Τετάρτη, 28 Φεβρουαρίου 2018

Τεχνολογία μετάλλου στη Λαυρεωτική

Κορινθιακό αγγείο με απεικόνιση των εργαζομένων σκλάβων στα μεταλλεία Λαυρίου. 5ος π.Χ. αιώνας Κορινθιακό αγγείο με απεικόνιση των εργαζομένων σκλάβων στα μεταλλεία Λαυρίου. 5ος π.Χ. αιώνας credits

Οι αρχαίοι Αθηναίοι στο Λαύριο, για την παραγωγή αργύρου ανέπτυξαν μία μοναδική για την εποχή τεχνική στη μεταλλευτική και μεταλλουργία του αργύρου, που προκαλεί θαυμασμό και συγκίνηση για το εφευρετικό πνεύμα τους. Τα μεταλλεύματα που εκμεταλλεύθηκαν εντατικά ήταν εκείνα του αργυρούχου μολύβδου και συγκεκριμένα δύο είδη: τα οξειδωμένα μεταλλεύματα μολύβδου (κερουσίτης) και τα θειούχα μεταλλεύματα μολύβδου (γαληνίτης). Τα μεταλλεύματα αυτά τα ονόμαζαν «αργυρίτις γη» επειδή περιείχαν άργυρο. Μέσα στον μόλυβδο του μεταλλεύματος υπήρχε ένα ποσοστό αργύρου 1 μέχρι 3 κιλά ανά τόνο περιεχομένου μολύβδου.

Οι αρχαίοι για να πάρουν τον πολύτιμο άργυρο από τα αργυρούχα μεταλλεύματα ακολουθούσαν μια σειρά εργασιών, οι οποίες γινόντουσαν με την εφαρμογή μεθόδων και τεχνικών που δεν έχουν ουσιαστικά αλλάξει. Οι διάφορες φάσεις αφορούν την εξόρυξη και εμπλουτισμό του μεταλλεύματος, την τήξη προς παραγωγή αργυρούχου μολύβδου, την κυπέλλωση για τον διαχωρισμό του αργύρου από τον αργυρούχο μόλυβδο και τέλος την ανάτηξη του λιθαργύρου προς παραγωγή του μολύβδου.

Εξόρυξη

Τα μεταλλεύματα της Λαυρεωτικής αναπτύσσονται σε τρεις ζώνες ή επαφές μεταξύ των οποίων παρεμβάλλονται πετρώματα σχιστόλιθων και μαρμάρων. Οι αρχαίοι για να ανιχνεύσουν αν υπήρχε μετάλλευμα στην περιοχή που τους ενδιέφερε άνοιγαν στοές μικρής διατομής (070x0,90 μ.). O εργάτης εργαζόταν στη στοά μισοξαπλωμένος ή γονατιστός και χρησιμοποιούσε σφυρί και καλέμι. Όσο το μήκος των στοών μεγάλωνε οι ανάγκες εξαερισμού γινόταν επιτακτικές, πράγμα που τους ανάγκαζε να ανοίξουν φρέατα που χρησίμευαν επίσης για ερευνητικούς σκοπούς καθώς και για τη μεταφορά του μεταλλεύματος στο ύπαιθρο Περισσότερα από 1.000 φρέατα σημειώνονται στους χάρτες, η κατασκευή των οποίων από πλευράς καταστάσεως των τοιχωμάτων προκαλούν τον θαυμασμό.

Όταν με μια ερευνητική στοά έφταναν στο μετάλλευμα με απλά εργαλεία, σφυριά, φτυάρια, καλέμια, διαμόρφωναν τα μέτωπα εκμεταλλεύσεως αποσπώντας το πλούσιο μετάλλευμα και αφήνοντας στύλους από το ίδιο το μετάλλευμα για την υποστήριξη της οροφής του μεταλλείου. Ακολουθούσαν την ίδια μέθοδο που και σήμερα εφαρμόζεται ευρύτατα, τη μέθοδο των θαλαμίων και των στύλων. Όταν όμως η φλέβα του κοιτάσματος ήταν κατακόρυφη, αδιάφορο αν ήταν μικρού ή μεγάλου πάχους, τότε για την εξόρυξη του μεταλλεύματος ακολουθούσαν τη μέθοδο των βαθμίδων. Το μετάλλευμα κόβεται σε σκαλοπάτια. Το μετάλλευμα έπειτα από μια πρόχειρη επί τόπου διαλογή το τοποθετούσαν σε κοφίνια και το μετέφεραν στην επιφάνεια μέσω των στοών και των φρεάτων, όπου πιθανόν χρησιμοποιούσαν και βαρούλκα.

Τον φωτισμό στο πυκνό σκοτάδι των στοών τον εξασφάλιζαν χρησιμοποιώντας πήλινα λυχνάρια που έκαιγαν λάδι. Όσον αφορά το σοβαρό πρόβλημα του αερισμού, το αντιμετώπιζαν είτε εκμεταλλευόμενοι το ρεύμα του φυσικού ελκυσμού που εδημιουργείτο όταν δύο φρέατα ή στοές που επικοινωνούσαν βρίσκονταν σε διαφορετικά υψόμετρα, είτε χρησιμοποιώντας μεγάλα φυσερά. Το πλούσιο μετάλλευμα πήγαινε κατ’ ευθείαν για τήξη. Το φτωχό έπρεπε να εμπλουτιστεί, δηλαδή ν’ απαλλαγεί από τα στείρα πετρώματα που το συνόδευαν.

Εμπλουτισμός

O εμπλουτισμός άρχιζε με τη θραύση και τη λειοτρίβηση του μεταλλεύματος. H θραύση γινόταν με σιδερένιους κοπάνους επάνω σε μαρμάρινους όγκους. Για τη λειοτρίβηση χρησιμοποιούσαν τα επίπεδα τριβεία. Το λεπτοτριβημένο μετάλλευμα το έπλεναν με νερό σε ειδικές εγκαταστάσεις στα πλυντήρια πάνω σε ξύλινα ρείθρα. Οι βαρύτεροι κόκκοι του μεταλλεύματος διαχωρίζονταν από τους ελαφρύτερους του στείρου και συλλέγονταν κατάλληλα. Πρόκειται για ένα βαρυμετρικό διαχωρισμό μέθοδος που εφαρμόζεται σήμερα ευρύτατα στον εμπλουτισμό των μεταλλευμάτων. 

Για να εμπλουτιστεί το μετάλλευμα χρειάζεται πολύ νερό. H εξασφάλιση του απαραίτητου νερού υπήρξε μεγάλό πρόβλημα, αφού η Λαυρεωτική είναι μία από τις περισσότερο άνυδρες περιοχές της χώρας. Έτσι, αναγκάζονταν να συγκεντρώνουν το νερό της βροχής σε μεγάλες δεξαμενές στεγανοποιημένες με ειδικό κονίαμα, αλλά, κυρίως, κατά τη λειτουργία των πλυντηρίων, επιτύγχαναν επανακυκλοφορία του νερού μέσα από ένα κλειστό σύστημα δεξαμενών και καναλιών.

Τα πλυντήρια αρχικά ήταν επίπεδα. Στα τέλη του 4ου αιώνα κατασκευάστηκαν τα ελικοειδή μαρμάρινα πλυντήρια αυξάνοντας το μήκος ροής. Πρόκειται για καταπληκτική επινόηση, η οποία δεν διαφέρει από πλευράς αρχής από τον σπειροειδή συγκεντρωτή του Humphrey που κατασκευάστηκε στα μέσα του 20 ου αιώνα δηλαδή 2.500 χρόνια αργότερα.

Το εμπλουτισμένο μετάλλευμα ύστερα από πλινθοποίηση το στέλνανε να τακεί σε καμίνους τήξεως μορφής μικρών υψικαμίνων. Ως καύσιμη ύλη χρησιμοποιούσαν ξυλοκάρβουνο Τον αέρα εμφυσούσαν στην κάμινο με φυσερά. Από την τήξη του μεταλλεύματος παράγονταν ο αργυρούχος μόλυβδος και η σκουριά.

original

O αργυρούχος μόλυβδος περιέχει όλο τον άργυρο που περιείχε το μετάλλευμα, εκτός βέβαια από τις απώλειές του στο απόρριμμα κατά τον εμπλουτισμό στη σκουριά κατά την τήξη και στους καπνούς της καμίνου. O αποχωρισμός του αργύρου από τον αργυρούχο μόλυβδο επιτυγχανόταν με μια μεταλλουργική πράξη γνωστή ως κυπέλλωση και βασίζεται στην οξείδωση του μολύβδου με αέρα. H κυπέλλωση γινόταν σε ειδική κάμινο κυπέλλωσης, όπου σε θερμοκρασία 950°C ο αργυρούχος μόλυβδος οξειδωνόταν με αέρα μέσα σε ένα πυρίμαχο κύπελλο από άργιλο O μόλυβδος έρρεε εκτός της καμίνου λιωμένος ως οξείδιο (PbO) και ο άργυρος που ως γνωστό δεν οξειδώνεται έμενε στο «κύπελλο της καμίνου. H όλη διαδικασία της κυπέλλωσης χαρακτηρίζεται από πλήθος λεπτομερειών και επινοήσεων.

H μεταλλουργική επεξεργασία συμπληρωνόταν με την αναγωγική ανάτηξη του οξειδίου του μολύβδου (λιθάργυρο το έλεγαν οι αρχαίοι) προς απόληψη πλέον του μολύβδου. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιούσαν καμίνους τήξεως όμοιες με εκείνες της αρχικής τήξεως του μεταλλεύματος. Αυτός ο μόλυβδος ήταν ο «εμπορεύσιμος» μόλυβδος και περιείχε πολύ λίγο άργυρο (20–300 gr ανά τόνο). Έχει υπολογιστεί ότι στο Λαύριο παρήχθησαν 3.500 τ. αργύρου και 1.400.000 τ. μολύβδου. Το μέγιστο ποσοστό του παραγόμενου αργύρου διοχετεύθηκε στα νομισματοκοπεία των Αθηνών, ενώ ο μόλυβδος χρησιμοποιήθηκε στην αρχιτεκτονική αλλά και σε άλλες εφαρμογές.

Μεταλλουργία σιδήρου και χάλυβα

Στο Λαύριο αναπτύχθηκε επίσης η μεταλλουργία του σιδήρου και χάλυβα, απαραίτητα για την κατασκευή εργαλείων για την εξόρυξη των μεταλλείων αλλά και γενικότερα για τη βιομηχανία όπλων και εργαλείων στην Αθήνα. H μεταλλουργία του σιδήρου για τον αρχαίο μεταλλουργό ήταν μια διαδικασία αρκετά δύσκολη. Οι αρχαίοι δεν μπόρεσαν να πετύχουν μέσα στην κάμινο υψηλές θερμοκρασίες ο σίδηρος έχει σημείο τήξεως 1.540°). Κατά την τήξη σιδηρούχων μεταλλευμάτων ο αρχαίος μεταλλουργός αντί ρευστού μετάλλου στη φρεατώδη κάμινο έπαιρνε μία σπογγώδη μάζα (το σύντηγμα) στην οποία υπήρχε εγκλωβισμένος ο σίδηρος σε μορφή σφαιριδίων και η σκουριά σε πολτώδη κατάσταση. H απομάκρυνση της σκουριάς από το σίδηρο γινόταν με σφυρηλασία σε υψηλή θερμοκρασία της τάξεως των 1.200 – 1.300° C σε φρεατώδη κάμινο Το σύντηγμα με τη σφυρηλασία διαμορφώνεται σε συνεχή μάζα σιδήρου.

O χάλυβας παραγόταν υπό μορφή φύλλων με ενανθράκωση. Τα λεπτά φύλλα σιδήρου τα τοποθετούσαν σε πήλινα σφραγισμένα αγγεία με αρκετή σκόνη ξυλάνθρακα. H διαδικασία της ενανθράκωσης απαιτούσε θερμοκρασία 800 - 900 ° C, η οποία επιτυγχανόταν και σε καμίνους που χρησιμοποιούσαν για το ψήσιμο των αγγείων. H κατασκευή μεγάλων χαλύβδινων αντικειμένων γινόταν με συγκόλληση πολλών λεπτών φύλλων χάλυβα με την τεχνική της αυτογενούς σφυρηλασίας.

H αρχαία ελληνική τεχνική στη μεταλλουργία αποτελεί ένα μεγάλο επίτευγμα που λαμπρύνει, μαζ¬ί με τα άλλα πολύ πιο γνωστά, τη φιλοσοφία, το θέατρο τη γλυπτική και γενικά τον πολιτισμό και την πολιτική, τον «Χρυσό Αιώνα» του 5ου αι. π. X. της αρχαίας Αθήνας.

Tης Kωνσταντίνας. Γ. Tσάϊμού Αρχαιολόγου, Καθηγήτρια ΕΜΠ, Τομέα Μεταλλουργίας και Τεχνολογίας Υλικών

 

  • Περισσότερα σε αυτή την κατηγορία: Τηλεπικοινωνίες στην Αρχαία Ελλάδα »