксперимен-
тальных продуктов медеплавильного производства установлен
характер перераспределения примесных химических элементов
по продуктам медеплавильного производства (шлак, штейн, ме-
талл), что позволило сделать вывод о недостаточном количестве
бронзообразующих примесей (Sn, As, Sb, Pb) в слитке черновой
меди экспериментальной плавки, чтобы говорить о естественном
переходе этих примесей из исходных медных руд в металл с об-
разованием бронз соответствующего химического состава [5, 6].
Кроме того, ни в металлургических шлаках, ни в штейнах
древних плавок не отмечены повышенные содержания ни олова,
ни мышьяка. Следовательно, металлургический процесс состоял,
по крайней мере, из двух этапов: первый – получение черновой
меди, и второй – получения бронзы (внесение в расплав черно-
вой меди мышьяка и (или) олова в элементарном виде, либо в ви-
де химических соединений, обогащённых указанными легирую-
щими элементами).
Содержания меди в богатых окисных рудах Картамышского
рудопроявления достигает 10-15 %, а в сульфидных до 60 %.
Предварительное гравитационное водное обогащение пылевид-
ных прожилково-вкрапленных малахит-азуритових руд не пред-
ставляется возможным (эксперимент не позволил получить мед-
норудный концентрат). Кроме того, мышьяк в окисных рудах не
выявленный, а в сульфидных рудах, как и в шлаках, он установ-
лен, что свидетельствует о переработке в древности сульфидных
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
199
руд (окисные могли играть роль примесей). Вмещающие породы
и руды изобилуют флюсами – карбонатами и кварцем, следова-
тельно, процесс металлургического передела руд не требует ис-
кусственного введения флюсов, достаточно интрарудных компо-
нентов. С этим согласуется тот факт, что содержание кальция в
рудах и в медеплавильных шлаках почти одинаково.
В некоторых образцах окисно-сульфидных медных руд
(см. таблицу 1) содержание платины достигает 0,01 %, платины в
археологических медеплавильных шлаках – до 0,0025 %, палла-
дия – до 0,003 %, золота до 0,01 %, в археологических штейнах
золота – до 0,003 %, что необходимо учитывать при установле-
нии источника минерального сырья.
При изучении вещественного состава бронз, отходов их
производства и их увязки к сырьевой базе необходимо учитывать
факт смешения меди и лигандов (олово, мышьяк, сурьма, сви-
нец), которые характеризуют пространственно, генетически и
геохимически разнородные объекты. Помимо этого необходим
учёт возможного импорта металлических изделий и использова-
ние их металлического лома для изготовления новых орудий. Из-
вестно, что в энеолите на территории Украины использовалась
преимущественно медь, в ранне и особенно средне-бронзовое
время – мышьяковая бронза, в поздне-бронзовое (срубное) вре-
мя – оловянные, мышьяковые и смешанные. При этом отмечается
связь состава бронз с функциональным назначением изделий из
них, что указывает на искусственное введение легирующих при-
месей в медь. В какой-то степени, безусловно, на составе и уров-
не содержаний примесных элементов в металле отразилось во-
влечение в разработку новых месторождений медных руд, со
своими геохимическими особенностями состава, а также измене-
ния технологии металлургического передела медных руд.
Григорьевым С. А. был изучен фазовый состав медеплавиль-
ных шлаков Мосоловского поселения Воронежской области, он ока-
зался близким таковым рудопроявлений Бахмутской котловины [7].
Последнее наводит на мысль о возможном использовании медных
руд, завезенных из Бахмутского региона Донбасса. На эту возмож-
ность также указывают известные исследователи [8]. Тем более в
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
200
настоящее время не известны приповерхностные проявления мед-
ных руд, расположенные в пределах Воронежской области [9].
На возможность выяснения источника минерального сырья
по результатам исследования микровключений в древних метал-
лах, шлаках, оплавленных обломках исходных руд указывает
В. В. Зайков и С. А. Григорьев [10], кроме того, отмечается ме-
таллогеническое значение таких сведений. Поэтому важную роль
играют типоморфные элементы и минералы соответствующих
генетических типов месторождений.
Таким образом, комплексное изучение вещественного со-
става продуктов металлургического производства, исходных руд,
реконструкция технологии металлургического передела медных
руд, а также выяснение происходящих при этом закономерностей
перераспределения химических элементов позволяет выйти на
известные, а возможно, и на пока невыявленные источники ми-
нерального сырья. Вещественный состав продуктов металлопро-
изводства может отражать как особенности состава исходных
руд, состав легирующих присадок, а также нести в себе особен-
ности состава импортного металла. Особое значение для опреде-
ления сырьевой базы имеет изучение реликтовых включений ис-
ходной руды. Искусственное легирование существенно может
изменить уровень содержаний многих примесных элементов, что
осложняет привязку к сырьевой базе искусственно легированных
бронз.
Первоочередными задачами, стоящими на этом пути, нам
видится реконструкция древнего процесса металлургического
производства и изучение закономерностей перераспределения
химических элементов в продуктах металлургического производ-
ства древних и экспериментальны плавок, определённые нара-
ботки уже есть [2, 11, 12].
СПИСОК ССЫЛОК
1. Клочко В.И., Маничев В.И., Бондаренко И.Н. Древний цвет-
ной металл Донбасса, как показатель геохимических особен-
ностей медных руд региона // Проблемы эпохи бронзы Вели-
кой Степи. – Луганск, 2005. С. 110-123.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
201
2. S. Rovira Llorens. Modelling copper obtaining in Late Bronze
Age at Kargaly (Orenburg, Russia). Smelting experiments at Gor-
ny site. // Проблеми гірничої археології (Матеріали ІІ – го
міжнародного Картамиського польового археологічного
семінару). Алчевськ: Дон ДТУ, 2005. С. 198-206.
3. Саврасов А.С. Эксперименты по выплавке меди 2001-2002 гг (по
археологическим свидетельствам Картамыша) // Исторические и
футорологические аспекты развития горного дела: Сборник науч-
ных трудов – Алчевск: ИПЦ «Ладо», 2005. – С. 163-175.
4. Шумилов И.Х.., Шубин Ю.П., Каблис Г.Н. Сульфиды меди псев-
доморфоз по флоре в пермских отложениях восточной оконечно-
сти Бахмутской котловины Донбасса // Минералогический жур-
нал, Т. 29 , № 4 - К., 2007. – С. 38-46.
5. Бровендер Ю.М., Шубин Ю.П. К вопросу о закономерностях пере-
распределении химических элементов в процессе металлургиче-
ского передела медных руд в эпоху бронзы // Проблеми гірничої
археології (Матеріали VIІ-го міжнародного Картамиського польо-
вого археологічного семінару) Алчевськ, 2009 р. – С.90-96.
6. Шубин Ю.П. Геологические факторы контроля оруденения и осо-
бенности вещественного состава медных руд картамышской свиты
Бахмутской котловины Донбасса // Сб. науч. трудов Националь-
ного горного университета Украины, Том 1, №20 -
Дніпропетровськ, 2004. - С. 14-19.
7. Григорьев С.А. Минералогия шлаков Мосоловского поселения //
Археология восточно-европейской лесостепи. – Вып. 17: Доно-
донецкий регион в эпоху бронзы. – Воронеж: ВГУ, 2003. –
С. 123-133.
8. Черных Е.Н., Кузьминых С.В. Металл Мосоловского поселения //
Поселения срубной общности: Межвузовский сборник научных
трудов – Воронеж: ВГУ, 1989. С. 5-14.
9. Чернышов Н.М., Молотков С.П., Буковшин В.В. Минерально-
сырьевой потенциал эндогенных платиноидно-медно-
никелевых и благороднометальных формаций ВКМ (история
открытия и основные этапы изучения, состояние и перспек-
тивы освоения)/Вестник ВГУ Серия «Геологическая». 2002.
№ 1., С. 164-180.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 6, 2010
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 6, 2010
202
10. Зайков В.В., Котляров В.А., Зайкова Е.В., Задников С.А. Ме-
таллогеническое значение исследований микровключений в
древних металлах и шлаках (на примере Урала и Восточной
Украины) / Наукові праці Донецького національного
технічного університету. Серія: «Гірничо-геологічна». Вип. 8
(136) / Редкол.: Башков Є.О. та ін. – Донецьк, ДонНТУ, 2008. –
С. 87-90
11. Бровендер Ю.М. Экспериментальное моделирование производ-
ственной деятельности на базе руд Картамышского рудопро-
явления (предварительные результаты исследований) // Про-
блеми гірничої археології (Матеріали VІ-го міжнародного
Картамиського польового археологічного семінару) Алчевськ,
2007 р. – С.77-89.
12. Шубин Ю.П. Факторы, влияющие на эффективность металлур-
гического передела медных руд // Проблеми гірничої
археології (Матеріали VІ-го міжнародного Картамиського
польового археологічного семінару) Алчевськ, 2007 р. –
С. 89-91.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99611 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1996-885X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:59:14Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Шубин, Ю.П. 2016-04-30T18:29:13Z 2016-04-30T18:29:13Z 2010 Увязка продуктов древнего металлургического производства с рудной базой / Ю.П. Шубин // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2010. — № 6. — С. 194-202. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99611 553.43 + 930.26 Встановлені закономірності перерозподілу хімічних елементів по продуктам металургійної переробки мідних руд на прикладі Картамиського прояву мідних руд. Досліджені кристалічні фази вихідних руд і продуктів металургійної переробки. Особливо важливим є дослідження реліктових мінеральних включень в мідеплавильних шлаках, котрі можуть вивести на конкретні родовища та прояви мідних руд. Процеси легування і змішування металів ускладнюють процеси прив’язки продуктів стародавнього металургійного переділу мідних руд до сировинної бази. The laws of redistribution of chemical elements on metallurgical processing products of copper ores by example of Кartamysh display copper ores are established. The crystal phases of initial ores and products metallurgical processing are investigated. The study of residual of mineral inclusions in copper-smelting slags, which can deduce on concrete deposits and manifestation of copper ores, is of special importance. Processes of alloying and metal mixtures complicate binding products of ancient copper ore metallurgical processing to raw materials base. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Наукові праці УкрНДМІ НАН України Увязка продуктов древнего металлургического производства с рудной базой Article published earlier |
| spellingShingle | Увязка продуктов древнего металлургического производства с рудной базой Шубин, Ю.П. |
| title | Увязка продуктов древнего металлургического производства с рудной базой |
| title_full | Увязка продуктов древнего металлургического производства с рудной базой |
| title_fullStr | Увязка продуктов древнего металлургического производства с рудной базой |
| title_full_unstemmed | Увязка продуктов древнего металлургического производства с рудной базой |
| title_short | Увязка продуктов древнего металлургического производства с рудной базой |
| title_sort | увязка продуктов древнего металлургического производства с рудной базой |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99611 |
| work_keys_str_mv | AT šubinûp uvâzkaproduktovdrevnegometallurgičeskogoproizvodstvasrudnoibazoi |