♫ – OFF TOPIC – Metalurgia 3 (dymarka)

Dymarka. Schemat procesu…
Źródło wykorzystanych grafik: https://mech.pg.edu.pl/documents/174709/18148043/Materia%C5%82y-a-post%C4%99p-cywilizacji-_laboratorium.pdf

Wstęp…

Komentarze Czytelników wskazują, że musimy „wrócić do dymarki”. Z uwagi na to, że jasnego opisu „produkcji żelaza w dymarce” nie znalazłem, a wiele różnych źródeł podaje informacje trochę sprzeczne i niezwykle wycinkowe, postaram się to opisać swoimi słowami, w sposób taki jak ja to rozumiem.

Fachowców „od metalurgii” proszę o wniesienie ewentualnych poprawek.

Dymarka…

Zacznijmy jeszcze raz od podstaw.

Słownik PWN:
„dymarka, piec dymarski = pierwotny piec hutniczy służący do otrzymywania żelaza z rudy kopalnej lub darniowej, z zastosowaniem węgla drzewnego jako środka redukującego.

Z uzyskanej w dymarce bryły żelaza gąbczastego, przez przekuwanie, otrzymywano stosunkowo czyste żelazo; ten sposób otrzymywania żelaza, zw. procesem dymarkowym, znano od bardzo dawna (w Egipcie 3000 p.n.e.); początkowo do tego celu służyło tzw. ognisko dymarskie — zagłębienie (kotlina) w glebie, wyłożone gliną, którą wypalano; w Europie ogniska takie były w użyciu od pocz. I tysiącl. p.n.e., a na terenie ziem pol. od V w. p.n.e.; później budowano zagłębione lub naziemne gliniane, rzadziej kam., piece szybowe (których pozostałością są kloce żużla), rozpowszechnione w okresie wpływów rzym. na ziemiach pol. — obszar G. Świętokrzyskich (rudy kopalne) i zachodnim Mazowsza (okolice Milanówka — rudy darniowe); w Polsce dymarki były szeroko stosowane w okresie odrodzenia.

W wyniku dalszej ewolucji pieców dymarskich, związanej m.in. ze zwiększeniem wysokości szybu, powstał wielki piec, którego rozwój doprowadził do zaniechania budowy dymarek (w niektórych krajach dymarki były w użyciu jeszcze w XIX w.).”
https://encyklopedia.pwn.pl/haslo/dymarka;3895354.html

Wikipedia: „Dymarka, piec dymarkowy – dawny piec hutniczy, w którym przez redukcję tlenkowych rud żelaza za pomocą węgla drzewnego otrzymywano żelazo w postaci gąbczastej, zawierającej żużel.

Żelazo nadające się do wyrobu narzędzi, broni itp. uzyskiwano przez usunięcie z łupki żużla na drodze wielokrotnego przekuwania. Tzw. proces dymarkowy znany był od bardzo dawna (w Europie od ok. II w. p.n.e., na ziemiach polskich od ok. I w. n.e.).

W początkowym okresie dymarki były wyłożonymi gliną zagłębieniami w ziemi (ogniska dymarskie), później piecami jednorazowego użytku, częściowo zagłębionymi w ziemi; po zakończeniu procesu część nadziemna była niszczona, część zagłębioną wraz z żużlem pozostawiano – pozostałości te stanowią dzisiaj cenne źródło informacji o ówczesnej metalurgii żelaza. W Polsce odkryto je na terenie Kielecczyzny (dawne Zagłębie Świętokrzyskie) i Mazowsza Zachodniego (dawne Mazowieckie Centrum Metalurgiczne). Fragmenty są eksponowane w muzeum w Nowej Słupi oraz Pruszkowie. Liczne ślady działalności hutniczej znaleziono także w dolinach Baryczy i Odry. Do większych ośrodków datowanych na okres wpływów rzymskich należą osady w Psarach pow. górowski, Tarchalicach pow. wołowski i Kietlowie pow. Górowski.

Na przełomie XII i XIII w. dymarka przekształciła się w stały piec hutniczy z otworem spustowym do żużlu i sztucznym ciągiem powietrza.”

https://pl.wikipedia.org/wiki/Dymarka
https://pl.wikipedia.org/wiki/Mazowieckie_Centrum_Metalurgiczne
https://pl.wikipedia.org/wiki/Muzeum_Staro%C5%BCytnego_Hutnictwa_Mazowieckiego_w_Pruszkowie
https://pl.wikipedia.org/wiki/Dymarki_%C5%9Awi%C4%99tokrzyskie
https://pl.wikipedia.org/wiki/Centrum_Kulturowo-Archeologiczne_w_Nowej_S%C5%82upi

Mówiąc prosto, kilka metrów pod obecną powierzchnią gruntu na terenie Mazowsza i Kielecczyzny znajduje się tysiące dawnych dymarek. Wiele z nich odkryto w okolicach Nowej Słupii (ponad 700 tysięcy dymarek), kolejne odkryto koło Pruszkowa w latach 1968 – 1975. Wielkie ilości dymarek znaleziono podczas budowy autostrady koło Warszawy na początku XXI wieku.

Od roku 1967 organizowane są prezentacje działania dymarki i procesu wytopu żelaza. Jednak setki prób praktycznych i wiele prac naukowo-teoretycznych, aż do roku 2013 nie dawało rezultatu. Udawało się uzyskiwać z 30-40 kg rudy żelaza „najwyżej kilkaset gramów metalu pośledniej jakości”.

Naukowcy ustalili, że dymarki były „glinianymi obiektami jednorazowego użytku” o wysokości nie przekraczającej 1,7 metra.

Surowcem do „wytopu” była ruda żelaza i węgiel drzewny w proporcjach 1:1,5. W samym piecu nad powierzchnią były umieszczone otwory dmuchowe, przez które dostawało się powietrze.

Piec taki zapewniał temperaturę powyżej 1200 st. C, przy której możliwa jest redukcja tlenków żelaza zawartych w rudzie. Samo żelazo w formie gąbczastej łupki powstawało nad kotlinką na wysokości otworów dmuchowych.

Jednak mimo prowadzenia od wielu lat prób w takich piecach naukowcy nadal nie osiągnęli biegłości naszych przodków. Problem tkwił w oddzieleniu żelaza od żużla. Podczas eksperymentów badacze wytwarzali produkt zawierający 10-20 procent metalicznego żelaza i 80-90 proc. żużla. Takie coś nie nadaje się do obróbki przez kowala.

Badacze na wiele sposobów próbowali oddzielać żużel od żelaza. Przełom nastąpił dopiero w roku 2013, podczas eksperymentów Adriana Wrony, doktoranta na Uniwersytecie Jana Kochanowskiego w Kielcach, historyka i członka ŚSDP.

W ciągu trzech lat wykonał on ok. 30 wytopów i zwrócił uwagę na proces nawęglania żelaza opisany już przez Arystotelesa. Płynny żużel nie był w nim jedynie odpadem, ale czynnikiem chroniącym nawęglane żelazo przed utlenianiem oraz transportującym i umożliwiającym zespolenie się kolejnych cząstek żelaza.

Badacz zaczął więc eksperymenty, korzystając przy tym z doświadczeń innych badaczy z Polski i zagranicy i doszedł do wniosku, że trzeba utrzymać wsad i tworzące się żelazo ponad kotlinką, na poziomie otworów dmuchowych. Wypełnił więc kotlinkę węglem drzewnym. Taka „poduszka” umożliwia powolne spływanie płynnego żużla do kotlinki, który zastygając, tworzy tym samym swego rodzaju konstrukcję ażurową na której opiera się powstająca łupka żelaza. W efekcie tworzące się żelazo jest utrzymywane na właściwym poziomie. Gdy przy wlocie powietrza jest już dostatecznie dużo płynnego żużla i wyredukowanej rudy, kotlinkę trzeba rozszczelnić, a żużel do niej spłynie.

Co ważne badaczom, udało się ten proces kilkukrotnie powtórzyć podczas eksperymentów. Otrzymali łupki, które w ok. 90 proc. składały się z żelaza i nadawały się do obróbki przez kowala.

11 listopada 2013 naukowcy uzyskali 8-9 kg żelaza z 50 kg rudy. To wielki sukces archeologii eksperymentalnej.

Powyżej kursywą moja redakcja tekstu znajdującego się w poniższym linku.
.https://archeowiesci.pl/2013/11/30/tajemnica-starozytnych-metalurgow-wreszcie-zlamana/

A teraz sprawę wytłumaczę. Nasi naukowcy, przez kilkadziesiąt lat nie byli w stanie wyprodukować żelaza sposobem „dymarkowym” i szukali rozwiązań w dziełach Arystotelesa. Najwyraźniej brakowało im nie tylko wiedzy z czasów mojej szkoły średniej, ale nie chciało im się zaglądnąć do opisów procesu „dymarkowego”, zawartego w podręcznikach z XIX wieku.

Takich jak niżej:

Górnictwo w Polsce: opis kopalnictwa i hutnictwa polskiego, pod względem technicznym, historyczno-statystycznym i prawnym, Tom 1

Hieronim Hilary Łabęcki
Druk. Juliana Kaczanowskiego, 1841
https://books.google.pl/books?id=1dlbAAAAcAAJ&printsec=frontcover&hl=pl#v=onepage&q&f=false

Opisanie polskich żelaza fabryk, w którym świadectwa historyków wzmiankuiących mieysca minerałów przytoczone …

Józef Osiński
1782
Reprint 1976
https://books.google.pl/books?id=22qGAAAAIAAJ&printsec=frontcover&hl=pl#v=onepage&q&f=false

Wracamy do dymarki. Skorzystamy znów z krótkiego opisu i rysunków znalezionych w poniższym linku:

Materiały a postęp cywilizacji – laboratorium

Kliknij, aby uzyskać dostęp Materia%C5%82y-a-post%C4%99p-cywilizacji-_laboratorium.pdf

Temperatura topnienia żelaza to 1538 °C. Jak chyba wiemy, w „ognisku kuźniczym”, nawet przy wykorzystaniu wysokokalorycznego koksu i dobrej dmuchawy, kowal może osiągnąć temperatury jedynie 1300 – 1400 °C. Ta temperatura jest za niska by doprowadzić żelazo / stal do „płynności”. Ale wystarcza by żelazo / stal doprowadzić do koloru czerwonego a nawet białego, co umożliwia formowanie produktu, jego kucie, a nawet „zgrzewanie”.

W dymarce nigdy nie osiągano temperatur „topnienia żelaza” ( 1538 °C), ale jedynie maksymalne temperatury rzędu 1200 °C – lub „trochę wyższe”. Jak pisze angielska Wikipedia, proces „tworzenia się żelaza” w dymarce, polegał na redukcji żelaza zawartego jako tlenek żelaza w rudzie węglem drzewnym. Prażenie tlenku żelaza w obecności węgla drzewnego było długotrwałym procesem chemicznym, podczas którego tlen związany z żelazem łączył się z węglem, tworząc tlenek i dwutlenek węgla oraz czyste żelazo.

Starano się unikać zbyt wysokiej temperatury, gdyż wtedy żelazo łączyło się w węglem, tworząc stop o zawartości 2 – 4% węgla, który miał co prawda niższą temperaturę topnienia jak czyste żelazo, ale produkt był nieprzydatny, gdyż nie dawał się kuć.

Tak to tłumaczy Wikipedia.

https://en.wikipedia.org/wiki/Bloomery

Węgiel drzewny i rudy żelaza…

Podejrzewam, że jedną z tajemnic procesu uzyskiwania prawie czystego żelaza był rodzaj węgla drzewnego. Z różnych gatunków drzew uzyskujemy węgiel drzewny o trochę różnych własnościach. Możliwe więc, ze tak jak przy produkcji prochu, tak i w produkcji „żelaza dymarkowego”, było istotne stosowanie węgla drzewnego z konkretnych gatunków drzew.

Jeżeli chodzi o „rudy żelaza”, Wikipedia informuje:

„The iron is usually found in the form of magnetite (Fe3O4, 72.4% Fe), hematite (Fe2O3, 69.9% Fe), goethite (FeO(OH), 62.9% Fe), limonite (FeO(OH)·n(H2O), 55% Fe) or siderite (FeCO3, 48.2% Fe).

Ores containing very high quantities of hematite or magnetite (greater than about 60% iron) are known as „natural ore” or „direct shipping ore”, meaning they can be fed directly into iron-making blast furnaces. Iron ore is the raw material used to make pig iron, which is one of the main raw materials to make steel—98% of the mined iron ore is used to make steel.

The thermodynamic barriers to separating pure iron from these minerals are formidable and energy intensive, therefore all sources of iron used by human industry exploit comparatively rarer iron oxide minerals, primarily hematite.

Prior to the industrial revolution, most iron was obtained from widely available goethite or bog ore, for example during the American Revolution and the Napoleonic Wars. Prehistoric societies used laterite as a source of iron ore. Historically, much of the iron ore utilized by industrialized societies has been mined from predominantly hematite deposits with grades of around 70% Fe.”.

https://en.wikipedia.org/wiki/Iron_ore

Mówiąc prosto. Wraz z rozwojem metalurgii w połowie XIX wieku zaczęto wykorzystywać „wysokprocentowe” rudy żelaza – takie jak hematyt. A wcześniej wykorzystywano syderyt, limonit, goetyt.

Polska Wikipedia twierdzi, że pierwszy raz nazwa węglanu żelaza ((FeCO3) – „syderyt” – została użyta pierwszy raz jako „sferosyderyt” przez J.F.L. Hausmann’a w roku 1813. Nazwę wkrótce skrócono do „syderyt”.

Niemiecka Wikipedia pisze inaczej: „nazwa została nadana minerałowi w 1832 roku przez François Sulpice Beudant, który nazwał go „syderozą” (siderose) w odniesieniu do jego składu, po σίδηρος sideros, greckim słowie żelazo. Syderit został po raz pierwszy opisany naukowo w 1845 r. Przez Wilhelma Rittera von Haidingera.”

Polska Wikipedia:
„Występuje w Polsce w rejonie Łęczycy, Częstochowy, Kłobucka (Częstochowski Obszar Rudonośny), Wielunia, w Górach Świętokrzyskich, na fliszu karpackim. „ Powszechnie tworzy się w wodnym, beztlenowym środowisku. Krystalizuje w środowiskach redukcyjnych w niskich temperaturach. Osadza się także na szelfach kontynentalnych. Powstaje w jeziorach klimatu umiarkowanego. Wykorzystywany głównie jako surowiec do otrzymywania żelaza (zawiera 47,98% Fe).”

Odmianą syderytu jest „sferosyderyt” – „ (z gr. shaíra = kula oraz sídēros = żelazo) – skała osadowa, zbudowana głównie z syderytu, z domieszkami kalcytu, manganu, magnezu oraz mieszaniny minerałów ilasto-piaszczystych.

Niskoprocentowa ruda żelaza, występująca w postaci kulistych lub owalnych konkrecji – ich średnica waha się od kilku do kilkunastu cm; czasami spotykane są sferosyderyty o średnicy blisko 1 m. Najczęściej mają zabarwienie brunatne lub żółtawe.

W Polsce spotykane są masowo w łupkach ilastych w okolicach Częstochowy – tu znaleziono okazy o średnicy przekraczającej 1 m. Występują w osadach ilastych na terenie Górnego Śląska – okolice Będzina oraz w osadach fliszu karpackiego w Karpatach.

W wieku XIX sferosyderyty na terenie Staropolskiego Okręgu Przemysłowego zostały opisane przez Hieronima Łabęckiego jako występujące w utworze piaskowca białego „którego ciąg obfity w kamionkany żelaza i rudę ilastą żelaza, leży w pokładach gliny i iłu w utworze piaskowca białego. Rozpoczyna się od Małoszyc (między Ćmielowem i Opatowem), idzie przez Grocholice, Goździelin, Miłków, Szewno, Jędrzejowice, Częstocin, Kunów, Nietulisko, Krynki, Dziurów, Michałów, Wierzbnik, Starachowice, aż pod Wąchock i dalej”.

Sferosyderyty spotykane są także w Wielkiej Brytanii – w Kumbrii i w Niemczech – w okolicach Halle.

Sferosyderyty wykorzystywane są głównie jako ruda żelaza. ”

Z powyższego opisu wynika, że „żelazo bochenkowe” wydobywane w Polsce w roku 1847, co opisano w „Podróży po Polsce” – było właśnie „sferosyderytem”.

Można wyciągnąć z powyższego wniosek, że syderyt i sferosyderyt został rozpoznany dopiero w latach 1813 – 1845. I wtedy też zaczęto stosować tę rudę do wytopu żelaza.

Angielska Wikipedia: „The recovered ore also has drawbacks. The carbonate ore is more difficult to smelt than a haematite or other oxide ore. Driving off the carbonate as carbon dioxide requires more energy and so the ore ‚kills’ the blast furnace if added directly. Instead the ore must be given a preliminary roasting step. Developments of specific techniques to deal with these ores began in the early 19th century, largely with the work of Sir Thomas Lethbridge in Somerset. His ‚Iron Mill’ of 1838 used a three-chambered concentric roasting furnace, before passing the ore to a separate reducing furnace for smelting. Details of this Mill were the invention of Charles Sanderson, a steel maker of Sheffield, who held the patent for it.

These differences between spathic ore and haematite have led to the failure of a number of mining concerns, notably the Brendon Hills Iron Ore Company.

Spathic iron ores are rich in manganese and have negligible phosphorus. This led to their one major benefit, connected with the Bessemer steel-making process. Although the first demonstrations by Bessemer in 1856 had been successful, later attempts to reproduce this were infamously failures. Work by the metallurgist Robert Forester Mushet discovered that the reason for this was the nature of the Swedish ores that Bessemer had innocently used, being very low in phosphorus. Using a typical European high-phosphorus ore in Bessemer’s converter gave a poor quality steel. To produce high quality steel from a high-phosphorus ore, Mushet realised that he could operate the Bessemer converter for longer, burning off all the steel’s impurities including the unwanted phosphorus and the essential carbon, but then re-adding carbon, with manganese, in the form of a previously obscure ferromanganese ore with no phosphorus, spiegeleisen. This created a sudden demand for spiegeleisen. Although it was not available in sufficient quantity as a mineral, steelworks such as that at Ebbw Vale in South Wales soon learned to make it from the spathic siderite ores. For a few decades, spathic ores were now in demand and this encouraged their mining. In time though, the original ‚acidic’ liner, made from siliceous sandstone or ganister, of the Bessemer converter was replaced by a ‚basic’ liner in the developed Gilchrist Thomas process. This removed the phosphorus impurities as slag, produced by chemical reaction with the liner, and no longer required spiegeleisen. From the 1880s demand for the ores fell once again and many of their mines, including those of the Brendon Hills, closed soon after.”

Jak widać, pierwsze prace nad syderytem rozpoczęto w roku 1838 (Anglia).
Co ciekawe i niezwykle ważne, wytopienie żelaza z syderytu wymagało dostarczenia większej ilości energii niż w przypadku hematytu czy innych rud tlenkowych. Rudę należało też wstępnie wyprażyć.

Najwyraźniej syderyt nie został użyty przez Bessemera, a tylko dzięki temu że ruda szwedzka jakiej prawdopodobnie użył zawierała mało fosforu, udało mu się wyprodukować niewielką ilość stali.

Dopiero Mushet i Gilchrist Thomas opracowali metodę użycia typowych europejskich syderytów i limonitów z dużą ilością fosforu do produkcji stali w procesie Bessemera. W latach 80-tych XIX wieku popyt na syderyt gwałtownie się zmniejszył. Ale o tej historii będzie w kolejnym odcinku…

https://pl.wikipedia.org/wiki/Syderyt
https://de.wikipedia.org/wiki/Siderit
https://pl.wikipedia.org/wiki/Sferosyderyt

Getyt (goetyt, goethyt) jest minerałem którego nazwa pochodzi od nazwiska niemieckiego poety Goethego.

Niemiecka Wikipedia: „minerał ten został po raz pierwszy rozpoznany w 1806 roku jako niezależny typ i nazwany na cześć niemieckiego poety (i urzędnika górniczego) Johanna Wolfganga von Goethego, który był także kolekcjonerem minerałów.”

„Zawiera do 62.9% Fe ((FeO(OH)) i jest pospolitym i szeroko rozpowszechnionym minerałem, spotykanym w skałach osadowych, wraz z limonitem i laterytem.”

Wikipedia: „Rzadko tworzy kryształy, przeważnie występuje w skupieniach zbitych, ziarnistych, ziemistych, nerkowatych, groniastych. Jest minerałem kruchym, przeświecającym. Jest to minerał stanowiący ważny składnik limonitu i laterytu. Często spotykany w utworach osadowych, gdzie tworzy czasami złoża rudy żelaza pochodzenia morskiego, jeziornego lub bagiennego m.in. żelaziak brunatny, ruda bagienna, ruda jeziorna. Niekiedy powstaje pod darnią na podmokłych łąkach jako ruda darniowa.

Różnie wykształcone odmiany goethytu bywają określane odrębnymi nazwami, zbędnymi z punktu widzenia mineralogii.

Goethyt powstaje w wyniku utlenienia faz żelaza niklowego oraz powstaje z roztworów hydrotermalnych, względnie jako produkt dehydratacji limonitu. Występuje razem z limonitem w strefie utleniania minerałów żelaza. Jest bardzo rozpowszechnionym minerałem odgrywającym niegdyś dużą rolę jako ruda żelaza.

Miejsca występowania: USA – Kolorado, okolice J. Górnego, Utah; Wielka Brytania – Kornwalia; Niemcy – Schwarzwald; Czechy – Jachymov, Pribram; Słowacja – Rudnany; Algieria; Maroko; Kanada; Rosja.

W Polsce jest bardzo rozpowszechniony. Ciekawe okazy można spotkać w Górach Świętokrzyskich, w regionie śląsko-krakowskim (Olkusz i Sławków) i na Dolnym Śląsku (Stanisławów, Wieściszowice). Okazy w postaci naskorupień można zaobserwować na ścianach odkrywki kopalni „Czerwona” k. Starachowic. ”

https://pl.wikipedia.org/wiki/Goethyt
https://de.wikipedia.org/wiki/Goethit

Jak widać z tej może nudnej a koniecznej wyliczanki, wydaje się że do XIX wieku w dymarkach wykorzystywano głównie rudę żelaza – „limonit” – FeO(OH)·n(H2O), 55% Fe.

Wikipedia: „Limonit powstaje w wyniku procesów hydrotermalnych, także w sedymentacyjnych – zachodzących w bagnach; w jeziorach; w wodach morskich. Tworzy się też na podmokłych, wilgotnych łąkach pod darnią. Występuje w strefie utleniania złóż kruszców żelaza, jako spoiwo. Występuje w: luźnych, ziemistych masach (ruda darniowa, ruda kuchowa, piasek żelazisty), zbitych, porowatych agregatach (ruda skalista, mydlak), skupieniach skorupowych, naciekowych, konkrecjach.

Miejsca występowania: Kongo, Angola, Algieria, Maroko, Wenezuela, Kuba, Niemcy, Hiszpania.

W Polsce: występuje m.in. w rejonie śląsko-krakowskim, w Górach Świętokrzyskich, na Dolnym Śląsku, ziemi lubuskiej.”

A więc dotarliśmy do podstawowego surowca „dymarkowego”, czyli „limonitu” (limonite (FeO(OH)·n(H2O), 55% Fe), zwanego też „rudą darniową”, która jak pisze angielska Wikipedia był podstawowym źródłem żelaza od roku 2500 p.n.e.

„Limonite is named for the Greek word λειμών (/leː.mɔ̌ːn/), meaning „wet meadow”, or λίμνη (/lím.nɛː/), meaning “marshy lake” as an allusion to its occurrence as bog iron ore in meadows and marshes. In its brown form it is sometimes called brown hematite or brown iron ore. In its bright yellow form it is sometimes called lemon rock or yellow iron ore.”

I dalej: „Before smelting, as the ore was heated and the water driven off, more and more of the limonite was converted to hematite. The ore was then pounded as it was heated above 1250 °C, at which temperature the metallic iron begins sticking together and non-metallic impurities are thrown off as sparks.”

Wikipedia: „Ruda darniowa – powstająca na torfowiskach i innych podmokłych terenach skała osadowa o niewielkiej zawartości żelaza (w postaci limonitu). Na terenie Polski dość powszechna. W celu uzyskania żelaza przetapiana była od III w. p.n.e. do XX w. (początkowo w piecach dymarkowych).

Stosowana również w budownictwie (do XX wieku) z racji swych właściwości wentylacyjnych i estetycznych (budynki z rudy darniowej pozostają suche, a sam budulec kontrastuje z jasną zaprawą). Ruda darniowa stanowiła też naturalny piorunochron średniowiecznych budynków. Kawałki rudy przeznaczone do celów budowlanych zwykle szlifowano z jednego boku, jednak nie formowano z nich równomiernych brył. Odpadki uzyskane z formowania wykorzystywano w fundamentach budynku. ”

Warto dodać, że „ruda darniowa” jest dość miękka, daje się kopać łopatą. Można formować z niej „cegły”, które pod wpływem powietrza twardnieją, stając się dobrym materiałem budowlanym, stosowanym jeszcze w Indiach. Niemiecka Wikipedia podkreśla, że ruda darniowa zawiera bardzo często mangan i fosfor. Ta informacja przyda nam się później.

Moim zdaniem „niefachowca”, zgodnie z tym, co wyczytałem w wielu Wikipediach i materiałach dodatkowych, otrzymywanie żelaza (jak podkreślają źródła – „czystego żelaza”) w dymarce, zależało od odpowiedniej reakcji chemicznej, przeprowadzanej w dość wąskim przedziale temperatur. Do tego istotne było czy środowisko procesu będzie zasadowe czy kwaśne. Prawdopodobnie temperatura procesu dymarkowego musiała się zawierać pomiędzy 1200 a 1250 °C. Wydaje mi się, że nie przekraczano temperatury 1369 – 1377 °C – temperatury topnienia tlenku żelaza FeO. Tlenek żelaza FeO, przy obniżaniu jego temperatury poniżej 575 °C, rozkłada się na czyste żelazo i tlenek Fe3O4. Możliwe też że temperatura procesu „oscylowała” wokół tych 1370 °C. Ale to muszą wyjaśnić chemicy z hutnikami…

Jak opisują to linkowane wyżej źródła z XIX wieku, proces dymarkowy był dwuetapowy. Zespół wytapiający żelazo miał dwie dymarki. W jednej otrzymywano bryłkę „żelaza gąbczastego” oraz żużel. I ten żużel był niezwykle ważnym produktem. Zawierał duże ilości „małych kropli żelaza”. Dlatego był tłuczony na proszek w stępach (rodzaj moździerza) napędzanych kołem wodnym, potem był przesiewany i płukany. Otrzymany „proszek żelazny” był ponownie zgrzewany wraz ze wstępnie skutą, czyli pozbawioną mechanicznie zanieczyszczeń bryłką „żelaza gąbczastego” w drugiej dymarce. Całość była potem ponownie skuwana.

Tą metodą otrzymywano 1-5 kg żelaza. Jeżeli proces się udał, było to niemal czyste żelazo, miękkie, ale dające się kuć. Starczało na wykucie miecza czy dwumetrowego pręta. Można było odkuty miecz utwardzić powierzchniowo przez nawęglanie (środek pozostawał miękki). Można też było wyprodukować „damasceńską stal”, używając kilka, lub kilkanaście „blaszek”. Jedne były z miękkiego żelaza, drugie były z żelaza nawęglanego powierzchniowo. Zgrzewano na przemian takie blaszki, skuwano, skręcano ze sobą i znów wielokrotnie przekuwano.

Produkcja taka była niezwykle pracochłonna i długotrwała. Nie ma mowy o „masówce” – stąd informacje historyczne, mówiące o tym, że miecz średniowieczny był niezwykle drogi.

Pisze o tym angielska Wikipedia: „Before the introduction of the Bessemer process and other modern production techniques, steel was expensive and was only used where no cheaper alternative existed, particularly for the cutting edge of knives, razors, swords, and other items where a hard, sharp edge was needed.

https://en.wikipedia.org/wiki/Steel
https://pl.wikipedia.org/wiki/Limonit
https://de.wikipedia.org/wiki/Limonit
https://en.wikipedia.org/wiki/Limonite
https://pl.wikipedia.org/wiki/Ruda_darniowa
https://en.wikipedia.org/wiki/Bog_iron
https://de.wikipedia.org/wiki/Raseneisenstein
https://en.wikipedia.org/wiki/Iron_oxide
https://pl.wikipedia.org/wiki/Tlenek_%C5%BCelaza(II)
https://en.wikipedia.org/wiki/Iron(II)_oxide

https://en.wikipedia.org/wiki/Ancient_iron_production
https://en.wikipedia.org/wiki/Iron_Age
https://pl.wikipedia.org/wiki/Hematyt
https://pl.wikipedia.org/wiki/Magnetyt
https://de.wikipedia.org/wiki/Eisen
https://en.wikipedia.org/wiki/Iron

Wnioski

Znane nam ze „starożytnych wykopalisk neolitycznych” dymarki, były jeszcze masowo stosowane w pierwszej połowie XIX wieku, o czym piszą źródła. Technologia była doskonale znana i opisana w książkach końca XVIII i pierwszej połowy XIX wieku.

Do roku co najmniej 1838, podstawową rudą żelaza wykorzystywaną w hutnictwie był limonit i towarzyszący mu goethyt.

Po roku 1838 zaczęto w Polsce eksploatować znajdowane w ile, glinie i marglu „sferosyderyty”, zwane „żelazem bochenkowym”. W roku 1847 był to prawdopodobnie główny produkt z jakiego wytwarzano żelazo w ówczesnych dymarkach i „wielkich piecach”, czyli „dużych dymarkach.

Nie jest wykluczone, że rudy „syderytowej” zaczęto używać w hutnictwie na terenie Polski wcześniej niż na terenie Europy Zachodniej (w Anglii).

Zarówno limonit jak i syderyt zawiera jako dodatek fosfor.

Jak widzimy – mam nadzieję, że zaskoczyłem Czytelnika – „starogreckie” nazwanie „syderyt” zostało wymyślone dla nowej rudy żelaza na początku XIX wieku.

Cytuję sam siebie: „Ruda żelaza (syderyt) dała nazwę tego metalu w języku greckim – sideros (σίδηρος). Z uwagi na to, że w łacinie „sidus” oznacza gwiazdę, wysnuto wniosek, że pierwsze żelazo używane przez człowieka miało pochodzenie „meteorytowe”.

Inni uczeni twierdzą, że starogreckie słowo σίδηρος, ma wspólne pochodzenie ze słowami słowiańskimi, niemieckimi i bałtyckimi, oznaczającymi „srebro”.”

https://kodluch.wordpress.com/2019/04/09/%e2%99%ab-off-topic-epoka-brazu-czesc-ii-etymologia/

W procesie dymarkowym czy w „wielkich piecach-dymarkach”, istotna była temperatura, która nie mogła przekraczać dopuszczalnej wartości, gdyż wtedy żelazo „oddzielając się od tlenu” łączyło się z węglem, tworząc kruche i nie dające się kuć żeliwo. Zgodnie z informacjami Wikipedii, żelazo w dymarce tworzyło się w temperaturze 1200 – 1300 °C.

Wydaje się, że zwiększenie wymiarów dymarki ze średnicy (powiedzmy), 1 metr i wysokości 1,7 metra (objętość około 1,33 m3) do rozmiarów „wielkiego pieca” ( załóżmy 4 metry średnicy i 5 metry wysokości = 63 m3) – 47 razy większa objetość, wymagało zastosowania nie tylko bardziej kalorycznego paliwa niż węgiel drzewny, ale przede wszystkim zastąpienia miechów kowalskich skuteczną dmuchawą.

Zastosowanie „energochłonnego” syderytu jako surowca do produkcji żelaza wymagało koniecznych zmian technologicznych.

Ale o żeliwie i stali napiszę w kolejnym odcinku…

vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv

ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ

Zgodnie z sugestiami Czytelników, tym którym podoba się moja „pisanina”, umożliwiłem składanie osobistych podziękowań…

Można podziękować poprzez portal „Patronite”:

https://patronite.pl/blogbruska

Lub przez PayPal:

blogbruska@gmail.com

ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ

vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv

= = = = = = = = = = = = = = = = = =

Do tłumaczenia tekstów można stosować na przykład:
http://free-website-translation.com/

= = = = = = = = = = = = = = = = = =

♫ – OFF TOPIC – SPIS TREŚCI tematów „OT”
https://kodluch.wordpress.com/2018/03/16/%e2%99%ab-off-topic-spis-tresci-tematow-ot/

https://kodluch.wordpress.com/about/

= = = = = = = = = = = = = = = = = =