В Свердловской области, на месте старинного Петропавловского медеплавильного завода, учёные совершили настоящее детективное открытие. Изучив обычные на вид чёрные камни — отвалы шлаков, они смогли точно определить, как и из чего получали медь на Урале более 200 лет назад. Оказалось, эти никому не нужные куски шлака — настоящая капсула времени, хранящая полную картину древнего производства.
Петропавловский завод, основанный купцом-миллионером Максимом Походяшиным, работал с 1760 по 1822 год на территории современного Североуральска. Он был одним из главных поставщиков меди для Российской империи в XVIII веке. Сегодня от завода почти ничего не осталось, но вокруг церкви Петра и Павла, заложенной в те же годы, учёные нашли отсыпки из чёрного шлака. Именно эти образцы и стали ключом к разгадке.
Группа исследователей из Екатеринбурга и Североуральска провела высокотехнологичный анализ шлаков с помощью электронных микроскопов и масс-спектрометров. Под увеличением открылась удивительная картина: шлак оказался сложным «минеральным коктейлем».
Выяснилось, что основу шлака составляют кристаллы двух минералов: геденбергита и фаялита. Это типичные спутники медной плавки. Но самое интересное — внутри сохранились мельчайшие капли и проволочки самородной меди, а также крупинки редких медных руд — борнита и, предположительно, дигенита. Это прямое свидетельство того, что технология плавки была неидеальной и часть ценного металла терялась, уходя в отходы.
Кроме того, учёные обнаружили в шлаке сюрпризы — включения сфалерита (цинковой руды) и галенита (свинцовой руды). Это стало важной уликой. Оказалось, что завод плавил не чистую медную руду, а комплексные полиметаллические руды с примесью цинка и свинца, которые добывались на знаменитых Турьинских рудниках неподалёку.
Изучив химический состав, специалисты даже смогли определить, что при плавке, согласно старинным технологиям, в печь добавляли морскую соль или «цыренный песок» — это отразилось на необычно высоком содержании натрия в остаточном стекле шлака.
Историческая работа позволила сделать ещё один вывод. В архивных документах встречаются упоминания о небольшом количестве серебра в меди Петропавловского завода. Однако в изученных шлаках серебро не обнаружено вовсе. Учёные предполагают, что серебряная руда попадала на завод редко, особыми партиями, и шлак от её переработки, вероятно, складировался отдельно и до наших дней не сохранился.
Хотя сегодня огромный шлаковый отвал завода исчез — его, видимо, разобрали на хозяйственные нужды за два столетия, — это исследование имеет большую ценность. Оно не только восстанавливает историческую технологию, но и показывает, что даже такие старинные отходы могут служить источником информации. Подобные работы помогают понять эволюцию металлургии и оценить, какие богатства в виде потерянных металлов могут до сих пор скрываться в подобных «исторических» отвалах по всему Уралу.
Таким образом, обычные чёрные камни у стен старой церкви рассказали учёным целую сагу о предпринимателях XVIII века, труде тысяч приписных крестьян, технологиях царских времён и геологических богатствах уральских недр. Наука вновь доказала, что даже в, казалось бы, бесполезных отходах кроются увлекательные истории.
Исследование опубликовано в журнале «Минералогия»
