extragerea si prelucrarea minereului - ciubotaru silviu-andrei

Click here to load reader

Post on 03-Jul-2015

1.175 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

Metalul a intrat n via a omului n timpul epocii pietrei, n mod indirect, prin intermediul fragmentelor de minereuri intens colorate, precum malachitul, azuritul sau hematitul, apreciate ini ial pentru aspectul lor i ulterior, pentru posibilit tile pe care le ofereau la realizarea picturilor rupestre.

Folosirea direct s-a produs ceva mai trziu, prin prelucrarea la rece a fragmentelor de metal nativ, care erau modelate cu ajutorul unui percutor de piatr , n acest stadiu metalul fiind socotit doar o roc mai deosebit . Ulterior sa observat, accidental, c la o anumit temperatur malachitul se transform ireversibil ntr-un material foarte asem n tor cu cel care era prelucrat prin batere. nceputul prelucr rii metalelor se situeaz la nceputul mileniului 7 . H. n Anatolia. n mileniul 4 . H. tehnologia se nnobileaz cu cupru i apoi bronz. Se nregistreaz o serie de cuceriri tehnice: prelucrarea la cald, tiin a doz rii compozi iei pentru a se realiza un aliaj standard. Din mileniul 3 ncepe folosirea i a altor metale: argintul i fierul.

Metodele folosite pentru exploatarea z c mintelor metalifere sau a minelor de metal nativ au variat n func ie de adncimea la care se g sea minereul, de tipul de depozit n care se afla i de epoc . Extractia minereurilor se banuie te a se fi facut prin incendierea zacamntului i stropirea lui cu apa. Dupa incendiere i stropire, datorit ocului termic, apareau fisuri n roca i se puteau face cu mai multa u urinta puturi verticale pentru extractie, eventual anturi (pseudo-galerii) cu adncimi ce puteau ajunge la 20 m sau chiar 40-42 m, cum s-a constatat la Kargaly, n zona Uralilor. La nceputul prelucr rii metalelor erau preferate depozitele aluvionare i filoanele de metal nativ sau z c mintele de minereuri aflate la suprafa a solului. Numai dup ce aceste surse au fost epuizate, in masura in care cererea de metal a crescut, au fost puse la punct i tehnicile de reducere a minereurilor, dezvoltnd astfel mineritul propriu-zis. Cele mai vechi mine sunt din chalcoliticul timpuriu, descoperite in nordul Peninsulei Balcanice, la Rudna Glava (NE Serbiei) i constau in puturi verticale. Minereul era constituit din malachit i un procent de arsenic. In chalcoliticul tarziu au fost exploatate bogate depozite de la Aibunar, Christene, Timniaca i Prochorovo. Este vorba de un minerit in adevaratul sens al cuvantului, existand galerii dispuse paralel, masurand intre 80-110 m si adanci de 15-20 m.

Minereurile s-au extras cu ajutorul unor unelte relativ simple unelte din corn (picuri) sau topoare-ciocan.

n epoca bronzului i n Hallstatt num rul locurilor de exploatare a aramei spore te iar procedeele devin mai complicate. Vechi mine au fost identificate in Ciclade, Cipru, Irlanda, Europa Centrala etc. La Mitterberg, pe baza observatiilor s-au putut reconstitui procedeele de exploatare a minereului de arama. Atacarea z c mntului se f cea de pe platforme amenajate, iar tehnica consta in turnarea apei peste roca nfierbntat i desprinderea minereului pornind de la fisurile ob inute prin procedeul amintit. Accesul in galerii si puturi era u urat de scari scobite in trunchi de copac. Calcule aproximative au dus la concluzia ca aici i i desfasurau activitatea aproximativ 40 de mineri, 60 taietori de lemne, 30 persoane care efectuau transportul minereului la locurile de prelucrare i 20 de metalurgi ti.

Exploatarea minereurilor din antichitatea oriental este cunoscut att din izvoarele scrise ct i din arheologie. Progrese s-au f cut n exploatarea minereurilor abia n perioada extinderii st pnirii romane n zone bogate n minereuri prin introducerea unor mijloace mecanice cel pu in pentru unele opera iuni. Pe de alt parte, dimensiunile pu urilor i a galeriilor sunt reduse astfel nct s parea lor s nu pretind un timp i un efort ndelungat. Concomitent, munca n subteran a fost u urat prin folosirea animalelor (la trac iune). Pe lng aram , n Imperiul Roman au fost extrase plumbul, arsenicul, mercurul i cositorul.

Studiile au permis identificarea celor mai vechi mine i au u urat reproducerea procedeelor de reducere a minereului. Cuptoarele de redus minereul de aram sau fier au o parte ngropat n sol (o groap de form oval sau rotund ) i o suprastructur cilindric sau tronconic la suprafa a solului, adaptat la folosirea unui procedeu de activare a circula iei oxigenului (orificii pentru montarea foalelor).

n Polonia la Rudki s-a descoperit cel mai mare complex metalurgic din lume, constnd din aproximativ 4000 cuptoare de reducere. A permis stabilirea aici a unor criterii de structur i capacitate. Se cunosc i cuptoare construite la nivelul solului i avnd o cupol n form de clopot. Prezint avantajul c pot fi folosite de mai multe ori.

Prelucrarea minereului de cuprunainte de reducere, minereurile extrase treceau pin mai multe operatiuni: spalarea, pentru eliminarea componentilor pamnto i, maruntirea, m cinarea i prajirea, pentru deshidratare i eliminarea componentilor pamntosi care mai ramneau dupa spalare. Prajirea se realiza pe vetre deschise. M cinarea se f cea cu ajutorul unor zdrobitoare i r ni e din piatr . Procesul de reducere poate fi reconstituit prin analogie cu reducerea minereului de fier, practicata mai trziu i de pe urma careia s-au pastrat mai multe cuptoare de redus caci, n timp, fusesera aduse noi perfectionari, care permiteau recuperarea lupei de fier, fara a mai fi necesara distrugerea cuptorului. Cuptoarele (furnalele) trebuie ca aveau peretii grosi, din piatr i lut si erau, mai mult sau mai putin, adncite n sol. Erau de forma cilindrica sau tronconica i erau prevazute cu o gur de alimentare n partea superioar i o perforatie n partea inferioara, prin care se introduceau foalele pentru activarea arderii cu oxigen. Foalele se compuneau din burdufuri de piele, terminate cu o teava din lut, care era ntrodusa n orificiul cuptorului. Cuptorul era umplut cu straturi succesive de minereu i combustibil (carbune de lemn, numit mangal).

Avea loc o ardere oxidant care era ntre inut ini ial de c rbune, apoi de sulful con inut n minereu. Aceast prim ardere avea ca scop eliminarea sulfului. Se ob inea un produs metalurgic intermediar ntre minereu i produs finit, numit mat , care con inea sulfuri. Primii care se topeau i se zgurificau erau componentii pamnto i care se scurgeau i se depuneau la baza cuptorului. n partea superioar se forma o turt de cupru, care, dup r cire, era recuperat prin spargerea cuptorului.Temperatura de reducere se ridica la 600-900 de grade. Dupa reducere, cuprul era turnat n tipare de lingouri, piese semibrute care se ndreptau spre atelierele de turnare a pieselor finite sau puteau fi destinate schimbului la mari distante. Marile lingouri de cupru oxidate ce cant resc 30-38 kg sunt o excep ie de la asta i s-ar putea presupune c in China se produceau lingouri de m rimi comparabile. Britania i alte ri europene se pare c au produs lingouri ce cnt reau doar 2-4 kg, n cuptoare mici. Doar n perioada roman aceste lingouri ajung la greut i de 20 kg.

Obtinerea fieruluiCivilizatiile preistorice au prelucrat fierul meteoritic cu mult nainte de a fi nv at s utilizeze minereurile feroase superficiale. Sumero-acadienii au cunoscut la nceput fierul meteoritic. Meteoritii sunt din punct de vedere metalurgic aliaje de fier i nichel (ne referim la meteori ii de natur feroas ) avnd i alte elemente nso itoare. Acest aliaj avea o plasticitate destul de bun la temperaturi obi nuite, ceea ce a f cut posibil transformarea lui n lame de cu it, vrfuri de s ge i i alte obiecte. Insa acesta era destul de greu de procurat.

Din antichitate i pana in Evul Mediu, una din cele mai raspandite metode de a obtine fierul se baza pe reducerea minereurilor de fier cu carbuni sau mangal in vetre deschise. Cea mai primitiva vatra deschisa era o groapa practicata in sol, de forma conica i necaptu ita, in care se introduceau bucati de minereu in amestec cu carbuni. Deasupra acestui amestec se aseza un strat de carbuni inrositi, in care se sufla aer cu o teava ceramica, legata de foale. Metoda folosita in acest caz era foarte asemanatoare cu cea aplicata la arderea obiectelor ceramice, de unde se crede ca a fost imprumutata. In acest caz nu se asigura decat reducerea minereului de fier in faza solida (sub 1100 grade).

O a doua metoda de obtinere a fost in cuptoare verticale, cu tiraj. Acestea aveau doua canale rectangulare, unul orizontal i unul vertical, sapate de obicei in flancul unei pante abrupte. Minereul i carbunii se incarcau in canalul vertical, canalul orizontal servind ca gura de aer i orificiu pentru evacuarea produselor rezultate. Cuptorul era zidit din piatra i captu it cu argila i rezultatele lui depindeau in mare masura de calitatea tirajului obtinut. S-a ajuns la o cre tere a temperaturii la mai mult de 1100 grade, care a favorizat un inceput de topire a sterilului din minereu impreuna cu cenu a carbunilor. Fierul rezultat era inglobat intr-o masa mai mare sau mai mica de zgura, in functie de continutul steril al minereului.

Astfel de produse au fost denumite lupe si ele ajungeau de obicei la dimensiunea de 40-50 mm. Dupa ce erau evacuate din cuptor i racite, zgura era indepartata prin ciocanire. In continuare, lupele erau incalzite i sudate intre ele prin batere cu ciocanul, rezultand o bucata mai mare de fier, din care ulterior se confectionau, prin forjare, obiecte sau arme. O varianta mai perfectionata pentru extragerea fierului era practicata de celti. Cuptoarele folosite in acest scop aveau inaltimea unui om. Ele erau deschise in partea din fata si in loc de carbuni se utiliza mangal. Mai intai se introduceau trei straturi de minereu, separate intre ele prin straturi de mangal. Aproape de nivelul solului, pe peretii cuptorului erau practicate cateva orificii pentru suflarea aerului. Acesta era adus cu ajutorul unor tevi ceramice, care intrau in orificiile mentionate. Se folosea un tiraj fortat cu ajutorul unor foale confectionate din p