Если к концу XVIII в. Урал был крупнейшим не только в России, но и во всем мире районом производства чугуна и железа и занимал основное место в вывозе металла на зарубежные рынки, то уже в первой трети XIX в. он стал утрачивать свое значение. Производство и экспорт черных металлов начали падать. В 20-х годах XIX столетия чугуна выплавлялось меньше, чем в начале века. По подсчетам В. И. Ленина, Россия производила чугуна «…в 1806 г. — 12 млн. пуд., в 30-х годах — 9—11 млн. пуд., в 40-х годах — 11–13 млн. пуд., в 50-х гг. — 12–16 млн. пуд.»[4]

Экспорт железа составлял, как указывал В. И. Ленин, — «…в 1782 г. ок. 3,8 млн. пуд., в 1800–1815 гг. — 2–1 млн. пуд., в 1815–1838 гг. — ок. 1 1/3 млн. пуд.»[5].

Одной из причин застоя горнометаллургической промышленности была отсталая техника производства. Большинство казенных и частных чугуноплавильных и железоделательных заводов было построено и оборудовано в XVIII в. и почти не обновлялось. На заводах по-прежнему господствовал старый кричный способ производства железа.

Доменное производство основывалось на холодном дутье. Основой заводской энергетики оставалось водяное колесо. Машины насчитывались единицами.

Внедрение новой техники тормозилось крепостнической организацией труда на заводах. Казна и крепостники-горнозаводчики предпочитали введению машин и технических усовершенствований жестокую эксплуатацию подневольного труда крепостных людей и хищническое использование рудных и лесных богатств.

Однако и в этих условиях новая техника в виде, главным образом, изобретений представителей передовой русской технической мысли — новых заводских механизмов, машин и устройств — прокладывала себе путь и на предприятия горнозаводской промышленности и особенно там, где это вызывалось неотложными потребностями производства или где технические новшества сулили большие прибыли заводовладельцам.

Петербургский машиностроительный завод Берда, созданный на исходе XVIII в., изготовил в первой четверти XIX столетия до 130 заводских машин. Рудничные и заводские машины строили Александровский механический завод в Петербурге, Костромской завод Шиповых, Калужские заводы Мальцевых, Екатеринбургская механическая фабрика и другие первые русские машиностроительные предприятия, возникшие в первой половине XIX в.

Большой вклад в строительство машин для заводов и рудников внесли талантливые уральские и сибирские механики, мастера-умельцы.

Отличные паровые машины строил в 1793 г. на Нерчинских заводах барнаулец М. С. Лаулин.

В 1799 г. заводскими мастерами была построена первая паровая машина на Урале, на Гумешевском руднике.

В 1806–1807 гг. на Алтае барнаулец П. М. Залесов создал модель первой русской паровой турбины.

Между 1810–1818 гг. талантливый сибирский паротехник С. В. Литвинов разработал проект самой экономичной в мире паросиловой установки, сооружал машины на Колывано-Воскресенских и Нерчинских заводах.

В 1810 г. барнаулец Н. Г. Смирнов построил паровую машину в военном арсенале Петербурга.

Оригинальные машины для полировки снарядов создали в период Отечественной войны 1812 г. мастера на Кушвинском, Бисертском, Каслинском, Кыштымском, Верх-Исетском, Шайтанском, Сысертском, Ревдинском и других заводах Урала.

В 1814 г. была построена паровая машина на заводах Лазаревых.

Успешно строил на Верх-Исетских заводах машины собственной конструкции в 1815–1817 гг. техник А. Вяткин.

В 1817–1821 гг. механиками В. Чистяковым, Г. Шестаковым, Н. Беспаловым, Д. Вишняковым, П. и К. Казанцевыми на Пожвинском заводе был построен первый русский пароход с железной трубой.

В 1833 г. в Петербурге демонстрировалась доставленная с Урала машина высокого давления в 47 л. с., построенная на Пожвинском заводе мастером М. Назукиным.

В период с 1807 по 1849 г. развернулось многообразное техническое творчество талантливых уральских механиков-машиностроителей Е. А. и М. Е. Черепановых, создавших одно из первых и самых крупных в то время в России «механических заведений», сооружавших оригинальные машины и станки, построивших первую в стране рельсовую дорогу с паровой тягой, закрепивших за Россией место родины одного из первых паровозов в мире.

Нижне-Тагильский горный округ, где жили и творили Черепановы, был одним из самых крупных горнозаводских округов Урала. Центр округа — Нижне-Тагильский завод, основанный в 1725 г., по уровню технического оснащения считался в то время одним из лучших частных заводов Урала.

Нижне-Тагильские заводы принадлежали на правах посессии Демидовым. Владельцем заводов в первой трети XIX в. был правнук Никиты Антуфьева-Демидова — Николай Демидов.

В начале второй четверти XIX столетия в Нижне-Тагильский горный округ входили девять заводов: Нижне-Тагильский, Выйский, Висимо-Уткинский, Висимо-Шайтанский, Верхне-Лайский, Нижне-Лайский, Верхне-Салдинский, Нижне-Салдинский и Черноисточинский[6].

В округе насчитывалось пять железных рудников, один медный, три золотых и один серебряный; кроме того, в восточной части округа было много золото-платиновых приисков. Главнейшим железным рудником был Высокогорский, находившийся на юго-западном склоне горы Высокой, близ Нижне-Тагильского заводского поселка. Кроме Высокогорского рудника разрабатывались еще четыре железных рудника: Жеребцовский, Лебяжинский, Салдинский и Журавлевский[7].

Нижне-Тагильский завод выплавлял чугун и медь, выделывал полосовое, сортовое и листовое железо, жесть, листовую медь, латунь, изготовлял паровые и другие машины и занимался отливкой различных вещей из чугуна[8].

В 3 км от Нижне-Тагильского завода находился Выйский медеплавильный завод, построенный в 1721 г. После 1814 г., когда был открыт у подножия Высокой горы Медно-Рудянский рудник[9], Демидов построил на Выйском и Нижне-Тагильском заводах еще две медеплавильные печи. Выйский и Нижне-Тагильский заводы стали в округе основными центрами по выплавке меди[10].

Хотя Нижне-Тагильские заводы были технически оборудованы лучше других частных заводов, основой их производства был тяжелый ручной труд. К заводам еще в XVIII в. были приписаны тысячи крепостных крестьян окрестных и дальних деревень. Кроме того, Демидовы по праву дворянства покупали в центральных губерниях и переселяли на заводы много помещичьих крестьян. К первой четверти XIX в. за Нижне-Тагильскими заводами числилось более 20 тыс. «непременных работников» и мастеровых, работавших на положении «вечноотданных» владельцу.

Положение «работных людей» Нижне-Тагильских заводов характеризовалось жестокими формами эксплуатации. Время работы на производстве, использование труда женщин и детей, санитарные условия всецело зависели от произвола владельцев и их приказчиков. Рабочий день продолжался 14–16 и более часов, на тяжелые рудничные и заводские работы посылались женщины и дети. «Работные люди» находились в полной власти заводских приказчиков и за малейшую провинность подвергались телесным наказаниям.

Жестокие порядки, тяжелые условия труда крепостных людей на демидовских заводах нашли отражение в художественной литературе, в частности в романах бытописателя Урала Д. Н. Мамина-Сибиряка «Горное гнездо» и других. Наиболее жестокими формами эксплуатаций отличался труд в рудниках, или, как их называли раньше, «в горе». «Работа „в горе“, на глубине восьмидесяти сажен, — писал Д. Н. Мамин, — по всей справедливости, может назваться каторжной, чем она и была в крепостное время… Самый сильный человек „израбатывается“ под землей в десять-двенадцать лет, так что поступает на содержание к своим детям в 35 лет»[11].