Позднейшие способы предварительной обработки руды, как, например, многолетнее выветривание руды, в изучаемое время, очевидно, не применялись, так как на городищах никогда не находят следов таких складов руды.

Самым сложным и ответственным делом являлась выплавка железа из руды, осуществлявшаяся при помощи так называемого сыродутного процесса. Название «сыродутный» очень позднее и чисто кабинетное — оно возникло лишь в XIX в., когда в доменные печи стали нагнетать подогретый воздух. Старый способ плавки с нагнетанием «сырого», неподогретого воздуха начали называть в отличие от нового «сыродутным».

Сущность сыродутного процесса заключается в том, что железная руда, засыпанная в печь поверх горящего угля, подвергается химическим изменениям: окислы железа (руда) теряют свой кислород и превращаются в железо, которое густой тестовидной массой стекает в нижнюю часть печи. Это и называется восстановлением железа. Необходимым условием для восстановления железа является постоянный приток воздуха.

Восстановительный процесс не является плавкой металла в собственном смысле слова, так как железо еще не превращается в жидкое состояние; для этого нужна температура в 1500–1600° (такая температура была недоступна древним металлургам), тогда как для восстановительного процесса достаточно 700–800°[284]. Применяемые иногда термины «плавка руды», «выплавка железа» и т. п. употреблены условно. Точнее всего будет неупотребительный ныне древнерусский термин «варка железа». Недостатком этого способа является низкий процент выплавки металла из руды. Часть металла остается в руде; чем меньше жара в печи, тем больше этот остаток, тем тяжелее будет шлак. Примитивный сыродутный процесс изучался на этнографических примерах. Знаменитые разработки железа в Устюжне Железнопольской описываются исследователями середины XIX в. так[285]: «С незапамятных времен, на расстоянии 60 верст от самой Устюжны, к востоку и до железной Дубровки разрабатывалась здесь железная руда. Каждое почти селение имело свои так называемые домницы, или плавильни, где производилась эта тяжкая, убийственная работа… Тысячи рук, истинно в поте лица, трудились над этою беловатою землицей, превращавшейся после пережжения в красно-багровую и, наконец, в ступках горна в крепкий темно-синий металл» (кричное железо). Тяжесть этой работы хорошо известна и древнерусским литературным памятникам: Даниил Заточник восклицает: «Лучше бы ми железо варити, нежели со злою женою быти». Очевидно, варка железа считалась труднейшей из работ, известных этому образованному автору. Варка железа производилась в так называемом сыродутном горне.

Только в последнее время, благодаря массовому обследованию городищ, предпринятому Белорусской Академией Наук, мы получили реальное представление о древнерусском сыродутном горне[286].

Прообразом сыродутного горна был обычно очаг в жилище. В.А. Городцовым в Галичской стоянке (относящейся к скифскому времени) обнаружены остатки очага, расположенного в центре крупного жилища (шалаша), внутри которого было найдено около 50 кусков железного шлака. Шлак лежал и в стороне от очага[287].

Едва ли этот очаг имел какие-либо специальные приспособления для плавки металла. С ростом потребности в железе и умения «варить» его появляются специальные горны, находящиеся еще на городище, но отнесенные уже подальше от жилых изб к краю городища, к валу. Так расположены печи на белорусских городищах I–VII вв. н. э., например, в Оздятичах в Свидне. К сожалению, датировка большинства сыродутных горнов затруднена. На городище Березняки (см. выше) IV–V вв. выплавка железа не производилась, и крицы приносились в готовом виде и складывались у ворот поселка.

В эпоху Киевской Руси место выплавки обычно переносится ближе к источнику сырья, так как перенос больших количеств руды на городище затруднен, но бывают и исключения.

Одна из наиболее ранних печей (городище Кимия) представляет собой круглую яму около метра в диаметре, вырытую в земле и густо обмазанную глиной. Глина найдена в сильно обожженном состоянии. Вокруг печи — большое количество шлаков; верх печи открыт. Никаких следов приспособления для дутья не обнаружено. Печь, углубленная в землю, едва ли давала какие-нибудь преимущества по сравнению с обычным очагом[288]. Такие ямные горны носят народное название «волчьи ямы». Может быть, в связи с этим в некоторых европейских языках крица носила звериное имя: по-немецки Luppe (волк), по-французски — renard (лис) и т. п.[289]

Целое поле таких «волчьих ям» удалось найти в земле вятичей инженеру Романовскому в середине XIX в. Приведу текст его сообщения:

«Близ села Подмоклого находится огромнейшая площадь, вся изрытая ямами, уже заросшими травою и деревьями… При разрытии ям на некоторой глубине встречались иногда: древесный уголь, куски ошлакованной руды и красная, как бы обожженная железная охра… Нахождение упомянутых ям и отвалов руды показывают следы бывших разработок; присутствие же в этих ямах древесного угля и шлаков ясно свидетельствует о старинном способе добычи железа из руд, которые, за неимением печей, вероятно, расплавлялись в простых ямах, причем получались куски ковкого железа и шлаки»[290].

Особенно важно то, что в одной из ям был найден диргем халифа Ибрагима, брата Гарун-ал-Рашида 189 гиджры (805 г. н. э.). Наличие в IX в. «волчьих ям» в стороне от поселений объясняет нам отсутствие горнов на городищах.

Необходимое для процесса восстановления железа дутье в горнах примитивного устройства осуществлялось путем естественного притока воздуха. Для этого горны и ямы располагались на подветренных местах. Шлаки, остающиеся после варки железа в «волчьих ямах», очень тяжелы, что свидетельствует о незначительном проценте выплавленного железа[291].

Гораздо больший технический прогресс представляют наземные печи, переход к которым совершился, примерно, около X в. Конструкция наиболее сохранившейся печи Лабенского городища (близ древнего Изяславля, Белоруссия) такова: печь сделана из глины прямо на грунте и имеет в разрезе сводчатую форму, в плане округлую, высота свода внутри — 35 см, ширина печи внутри — 60 см, толщина глиняных стенок — 5-10 см.

Верх печи имеет широкое отверстие, через которое засыпали уголь и руду. В стенке печи внизу имеется горизонтальное отверстие почти на уровне земли[292].

Перед началом плавки печь засыпалась древесным углем (частично — горящим), поверх которого насыпалась размельченная и, может быть, предварительно обожженная руда. Сверху иногда тоже насыпали уголь.

Руды засыпали в печь около 30 кг. Затем в нижние отверстия (они обычно бывали парные) печи вставляли сопла (от «сопеть» — дуть, отсюда же «сопели» — дудки, свирели) мехов, нагнетающих воздух.

Кузнечный мех имеет повсеместно очень устойчивую форму: две вытянутые сердцевидные планки, объединенные кожей, собранной в складки, чем достигается возможность раздвигать планки. Узкий конец планок оканчивается трубкой — соплом. В планках делаются отверстия с клапанами для вбирания воздуха внутрь меха. Судя по позднейшим миниатюрам, древнерусские меха были такими же.

Дутье (или «дмонка») являлось основном работой при «варке» железа. Меха раздувались вручную. Эта непрерывная работа