Cupellation - Cupellation

Cupellation pece 16. století (na Agricola )

Cupellation je rafinační proces v metalurgii, kde jsou rudy nebo legované kovy zpracovávány za velmi vysokých teplot a mají řízené operace k oddělení ušlechtilých kovů , jako je zlato a stříbro , od základních kovů , jako je olovo , měď , zinek , arsen , antimon nebo vizmut , přítomný v rudě. Tento proces je založen na principu, že drahé kovy ne okysličovatnebo reagují chemicky, na rozdíl od obecných kovů, takže když se zahřívají na vysoké teploty, drahé kovy zůstávají od sebe a ostatní reagují za vzniku strusky nebo jiných sloučenin.

Od starší doby bronzové se tento proces používal k získávání stříbra z tavených olověných rud. Ve středověku a renesanci byl cupellation jedním z nejběžnějších procesů rafinace drahých kovů. Do té doby byly požární testy používány k testování minerálů, tj. Testování čerstvých kovů, jako je olovo a recyklované kovy, aby se zjistila jejich čistota pro výrobu šperků a mincí . Cupellation se používá dodnes.

Proces

Cupellation ve velkém měřítku

Nativní stříbro je vzácný prvek, přestože jako takový existuje. Obvykle se vyskytuje v přírodě v kombinaci s jinými kovy nebo v minerálech, které obsahují sloučeniny stříbra, obvykle ve formě sulfidů, jako je galenit (sulfid olovnatý) nebo cerussit (uhličitan olovnatý). Primární produkce stříbra tedy vyžaduje tavení a poté cupelaci argentiferních olověných rud.

Olovo taje při 327 ° C, oxid olovnatý při 888 ° C a stříbro taje při 960 ° C. K oddělení stříbra se slitina znovu roztaví při vysoké teplotě 960 ° C až 1000 ° C v oxidačním prostředí. Olověné oxiduje na oxid olovnatý , pak známý jako oxid olovnatý , který zachycuje kyslík z přítomnosti dalších kovů. Kapalný oxid olovnatý je odstraněn nebo absorbován kapilárním působením do obložení krbu. Tuto chemickou reakci lze považovat za:

Ag (s) + 2 Pb (s) + O
2(g) → 2 PbO (absorbováno) + Ag (l)

Základna ohniště byla vykopána ve formě hrnce a pokryta inertním a porézním materiálem bohatým na vápník nebo hořčík, jako jsou mušle, vápno nebo kostní popel. Podšívka musela být vápenatá, protože olovo reaguje se silikou (jílovými sloučeninami) za vzniku viskózního křemičitanu olovnatého, který brání potřebné absorpci lithia, zatímco vápenaté materiály s olovem nereagují. Část litharge se odpaří a zbytek je absorbován porézní zemskou výstelkou za vzniku „litharge koláčů“.

Litarové koláče jsou obvykle kruhové nebo konkávně vypouklé, asi 15 cm v průměru. Jsou nejběžnějším archeologickým důkazem cupellace ve starší době bronzové . Podle jejich chemického složení mohou archeologové říci, jaký druh rudy byl zpracován, její hlavní složky a chemické podmínky použité v procesu. To umožňuje nahlédnout do výrobního procesu, obchodu, sociálních potřeb nebo ekonomické situace.

Cupellation v malém měřítku

Cupellation v malém měřítku je založen na stejném principu jako ten, který se provádí v cupellation krbu; hlavní rozdíl spočívá v množství materiálu, který má být testován nebo získán. Minerály je třeba drtit, pražit a tavit, aby se kovové složky koncentrovaly, aby se oddělily vzácné kovy . V období renesance bylo využití cupelačních procesů různorodé: stanovení rud z dolů, testování množství stříbra v klenotech nebo mincích nebo pro experimentální účely. Provádělo se v malých mělkých příjemcích známých jako cupels.

Jelikož hlavním účelem cupellace v malém měřítku bylo testovat a testovat minerály a kovy, musí být testovaná látka pečlivě zvážena. Testy byly prováděny v kupelátové nebo testovací peci, která potřebuje mít okna a vlnovce, aby se ujistila, že vzduch okysličuje olovo , a také aby byla jistá a připravená odnést kupel po skončení procesu. K testované látce je třeba přidat čisté olovo, aby bylo zaručeno další oddělení nečistot. Po klejt byla absorbována kapelka, tlačítka stříbra byly tvořeny a usadil se v polovině kapelka. Pokud slitina také obsahovala určité množství zlata, usadila se se stříbrem a obě musely být odděleny rozchodem .

Cupels

Mosazné formy na výrobu cupelů

Primárním nástrojem pro cupellaci v malém měřítku byl cupel. Cupels byly vyrobeny velmi pečlivým způsobem. Bývaly to malé nádoby ve tvaru obráceného komolého kužele, vyrobené z kostního popela. Podle Georga Agricoly byl nejlepší materiál získán ze spálených parohů jelenů, ačkoli rybí ostny mohly také fungovat. Popel musí být rozemlet na jemný a homogenní prášek a smíchán s nějakou lepivou hmotou, aby se zformovaly cupely. Formy byly vyrobeny z mědi bez dna, aby bylo možné sňatky. Mělká prohlubeň ve středu kopule byla vytvořena zaoblenou paličkou. Velikosti cupelů závisí na množství materiálu, který má být testován. Stejný tvar byl zachován až do současnosti.

Archeologické výzkumy i archeometalurgické analýzy a psané texty z období renesance prokázaly existenci různých materiálů pro jejich výrobu; mohly být také vyrobeny ze směsí kostí a dřevěného popela, nekvalitní, nebo byly tvarovány směsí tohoto druhu ve spodní části s horní vrstvou kostního popela. Různé recepty závisí na odbornosti testera nebo na zvláštním účelu, pro který byl vyroben (testy na ražbu , šperky, testování čistoty recyklovaného materiálu nebo mincí). Archeologické důkazy ukazují, že na počátcích cupellace v malém měřítku se používaly střepy nebo hliněné cupely.

Dějiny

První známé použití stříbra bylo na Blízkém východě v Anatolii a Mezopotámii během 4. a 3. tisíciletí před naším letopočtem, starší doby bronzové . Archeologické nálezy stříbrných a olověných předmětů spolu s drobnými kusy a struskou byly studovány na různých místech. Ačkoli to bylo interpretováno jako stříbro extrahované z olověných rud, bylo také navrženo, aby bylo olovo přidáváno ke shromažďování stříbra z viditelných stříbrných minerálů vložených do hostitelské horniny. V obou případech by bylo stříbro získáno z olovnatého kovu cupelací.

Během následující doby železné bylo cupellace prováděno fúzí znehodnocených kovů s přebytkem olova, slitky nebo výsledný produkt této fúze byly poté zahřívány v cupelační peci k oddělení vzácných kovů. Doly jako Rio Tinto , poblíž Huelvy ve Španělsku , začaly být důležitým politickým a ekonomickým místem pro mnoho lidí kolem Středozemního moře , stejně jako pro Laurion v Řecku . Kolem roku 500 př. N. L. Kontrola nad doly Laurion poskytla Athénám politickou výhodu a moc ve Středomoří, takže byli schopni porazit Peršany .

Během římských dob říše potřebovala velké množství olova, aby mohla podporovat římskou civilizaci na velkém území; hledali otevřené olovo-stříbrné doly v jakékoli oblasti, kterou dobyli. Stříbrné ražení mincí se stalo normalizovaným prostředkem směny, proto produkce stříbra a kontrola dolu dávaly ekonomickou a politickou moc. V římských dobách se vyplatilo těžit olověné rudy, pokud jejich obsah stříbra činil 0,01% a více.

Původ použití cupelace pro analýzu není znám. Jednou z prvních písemných zmínek o cupellech je Theophilus Divers Ars ve 12. století n. L. Proces se pak do 16. století změnil jen málo.

Drobná kupelace může být považována za nejdůležitější požární zkoušku vyvinutou v historii a možná za původ chemické analýzy. Většina písemných důkazů pochází z renesance v 16. století. Vannoccio Biringuccio , Georg Agricola a Lazarus Ercker mimo jiné psali o umění těžby a testování rud a také o podrobném popisu cupellation. Jejich popisy a předpoklady byly identifikovány v rámci různých archeologických nálezů ve středověké a renesanční Evropě. Do této doby se množství požárních testů značně zvýšilo, hlavně kvůli testování rud v dolech za účelem zjištění dostupnosti jejich těžby. Primární použití cupelace souviselo s ražbou a používalo se také při testování šperků. Od renesance se cupellace stala standardizovanou metodou analýzy, která se změnila jen velmi málo, což dokazuje její účinnost. Jeho vývoj se rozhodně dotýkal sfér ekonomiky, politiky, válek a moci ve starověku.

Nový svět

Obrovské množství předhispánských stříbrných ozdob, známých zejména z Perú , Bolívie a Ekvádoru, vyvolává otázku, zda předhispánské civilizace získávaly surovinu z původních rud nebo z rud olovnatých. Ačkoli v Americe může být dostupné nativní stříbro , je stejně vzácné jako ve Starém světě . Z koloniálních textů je známo, že stříbrné doly v koloniálních dobách otevřeli Španělé z Mexika do Argentiny , z nichž hlavní byly ty z Tasca, Mexika a Potosí v Bolívii.

V koloniálních textech byly popsány jakési vysoké pece zvané huayrachinas, jako nativní technologické pece používané v Perú a Bolívii k tavení rud, které pocházejí ze stříbrných dolů ve vlastnictví Španělů. Ačkoli to není přesvědčivé, věří se, že tyto druhy pecí mohly být použity před španělským dobytím. Etnoarcheologické a archeologické práce v obci Porco , Potosí , Bolívie , navrhly předevropské využití huayrachinas.

Neexistují žádné konkrétní archeologické zprávy o tavení nebo těžbě stříbra v Andách před Inky . Artefakty stříbra a olova byly však nalezeny v peruánské centrální vysočině datované v období před Inky a Inky. Podle přítomnosti olova ve stříbrných artefaktech archeologové naznačují, že tam mohlo dojít ke kupelaci.

Viz také

Reference

Bibliografie

  • Bayley, J. 1995. Rafinace drahých kovů v listech Historical Metallurgy Society: https://web.archive.org/web/20160418021923/http://hist-met.org/hmsdatasheet02.pdf (přístup 13. ledna 2010)
  • Bayley, J. 2008 Středověká rafinace drahých kovů: srovnání archeologie a současných textů, v Martinón-Torres, M a Rehren, Th (eds) Archeologie, historie a věda: integrace přístupů ke starověkým materiálům podle. Levé pobřeží Press: 131-150.
  • Bayley, J., Eckstein, K. 2006. Římské a středověké litarové koláče: struktura a složení, J. Pérez-Arantegui (ed) Proc. 34. Int. Symposium o archeometrii. Institución Fernando el Católito, CSIC, Zaragoza: 145-153. (PDF)
  • Bayley, J., Rehren, Th. 2007. Směrem k funkční a typologické klasifikaci kelímků v La Niece, S a Craddock, P (eds) Metals and Mines. Studium v ​​archeometalurgii. Knihy archetypu: 46-55
  • Bayley, J., Crossley, D. a Ponting, M. (eds). 2008. Kovy a zpracování kovů. Rámec výzkumu pro archeometallurgii. Společnost pro historickou metalurgii 6.
  • Craddock, PT 1991. Těžba a tavení ve starověku, Bowman, S. (ed.), Science and the Past, London: British Museum Press: 57-73 ..
  • Craddock, PT 1995. Raná těžba a výroba kovů. Edinburgh: Edinburgh University Press.
  • Hoover, H. a Hoover, H. 1950 [1556]. Georgius Agricola De Re Metallica . New York: Dover.
  • Howe, E., Petersen, U. 1994. Silver and Lead in late Prehistory of the Montaro Valley, Peru. V Scott, D. a Meyers P. (eds.) Archeometrie předkolumbovských lokalit a artefakty: 183-197. Institut ochrany Getty.
  • Laurion a Thorikos (přístup 15. ledna 2010)
  • Jones, GD 1980. The Roman Mines at Riotinto, in The Journal of Roman Studies 70: 146-165. Společnost pro podporu římských studií.
  • Jones, D. (ed.) 2001. Archaeometallurgy. Centrum pro archeologické pokyny. Publikace anglického dědictví. Londýn.
  • Karsten, H., Hauptmann, H., Wright, H., Whallon, R. 1998. Důkazy o produkci stříbra ve čtvrtém tisíciletí před naším letopočtem ve Fatmali-Kalecik, východní Anatolie. v Metallurgica Antiqua: na počest Hans-Gerta Bachmanna a Roberta Maddina od Bachmanna, H. G, Maddina, Roberta, Rehrena, Thila, Hauptmanna, Andrease, Muhlyho, Jamese Davida, Deutsches Bergbau-Museum: 57-67
  • Kassianidou, V. 2003. Raná těžba stříbra z komplexních polymetalických rud, v Craddocku, PT a Lang, J (eds), těžba a kovová výroba v průběhu věků. Londýn, British Museum Press: 198-206
  • Lechtman, H. 1976. Průzkum metalurgického místa v peruánských Andách, v Journal of field Archaeology 3 (1): 1-42.
  • Martinón-Torres, M., Rehren, Th. 2005a. Keramické materiály v postupech požárního testu: případová studie laboratorního vybavení 16. století v MI Prudencio, MI Dias a JC Waerenborgh (eds), Pochopení lidí prostřednictvím jejich keramiky, 139-149 (Trabalhos de Arqueologia 42). Lisabon: Instituto Portugues de Arqueologia.
  • Martinón-Torres, M., Rehren, Th. 2005b. Alchymie, chemie a metalurgie v renesanční Evropě. Širší kontext požárního testu zůstává v Historical Metallurgy: journal of the Historical Metallurgy Society, 39 (1): 14-31.
  • Martinón-Torres, M., Rehren, Th., Thomas, N., Mongiatti, A. 2009. Identifikace materiálů, receptů a možností: Některé návrhy pro studium archeologických cupelů. In Giumla-Mair, A. et al., Archaeometallurgy in Europe: 1-11 Milan: AIM
  • Pernicka, E., Rehren, Th., Schmitt-Strecker, S. 1998. Pozdní urugská produkce stříbra kopulací v Habuba Kabira, Sýrie v Metallurgica Antiqua: na počest Hans-Gerta Bachmanna a Roberta Maddina od Bachmanna, H. G, Maddin, Robert, Rehren, Thilo, Hauptmann, Andreas, Muhly, James David, Deutsches Bergbau-Museum: 123-134.
  • Rehren, Č. 1996. Alchemy and Fire Assay-An Analytical Approach, in Historical Metallurgy 30: 136-142.
  • Rehren, Th. 2003. Kelímky jako reakční nádoby ve starověké metalurgii, v PT Craddock a J. Lang (eds), Mining and Metal Production through the Ages, 207-215. Londýn. The British Museum Press.
  • Rehren, Th., Eckstein, K 2002. Vývoj analytické kupelace ve středověku, v archeologii E Jerem a KT Biró (eds) 98. Sborník příspěvků z 31. sympozia, Budapešť, 26. dubna - 3. května 1998 (Oxford BAR International Series 1043-Central European Series 1), 2: 445-448.
  • Rehren, Th., Schneider, J., Bartels, Chr. 1999. Středověká tavba olova a stříbra v Siegerlandu v západním Německu. In Historical Metallurgy: journal of the Historical Metallurgy Society. 33: 73-84. Sheffield: Historical Metalurgy Society.
  • Tylecote, RF 1992. Historie hutnictví. Druhé vydání Maney pro Ústav materiálů. Londýn.
  • Van Buren, M., Mills, B. 2005. Huayrachinas a Tocochimbos: Tradiční technologie tavení v jižních Andách, v latinskoamerickém starověku 16 (1): 3-25
  • Wood JR, Hsu, YT a Bell, C. 2021 Sending Laurion Back to the Future: Bronze Age Silver and the Source of Confusion, Internet Archaeology 56. https://doi.org/10.11141/ia.56.9

externí odkazy