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El área de la antigua Pachuca era de 2 kilómetros cuadrados a juzgar por la dispersión actual de los sitios arqueológicos, la ciudad era un paso obligado para llegar a las ciudades populosas de Tulancingo, Tula y Atotonilco el Grande. Desde entonces procede, según las relaciones históricas, el descubrimiento de la metalurgia.
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Según la tradición, de esta etapa proviene el inicio de la explotación de las minas de Pachuca y Real del Monte, asegurándose que fueron las minas de Xacal o Jacal y la que más tarde se conoció con el nombre de San Nicolás, las primeras en trabajarse a base de un viejo sistema llamado Torrefacción o Calcinación, que consistÃa en prender fuego a la veta, regularmente ubicada a poca profundidad, luego se le enfriaba bruscamente con agua para que se resquebrajaba, pudiendo asà tener la importante obtención de una buena proporción del metal.
Para 1524, los primeros españoles que llegaron a la región con intervenciones en el mundo de la metalurgia fueron: Francisco Téllez (artillero llegado con Cortés en 1519 a quien apodaron el Tuerto) y Gonzalo RodrÃguez, quienes construyeron las primeras casas de tipo feudal, llamándole al lugar "Real de Minas de Pachuca".
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El descubrimiento de las minas fue realizado hasta el año de 1552 por Alonso RodrÃguez de Salgado, Mayoral de una estancia de ganado menor. A partir de este momento, el aspecto de la población se fue transformando notablemente, pues empezaron a llegar decenas de operarios para emplearse en las diversas labores mineras. El desarrollo minero de Pachuca dio comienzo a raÃz de 1552, cuando Bartolomé de Medina inventó el sistema de amalgamación para el beneficio de los minerales, fue desarrollado en la hacienda de PurÃsima Grande.
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Este proceso permitÃa beneficiar de un modo económico los minerales de plata; era necesario mezclar el mineral pulverizado con agua, sal, mercurio, y otros compuestos. Se extendÃan las "tortas" en patios muy grandes, donde se debÃan incorporar los reactivos; "Dar los repasos", es decir, mezclar con ayuda de animales y cuidar que las reacciones se efectuaran adecuadamente a fin de que la plata formará amalgama con el mercurio. Después de varias semanas se lavaba la torta para retirar los materiales indeseables y la mencionada amalgama se pasaba a un horno especial donde, con mucho cuidado, se volatizaba el mercurio y que daba la plata en forma esponjosa, y finalmente se fundÃa para obtener las barras del blanco metal. Este proceso se le conocÃa también como beneficio de patio.
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En el Siglo XVIII, la visión del Conde de Regla, Pedro Romero de Terreros, hizo resurgir el mineral de Real del Monte, al encontrar nuevas y ricas vetas que dieron a Pachuca un auge extraordinario. A partir de este momento, el aspecto de la población se transforma notablemente, pues empezaron a llegar decenas de operarios para emplearse en los diversos laborÃos mineros, asà la relación de tasaciones señala que para 1560, es decir 8 años después del descubrimiento, la población ascendÃa a 2,200 habitantes, lo que significaba un incremento de casi el 300% con relación a la de 1550.
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En 1766 Pedro Romero de Terreros pretendió suprimir el partido, forma de pago que se habÃa hecho costumbre entre los mineros. El partido consistÃa en que el último costal de mineral que se subÃa el trabajador de la jornada lo dividÃa entre él y el dueño de la mina. Los mineros protestaron por esto, que incluyó la presentación de un pliego de peticiones y el paro de labores y, al no tener solución favorable, se desató la violencia. La turba atacó y mató al Alcalde Mayor de Pachuca. Fue necesaria la intervención de las autoridades virreinales para resolver el conflicto. Este movimiento se toma como el primer antecedente de los movimientos de huelga en México.
Las cajas reales; llamadas asà porque era el lugar donde los mineros pagaban sus quintos o impuestos a la corona de España. Su construcción data del siglo XVII, por órdenes del virrey Antonio de Toledo y Salazar (Márquez Mancera). Se tardó en construir en 5 años con un costo de $100,000 pesos. Es un edificio colonial de dos niveles con patio central, sobresaliendo de la fachada dos torres flanqueando la puerta principal y una en la parte norte que servÃa para la vigilancia del edificio. Actualmente alberga las oficinas de la CompañÃa Real del Monte y Pachuca.
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Es en esta época del auge en la minerÃa en que salÃan grandes cantidades de oro y plata para España y se comenta en los libros de la época que si los lingotes de metales preciosos no llevaban el sello de Real del Monte y Pachuca, no querÃan recibir la plata, porque ese sello era garantÃa de la pureza del metal extraÃdo en esta ciudad.