انسان‌های زمان قدیم فلزات را چگونه استخراج می‌کردند؟

تولید آلیاژهای فلزی، مانند آلیاژهای موجود در تلفن های همراه و فضاپیماها، سابقه ای طولانی دارد. قدمت آنها به عصر برنز باز می گردد، زمانی که مردم برای اولین بار شروع به مخلوط کردن فلزات کردند.

این روزها، استخراج و فرآوری فلزات به یک صنعت بزرگ تبدیل شده است، با این حال اولین انسان هایی که به این مواد براق دست یافتند، این کار را با استفاده از ابزار سنگی و آتش های معمولی انجام دادند.

در ابتدا، تنها فلزاتی که در دسترس اجداد ماقبل تاریخ بود، فلزاتی بودند که قبلاً به شکل طبیعی خود در طبیعت وجود داشتند، به این معنی که آنها را می‌توان به صورت قطعات واقعی یافت و با عناصر دیگر در سنگ‌ها مخلوط نمی‌شد. به این ترتیب، آنها نیازی به استخراج نداشتند و می‌توان آن‌ها را در رودخانه‌ها یا با حفاری کم به دست آورد.

بنابراین، قدیمی ترین مصنوعات مسی شناخته شده حدود ۸۰۰۰ سال قدمت دارند، اما اقلام ساخته شده از طلا چند هزار سال بعد ظاهر می شوند. در این برهه از تاریخ، فناوری مورد نیاز برای استخراج آهن از زمین هنوز در دسترس نبود، البته باید گفت که مصریان باستان قادر بودند از آهن شهاب سنگ برای ساخت اشیاء مختلف مانند تیغه های مقبره توت عنخ آمون استفاده کنند.

گذر از عصر حجر به عصر مس

همه چیز حدود ۵ هزار سال پیش آغاز شد و آن زمانی بود که به لطف ظهور ذوب فلزات، انسان ها از عصر حجر به عصر مس رفتند. این فرآیند شامل حرارت دادن سنگ معدن مس در بوته ها (ظروف سنگی یا سرامیکی برای جداسازی فلز از ناخالصی های آن) بود.

اگرچه هیچ سند و مدرکی در مورد چگونگی دستیابی انسان به این دانش و توانایی وجود ندارد، اما به احتمال زیاد برخی از افراد خلاق در دوران باستان می توانستند به فکر دمیدن هوا با چوب یا نی برای بالا بردن دمای کوره باشند. تا نقطه ذوب کار توخالی درست کن

آهنگران آن زمان، بدون اینکه احتمالاً از روند واقعی آن اطلاعی داشته باشند، با دمیدن هوا در این چوب های توخالی، کربن موجود در چوب را با اکسیژن موجود در سنگ معدن واکنش داده و آن را تبدیل به دی آنها اکسید کربن را تبدیل کردند و مس موجود در سنگ معدن را از آن جدا کردند.

با این حال، مس فلز خوبی برای کار بود و امکان ساخت ابزار و سلاح های جدید را فراهم می کرد که بسیار بهتر از همتایان سنگی خود بودند. مهمتر از همه، هنگام چکش کاری سخت می شد و حتی می توانست ذوب شود و در قالب ریخته شود تا اجسام یکنواخت بسازد.

به عصر برنز خوش آمدید

از طرف دیگر، مس را می توان با مخلوط کردن آن با قلع برای ایجاد آلیاژی به نام برنز بهبود بخشید. چکش این ترکیب فلزی نه تنها سخت‌تر از مس خالص بود، بلکه در دمای بسیار پایین‌تری ذوب می‌شد و فرآیند ریخته‌گری را بسیار آسان‌تر می‌کرد.

استفاده گسترده از این مخلوط از حدود ۳۰۰۰ سال قبل از میلاد، آغاز عصر برنز را نشان داد – دوره ای که در آن مردم روی و سایر فلزات را به برنز اضافه کردند تا آلیاژهای جدید متعددی ایجاد کنند. این فرآیند هنوز واقعا متوقف نشده است و همچنان منجر به ایجاد آلیاژهای جدید با طیف گسترده ای از کاربردهای آینده نگر می شود.

درست مانند این آلیاژهای مدرن که به انسان مدرن کمک می کند تا به عصر فضا نزدیک شود، پیشرفت های فناوری عصر برنز نیز منجر به شکل گیری تمدن های قدرتمند در دنیای باستان شد.

ذوب برنز آسانتر بود، پس چرا باید وارد عصر آهن شویم؟

با این حال، زمانی که مردم فهمیدند چگونه آهن را از سنگ ها استخراج کنند و مواد مفیدتری تولید کنند، این عصر نمادین در نهایت به پایان رسید و بشر وارد عصر آهن شد.

کوره های باستانی در ابتدا آنقدر بالا نبودند که آهن را ذوب کنند. بنابراین اولین آهنگران باید به «آهن کار شده» بسنده می کردند که با جداسازی مواد زائد حاصل از ذوب سنگ آهن به دست می آوردند.

بعدها، در حدود ۳۰۰ سال قبل از میلاد، فلزکاران چینی یک مشعل دمنده اختراع کردند که از آن برای ایجاد آتش به اندازه کافی داغ برای ذوب آهن استفاده می کردند.

جالب اینجاست که آهن در واقع به سختی برنز نیست و اقلام ساخته شده از فلز آهن معمولاً کیفیت پایین تری نسبت به آلیاژهای قبلی خود داشتند.

با این حال، تولید آهن بسیار ارزان‌تر از برنز بود – عمدتاً به این دلیل که از قلع فراوان‌تر است و بعداً برای ایجاد فولاد مورد استفاده قرار گرفت و به یکی از ضروری‌ترین مواد عصر مدرن تبدیل شد.

منبع: یورونیوز